Baud

Baudi on tietoliikenteessä käytetty mittayksikkö, joka edustaa symbolien määrää sekunnissa siirtovälineessä. Se on saanut nimensä Émile Baudotin sukunimestä , joka oli ranskalainen lennätininsinööri, lennätinlaitteen ja telekopiolaitteiden käyttämän Baudot-koodin (1874) keksijä.

Yleensä jokainen symboli koostuu yhdestä tai useammasta fyysisestä signaalista riippuen modulaatiokaaviosta ja vastaa yhtä tai toista informaatiomäärää bitteinä . Siten on mahdollista löytää suora suhde baudinopeuden ja bittinopeuden välillä linjalla; vain kun kukin symboli edustaa yhtä informaatiobittiä, kaksi nopeutta täsmäävät. Niin

$n={\frac {rb}{rs}}$

missä:

• $rb$: binäärinopeus tai bittinopeus
• $rs$: modulaationopeus tai symbolinopeus ja
• $n$: bittien määrä tasoa kohti linjakoodauksessa.

Baud voidaan skaalata metrisillä termeillä:

• 1 kBd (kilobaud) = 1000 Bd
• 1 MBd (megabaudi) = 1000 kBd
• 1 GBd (gigabaud) = 1000 MBd.

Historia

Vuonna 1926 kahden tyyppisten lennätinjärjestelmien (joille on tunnusomaista samanpituiset ja differentiaaliset lähetyselementit) olemassaolon vuoksi lähetysnopeus määriteltiin sekunnissa lähetettyjen perusvälien lukumäärällä. ]

Tämä määritelmä on annettu vuonna 1929 sähkelehdessä heinäkuussa 1929 nimellä lähetysnopeus, joka korvaa termin siirtonopeus; Samana vuonna termi baud ehdotettiin kunnianosoituksena Émile Baudotille . ]

Tämän tarkoituksena oli vertailla laitteita, joiden teknisten ominaisuuksien erot johtivat erilaisiin laskentayksiköihin: kierrosten määrä minuutissa, reikien määrä, rei'itetyn nauhan pituus minuutissa, sanojen määrä minuutissa (kirjainten lukumäärästä riippumatta), kirjainten määrä minuutissa. ]

Siten vuonna 1929 210 kierrosta minuutissa toimivan teletulostimen tiedonsiirtonopeudet olivat seuraavat:

Virtaus (baudit) pyörimisnopeudella 210 kierrosta minuutissa, vuonna 1929

Laitteet	yhteystiedot	Tiedonsiirtonopeus
Nelinkertainen Baudot-Picard	kaksikymmentä	70
Baudot quadruple duplex	22	77
Quadruple Baudot 23-vuotiaana	23	80.5
Nelinkertaistaa Baudot 24-vuotiaana	24	84

Vuonna 1931 50 baudin lähetyksiä suoritettiin haamuverkkojen ja superhaamuverkkojen kautta useiden satojen kilometrien etäisyyksillä.

Vuonna 1933 saavutettiin lähetykset 25 baudilla yli 58 000 km.

Vuonna 1934 lähetysnopeuden mittausjärjestelmä organisoitiin uudelleen siten, että sillä on kelvollinen siirtonopeus kaikille lennätinjärjestelmille, sekä Huguesille että Baudotille. Tuolloin 120 kierrosta minuutissa (kaksi kierrosta sekunnissa) Hugues-järjestelmän nopeudeksi laskettiin 56 baudia (2 × 28 pulttia), mutta uusi mittausjärjestelmä laski silloin vain 22,4 baudia ( johtuen suhde 2,5). Samanaikaisesti nopeudella 180 kierrosta minuutissa (kolme kierrosta sekunnissa) 25-nastainen quad Baudot -järjestelmä mitattiin 75 baudilla (3 × 25) ja kaksinkertainen Baudot-järjestelmä puolet siitä.

Vuonna 1958 Yhdysvalloissa ensimmäinen kaupallinen tietokonemodeemi oli Bell 101, joka toimi 110 baudin nopeudella.

