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.
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.
| Übertragungsweg | Signal | Läuft durch |
|---|---|---|
| Kabel | elektrisch | Leiter aus Kupfer |
| Glasfaser | Licht | Glasfaden (Totalreflexion) |
| Funk, Rundfunk, Mobilfunk | elektromagnetische Wellen | Luft und Vakuum |
Laufzeit zum Satelliten
- Gegeben: Ein Satellit ist etwa 36 000 km entfernt. Signale laufen mit 300 000 km/s.
- Zeit = Weg : Geschwindigkeit = 36 000 : 300 000 s = 0,12 s.
- In Millisekunden: 0,12 s = 120 ms.
- Hin zum Satelliten und zurück zur Erde: 2 · 120 ms = 240 ms.
- 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
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.
- Schreibe die Datenmenge auf, zum Beispiel 500 MB.
- Rechne die Datenrate in MB/s um: Mbit/s : 8.
- Teile Datenmenge : Datenrate.
Mit einem Bild erklärt
| Größe | Wert |
|---|---|
| Datei | 500 MB |
| Datenrate | 80 Mbit/s = 10 MB/s |
| Dauer | 500 : 10 = 50 s |
Zur Grundlage zurück
- Analog und digital – Du kennst analoge und digitale Signale.
- Elektromagnetische Wellen und Funk – Du kennst elektromagnetische Wellen.
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.
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.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: als Lichtsignale
Lösung ansehen
Lösung: 8
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
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.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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