Netzwerke // 06 - Bitübertragungsschicht
Was besagt das Nyquist-Theorem?
Die maximale Datenrate eines rauschfreien Kanals ist begrenzt. Um ein Signal rekonstruieren zu können, muss die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein wie die maximale Signalfrequenz (2B).
Berechne die maximale Datenrate nach Nyquist für 3 kHz Bandbreite und binäre Signale (2 Stufen).
Formel: 2 * B * log2(V). Rechnung: 2 * 3000 Hz * log2(2) = 6000 bit/s.
Was ist der Unterschied zwischen Bitrate und Symbolrate (Baudrate)?
Bitrate = Menge der Informationen pro Sekunde (bit/s). Symbolrate = Anzahl der Signalwechsel pro Sekunde (Baud). Bei Verfahren wie QAM transportiert ein Symbol mehrere Bits (z.B. 4 Bit), daher ist die Bitrate dort höher als die Baudrate.
Warum ist die einfache NRZ-Codierung (Non-Return-To-Zero) problematisch für die Taktrückgewinnung?
Bei langen Folgen von Nullen oder Einsen findet kein Pegelwechsel statt. Der Empfänger kann den Takt verlieren (Desynchronisation) und weiß nicht, wie viele Bits (z.B. 15 oder 16 Nullen) gesendet wurden.
Wie löst der Manchester-Code das Taktproblem und was ist sein Nachteil?
Er erzwingt einen Pegelwechsel in der Mitte jedes Bits (High->Low für 0, Low->High für 1). Vorteil: Der Takt ist im Signal enthalten. Nachteil: Er benötigt die doppelte Bandbreite (50% Effizienz).
Erkläre den 4B/5B-Code.
Er bildet 4 Bits Nutzdaten auf 5 Bits Leitungscode ab. Die 5-Bit-Codes sind so gewählt, dass nie mehr als drei Nullen aufeinanderfolgen, was die Synchronisation erleichtert. Der Overhead beträgt nur 25%.
Was versteht man unter Amplitudenmodulation (ASK)?
Ein Modulationsverfahren, bei dem die Stärke (Amplitude) des Trägersignals verändert wird, um logische Werte (0/1) darzustellen.
Wie funktioniert QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)?
Die Phase der Trägerwelle wird in vier verschiedenen Winkeln (z.B. 45°, 135°, 225°, 315°) verschoben. Dadurch können pro Symbol 2 Bits (00, 01, 10, 11) übertragen werden.
Was ist ein Konstellationsdiagramm?
Eine grafische Darstellung der möglichen Signalzustände (Symbole) in einem Koordinatensystem, meist mit Amplitude (Abstand zum Ursprung) und Phase (Winkel).