Grundlagen 1

Den Unterschied zwischen Bit und Byte werden wir hier nicht mehr erklären. Vielleicht doch kurz etwas zum ASCII-Code. Es ist eines der ersten Beispiele, wie man Buchstaben Zahlen zuordnet. Er hat noch heute Bestand, wenn auch als Teil eines die Welt umspannenden Codes.

Der ursprüngliche ASCII-Code begnügt sich mit 127 Zeichen, kommt also mit 7 Bit aus. Er stammt aus der Zeit, da man bei Rechnern noch besonders auf Speicherplatz achten musste. Er umfasst die Zahlen, Groß- und Kleinbuchstaben mit Sonderzeichen davor, dazwischen und am Ende.

Als immer mehr Sonderzeichen hinzukamen, denken Sie nur an Buchstaben mit Akzent, wurde er auf 8 Bit erweitert. Mit der Vernetzung wurde die Notwendigkeit deutlich, möglichst Zeichen aus allen Sprachen übertragen zu können, wurden zwei Byte (16 Bit) pro Zeichen geopfert. An diesem Unicode-Zeichensatz profitiert z.B. in sehr starkem Maße die chinesische Schrift.

Werden also digitale Daten über ein analoges Telefonnetz übertragen, ist ein sogenannter Demodulator nötig. In der wohl ältesten Form ist das ein Modem, auf das ein Telefonhörer geklemmt wird. Wenn also Nullen und Einsen in Schwingungen übertragen werden sollen, können beide entweder unterschiedliche Schwingungsweite (Amplitude) oder Schwingungshäufigkeit (Frequenz) haben.

Kombiniert man die Veränderung beider Parameter, kann man sogar mehrere Verbindungen (Kanäle) gleichzeitig nutzen (Multiplexen). Jetzt geht es in diesem Buch natürlich verstärkt um Funk-Übertragung. Da spielen Frequenzen ohnehin eine wichtige Rolle. Sie werden in kleinste Bereiche geteilt und sozusagen stückweise vergeben, im Fall von UMTS sogar für Milliardenbeträge.

Wenn Sie also am Autoradio zwischen verschiedenen Sendern wechseln, dann verändern Sie im Prinzip bei der stets gleichen Übertragungs-Hardware nur die Frequenz. Bei der Übertragung von Bits und Bytes können einzelne Frequenzen noch einmal durch Zeitschlitze aufgeteilt werden. Bis hierher sind die beschriebenen Verfahren auch typisch für das Mobilfunknetz.

Wie bei jeder Datenübertragung kommt es nicht nur auf Schnelligkeit an, sondern auf den Gleichklang zwischen Sender und Empfänger, auch Synchronisation genannt. Dazu gehört, dass der Empfänger merkt, ab wann eine für ihn wichtige Nachricht abgerufen werden muss und ob er während der Sendung mithalten kann, d.h. die Sendung Bit für Bit folgerichtig an ihn übertragen wird.

Genau wie bei Bussystemen gibt es also jeweils mehrere Start- und Stoppbits, die gleichzeitig das Einpendeln des Empfängers auf den Zeittakt des Senders ermöglichen, egal ob dieser unterschiedlich lange Bitketten (asynchron) losschickt, oder immer gleich lange in festen Rahmen (synchron). Bei der letzteren Übertragungsart sind weniger Bits für die Kontrolle nötig. Dafür wird der Kanal aber weniger effizient genutzt.

Kontrolle der übertragenen Daten ist dringend nötig. Da schon bei leitungsgebundenen Verbindungen genügend Störungen möglich sind, kommen beim Übertragen via Funk, das ja nie ohne Leitungsnetz möglich ist, noch Fehlerquellen hinzu. Grundsätzlich löst man das Problem durch zusätzliche Bits, die aber aus den schon übertragenen Daten resultieren (Redundanz). Lesen Sie dazu mehr in unserem Buch über CAN-Bus und Konsorten.

Da ein Funksignal leichter anzuzapfen ist als jede Leitung, kommt es hier auf Sicherung und evtl. auch Codierung an. Die einfachste Form der Quellencodierung haben Sie vermutlich schon einmal angewandt, als Sie eine SMS mit 'MfG' abgeschlossen haben.

Lustiger ist die Kanalcodierung. Wir wenden diese z.B. zur Verbesserung der Sprachausgabe auf unseren Internetseiten an. Wird also ein gelesener Buchstabe zu kurz gesprochen. Ändern wir den Text per Software so, dass der Buchstabe vielleicht doppelt vorkommt oder ein 'h' angehängt wird. Hier sollen allerdings durch diese Codierungsart Fehler erkennbar werden.

Leitungscodierung wird z.B. beim Datenverkehr zwischen Router und Smartphone von diesem je nach Güte der Signalübertragung oft selbst angewandt. Es geht darum, ob pro Symbol ein Bit oder sogar mehr als eins gesendet wird. '0' würde dann als '000' gesendet und '1' als '001'. Natürlich muss so etwas vorher mit dem Kommunikationspartner abgestimmt sein.