Alte Kommunikations-Theorien gelten auch für Web und VoIPDas Erbe von Shannon lebt weiter

Alte Kommunikations-Theorien gelten auch für Web und VoIP

Ich fühle mich immer wieder verpflichtet, über Claude Shannon zu schreiben -um ihn bei neuen Menschen bekannt zu machen und um die anderen daran zu erinnern, was wir ihm schulden. Dieser Schreibzwang wird normalerweise durch irgendeine neue Technologie geweckt, die sich auf die eine oder andere Art und Weise auf die Arbeit des großen Mannes bezieht.

Shannon ist am bekanntesten durch sein enormesArbeitspapier A Mathematical Theory of Communication (Eine mathematische Theorie der Kommunikation), erschienen 1948, als der Autor Anfang 30 war. Dieses Papier –erhältlich hier – erläuterte unter anderem die fundamentalen Grenzen der Übertragungsgeschwindigkeit von Informationen.

Tatsächlich hat das ganze Feld der Informationstheorie seinen Ursprung in der Arbeit von Shannon. Die Auswirkungen auf fast alle Aspekte der Kommunikation sind immens, und ständig tauchen neue Anwendungen auf.

Ein gutes Beispiel des Nutzens von Shannons Arbeit ist die Entwicklung von Telefonleitung-Modems. In den 80-er Jahren was das schnellste Einwahl-Modem ein V.32bis, das mit 14,4kbit/s lief. Shannons Arbeit besagte, dass die Grenze bei etwa 40 kbit/s liege. Dieser Umstand inspirierte die Arbeit an V.34, das die Geschwindigkeit auf 33,6 kbit/s erhöhte, indem eine Kombination aus Techniken verwendet wurde, die auf Fehlerkontrolle-Codierung beruhte.

Zu diesem Zeitpunkt war keine Methode bekannt, wie man schneller werden könnte als etwa 85 Prozent von Shannons Limit – so dass die Leistung des V.34 als die höchstmögliche galt.

Erst 1993 wurde eine Technik erfunden, die der Grenze so nahe wie gewünscht kommen konnte. Das war das Konzept des Turbo-Coding, das in Frankreich von Alain Glavieux und Claude Berrou entwickelt wurde. Es beruht darauf, dass ein Code einen anderen füttert sowie auf einem iterativen Ansatze zum Dekodieren. Diese Innovation sorgte für eine Wiederbelebung auf dem Feld der Informationstheorie, und inzwischen gibt es viele andere Ansätze, wie man sich Shannons Limit nähern kann.

Die Ergebnisse von Shannon gelten auch für das Internet. Es liegt in der Natur des Internet Protocol (IP), dass Packets manchmal verloren gehen, wenn sie durch das Netz geschickt werden. Normalerweise ist das kein großes Problem, da fehlende Packets neu übertragen werden, wenn dies notwendig ist. Für manche Anwendungen wie Broadcasting oder Voice-over-IP (VoIP) ist dieser Vorgang des erneuten Sendens aber nicht geeignet, da er den ständigen Datenfluss unterbricht.

Es wurden allerdings Codierungs-Schemata entwickelt, die Daten vor verlorengegangenen Packets schützen, so dass empfindliche Anwendungen inzwischen wesentlich besser funktionieren.

Diese Codes existieren bereits seit geraumer Zeit, aber erst in jüngster Zeit haben sie die optimale Leistung erreicht, die Shannon definiert hat. Ein gutes Beispiel für diese Codes ist die Klasse, die als Fountain-Codes bekannt sind – mehr dazu hier -, die relativ leicht zu verstehen sind.

Man kann davon ausgehen, dass Fountain-Codes und andere sogenannte “Löschung-Codes” bald in Produkten Anwendung finden werden.

Die Arbeiten von Shannon und seinen Nachfolgern haben unser Leben verändert. Es gibt heutzutage kaum ein elektronisches Gerät auf dem Markt, das nicht auf irgendeine Art und Weise sein Vermächtnis nutzt. Hervorzuheben ist, dass künftige Mobiltelefonnetze sich stark auf seien Informationstheorie verlassen werden.

Shannon starb vor vier Jahren, nachdem er viele Jahre gegen die Alzheimersche Krankheit gekämpft hatte und einige der aufregendsten Anwendungen seiner Arbeit nicht mehr mitbekommen hatte.