Bitübertragungsschicht

Question 1

Was ist die Aufgabe der Bitübertragungsschicht?

Answer 1

unterste Schicht

Übertragung von Bitfolgen über physischen Medium (Kabel, Lichtwelleneffekt, Funk, …)

Question 2

Was ist ein Nachrichtentechnischer Kanal?

Answer 2

Abstraktion eines Übertragungswegs über ein physische Medium -> Bitübertragung mittels Transformation in elektromagnetisches Signal

Dabei können Störeinflüsse eine Rolle spielen.

Question 3

Was ist ein Signal (analog und digital unterscheiden)?

Answer 3

zeitlich veränderliche Messgröße

1. Sender erzeugt Signal -> Kodierung der zu übertragenen Bitfolge
2. Signal wird über physisches Medium gesendet
3. Empfänger misst Signal im Zeitverlauf + rekonstruiert Bitfolge

analoges Signal: wert- und zeitkontinuierlich (wellige zusammenhängende Linie)
digitales Signal: wert- und zeitdiskret (stufenweise Striche)

Question 4

Was ist ein Symbol?

Answer 4

Die vom Signal eingenommene Signalstufe während eines Zeitintervalls (Anzahl = 2^n)

Question 5

Was ist eine Symbolrate und welche Einheit hat sie?

Answer 5

Anzahl übertragener Symbole pro Sekunde

Symbol/Sekunde = Baud = Bd

Question 6

Was ist eine Bitrate und welche Einheit hat sie?

Answer 6

Anzahl übertragener Bit pro Sekunden

Bits/Sekunde

Question 7

Welcher Zusammenhang zwischen Bitrate und Symbolrate herrscht?

Answer 7

Bitrate = Symbolrate * log2(Anzahl möglicher Signalstufen)

logisch, da es 2^n Signalstufen gibt -> damit n Bit-Zustände

Question 8

Was ist die Bandbreite und welche Einheit hat sie?

Answer 8

Ausschnitt des Frequenzspektrums, der für Kanal zu Verfügung steht
Schwingungen/s = Hertz = Hz

Question 9

Wie hoch ist die maximal mögliche Bitrate (störungsfreier Kanal) -> Nyquist-Formel

Answer 9

Bitrate < 2 * Bandbreite * log2(Anzahl Signalstufen)

Als Abgrenzung dazu:
Bitrate = Symbolrate * log2(Anzahl möglicher Signalstufen)

Question 10

Wie lässt sich die maximale Bitrate erhöhen und warum ist das in der Praxis nicht beliebig umsetzbar?

Answer 10

wenn man die Formel betrachtet: 2 * Bandbreite * log2(Anzahl Signalstufen)

1. Bandbreite erhöhen
   Problem: Bandbreite nicht beliebig erhöhbar (gedämpfte Kabel oder “geteilte” Frequenzen)
2. Anzahl Signalstufen erhöhen
   Problem: Messung wird immer schwerer, da kleinere Unterschiede im Signalwert

Question 11

Was ist der Signal-Rauschabstand

Answer 11

Signalleistung/Rauschleistung

meist logarithmisch SNRdB = 10*lg(SNR)

Question 12

Wie hoch ist die maximal mögliche Bitrate bei zufälligen Rauschen -> Shannon-Formel

Answer 12

Bitrate < Bandbreite * log2(1 + Signal-Rauschabstand)
-> nicht abhängig von Signalstufen

Als Abgrenzung dazu Nyquist:
Bitrate < 2 * Bandbreite * log2(Anzahl Signalstufen)

Question 13

Warum ist das senden von kodierten Bits nur über 2 Pegel bzw. Signalstufen (Non-Return-to-Zero) ein Problem? Wie wird das Problem gelöst?

Answer 13

Der Takt kann beim Empfänger nicht übereinstimmen / verloren gehen

Manchester-Code -> Taksignal, dass per XOR mit Bits verknüpft ist, damit zur Mitte jedes Taktes ein Signalwechsel

Question 14

Was ist digitale Modulation?

Answer 14

Verfahren um binäre Daten (Bitfolgen) über ein analoges (Funk-)Signal zu übertragen

Question 15

Arten der digitalen Modulation

Answer 15

Amplitudenmodulation
Frequenzmodulation
Phasenmodulation

Question 16

Was ist Multiplexing

Answer 16

Verfahren um einen Kanal oder mehrere Kanäle durch mehrere parallele Sender/Empfänger nutzen zu können

Question 17

Was für Multiplex-Verfahren gibt es?

Answer 17

Frequenzmultiplex (getrennte Frequenzbänder mit zwischengeschalteten Sperrbändern)
Zeitmultiplex (zyklische Kanalzuteilung)
Statistisches Zeitmultiplex (flexible Zuteilung nach Bedarf)