Datenübertragung

Datenübertragungssystem

Das grundsätzliche Datenübertragungssystem wird durch (mindestens) zwei Datenstationen (engl. Terminals) gebildet die durch einen Übertragungsweg miteinander verbunden sind. Wie es bereits 1966 in der DIN 44302 beschrieben wurde, hat bis heute Bestand. Die deutschen Begrifflichkeiten sind allerdings im Allgemeinen immer ungebräuchlicher geworden, obwohl sie in der Fachliteratur weiterhin verwendet werden.

Bestandteile und Funktion eines (digitalen) Datenübertragungssystems

Jede Datenstation besteht nach DIN 44302 aus

• der Datenendeinrichtung (DEE) (englisch Data Terminal Equipment – DTE) und
• der Datenübertragungseinrichtung (DÜE) (englisch Data Communication Equipment – DCE).

Diese Aufteilung in zwei Geräte, nämlich in Datenendeinrichtung und Datenübertragungseinrichtung, stammt ursprünglich aus der Zeit, als die Kommunikationsnetze noch überwiegend in der Hand von staatlichen Postverwaltungen waren. In der Regel reichte ihr Hoheitsbereich bis zur Schnittstelle (DIN 66020 und DIN 66021) zwischen ihnen, die DÜE war ein eigenes Gerät, das gemietet werden musste. Die DEE arbeitet mit Signalformen und -spannungen, die nicht zur Übertragung auf Fernleitungen geeignet sind. Es ist Aufgabe der DÜE, die Umformung in Signale vorzunehmen, die für eine Übertragung auf Fernleitungen geeignet sind. Die Aufgaben der Schnittstellen ergeben sich aus dem jeweiligen Übertragungsverfahren. Nach der Aufhebung der Telekommunikationsmonopole war diese Aufteilung von DEE und DÜE auf verschiedene Geräte unnötig. Heute sind DEE und DÜE nur noch funktionelle Trennungen, die Funktionen können aber in einem einzigen Gerät vereint sein.

Die Datenendeinrichtung ist ein Gerät, das

• Daten senden (Datenquelle = Ursprung der Daten) und/oder
• Daten empfangen (Datensenke = Bestimmungsort der Daten)

kann. Die DEE verfügt über eine standardisierte Schnittstelle, die mit einer Datenübertragungseinrichtung verbunden werden kann. Eine periphere Datenendeinrichtung wird Datenendgerät oder Terminal genannt. Typische Datenendeinrichtungen sind Bildschirme, Drucker, Datenkassen, Geldausgabeautomaten usw. Im Regelfall ist bei jedem Datenübertragungssystem mindestens eine der beteiligten Datenendeinrichtungen ein Rechner. Sind mindestens zwei Datenendeinrichtungen Rechner, liegt ein Rechnernetz vor.

Die Datenübertragungseinrichtung (Beispiel: Modem) besteht aus

• dem Signalumsetzer und
• der Anschalteinheit,
• ggf. Fehlerüberwachungseinheit (geräteabhängig),
• ggf. Synchronisiereinheit (geräteabhängig).

Die Aufgabe der DÜE ist die Anpassung der von der Datenendeinrichtung abgegebenen Signale an den Übertragungsweg. Jede dieser Einheiten kann mit einem Sendeteil und einem Empfangsteil ausgestattet sein. Ist zum Verbindungsaufbau eine automatische Wähleinrichtung vorhanden, so ist diese Teil der Datenübertragungseinrichtung.

Der Signalumsetzer (englisch Signal Converter) bringt die von der DEE angelieferten Datensignale in eine für die Übertragung geeignete Form und/oder bringt die von der Übertragungsleitung empfangenen Datensignale in die für die Schnittstelle vorgeschriebene Form. Bei leitungsorientierten Wählnetzen können DÜE auch vermittlungstechnische Aufgaben übernehmen.

