Rechnernetze

Entstehung von Fehlern

In elektrischen Systemen können Fehler dadurch auftreten, dass der Empfänger eines Signals die verschiedenen möglichen Signalwerte nicht voneinander unterscheiden kann. Dieses hat vielfältige Gründe, die sich zum Teil überlagern, und nicht immer genau voneinander abgegrenzt werden können. Die folgenden technischen Erscheinungen sind die wichtigeren Ursachen solcher Fehler in praktischen System.

	Thermische Elektronenbewegung in Halbleitern oder Leitungen.
	Elektromagnetische Einstrahlung (Motoren, Spulen von Zündanlagen, Blitze).
	Radioaktive Einstrahlung (Höhenstrahlung, natürliche/künstliche Radioaktivität).

Einige dieser Phänomene, insbesondere die elektromagnetische Einstrahlung, verursacht meist Fehler, die gehäuft während eines kurzen Abschnitts auftreten; man nennt dieses Fehlerbündel (error burst). Im Abschnitt Fehlerbeschreibung untersuchen wir, wie solche Fehlerbursts dargestellt werden können.

Auch die beschränkte Übertragungskapazität einer Leitung kann eine Ursache für das Auftreten von Fehlern bei der Übermittlung von Daten sein, weil das Signal zu stark gedämpft wird. Da in elektrischen Systemen die Dämpfung frequenzabhängig ist, kann eine unglückliche Signalfolge einen Fehler erzeugen, wenn sich diese Effekte mit anderen physikalischen Effekten überlagern. Zwar ändern sich die elektrischen Charakteristika von Übertragungsgeräten in kurzen Zeiten praktisch nicht, dennoch sind solche Fehler meist nur sehr schwierig einzugrenzen, weil Signalveränderungen, die durch solche Fehler entstehen, nur selten und unregelmäßig auftreten, und da einfache technische Maßnahmen, wie elektrische Abschirmungen, häufig nicht ausreichen, die Signalverfälschungen einzudämmen.

Die Untersuchung der Fehlerursachen, wie sie hier angedeutet wurden, ist zwar möglich, aber beim Vorliegen konkreter Störungen aus mehreren Gründen nicht sehr nützlich. Zum einen handelt es sich um zufällige, nicht vorhersehbare Ereignisse, durch die solche Fehler erzeugt werden. Zum anderen führen solche Ereignisse auch nicht immer zu einem Fehler in der Übertragung (z.B. wenn gerade keine Übertragung stattfindet, oder wenn das übertragene Bit gerade zu einem Wert 'verfälscht' wird, den es sowieso hatte). Außerdem werden die Geräte so ausgelegt, dass solche Fehler nur mit einer verschwindend geringen Wahrscheinlichkeit auftreten, so dass eine exakte numerische Bestimmung einer Fehlerwahrscheinlichkeit wenig Sinn macht.

Aus diesem Grunde werden heutzutage Fehlerhäufigkeiten an realen Geräten nur gemessen und nicht mit aufwendigen theoretischen Methoden aus möglichen Fehlerquellen errechnet. Dazu wird eine Übertragungsstrecke lange Zeit beobachtet, die auftretenden Fehler registriert, und zum Schluss ein statistisches Modell erstellt, welches das Fehlerverhalten der Übertragungsstrecke beschreibt. Im nächsten Abschnitt beschreiben wir zunächst einige Verfahren, wie man ein fehlerhaftes Verhalten beschreiben kann.