Datenübertragungsrate

Mit Datenübertragungsrate (auch Datenrate, Kapazität oder umgangssprachlich fälschlich Bandbreite) bezeichnet man die Menge der Daten, die innerhalb einer Zeiteinheit auf einen Übertragungskanal geschickt werden können, jedoch nicht die Geschwindigkeit, mit welcher die Daten auf dem Kanal übertragen werden. Sie ist zusammen mit der Latenzzeit (Antwortverzögerung) das Maß für die Leistungsfähigkeit eines Kanals. Ein Kanal kann beispielsweise eine Verbindung im Rechnernetz, die Verbindung zum Internetdienstanbieter oder die Schnittstelle zu einem Speichermedium sein.

Die Datenübertragungsrate wird gemessen durch das Zählen von Dateneinheiten pro Zeiteinheit. Die kleinste Dateneinheit ist das Bit, weshalb sie meist als Bitrate angegeben wird und als Einheit bit/s (oder englisch bps) mit den üblichen Vorsilben für Maßeinheiten wie Kilo- und Mega- verwendet wird. In der abgekürzten Form wird oftmals zwischen dem kleinen "k" für den Faktor 1000 und dem großen „K“ (oder auch „Ki“ für binäres Kilo) für den Faktor 1024 (2¹⁰) unterschieden.

In Bereichen, in denen eine parallele Datenübertragung eingesetzt wird (vor allem beim Zugriff auf Speichermedien über einen Datenbus), wird die Übertragungsrate auch häufig in Byte pro Sekunde angegeben, also in 8 Bits pro Sekunde; man muss also darauf achten, ob eine Übertragungsrate z. B. mit 1 MB/s oder mit 1 Mbit/s angegeben wird (letztere Angabe entspricht nur etwa einem Achtel der Geschwindigkeit der ersten).

Übersicht der Übertragungsraten

Drahtlos

Marssonde Mariner 4 (1964): 8,3 bit/s
GSM: 9,6 kbit/s
IrDA 1.0 (=Infrarotschnittstelle): 9,6 kbit/s bis 115 kbit/s
GPRS: 115 kbit/s
Merkursonde Mariner 10 (1973): 100 - 150 kbit/s
BGAN (Internet über Satellit): ca. 500 kbit/s
DECT: ca. 800 kbit/s
UMTS: 384 kbit/s oder schneller mit HSDPA
DMB: 1-2 MBit/s
Bluetooth 2.0+EDR: 3 Mbit/s
DVB-T: 2-3 MBit/s (MPEG-2 Kodierung für Video)
DVB-C, DVB-S: 4-5 MBit/s (MPEG-2 Kodierung für Video)
DVB-S2: 5-8 MBit/s (MPEG-4 Kodierung für Video)
IrDA 2.0: 4 Mbit/s
WiMAX: 40-100 Mbit/s
WLAN: 11 bis 108 Mbit/s

Computernetzwerk

USB: 12 Mbit/s, USB 2.0: 480 Mbit/s
FireWire: 400 Mbit/s, FireWire 800: 800 Mbit/s
SD Memory Card: 60 bis 600 Mbit/s (lesend)
ATA/ATAPI (z. B. Ausleserate einer modernen Festplatte): 160 bis 800 Mbit/s
Ethernet: 10 Mbit/s
Fast Ethernet: 100 Mbit/s
Gigabit Ethernet: 1 Gbit/s
10 Gigabit Ethernet: 10 Gbit/s

Internet

Modem: 56 kbit/s
ISDN: 64 kbit/s (128 kbit/s bei Nutzung beider D-Kanäle)
ADSL: 384 kbit/s Down- und 64 kbit/s Upstream (DSL "light") bis 25 Mbit/s und 1Mbit/s Upstream (ADSL2+)
VDSL: 50 Mbit/s Downstream