Vuonna 1960 Ranskassa 50 baudin nopeus oli edelleen lennätinpalvelun normaali viitenopeus.

Vuonna 1962 Electronic Industries Alliance standardoi RS-232-portin, jota käytetään paikallisiin sarjayhteyksiin.

Vuonna 1962 Yhdysvalloissa Bell 103 oli toinen kaupallinen tietokonemodeemi, jonka AT&T Corporation toimitti. Se toimi tavallisilla puhelinlinjoilla 300 baudin nopeudella.

Vuonna 1976 ilmestyivät V10- ja V11-standardit, jotka toimivat 100 kbaud:lla ja 10 Mbaud:lla.

Vuonna 1976 V.29-protokolla validoitiin/standardisoitiin, ja se tarjosi modeemeja, jotka lähettävät 9600 baudin nopeudella nelijohtimista pisteestä pisteeseen vuokratuilla puhelinpiireillä.

Vuonna 1979 Ranskassa tietyt teollisuusjärjestelmät toimivat 600 baudin nopeudella.

Vuonna 1980 Bell 212A (V.22-protokolla) lähetti 1200 baudin (tai 600 baudin) nopeudella.

Vuonna 1988 ITU hyväksyi yhden ensimmäisistä kuluttajapuhelinmodeemistandardeista, V.23-standardin (käytetään Minitelsissä), joka sallii 1200 baudin ja 600 baudin siirrot ja 75 baudin paluukanavan.

56 kb/s (8000/3429 baudia) modeemit (V.90-protokolla) ilmestyivät vuonna 1998.

Myöhemmin yhden kantoaallon kantataajuusmodulaatiosarjalinkit jäivät enemmän tai vähemmän pois käytöstä [viite. välttämätön] muiden monimutkaisempien teknologioiden ja protokollien hyväksi, jotka eivät siirrä jokaista bittiä tietyssä ajassa (langaton verkkotekniikka, DSL, OFDM jne.).

Suhde raakabittinopeuteen

Symbolinopeus on suhteessa raakabittinopeuteen , joka ilmaistaan ​​bitteinä sekunnissa.

Termiä baudi on joskus käytetty väärin viittaamaan bittinopeudeen , koska nämä nopeudet ovat samat vanhemmissa modeemeissa ja yksinkertaisemmissa digitaalisissa viestintälinkeissä, jotka käyttävät vain yhtä bittiä symbolia kohden, joten binääriluku "0" on edustaa yksi symboli ja binäärinumero "1" toisella symbolilla. Edistyneemmissä modeemeissa ja tiedonsiirtotekniikoissa symbolilla voi olla enemmän kuin kaksi tilaa, joten se voi edustaa useampaa kuin yhtä bittiä. Bitti (binäärinumero) edustaa aina yhtä kahdesta tilasta.

Jos N bittiä symbolia kohden kuljetetaan ja raakabittinopeus on _R , mukaan lukien kanavakoodausylimäärä, symbolinopeus fs voidaan laskea

$f_{\text{s}}={R \over N}.$

Ottaen tiedon pulssia kohti N bitteinä/pulssina logaritmina kantaan 2 erillisten viestien M määrästä, joka voitiin lähettää, Hartley rakensi raakabittinopeuden R arvon.

$R=f_{\text{s}}N\quad$ missä$\quad N=\left\lceil \log{2}(M)\right\rceil .$

Tässä tarkoittaa kattotoimintoa . Missä on mikä tahansa nollaa suurempi reaaliluku, niin kattofunktio pyöristetään lähimpään luonnolliseen lukuun (esim . ). $\left\lceil x\right\rceil$$x$$x$$\left\lceil 2.11\right\rceil =3$

Siinä tapauksessa M = 2 ^N , käytetään erilaisia ​​symboleja. Modeemissa nämä voivat olla aikarajoitettuja siniaaltoääniä ainutlaatuisilla amplitudin, vaiheen ja/tai taajuuden yhdistelmillä. Esimerkiksi 64QAM - modeemissa M = 64 , joten bittinopeus on N = log ₂ (64) = 6 kertaa baudinopeus. Linjakoodissa nämä voivat olla M eri jännitetasoa.

