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Übungen: Sender, Kanal, Empfänger

Zehn Übungen zum Kommunikationsmodell, zu Bitfehlern und Übertragungsdauern.

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Übungsaufgaben

Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; wenn Sie nicht weiterkommen, helfen die gestuften Tipps.

A1
Das Modell im Alltag
AFB I

Lena schickt vom Handy über das WLAN eine Chatnachricht an Tim. Ordnen Sie jedes Element dem Kommunikationsmodell zu.

Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Sender
2Kanal
3Empfänger
4Störung
Die App gehört zum Sender, weil sie codiert. Eine Mikrowelle funkt im selben 2,4-GHz-Band wie viele WLANs und kann die Übertragung stören.
Ansatz: Wer erzeugt, wer transportiert, wer liest?
Weiter: Störungen kommen von außen in den Kanal.
A2
Stimmt's? — Kanal und Störung
AFB I

Nennen Sie zu jeder Aussage, ob sie stimmt.

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Achten Sie auf das kleine b: Mbit/s (Bit) gegenüber MB (Byte) — Faktor 8.
Ansatz: Denken Sie an Fall 4 im Applet.
Weiter: Mbit/s vs. MB/s.
A3
Wie lange dauert der Download?
AFB I

Eine 25-MB-Datei wird mit 50 Mbit/s übertragen. Berechnen Sie die Übertragungsdauer.

Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
s
25 MB = 200 Mbit; \(t=\tfrac{200\ \text{Mbit}}{50\ \text{Mbit/s}}=4\) s. Wer 25 durch 50 teilt, erhält 0,5 s — der Faktor 8 fehlt.
Ansatz: Erst Megabyte in Megabit umrechnen.
Weiter: \(t=\text{Datenmenge}:\text{Datenrate}\).
A4
Übertragungsdauern
AFB II

Bestimmen Sie die fehlenden Werte (1 MB = 8 Mbit).

Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls.
FallDatenmengeDatenrateDauer
A10 MB16 Mbit/s
B100 Mbit/s2,4 s
C2 GB100 s
A: 80 Mbit : 16 = 5 s. B: \(100\cdot2{,}4=240\) Mbit = 30 MB. C: 2 GB = 2000 MB = 16 000 Mbit; \(16\,000:100=160\) Mbit/s.
Ansatz: Die Formel \(t=\tfrac{D}{r}\) nach der gesuchten Größe umstellen.
Weiter: Einheiten: 1 GB = 1000 MB.
A5
Was macht ein gekipptes Bit?
AFB II Mix

Buchstaben werden im 5-Bit-Code übertragen: A = 00001, B = 00010 … Z = 11010. Ermitteln Sie, was beim Empfänger ankommt.

Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag und prüfen Sie dann alle auf einmal.

B, letztes Bit kippt →

K (01011), erstes Bit kippt →

T (10100), drittes Bit kippt →

Kann der Empfänger den Fehler bei B → C bemerken?

B = 2 → 3 = C. K = 11 → \(11+16=27\) — außerhalb von 1 bis 26, also erkennbar ungültig. T = 20 → \(20-4=16\) = P. Nur ungültige Codewörter verraten einen Fehler; gültige nicht.
Ansatz: Rechnen Sie das Codewort in eine Zahl um.
Weiter: Erstes Bit hat Stellenwert 16, drittes 4.
A6
Ein Foto verschicken
AFB II Mix

Ein Foto mit 4000 × 3000 Pixeln und 24 Bit Farbtiefe soll über eine Leitung mit 16 Mbit/s geschickt werden. Untersuchen Sie die Dauer — unkomprimiert und als JPEG mit k = 10 %.

Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Datenmenge in Mbit Mbit
  2. Dauer unkomprimiert s
  3. Datenmenge als JPEG Mbit
  4. Dauer als JPEG s
\(4000\cdot3000\cdot24=288\,000\,000\) Bit = 288 Mbit → 18 s. Mit \(k=10\,\%\) nur 28,8 Mbit → 1,8 s. Kompression spart hier vor allem Übertragungszeit.
Ansatz: Speicherbedarf aus 7.1.1, Verhältnis aus 7.1.3.
Weiter: \(t=D:r\).
A7
Kanäle und Signale
AFB II

Ordnen Sie jedem Kanal den Signalträger zu, mit dem die Bits reisen.

Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Auch ein per Post verschickter Datenträger ist ein Kanal — mit sehr großer Datenmenge, aber langer Laufzeit.
Ansatz: Womit arbeitet jedes Medium physikalisch?
Weiter: Infrarot ist unsichtbares Licht.
A8
Notizen zum Modell
AFB II

Überprüfen Sie die Notizen zum Kommunikationsmodell — zwei Zeilen sind falsch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Die Byte-Bit-Verwechslung aus Zeile 5 ist der häufigste Rechenfehler bei Übertragungsdauern.
Ansatz: Wo liegt der Kanal im Modell?
Weiter: 1 Byte = 8 Bit.
A9
Fehler bemerken
AFB III

Ohne Zusatzinformation bemerkt der Empfänger viele Fehler nicht. Beurteilen Sie, welche Maßnahmen helfen, Übertragungsfehler zu erkennen.

Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Alle wirksamen Maßnahmen fügen Redundanz hinzu: zusätzliche Information, an der man Fehler erkennt. Kompression tut das Gegenteil — sie entfernt Redundanz.
Ansatz: Was braucht der Empfänger, um „falsch“ zu erkennen?
Weiter: Kompression vs. Absicherung — Gegenspieler.
A10
Was ändert sich an der Dauer?
AFB III Trick

Eine Übertragung dauert zunächst 8 s. Schätzen Sie ohne Rechnen ab, wie lange sie danach dauert.

Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe: 1 = 2 s, 2 = 4 s, 3 = 8 s, 4 = 16 s, 5 = 32 s. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = 2 s5 = 32 s
Datenrate verdoppeln
Datenmenge verdoppeln
Datenmenge und Datenrate verdoppeln
Datenrate halbieren, Datenmenge verdoppeln
Datei vorher auf k = 25 % komprimieren
\(t=\tfrac{D}{r}\): Datenmenge wirkt proportional, Datenrate umgekehrt proportional. Halbe Rate und doppelte Menge ergeben das Vierfache.
Ansatz: Proportional oder umgekehrt proportional?
Weiter: \(2\cdot2=4\).