Bandbreite im Netzwerk einfach erklärt

Das Wort Bandbreite hat in der Technik eine genaue Bedeutung, die man leicht mit etwas anderem verwechselt.

In der Signalverarbeitung sagt die Bandbreite, wie breit ein Bereich von Frequenzen ist. Jeder Übertragungskanal hat – abhängig von seinen physikalischen Eigenschaften – eine untere und eine obere Grenzfrequenz. Der Unterschied zwischen beiden Werten ist die Bandbreite. Sie wird in Hertz (Hz) angegeben, einer Einheit für Frequenzen.

Die Datenübertragungsrate ist etwas anderes. Sie sagt, wie viele Bit in einer Sekunde übertragen werden, und wird deshalb in bit/s angegeben. Im Alltag nennt man die Internetgeschwindigkeit oft „Bandbreite“. Das ist sprachlich nicht exakt, denn beide Begriffe stehen für verwandte, aber eigentlich andere Größen.

Sie hängen aber zusammen: Je größer die Bandbreite eines Übertragungskanals, umso mehr Daten können pro Zeitspanne übertragen werden. Die Bandbreite ist dabei nicht der einzige Einfluss auf die höchste mögliche Datenrate.

Drei Begriffe werden oft durcheinandergeworfen: Datenrate, Durchsatz und Latenz.

Die Datenübertragungsrate ist die Übertragungsgeschwindigkeit: Wie viele Daten gehen in einer Zeitspanne über einen Übertragungskanal? Bei ihr zählen auch eventuelle Steuerdaten mit. Der Durchsatz berücksichtigt dagegen nur die reinen Nutzdaten. Auch die tatsächlich erreichte Datenverarbeitungsgeschwindigkeit wird als Durchsatz bezeichnet. Begrenzt wird der Durchsatz eines Systems durch Engpässe. Das sind die Teile des Systems, die am höchsten ausgelastet sind.

Die Latenz (auch Latenzzeit oder Verzögerung, englisch Delay) ist keine Menge pro Zeit, sondern eine Zeit: die Zeit zwischen dem Auftreten eines Ereignisses und dem Auftreten eines erwarteten Folgeereignisses.

Die Bandbreite in Hertz ist wieder etwas anderes: die Breite des Frequenzbereichs eines Kanals. Die Kanalkapazität ist die höchste Datenrate, die fehlerfrei über einen Kanal übertragen werden kann. Zusammen mit der Latenz ist sie ein Maß für die Leistungsfähigkeit eines Kanals.

Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit: Es steht für genau einen von zwei Zuständen, zum Beispiel Ein oder Aus bei einem Lichtschalter. Das Kürzel ist „bit“. Ein Byte steht meist für eine Folge aus 8 Bit. Das Kürzel ist „B“.

Das Byte nutzt man für Datenmengen, etwa für Dateigrößen oder Speicher. Übertragungsraten gibt man dagegen üblicherweise in Bit an, zum Beispiel die maximale Geschwindigkeit eines Internet-Anschlusses. Darum steht dort Mbit/s, also Megabit pro Sekunde. Vor allem beim Zugriff auf Datenspeicher wird die Rate auch häufig in Byte pro Sekunde angegeben.

Achte genau auf die Schreibweise: 1 MB/s ist exakt das Achtfache von 1 Mbit/s. Wir rechnen hier mit 1 Byte = 8 Bit. Von Mbit/s zu MB/s teilst du also durch 8. Von MB/s zu Mbit/s multiplizierst du mit 8.

Bei Datenraten bedeuten die Vorsilben dezimale Werte: 1 kbit/s sind 1.000 bit/s und nicht 1.024 bit/s.

Auf der Packung steht oft der höchste Wert. Häufig ist unklar, an welcher Stelle diese Datenrate erreicht wird und welche Datenrate dem Benutzer tatsächlich zur Verfügung steht.

Beispiele: Bei USB 2.0 Hi-Speed mit einer nominellen Geschwindigkeit von 480 Mbit/s können nur ca. 300 Mbit/s zur Übertragung genutzt werden. Beim verbreiteten WLAN-Standard IEEE 802.11g gibt es typischerweise 20 Mbit/s „netto“ (der nutzbare Teil) und 56 Mbit/s „brutto“ (insgesamt). Die beiden Zahlen liegen also weit auseinander.

Die Datenrate ist nicht immer konstant. Sie hängt unter anderem ab vom Kommunikationsprotokoll (den Regeln, nach denen Geräte Daten austauschen), vom Mobilfunkstandard (4G oder 5G), von der Qualität der Leitung, von der Netzabdeckung, von der Netzlast, vom Endgerätetyp und von der zur Verfügung stehenden Bandbreite. Glasfaserkabel haben weit höhere Datenübertragungsraten als Kupferkabel.

Die Ping-Zeit (englisch round trip time) ist die Zeit, die ein Datenpaket zum Ziel und wieder zurück braucht. Sie ist eine gemessene Latenz. Sie umfasst die Signallaufzeit, die von der Entfernung abhängt, und die Verarbeitungszeit in den Routern. Router sind Zwischenstationen auf dem Weg. Dazu kommt die Verarbeitungszeit in den Rechnern am Anfang und am Ende. Auf Verbindungen mit hoher Auslastung werden die Zeiten länger, weil Pakete in den Routern in Warteschlangen warten.