Datenübertragung

Was ist Datenübertragung?  

Die Datenübertragung bezeichnet das Übertragen digitaler Daten von einem Sender zu einem Empfänger. Die Übertragung funktioniert dabei über ein Netzwerk oder eine Verbindung und kann drahtlos oder über ein Kabel erfolgen.

Generell werden Daten immer in Form von Signalen weitergegeben. Auf technischer Ebene wird das Signal dabei als physikalische Größe gesendet, welche dann vom Empfänger gemessen und ausgewertet wird. Hierbei unterscheidest du drei Signalarten. Sie haben jeweils eine andere physikalische Größe:

• elektrisches Signal: elektrische Spannung oder elektrischer Strom (z.B. bei Mikrofon und Lautsprecher)
• optisches Signal: Licht bzw. seine verschiedenen Farben (z.B. Glasfaseranschluss) 
• elektromagnetische Wellen: gekoppelte elektrische und magnetische Wellen (z.B. Radiowellen)

Daten

Alle Informationen, die bei einer Datenübertragung übermittelt werden, bezeichnest du als Daten. Sie bestehen aus einer Abfolge sogenannter Bits.

Ein Bit stellt in der IT die kleinste Einheit zum Tragen von Informationen dar und kann nur zwei Zustände annehmen. Das sind meist eins (1) und null (0). Bei optischen Signalen kann ein Bit jedoch auch die Zustände Licht an und Licht aus annehmen. 

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Die Daten, welche übertragen und gemessen werden, bestehen in der Regel aus Abfolgen von mehreren Bits, den Bitfolgen. 

Übertragungsmedien  

Für das Weiterleiten von Daten sind sogenannte Übertragungsmedien zuständig. Je nachdem, welches Signal übertragen wird, kommen dabei verschiedene Medien zum Einsatz.

Elektrische Signale werden dabei über Kupferkabel übertragen, während bei optischen Signalen Glasfaserkabel zum Einsatz kommen. Für elektromagnetische Wellen stellt die Luft das Übertragungsmedium dar.

Kupferkabel

Kupferkabel sind elektrische Leiter, die elektrische Ströme weiterleiten können. Bei der Datenübertragung sind das die zu übermittelnden Daten. Sie werden in Form von elektrischen Signalen über die Kabel geleitet.

Dabei wird hauptsächlich zwischen diesen beiden Kabelarten unterschieden:

• Twisted-Pair-Kabel sind Kupferkabel, welche aus kleineren, verdrillten Adernpaaren bestehen. Sie kommen häufig bei der Telefon- und Netzwerktechnik zum Einsatz.
  
  
• Koaxialkabel bestehen dagegen aus nur einem Innenleiter, der von einem Isolator ummantelt ist. Um den Isolator befindet sich noch eine Schirmung, die Störstrahlungen abschirmt. Koaxialkabel werden umgangssprachlich auch als Sat-Kabel oder Antennenkabel bezeichnet und werden häufig für die Audio- und Videoübertragung für Fernseher verwendet.

Glasfaserkabel

Über Glasfaserkabel bzw. Lichtwellenleiter werden die Daten als Lichtsignale übertragen. Sie sind aus vielen Glasfasern aufgebaut, welche zu einem Kabel gebündelt sind. Die Lichtsignale wandern dabei mit beinahe Lichtgeschwindigkeit durch die Fasern, bis sie beim Empfänger angekommen sind. 

Hierbei unterscheidest du zwischen zwei Faserarten:

• Singlemode-fasern sind etwas dünner und haben nur einen Mode. Das ist sozusagen der „Weg“, dem das Licht durch die Faser folgt. Dadurch, dass hier keine verschiedenen Lichtmodi („Lichtwege“) konkurrieren, werden Singlemode-Fasern für längere Übertragungswege verwendet.
  
  
• Multimode-Fasern sind etwas dicker. Durch sie können mehrere Lichtmodi gleichzeitig laufen, weshalb sie eher für kürzere Strecken mit hoher Bandbreite verwendet werden. 