Suhde ei välttämättä ole kokonaisluku; 4B3T - koodauksessa bittinopeus on4/3siirtonopeudesta. (Tyypillinen perusnopeusliitäntä, jonka raakadatanopeus on 160 kbit/s, toimii 120 kBd:llä.)

Koodit, joissa on monia symboleja ja siten symbolinopeutta suurempi bittinopeus, ovat hyödyllisempiä kanavilla, kuten puhelinlinjoilla, joilla on rajoitettu kaistanleveys, mutta korkea signaali-kohinasuhde tällä kaistanleveydellä. Muissa sovelluksissa bittinopeus on pienempi kuin symbolinopeus. Ääni-CD-levyillä käytetyllä kahdeksasta neljääntoista modulaatiolla on bittinopeus8/14siirtonopeudesta.

Kaapelimodeemi

Kaapelimodeemi kytkeytyy tilaajan tiloissa olevaan kaapelitelevisiojärjestelmään ja mahdollistaa kahdensuuntaisen tiedonsiirron kaapelijärjestelmän kautta, yleensä Internet-palveluntarjoajalle . Kaapelimodeemi liitetään tavallisesti henkilökohtaiseen tietokoneeseen tai reitittimeen Ethernet -yhteyden kautta , joka toimii 10 tai 100 Mbps:n linjanopeuksilla. Kaapelijärjestelmän "headendissä" eli keskitetyssä jakelupisteessä modeemin päätejärjestelmä Kaapeli yhdistää kaapelin televisioverkko Internetiin . Koska kaapelimodeemijärjestelmät toimivat samanaikaisesti kaapelitelevisiojärjestelmien kanssa, ylälinkin (tilaajalta CMTS:ään) ja alaslinkin (CMTS:stä tilaajalle) taajuudet on valittava televisiosignaalien häiriöiden välttämiseksi. ]

Kaapelipalveluissa kaksisuuntainen kyky oli melko harvinaista 1990-luvun puoliväliin saakka, jolloin Internetin suosio kasvoi dramaattisesti ja kaapelitelevisioalalla tapahtui merkittävä operaattoreiden keskittyminen. Kaapelimodeemit tuotiin markkinoille vuonna 1995. Aluksi ne eivät olleet yhteensopivia keskenään, mutta kaapelioperaattoreiden konsolidoituessa syntyi tarve standardille. Pohjois- ja Etelä-Amerikassa operaattoreiden konsortio kehitti Data-Over-Cable Services Interface Specification ( DOCSIS ) -määrityksen vuonna 1997. DOCSIS 1.0 -standardi tarjosi kaksisuuntaisen perusdatapalvelun 27–56 Mbps alaslinkin ja jopa 3 Upload Mbps:n nopeudella. yksittäinen käyttäjä. Ensimmäiset DOCSIS 1.0 -modeemit tulivat saataville vuonna 1999. Samana vuonna julkaistu DOCSIS 1.1 -standardi lisäsi Voice over Internet Protocol (VoIP) -ominaisuuden, mikä mahdollisti puhelinviestinnän kaapelitelevisiojärjestelmien kautta. DOCSIS 2.0, joka julkaistiin vuonna 2002 ja jonka ITU on standardoinut nimellä J.122, tarjoaa parannettuja ylävirran datanopeuksia luokkaa 30 Mbps. ]

