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Technik

Übertragungswege: Kupfer, Glasfaser, Funk

Informationen reisen als elektrische Signale, Lichtimpulse oder Funkwellen. Jeder Weg hat Stärken und Grenzen.

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

Das lernst du heute

  • Ich kann drei Übertragungswege nennen und erklären.
  • Ich kann Stärken und Grenzen der Wege beschreiben.
  • Ich kann Laufzeiten einer Übertragung berechnen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Kodieren und dekodieren

Wie kommt eine Nachricht von A nach B? Es gibt drei große Wege. Beim Kupferkabel läuft die Information als elektrisches Signal in einem Draht. Es ist günstig und überall verlegt, zum Beispiel in alten Telefonleitungen und in Netzwerkkabeln. Das Signal wird auf langen Strecken schwächer. Das nennt man Dämpfung. Außerdem können Störfelder von Motoren oder anderen Leitungen stören. Bei der Glasfaser läuft die Information als Lichtimpuls in einem dünnen Glasfaden. Das Licht wird an der Wand der Faser immer wieder zurückgeworfen (Totalreflexion). Glasfasern erreichen sehr hohe Datenraten und große Reichweiten und sind unempfindlich gegen elektrische Störfelder. Sie sind aber empfindlich bei starkem Knicken, und das Verlegen ist aufwendiger. Beim Funk läuft die Information als elektromagnetische Welle durch die Luft. Beispiele sind WLAN, Mobilfunk und Satellitenverbindungen. Funk braucht kein Kabel und erlaubt Bewegung. Dafür teilen sich viele Nutzer den Raum, und Wände schwächen das Signal. Außerdem könnten Fremde mithören. Deshalb verschlüsselt man Funkverbindungen. Die Signale brauchen Zeit. Licht in einer Glasfaser läuft mit etwa 200 000 km/s. Für 1 000 km braucht es 1 000 : 200 000 = 0,005 s, also 5 ms. Funkwellen laufen mit etwa 300 000 km/s. Ein Satellit in etwa 36 000 km Höhe liegt weit weg. Hoch und wieder runter sind das etwa 72 000 km. Das dauert 72 000 : 300 000 = 0,24 s. Diese Verzögerung merkt man bei Gesprächen.

Drei Übertragungswege im Vergleich.
WegSignalStärkeGrenze
Kupferkabelelektrischgünstig, weit verbreitetDämpfung, Störfelder
GlasfaserLichtsehr schnell, störsicheraufwendig zu verlegen, knickempfindlich
FunkFunkwelleohne Kabel, mobilNetz wird geteilt, Wände schwächen, Mithören möglich

Laufzeit berechnen

  1. Gegeben: 1 000 km, Glasfaser mit 200 000 km/s.
  2. Zeit = Weg : Geschwindigkeit.
  3. 1 000 : 200 000 = 0,005 s.
  4. Ergebnis: 5 ms (Millisekunden).

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Drei Wege, drei Signale.

Kupfer: Strom.

Glasfaser: Licht. Funk: Funkwelle.

Ein Beispiel

Beispiel

Zu Hause surfst du mit WLAN auf dem Sofa. Das WLAN-Gerät ist über ein Kabel mit dem Netz draußen verbunden. Dieses Kabel kann Kupfer oder Glasfaser sein. Alle Wege arbeiten zusammen.

Schritt für Schritt

Du ordnest eine Technik einem Weg zu.

  1. Frage: Läuft die Information als Strom, Licht oder Welle?
  2. Wähle den passenden Weg.
  3. Nenne eine Stärke oder Grenze.

Mit einem Bild erklärt

TechnikWeg
NetzwerkkabelKupfer
Lichtleiter im BodenGlasfaser
WLANFunk
MobilfunkFunk

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

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

Wie läuft die Information in einer Glasfaser?
Zeig mir den ersten Schritt

Der Name verrät das Material: Glas.

Lösung ansehen

Lösung: Als Lichtimpuls

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Licht läuft in einer Glasfaser etwa 200 000 km weit in einer Sekunde. Wie viele Millisekunden braucht es für 1 000 km?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 1 000 : 200 000 und wandle von s in ms um.

Lösung ansehen

Lösung: 5

0,005 s = 5 ms.

Tipp: Eine Millisekunde (ms) ist ein Tausendstel einer Sekunde. 0,005 s sind 5 ms.

Merksatz: Kupfer überträgt elektrische Signale, Glasfaser überträgt Licht, Funk überträgt elektromagnetische Wellen. Die Laufzeit berechnet man mit Zeit = Weg : Geschwindigkeit.

Typischer Fehler: Viele denken, Funk sei immer langsamer als ein Kabel. Die Wellen laufen sehr schnell. Eine längere Verzögerung kommt von langen Wegen, zum Beispiel über einen Satelliten.

Prüfen

Mini-Quiz

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

Frage 1 Welche Grenze hat der Funk?
Lösung ansehen

Lösung: Viele Nutzer teilen sich den Raum und Wände schwächen das Signal

Frage 2 Glasfasern sind unempfindlich gegen elektrische Störfelder.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Wie nennt man das Schwächerwerden des Signals auf langen Strecken?
Lösung ansehen

Lösung: Dämpfung

Frage 4 Eine Funkverbindung über einen Satelliten ist etwa 72 000 km lang. Funkwellen laufen etwa 300 000 km/s. Wie viele Millisekunden dauert das?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 72 000 : 300 000 und multipliziere mit 1 000.

Lösung ansehen

Lösung: 240

72 000 : 300 000 = 0,24 s. Das sind 240 ms.

Geschafft

Informationen werden über Kupfer, Glasfaser oder Funk übertragen. Glasfaser ist schnell und störsicher, Funk ist mobil, Kupfer ist günstig. Jeder Weg hat Grenzen.

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 Digitalisierung

Kurz erklärt, 51 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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