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Physik

Datennetze, Rundfunk und Mobilfunk: wie Informationen reisen

Informationen reisen als Signale durch Kabel, Glasfaser oder Funk. Du rechnest Laufzeiten und Datenraten und erkennst, wie die Informationstechnik den Alltag verändert hat.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Basis

Das lernst du heute

  • Ich kann beschreiben, wie Signale durch Kabel, Glasfaser und Funk übertragen werden.
  • Ich kann Laufzeit und Dauer einer Übertragung berechnen.
  • Ich kann Veränderungen durch Informationstechnik nennen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Analog und digital, Elektromagnetische Wellen und Funk

Eine Nachricht besteht aus Information. Damit sie reist, wird sie in ein Signal umgewandelt. Im Kabel ist das ein elektrisches Signal. In der Glasfaser sind es Lichtblitze. Beim Funk sind es elektromagnetische Wellen. Sie breiten sich im leeren Raum mit Lichtgeschwindigkeit aus: etwa 300 000 km pro Sekunde. Beim Rundfunk strahlt ein Sender Wellen aus, die den Ton tragen. Eine Antenne empfängt sie, und das Radio wählt eine Frequenz aus. Beim Mobilfunk steht ein Handy mit einer Basisstation in Funkverbindung. Das Gebiet, das eine Basisstation versorgt, heißt Funkzelle. Von dort geht die Nachricht über Kabel oder Glasfaser weiter. Ein Datennetz verbindet viele Geräte. Digitale Daten bestehen aus Bits, also aus 0 und 1. 8 Bit sind 1 Byte. Die Datenrate sagt, wie viele Bit oder Byte pro Sekunde ankommen. Die Informationstechnik hat die Gesellschaft verändert. Briefe brauchten Tage, heute kommt eine Nachricht in Sekunden an. Menschen arbeiten, lernen und kaufen online ein. Gleichzeitig gibt es neue Fragen, etwa zum Datenschutz oder zur ständigen Erreichbarkeit.

Drei Wege für Signale.
ÜbertragungswegSignalLäuft durch
KabelelektrischLeiter aus Kupfer
GlasfaserLichtGlasfaden (Totalreflexion)
Funk, Rundfunk, Mobilfunkelektromagnetische WellenLuft und Vakuum

Laufzeit zum Satelliten

  1. Gegeben: Ein Satellit ist etwa 36 000 km entfernt. Signale laufen mit 300 000 km/s.
  2. Zeit = Weg : Geschwindigkeit = 36 000 : 300 000 s = 0,12 s.
  3. In Millisekunden: 0,12 s = 120 ms.
  4. Hin zum Satelliten und zurück zur Erde: 2 · 120 ms = 240 ms.
  5. Ergebnis: Allein das Reisen der Signale kostet fast eine Viertelsekunde.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Eine Nachricht wird zum Signal.

Das Signal läuft durch Kabel, Glasfaser oder Funk.

Am Ziel wird es wieder zur Nachricht.

Ein Beispiel

Beispiel

Beim Telefonieren sprichst du. Das Mikrofon macht aus Schall ein Signal. Das Signal reist zum anderen Handy. Dort macht der Lautsprecher wieder Schall daraus.

Schritt für Schritt

Du berechnest die Dauer eines Downloads.

  1. Schreibe die Datenmenge auf, zum Beispiel 500 MB.
  2. Rechne die Datenrate in MB/s um: Mbit/s : 8.
  3. Teile Datenmenge : Datenrate.

Mit einem Bild erklärt

GrößeWert
Datei500 MB
Datenrate80 Mbit/s = 10 MB/s
Dauer500 : 10 = 50 s

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Ein Signal läuft 36 000 km mit 300 000 km/s. Wie viele Millisekunden dauert das?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 36 000 : 300 000 in Sekunden und dann mal 1000.

Lösung ansehen

Lösung: 120

36 000 : 300 000 = 0,12 s = 120 ms.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Eine Datei mit 500 MB wird mit 10 MB/s geladen. Wie viele Sekunden dauert das?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 500 durch 10.

Lösung ansehen

Lösung: 50

500 : 10 = 50 s.

Tipp: Merke dir den Zusammenhang: Zeit = Weg : Geschwindigkeit. Achte auf die Einheiten: km geteilt durch km/s ergibt Sekunden.

Merksatz: Signale tragen Informationen: elektrisch im Kabel, als Licht in der Glasfaser, als elektromagnetische Welle im Funk. Datenrate = Datenmenge : Zeit.

Typischer Fehler: Mbit/s und MB/s werden verwechselt. 8 Bit sind 1 Byte. 80 Mbit/s sind also nur 10 MB/s.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie reisen Informationen in einer Glasfaser?
Lösung ansehen

Lösung: als Lichtsignale

Frage 2 Wie viele Bit sind 1 Byte?
Lösung ansehen

Lösung: 8

Frage 3 Elektromagnetische Wellen brauchen einen Stoff, um sich auszubreiten.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Was ist eine Funkzelle?
Lösung ansehen

Lösung: Das Gebiet, das eine Basisstation mit Funk versorgt.

Geschafft

Informationen reisen als Signale: elektrisch, als Licht oder als Funkwelle. Die Dauer berechnest du mit Zeit = Weg : Geschwindigkeit, die Übertragung einer Datei mit Datenmenge : Datenrate.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Kommunikationstechnik und Datennetze

Kurz erklärt, 46 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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