Die Datenübertragungsrate (auch Datentransferrate, Datenrate oder umgangssprachlich und nicht ganz zutreffend Kapazität oder Bandbreite genannt) bezeichnet die Datenmenge, die innerhalb einer Zeiteinheit über einen Übertragungskanal übertragen wird.
Die maximal mögliche Datenübertragungsrate, die fehlerfrei über einen Kanal übertragen werden kann, wird als Kanalkapazität bezeichnet. Diese ist zusammen mit der Latenzzeit (Antwortverzögerung) ein 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 (Durchsatz von Daten). Die kleinste Dateneinheit ist das Bit, weshalb sie häufig als Bitrate in der Einheit Bit pro Sekunde (bit/s oder englisch bps) angegeben wird.
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 (abgekürzt B/s) angegeben, womit üblicherweise Vielfache von 8 Bits pro Sekunde gemeint sind; 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 einem Achtel der Geschwindigkeit der ersten).
Eine Angabe in baud ist dagegen falsch, denn dies ist die Einheit für die Schrittgeschwindigkeit.
Beispiele für Datenübertragungsraten
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 600 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 B-Kanäle, 2MBit/s bei Primärmultiplexanschluß)
- ADSL: 384 kbit/s Down- und 64 kbit/s Upstream (DSL „light“) bis 25 Mbit/s Down- und 1Mbit/s Upstream (ADSL2+)
- VDSL: 50 Mbit/s Downstream
lol
Video- und Audiosignale
- Morsecode: ca. 40 bit/s (maximale menschliche Verarbeitungsgeschwindigkeit)
- Gespräch in Telefonqualität (etwa 3,3 kHz Bandbreite): 64 kbit/s (ISDN – wobei praktisch keine Techniken der Irrelevanz- und Redundanz-Reduktion („Komprimierung“) angewandt werden.)
- komprimierte Musikdatei: üblicherweise zwischen etwa 24 kbit/s (Streaming Audio über analoges Telefonmodem) und 9,8 Mbit/s (maximale Datenrate für verlustfrei komprimierte Mehrkanaltonspuren einer SACD/DVD-A);
- Audio-CD: ca. 1411 kbit/s (176,4 kB/s), Abtastrate 44,1 kHz, 16 Bit und zwei Kanäle (praktisch ohne Irrelevanz- und Redundanz-Reduktion);
- 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.
Zusammenhang Datenrate – Bandbreite – Schrittgeschwindigkeit
Zwischen Bandbreite und maximaler Datenrate (=Kanalkapazität) besteht ein fester Zusammenhang, den man auch als Nachrichtenquader der Nachrichtentechnik bezeichnet. Für einen Übertragungskanal mit dem Störabstand SN kann die maximal erreichbare Datenrate C mit folgender Größengleichung aus der verfügbaren Bandbreite des Kanals errechnet werden:
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Wenn es der Störabstand erlaubt, können digitale Modulationsverfahren eingesetzt werden, bei denen mehr als zwei Zustände pro Übertragungsschritt möglich sind, z.B. QAM oder QPSK. Die Übertragungsgeschwindigkeit ergibt sich dann als Produkt aus der Schrittgeschwindigkeit und der Anzahl der möglichen Zustände, also der Anzahl der Bits pro Schritt.
Üblicherweise nimmt ein digitales Signal zwei Zustände ein, die man mit „0“ und „1“ bezeichnen kann. Dies nennt man binär. Drei Zustände bezeichnet man mit ternär. Bei gleicher Bitrate und drei Zuständen für den Signalparameter beträgt die benötigte Bandbreite nur noch 63 % der Bandbreite (Shannon-Hartley-Gesetz: ), die für binäre Übertragung benötigt wird.
Aus den beiden vorangegangenen Betrachtungen ergibt sich, dass Störabstand und Bandbreite gegeneinander ausgetauscht werden können ohne die Datenübertragungsrate zu verändern.