Heutzutage werden Glasfaserkabel vor allem für Internetanschlüsse verwendet und bieten dabei stabiles und schnelles Internet.

Funkübertragung

Bei der Funkübertragung werden die Daten als elektromagnetische Wellen in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen. Der Übertragungsweg ist dabei der freie Raum, den du auch als Luftschnittstelle bezeichnest. Die Signale werden hier von Antennen an den Sende- und Empfangsgeräten durch die Luft übertragen, sodass keine Kabel notwendig sind.

Da jedoch oft Gegenstände die Funksignale dämpfen und ablenken, ist die Datenübertragung per Funk meist langsamer und weniger stabil als über Kabel. Das merkst du oft beim Radio hören, denn hier wird die Funkübertragung am häufigsten eingesetzt. Fährst du dabei zum Beispiel mit dem Auto in einen Tunnel, kommt es häufig vor, dass dein Radio anfängt zu rauschen und die Verbindung schlechter wird.

Übertragungsgeschwindigkeit  

Die Übertragungsgeschwindigkeit oder auch Datenrate beschreibt, wie viele Daten innerhalb einer bestimmten Zeit über ein Übertragungsmedium vermittelt werden. Als Einheit werden hier Bits und Sekunden (s) verwendet, die Übertragungsgeschwindigkeit wird in Bit/s oder bps (bits per second) angegeben.

Übertragungswege

Der Übertragungsweg gibt die Anzahl an Bits an, die gleichzeitig über einen Übertragungskanal übermittelt werden können.

Hier unterscheidest du zwischen zwei Arten:

• Bei Parallelverbindungen kann eine bestimmte Anzahl an Bits über verschiedene Übertragungswege, also physische Leitungen, vermittelt werden.
  
  
• Serienverbindungen dagegen können die Bits nur einzeln und nacheinander übertragen werden. Besonders für große Datenmengen braucht die Übermittlung hier also wesentlich länger als mit einer Parallelverbindung.

Übertragungsarten  

Die Übertragungsart ist die Richtung, in der die Daten zwischen Sender und Empfänger ausgetauscht werden. 

Die erste Übertragungsart ist die Simplex-Verbindung bzw. der Richtungsbetrieb. Hier können die Daten nur in eine Richtung fließen, wie zum Beispiel bei einem Radioempfänger. 

Eine Halbduplex-Verbindung, auch Wechselbetrieb genannt, kommt unter anderem bei Walkie-Talkies zum Einsatz. Die Daten können hier zwar in beide Richtungen fließen, jedoch immer nur in eine Richtung zur selben Zeit.

Am flexibelsten ist die sogenannte Vollduplex-Verbindung. Sie nennst du auch Gegenbetrieb, denn bei diesem Verbindungstyp können Daten in beide Richtungen und auch zur selben Zeit vermittelt werden. Ein Beispiel für eine solche Verbindung ist das Telefon. 

Adressierungsarten

Um Daten zum richtigen Empfänger zu vermitteln, muss dieser adressiert werden. Das gelingt mithilfe der vier Adressierungsarten: 

• Unicast: die Daten werden direkt an einen anderen Netzwerkteilnehmer gesendet.
  
  
• Multicast: hier werden die Signale an eine festgelegte Gruppe von Netzwerkteilnehmern übertragen.
  
  
• Broadcast: eine spezielle Art von Multicast, bei der die Daten vom Sender an alle Teilnehmer des Netzwerks gesendet werden.
  
  
• Anycast: ein Sender vermittelt die Daten an einen Empfänger aus einer bestimmten Gruppe. Wer genau der Empfänger ist, ist jedoch egal.

Netzwerke

Jetzt weißt du alles über die Datenübertragung. Um die Daten jedoch übertragen zu können, benötigst du ein Netzwerk . Was das genau ist und welche Netzwerkarten es gibt, erfährst du hier. Bleib dran!