Manchmal sehe ich die Bandbreite von z. B. Ethernet-Kabeln in Hertz statt in Bits/Sekunde angegeben. Was sagt das über die Übertragungsrate aus? Kann man sie in Bits/Sekunde umrechnen?
Zum Beispiel:
Wenn die Bandbreite eines Kabels 20 MHz in Hertz beträgt, kann man dann davon ausgehen, dass sie 20 Mbit/s beträgt?
Antwort1
Ein Kabel hat keine inhärente Bitübertragungsrate, wohingegen die Bandbreite eine messbare Eigenschaft ist. Man kann sich das Kabel als Tiefpassfilter vorstellen. Alle Kabel können Gleichstrom (f = 0 Hz) durchlassen, aber einige Kabel haben Signalverluste im Megahertz-Bereich, während Koaxialkabel bis in den Gigahertz-Bereich reichen können.
Ein Kabel kann Signalspannung übertragen, also eine kontinuierliche (also analoge) Form elektrischer Energie. Spannung kann nicht quantisiert werden, daher kann das Kabel keine digitalen Daten übertragen, es sei denn, diese digitalen Informationen werdenmoduliert(oder konvertiert) in eine Wellenform für die Übertragung. Die einfachste Modulation für digitale Daten istAmplitudenmodulation, und wird allgemein als digitale oder logische Pegel bezeichnet. Logikpegel sind für Onboard-Schaltungen und Kabel mit sehr kurzer Länge geeignet. Logikpegel werden nicht für längere Übertragungskabel verwendet, da sie zwar trivial und billig zu implementieren sind, die Bandbreite jedoch ineffizient nutzen und nicht energieausgeglichen sind (denken Sie an den schlimmsten Fall einer langen Folge logischer Einsen oder Nullen).
Die Wahl der Modulation ist ein Kompromiss, der auf der Bandbreite und den Dämpfungseigenschaften des Kabels sowie der Komplexität der Sende-/Empfangselektronik basiert. Bei der Modulation digitaler Informationen kann sowohl die Phase als auch die Amplitude verwendet werden. Die Modulation bestimmt die Anzahl der pro Symbol übertragenen Bits. Beispielsweise kann QAM256 8 Datenbits pro Symbol übertragen, erfordert dafür aber eine hochentwickelte Transceiver-Elektronik.
Nachtrag
was genau sind diese Zyklen, wenn nicht die Bitrate?
Zyklen einer reinen Sinuswelle (d. h. eine einzelne Frequenz, nur die Grundfrequenz, keine Obertöne).
Ein digitales Datensignal (mit hohen/niedrigen Logikpegeln) hätte Frequenzkomponenten, die 10- bis 100-mal so hoch sind wie die Grundtaktrate. Wenn Sie mit Fourier-Reihen vertraut sind, wissen Sie, dass eine Rechteckwelle einer unendlichen Summe von Sinuswellen verwandter Frequenzen entspricht.
Die Bandbreite wird in Hertz oder Zyklen pro Sekunde gemessen. Bei typischen Kabeln ist die untere Frequenz des Bandes DC oder 0 Hz, und die obere Frequenz wäre die Frequenz eines reinenSinuseiner gegebenen Spannung, die über eine gegebene Kabellänge nicht signifikant abnimmt (z. B. -3 dB). Signaldämpfungist eine inhärente Eigenschaft des Kabels; sie wird normalerweise im Datenblatt des Kabels als Funktion der Frequenz (reine Sinuswelle) und Länge aufgeführt.
Die Übertragungsrate (z. B. Bits pro Sekunde) wird durch die Designspezifikation festgelegt und ist (mindestens) eine Funktion folgender Faktoren:
- Kabeltyp und -länge,
- die Leistungsfähigkeit und Kosten der Transceiver-Elektronik,
- Steckerdesign,
- die gewählte Modulation und
- das Protokoll (z. B. wählt Ethernet Zehnerpotenzen (und verdoppelt diese dann für Vollduplex), SATA wählt Vielfache von 1500).
Aus Gründen der Betriebssicherheit kann die tatsächlich gewählte Übertragungsrate unter der theoretisch maximalen Rate liegen.
Ein Kabel hat keine inhärente Bitübertragungsrate, wohingegen die Bandbreite eine messbare Eigenschaft ist. Daher gibt es keine Umrechnungsformel zwischen den beiden Zahlen.
Antwort2
Das ist nicht dasselbe. Bits pro Sekunde beziehen sich auf die Geschwindigkeit, mit der Datenbits durch ein Übertragungsmedium (Kabel, Funk oder optischer Kanal) übertragen werden. Die Hertz-Zahl des Ethernet-Kabels bezieht sich auf seine Fähigkeit, ausreichend hohe Frequenzen zu übertragen, um ein Signal über die gesamte Kabellänge originalgetreu wiederzugeben. Je besser das Kabel, desto höher ist seine Frequenz und desto mehr Bits pro Sekunde codierten Signals kann es verarbeiten. Wie viel, hängt auch von anderen Faktoren ab, wie der Art des Signals, das zur Datenübertragung verwendet wird, und der Länge des Kabels.
Antwort3
AlsWikipedia sagt:
die Shannon-Kapazität einer ...-Leitung beträgt
, mit
dem (linearen) Signal-Rausch-Verhältnis.
Daher ist eine zweite Leitungseigenschaft erforderlich: SNR für die Leitung, damit die Bit-pro-Sekunde-Bandbreite berechnet werden kann.