Video- und Audiosignale

Gespräch in Telefonqualität (8 kHz Bandbreite): ca. 60 kbit/s
komprimierte Musikdatei (MP3, ogg, WMA, etc): Zwischen 64 und 320 kbit/s, üblicherweise zwischen 128 und 256 kbit/s
Audio-CD: ca. 1411 kbit/s (176,4 kB/s), Abtastrate 44,1 kHz, 16-Bit und 2 Kanäle
SD Fernseh-Bild (MPEG-2 komprimiert): ca. 3 Mbit/s
Video-DVD (MPEG-2 komprimiert): ca. 6 Mbit/s
SD-Video (576p 50 Hz unkomprimiert): ca. 400 Mbit/s
HD-Video (720p 60 Hz unkomprimiert): ca. 1 Gbit/s
HD-Video (1080p 60 Hz unkomprimiert): ca. 2,4 Gbit/s

Höhere Datenraten bieten höhere Qualitäten und werden zunehmend durch neue Technologien ermöglicht.

Unterschied Datenrate – Bandbreite – Geschwindigkeit

Der in diesem Zusammenhang häufig verwendete Begriff der „Bandbreite“ hat nichts mit dem gleichnamigen Begriff Bandbreite aus der Nachrichtentechnik zu tun, bei welchem es um Frequenzen geht. In diesem Zusammenhang (vgl. auch „Breitband“ bzw. „Broadband“) wird damit gemeint, wie viele Informationseinheiten parallel auf einen Kanal geschickt werden können. Vergleichbar ist dies mit dem Durchmesser („Breite“) einer Wasserröhre.

Weiter hat der Begriff Datenrate (Bandbreite) auch nichts mit der Geschwindigkeit zu tun, mit welcher die Daten auf den Kanal übertragen werden. Letzteres wird von Internetdienstanbietern fälschlicherweise oft suggeriert. Entsprechend der vorigen Analogie bezeichnet dies die Geschwindigkeit des Wassers in der Röhre. Die Geschwindigkeit kann in Übertragungskanälen mithilfe von Latenzzeit und Länge des Kanals bestimmt werden.

Die nachrichtentechnische Bandbreite hingegen gibt an, innerhalb welcher Frequenzspanne die Bits parallel übertragen werden können. Üblicherweise nimmt ein digitales Signal zwei Zustände ein, die man mit „0“ und „1“ bezeichnen kann. Dies nennt man dann binär. Bei der Übertragungstechnik werden aber auch Codierungen verwendet mit mehr als zwei Zuständen. Drei Zustände bezeichnet man mit ternär. Eine Schreibweise der Zustände ist „−1“, „0“ und „1“. Hierbei beträgt die Bandbreite bei gleicher Bitrate idealerweise etwa 63 % der Bandbreite (Shannon-Hartley-Gesetz: ${\ln(2)}/{\ln(3)}\approx 0{,}63$ ), die für binäre Übertragung benötigt wird.

Beispiel: Das ISDN-Primärmultiplex-Format „S2M“ überträgt Daten bei 2 Mbit/s. Da die Leitungscodierung ternär ist, wird dafür nur etwa 1 MHz Bandbreite benötigt.

Die Übertragungsgeschwindigkeit ist abhängig von der Schrittgeschwindigkeit und der Anzahl der Wertebereiche der Signalparameter. Sie ist das Produkt aus Schrittgeschwindigkeit und Anzahl der Binärzeichen pro Schritt.

Die Datenrate bei der Audio- und Videokompression kann entweder konstant sein (CBR) oder variabel (VBR). Bei VBR wird die Datenrate dynamisch an die zu kodierenden Daten angepasst. So wird zum Beispiel bei der MPEG-Videokompression bei ruhigen Szenen die Videobitrate reduziert, während sie bei aktionreichen Szenen angehoben wird. Dies erlaubt eine optimale Nutzung des Speicherplatzes und eine höhere Bildqualität, als sie mit CBR erreichbar wäre.

Siehe auch

Nachrichtentechnik