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Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

Diskutiere Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch? im Elektronik allgemein Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Guten Tag, weiss einer von euch einen guten Link oder kann selber gut erklaren wie digitale Kommunikation auf physikalischer Ebene ablaueft. Es...

  1. #1 Andband, 25.01.2010
    Andband

    Andband Schlitzeklopfer

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    Guten Tag,

    weiss einer von euch einen guten Link oder kann selber gut erklaren wie digitale Kommunikation auf physikalischer Ebene ablaueft. Es heisst immer ueberall so schoen, "ja und dann werden einser und nullen uebertragen", bzw. "naja und dann wird eine Folge von +8V und +2 Volt (willkuerlich gewaelhte Spannungen :) ) geschickt".
    Das ist schoen und gut und funktioniert ja offensichtlich ueberall auch ziemlich gut :D

    Aber fuer mich stellt sich dann die Frage, wie genau eigentlich diese Spannungen im Wechsel erzeugt werden, und noch viel mehr warum die Spannung auf der anderen Seite auf das selbe Niveau mitgezogen wird.
     
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  3. #2 NachtHacker, 25.01.2010
    NachtHacker

    NachtHacker Spannungsgeprüft

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    hmm, das ist schon ein spezielles Thema, da es viele unterschiedliche Modulationsverfahren gibt. Die Spannungshöhen sind weniger von Bedeutung, sondern der Wechsel der Signale. Also aufsteigende oder absteigende Flanken werden ausgewertet innerhalb bestimmten Zeitrastern. Zudem werden die Signale oft im sehr komplizierten Multiplexverfahren codiert und moduliert. Dann müssen Reflektionen vermieden werden...
    Du kannst dich hier mal bei Wikipedia durchklicken...
    Twisted-Pair-Kabel ? Wikipedia
     
  4. #3 kalledom, 25.01.2010
    Zuletzt bearbeitet: 26.01.2010
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    Hallo,
    Du selber überträgst auch Nullen und Einsen, im einfachsten Fall mit dem Finger am Lichtschalter: 1 = Licht ein, 0 = Licht aus ;)
    Ein Bit hat 2 Möglichkeiten: 0 und 1
    Bei zwei Bits hast Du bereits 4 Möglichkeiten: 00 ... 01 ... 10 ... 11
    Wenn Du das auf 8 Bit, 16 Bit, 32 Bit, ..... erweiterst dann kommst Du auf sehr viele Möglichkeiten.
    Dazu noch ein Verweis auf meine Seite KHD ZahlenSysteme
    Fülle ein Schachbrett mit Reiskörnern; auf dem ersten Feld 1 Reiskorn, auf dem zweiten Feld 2 Reiskörner, auf dem dritten 4, dem vierten 8, .....
    Was glaubst Du, wieviel Reiskörner auf das Brett passen ?
    Ich behaupte mal, Dein guter Taschenrechner zeigt irgendwann "ERROR" an, weil er mit so großen Zahlen nicht rechnen kann.

    Bits kannst Du parallel übertragen als Byte (8 Bit), Word (16 Bit) oder als DoubleWord (32 Bit). Das kennst Du beim PC: Parallel-Schnittstelle für den Drucker, ISA, PCI, .....

    Bits können aber auch seriell, also nacheinander, übertragen werden.
    Da sei als Beispiel die serielle Schnittstelle RS232 genannt. Damit werden Bytes seriell übertragen. Das ist so, als würdest Du in gleichmäßigen Abständen die Wohnzimmerlampe ein und ausschalten. Dabei kann die Lampe auch mal 3 Takte aus oder 5 Takte ein bleiben.
    Zu dem Byte bei RS232 gesellen sich noch ein Startbit am Anfang und ein oder zwei Stopbit am Ende. Mit dem Startbit kann der Beginn eines Bytes erkannt werden.
    Die Übertragungsgeschwindigkeit / Baudrate muß bei Sender und Empfänger gleich sein, damit auch zum richtigen Zeitpunkt das entsprechende Bit erkannt wird. Eine gbräuchliche Baudrate ist z.B. 9600 Baud.
    Nach dem Startbit wird in regelmäßigen Abständen der Spannungspegel auf der Übertragungsleitung gemessen.
    Da bei RS232 -3...15V für eine 1 und +3...15V für eine 0 übertragen werden, sind Bausteine wie z.B. der MAX232 erforderlich, die diese Pegel in 0Volt und +5Volt, also in TTL-Pegel umwandeln. Natürlich auch umgekehrt.

    Eine weitere Variante ist die serielle Übertragung per Daten- und Clock-Leitung. Der Sender / Master liefert zu den Nullen und Einsen auf der Datenleitung ein Takt-Signal auf einer zusätzlichen Clock-Leitung. Damit kann der Empfänger zum Zeitpunkt einer fallenden oder steigenden Flanke des Clock-Signals den Zustand auf der Datenleitung auslesen.