Kaikki DOCSIS 1.0 -kaapelimodeemit käyttävät QAM:ia kuuden megahertsin televisiokanavalla myötävirtaan. Tietoa lähetetään jatkuvasti, ja kaikki hybridi-koaksiaalikuituhaaran kaapelimodeemit vastaanottavat sen. Upstream-data lähetetään purskeina käyttämällä QAM- tai QPSK-modulaatiota kahden megahertsin kanavalla. Vaihesiirtoavainnuksessa (PSK) digitaaliset signaalit lähetetään muuttamalla kantoaaltosignaalin vaihetta lähetetyn tiedon perusteella. Binäärivaiheen siirtoavainnuksessa kantoaalto käyttää vaiheita +90° ja -90° lähettääkseen yhden bitin informaatiota; QPSK:ssa kantoaalto käyttää vaiheita +45°, +135°, -45° ja -135° kahden informaatiobitin lähettämiseksi. Koska kaapelihaara on jaettu kanava, kaikkien käyttäjien on jaettava käytettävissä oleva kaistanleveys. Näin ollen kaapelimodeemin todellinen suoritusnopeus on haaran kokonaisliikenteen funktio; eli kun enemmän tilaajia käyttää järjestelmää, kokonaisläpäisykyky käyttäjää kohti laskee. Kaapelioperaattorit voivat vastaanottaa verkkoihinsa suurempia määriä dataliikennettä vähentämällä yhden kuitukoaksiaalihaaran kokonaispituutta. ]

Jokainen moduloidun kantoaallon muunneltu elementti (esimerkiksi siirtyminen taajuudesta toiselle tai siirto kahden vaiheen välillä) tunnetaan baudina. Varhaisissa 1960-luvun puhekaistamodeemeissa yksi baudi edusti yhtä bittiä, joten esimerkiksi 300 baudia sekunnissa (tai yksinkertaisemmin 300 baudissa) toimiva modeemi siirsi dataa nopeudella 300 bittiä sekunnissa. Nykyaikaisissa modeemeissa yksi baudi voi edustaa useita bittejä, joten tarkin siirtonopeuden mitta on bittiä tai kilobittiä (tuhatta bittiä) sekunnissa. Koko kehitystyönsä ajan modeemit ovat lisänneet suorituskykyään 300 bitistä sekunnissa (bps) 56 kilobittiin sekunnissa (Kbps) ja yli. Kaapelimodeemit saavuttavat usean megabitin sekunnissa (Mbps; miljoonia bittejä sekunnissa) suorituskyvyn. Suuremmilla bittinopeuksilla on tarpeen käyttää kanavakoodausmenetelmiä lähetysvirheiden vähentämiseksi. Lisäksi erilaisia ​​lähdekoodausmenetelmiä voidaan käyttää datan "pakkaamiseen" pienemmiksi biteiksi, mikä lisää tiedonsiirtonopeutta lisäämättä bittinopeutta.

Esimerkkejä

Teletype - koneiden tapauksessa, jotka ovat edelleen käytössä joissakin medioissa, lähetysnopeudeksi sanottiin normaalisti 50 baudia. Tässä tapauksessa, koska tapahtumat olivat yksinkertaisia ​​jännitteen muutoksia 1 --> (+), 0 --> (–), jokainen tapahtuma edusti yhtä bittiä tai alkeispulssia ja sen siirtonopeus bitteinä sekunnissa vastasi baudinopeutta.

Kuitenkin modeemeissa , jotka käyttävät erilaisia ​​koodaustasoja , esimerkiksi vaihemodulaatiota, jokainen tapahtuma voi edustaa useampaa kuin yhtä bittiä, joten bitit sekunnissa ja baudi eivät enää täsmää.

Bibliografia

• Karl-Dirk Kammeyer: Nachrichtenübertragung. 4. Tehosta. Vieweg + Teubner, 2008, ISBN 978-3-8351-0179-1 .
• Bruce Carlson. Communication Systems, McGraw Hill Higher Education; 5. painos (1. tammikuuta 2009), 768 s. ISBN 0071263322 , ISBN 978-0071263320
• Louis Frenzel. Sähköisten viestintäjärjestelmien periaatteet. McGraw Hill; 4. painos (9. helmikuuta 2015) 944 s. ISBN 0073373850 , ISBN 978-0073373850

Ulkoiset linkit

• Martin, Nicholas (tammikuu 2000). "Sarjaviestinnän ja datan koodauksen alkuperästä" . dBulletin, dBASE Developers Bulletin (7) . Haettu 4. tammikuuta 2007 . 
• Frenzel, Lou (27. huhtikuuta 2012). "Mitä eroa on bittinopeudella ja tiedolla?" . Electronic Design Magazine .