Diese Frage bezieht sich auf den folgenden Auszug aus Computer Networks von Andrew Tanenbaum:
Die Informationsmenge, die eine elektromagnetische Welle transportieren kann, hängt von ihrer Bandbreite ab. Mit der aktuellen Technologie ist es möglich, bei niedrigen Frequenzen einige wenige Bits pro Hertz zu codieren, bei hohen Frequenzen jedoch oft bis zu 8 Bits pro Hertz, sodass ein Koaxialkabel mit einer Bandbreite von 750 MHz mehrere Gigabit/s übertragen kann. Aus Abb. 2-11 sollte nun ersichtlich sein, warum Vernetzungsmenschen so auf Glasfaser stehen.
Abb. 2-11 zeigt im Grunde nur das elektromagnetische Spektrum mit aufgespannter „Faseroptik“. Zu Hz, also bei wesentlich höheren Frequenzen als andere Medien (wie Twisted Pair, Koax oder UKW-Radio).
Ich verstehe, dass die Bandbreite eines Signals der "Geschwindigkeit" entspricht, mit der es moduliert werden kann, wodurch die Menge an Informationen beeinflusst wird, die es übertragen kann. Aber warum spielt in diesem Fall der Absolutwert der Trägerfrequenz eine Rolle? Warum ist beispielsweise ein Frequenzband von 1 kHz „wertvoller“, wenn es um 100 MHz statt um 500 Hz (also das Basisband) liegt? Bedeutet dies nicht auch, dass beispielsweise die Verwendung eines blauen statt eines roten Lasers als optischer Sender zu einer erhöhten Übertragungsrate führt?
Tannenbaum spielt auf Sekundäreffekte wie Intersymbol-Interferenz an, die das effektive Signal-Rausch-Verhältnis reduzieren.
Intersymbol-Interferenz wird durch Nichtlinearitäten im Phasen-/Frequenzgang des Kanals erzeugt. Diese Unregelmäßigkeiten sind im Allgemeinen proportional zur Trägerfrequenz – wenn beispielsweise ein bei 1 MHz zentrierter Kanal einen Qualitätsfaktor (Q) von 50 hat, hat er eine 3-dB-Bandbreite von 20 kHz. Aber ein ähnlicher Kanal, der bei 100 MHz zentriert ist, wird eine Bandbreite von 2 MHz haben.
Wenn Sie für Ihr Signal eine Bandbreite von 20 kHz benötigen, hat der 100-MHz-Kanal über jedes 20-kHz-Segment einen flacheren Frequenzgang als der 1-MHz-Kanal, wodurch die Phasenverzerrung reduziert wird.
Dies ist nur eine Möglichkeit, darüber nachzudenken. In Wirklichkeit gibt es viele Faktoren, die die Flachheit eines bestimmten Kommunikationskanals beeinflussen – und die analogen Schaltungen, die als Schnittstelle verwendet werden. Es ist nur so, dass es im Allgemeinen einfacher ist, solche Verzerrungen gering zu halten, wenn die Bandbreite einen kleineren Bruchteil der Trägerfrequenz ausmacht.
Der Begriff Bandbreite bezeichnete ursprünglich die Betriebsgrenzen der Funkübertragung bei unterschiedlicher Betriebsweise. Broadcast FM verwendet zum Beispiel 200 kHz um die Trägerfrequenz herum. Innerhalb dieser Grenzen wurden drei Modi verwendet, Frequenzmodulation, Phasenmodulation und Breitband-Doppelseitenband-Amplitudenmodulation.
Die heutige Verwendung des Begriffs Bandbreite bezieht sich auf die Datenrate und die Menge an Informationen, die auf einem HF- oder optischen Signal codiert sind. Wenn Sie bei Koaxialkabeln die Betriebsfrequenz erhöhen, erhöhen Sie auch den Signalverlust und bei langen Strecken den Paketverlust. Bei Glasfaser ist das weniger ein Problem. Die Farbe eines Lasers ähnelt Radiofrequenzen. Rot ist die niedrigere Frequenz und Blau ist die höhere. Das höherfrequente Blau hätte mehr Bandbreitenkapazität. Was alle Nuancen der technischen Details der digitalen Daten betrifft, verlasse ich mich auf die Expertise von Herrn Tweeds. Ich interessiere mich mehr für den Telekommunikationsaspekt.
Eigentlich denke ich, dass Sie den Punkt verfehlen. Soweit ich sehen kann, sagt Tannenbaum nicht, dass 1 kHz Bandbreite bei höheren Frequenzen wertvoller ist. Ich denke, er sagt, dass die verfügbare Bandbreite in einem Glasfaserkabel viel größer ist als die verfügbare Bandbreite in einem Kupferkabel.
Die Progression ist MHz, GHz, Terahertz, Petahertz. Wenn der Bereich für Glasfaserkabel 100 Terahertz bis 1 Petahertz beträgt (wie Sie in Ihrer Frage erwähnen), bedeutet dies, dass die Bandbreite 1 PHz - 100 THz = 900 THz beträgt. Das ist eine Menge Bandbreite.
mkeith
mkeith