    Es spielt keine Rolle, ob RS232, RS485, USB, I2C, SPI, ....... das Prinzip der seriellen Übertragung ist immer gleich, es werden in gleichmäßigen Abständen oder in Verbindung mit einer Takt-Leitung Nullen und Einsen als Spannungs-Pegel (in einigen Fällen auch als Strom-Pegel) auf einer Datenleitung übertragen.

    Auch auf der Festplatte werden die Daten seriell abgelegt. Dort werden auf einer Scheibe mit magnetischen Eigenschaften (Rost .... deshalb sind die Scheiben auch braun ;) ) die Nullen und Einsen als magnetisch oder nicht magnetisch abgelegt.
    Auf der DVD sind die Daten als kleine Pickel gebrannt. An den Stellen ohne Pickel wird der Laserstrahl reflektiert, an einem Pickel wird er zerstreut und kommt nicht zurück.

    Eines haben die letztgenannten Techniken gemeinsam: das ist alles ungeheuer und unbegreiflich schnell.

    Als Nachtrag, eine Übertragung geht auch über Funk (Handy, ISDN, ....). Dort werden den Nullen und Einsen Tonfrequenzen oder Modulations-Verfahren zugewiesen.
     
  5. #4 Andband, 26.01.2010
    Andband

    Andband Schlitzeklopfer

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    Danke fuer diese interssanten Informationen. Ich hab mir die Pickel auf der CD immer als Loecher vorgestellt :D :D. Wie auch immer :).
    Das Senden und Empfangen uebernimmt beides (?) also z.b. so ein MAX232. D.h. da ist dann kein Optokoppler im Spiel, der die Signale galvanisch trennt? Also USB-Drucker oder alte RS232 Modems koennen direkt ohne Trennung miteinander kommunizieren? Oder ist ueberall wenn zwei an Netztstrom angeschlossene Geraete verbunden werden ein Optokoppler irgendwo mit drin? Weil andernfalls wuerde ja doch immer irgendwas unsauberes entstehen wie ich dem anderen Thread entnehme...
     
  6. #5 Matze001, 26.01.2010
    Matze001

    Matze001 Lizenz zum Löten

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    <klugscheiß>


    Ich denke du meinst 00 01 10 11 ;)

    </klugscheiß>

    MfG

    Marcel
     
  7. bigdie

    bigdie Freiluftschalter

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    Nein im allgemeinen nicht. Es gibt auch RS232 Schnittstellen und USB Schnittstellen, die mit Optokopplern arbeiten (Bei Bastlern sehr beliebt, weil im Fehlerfall der PC heil bleibt) aber in der Regel werden Optokoppler meist dort eingesetzt, wo Entfernungen >10m zu überbrücken sind zB. RS485.
     
  8. #7 kalledom, 26.01.2010
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    Ja; lade Dir mal das Datenblatt des MAX232, da siehst Du, daß dort 4 Pegelumsetzer für die am häufigsten benutzten Signale TxD, RxD, CTS und RTS drin sind, zwei als Eingänge und zwei als Ausgänge. CTS und RTS sind Handshake-Leitungen zur Überprüfung auf (Empfangs-)Bereitschaft.

    Nein, bei den kurzen Verbindungen z.B. vom PC zum Modem oder Drucker ist kein Optokoppler erforderlich.
    Die gemeinsamen Masse- und Abschirmungs-Verbindungen können Probleme bereiten, wenn durch Schutzleiter ebenfalls eine Verbindung zwischen den Geräten besteht und sich so eine Schleife ergibt. Viele Hersteller haben das aber elegant gelöst, indem z.B. ein Modem mit Kleinspannung, also per Netzteil, betrieben wird und somit keinen Schutzleiter benötigt.
    Bei längeren Verbindungen wird mit Optokopplern galvanisch getrennt sowie weitere Maßnahmen gegen Überspannung (z.B. Blitz) etc. vorgenommen.

    Klar doch; konntest Du das nicht auf Deinem Flachbildschirm mit einem Filzstift korrigieren ? :D
     
  9. #8 Andband, 26.01.2010
    Andband

    Andband Schlitzeklopfer

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    AW: Wie funktioniert eigentlich digitale Kommunikation physikalisch?

    Danke vielmals fuer die bereitwilligen, ausfuehrlichen Erklaerungen!! Das mit dem Filzstift mach ich persoenlich uebrigens nicht mehr, weil ich zu der Zeit dann immer alle 2 Wochen meinen TFT-Monitor wegwerfen musste, saunervig sowas... :D
     
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