Datentechnik

• Bei der analogen Übertragung von Informationen werden dem Übertragungskanal analoge Daten kontinuierlich aufgeprägt. Jeder Wert ist dabei in einem festgelegten Intervall zulässig und zu jedem Zeitpunkt relevant. Die technische Unmöglichkeit, den Nachrichtenkanal so gut von der Außenwelt abzuschirmen, dass dieser nicht von ihr beeinflusst wird, sowie die technische Unmöglichkeit, den Kanal exakt zu messen, führen mit der Zeit zum Informationsverlust, der auch nicht durch Verstärker verhindert werden kann. Die analoge Übertragung kann – wie auch die digitale – in leitergebundene Übertragung und Funkübertragung unterteilt werden. Analoge Übertragungssysteme sind die analoge Basisbandübertragung auf Kabeln, die Niederfrequenz-Übertragung und die Trägerfrequenz-Technik. Beispiele der analogen Übertragung sind der Rundfunk über Rundfunkempfangsgeräte für Hörfunk und Fernsehen.
• Bei der digitalen Informationsübertragung werden dem Übertragungskanal digitale Daten diskret aufgeprägt. Hierbei sind mehrere, nicht direkt aufeinander folgende (disjunkte) Intervalle zulässig, die auch nur in bestimmten disjunkten, nicht direkt aufeinander folgenden Zeitintervallen, relevant sind. Innerhalb der Zeitintervalle darf der Wert des Kanals nur innerhalb eines zulässigen Intervalls variieren. Der Empfänger misst dann einmal in jedem relevanten Zeitintervall die physikalische Größe. Verfahrensbedingt ist es durch ausreichende Abschirmung des Kanals von der Außenwelt, geeignete Wahl der Intervalle und Einsatz fehlerkorrigierender Codes möglich, digitale Daten zu Lasten der Datenübertragungsrate ohne Informationsverlust zu übertragen, zum Beispiel von der Festplatte in den Arbeitsspeicher.
  • In den Anfängen der Digitalisierung gab es häufig direkte Verbindungen ähnlich der heutigen seriellen Schnittstelle oder der parallelen Schnittstelle mit speziellen Link-Programmen. Später erfolgte die Datenübertragung über Telefonleitungen mit Akustikkoppler oder Modems und einfachen Protokollen wie XMODEM, YMODEM, ZMODEM oder Sealink-Protokoll. Diese wurden später durch bidirektional arbeitende Protokolle wie Hydra oder Janus ergänzt, welche die gleichzeitige Übertragung von Dateien in beide Richtungen ermöglichen. Eine erste Vernetzung erfolgte über Mailboxen.
  • Die Datenübertragung zwischen Computern ist heute in der Regel netzwerkbasiert. Dabei wird überwiegend das Internetprotokoll (IP) verwendet, auch wenn dieses bei Modem-Verbindungen in den Protokollen der niederen Übertragungsschichten (vgl. OSI-Modell) verpackt wird. Geht die Datenübertragung über ein eigenes Netzwerk hinaus, erfolgt die Verbindung mit einem anderen Netzwerk nur zeitweise; verwendet man es hauptsächlich zur Dateiübertragung, so spricht man oft von einer Datenfernübertragung. Während für die analoge Informationsübertragung je nach Informationstyp unterschiedliche Übertragungswege und Datenträger eingesetzt werden, ermöglicht die Digitalisierung eine Vereinheitlichung. Beispiel für die digitale Informationsübertragung ist Digitalradio, digitales Fernsehen und natürlich der Download oder Upload von Daten aus dem oder in das Internet.

Synchronität

• Bei der synchronen Datenübertragung wird die Nachricht als Ganzes übertragen, wobei Sende- und Empfangsgerät zu Beginn der Übertragung mit einer vereinbarten Bitfolge synchronisiert werden. Hierdurch sind höhere Datenübertragungsraten als bei der asynchronen Übertragung möglich.
• Asynchrone Datenübertragung: Eine Nachricht wird in Datenblöcken übertragen.

Kommunikationsform

• Unidirektional (oder Simplex) ist eine Datenübertragung, die lediglich in eine Richtung (vom Absender zum Empfänger, vom Empfänger zum Absender) möglich ist. Eine E-Mail oder ein Fax sind eine unidirektionale Datenübertragung.
• Bidirektional bedeutet, dass eine Datenübertragung in beide Richtungen möglich ist. Beispiel ist das Telefonat oder die Videokonferenz.

Übertragungsleitung

• Bei der Basisbandübertragung steht die gesamte Bandbreite des verwendeten Übertragungskanals für die Übertragung eines Signals zur Verfügung.
• Breitbandübertragung: Hier wird die Bandbreite durch Frequenzmultiplexverfahren in mehrere unabhängige Frequenzbänder unterteilt.

20. Jahrhundert

• Peter Bocker: Datenübertragung: Technik der Daten- und Textkommunikation. Band 1: Grundlagen. 2. Auflage. Band 1. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1983, ISBN 978-3-642-81973-5, doi:10.1007/978-3-642-81972-8. 
• Peter Bocker: Datenübertragung: Nachrichtentechnik in Datenfernverarbeitungssystemen. Band 2: Einrichtungen und Systeme. Band 2. Springer, Berlin 1977, ISBN 978-3-642-81087-9. 
• Kristian Kroschel: Datenübertragung. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1991, ISBN 978-3-540-53746-5, doi:10.1007/978-3-642-86097-3. 
• Hugo Schröer, Thomas Stalke: Die Netzwerkarchitektur SNA: Eine praxisorientierte Einführung in die Systems Network Architecture der IBM. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 1993, ISBN 978-3-322-91564-1, doi:10.1007/978-3-322-91563-4. 
• Wolfgang Peter Kowalk, Manfred Burke: Rechnernetze: Konzepte und Techniken der Datenübertragung in Rechnernetzen (= Leitfäden der Informatik). Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 1994, ISBN 978-3-519-02141-4, doi:10.1007/978-3-322-84810-9. 
• Jürgen Rasch, Angele Daalmann: Informationsverarbeitung. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 1998, ISBN 978-3-528-05675-9, doi:10.1007/978-3-322-83090-6. 

21. Jahrhundert

• Andreas Walter, Torsten J. Gerpott: Kompass Telekommunikation: Entscheidungshilfen für Mittel- und Kleinbetriebe. Schmidt, Berlin 2004, ISBN 978-3-503-07859-2. 
• Martin Werner: Signale und Systeme: Lehr- und Arbeitsbuch mit MATLAB®-Übungen und Lösungen. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-0233-0, doi:10.1007/978-3-8348-9523-3. 
• Herbert Bernstein: Informations- und Kommunikationselektronik (= De Gruyter eBook-Paket Technik, Informatik). De Gruyter Oldenbourg, Berlin Boston, Mass 2015, ISBN 978-3-11-029076-9, doi:10.1515/9783110290769. 
• Ulrich Freyer: Nachrichten-Übertragungstechnik: eine Einführung für die Informations-, Kommunikations- und Medientechnik. 8. Auflage. Hanser, München 2024, ISBN 978-3-446-47584-7.