Bell103モデムが300bpsのデータレートを使用したのはなぜですか?

存在するほぼすべての電話モデムは、「ベル103Aの300bpsの倍数」のデータレートで動作します。そもそもベース300bpsが選ばれたのはなぜですか?

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  • I ' m votingこの質問は、技術の歴史について質問しており、年齢以外のレトロなシステムとは特に関係がないため、トピック外として終了します。
  • @ user3169、その場合は、どちらに追加してもかまいません。 "レトロ" または適切と思われる"コンピューティング" の構成要素は何ですか?

回答

10 CPS / 110ボーは、すべての機械システムを使用して、許容可能な側波帯でこれらの信号を送信できる最大速度でした。 300はテレタイプ速度の3倍であり、その制限は電話回線の4kHzの最大帯域幅と許容される高調波によって設定されます。

300ボーは、文字で測定して、110ボーのちょうど3倍です。テレタイプ標準は、1つのスタートビットと2つのストップビットで110bpsでした。つまり、プラス8データビット(7プラスパリティ)は、1文字あたり11ビットに相当します。 110/11 = 10CPS。 300ボーは、1つの開始と1つの停止に加えて、8つのデータ=文字あたり10ビットを使用しました。 300/10 = 30、30cpsは3×10cpsです。

ASR33などの機械式テレタイプは10CPSを送信しました。彼らは、キーが押されたときに回転する回転ホイールを持っていました。 11件の連絡先がありました。最初のものは、通信線の電流の流れを遮断するために配線されました。これは電流ループであり、電話回線を介してセントラルオフィスに送り返され、48VDCバッテリーで駆動されていました。最後の1つまたは2つの接点は、電流が常にオンになるように配線されています。

2番目から8番目の接点は、押されたTTYキーからASCIIをエンコードしたマトリックスによって押された8つのスイッチに配線されていました。キーを押すとモータークラッチが解放され、ロータリーコンタクトホイールが回転し、ロータリースイッチの開閉により、信号が数マイルのワイヤーを介して110ボーのセントラルオフィスに返送されます。これにより、正確に10CPSが得られます。これには、スタートビット、ストップビット、および1つまたは2つの追加のストップビット、スペーサーがあり、これ以上文字が送信されなくなったときにシステムリレーが再起動できるようにしました。

後のFSKシステムは300ボーで動作でき、機械的ではないため、11番目のビット(2番目のストップビット)は必要ありませんでした。

300ボーシステムは最初の電子システムであり、追加のストップビットなしで停止でき、速度が10%近く向上しました。信号は、送信用に2つの周波数、受信用に2つの周波数の間でFSKによって変調されました。これらの周波数間で信号を切り替えると高調波が発生し、クロストークを防ぐために電話システムの4Khz帯域幅内に維持する必要があります。
他のすべてのボーが10の倍数であるのに対して奇数の11ビット100ボー標準(300、1200、 2400)は、進化した機械的および電子的なFSK / PSKシステムの違いが原因です。

PSK(位相偏移変調)では、振幅と位相が変更されました。これは、同じ側波帯の同じ4KHz信号帯域幅内に収まります。振幅または位相シフトを追加するたびに、ボーごとに送信されるビット数が2倍になるため、最終的に300、1200、2400、4800、9600などになります。

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  • 彼らが"理由を知っている理由はありますか?

テレタイプ速度の3倍"でも?それを拡張できれば、元の質問に完全に答えるのに大いに役立ちます。

  • 通常、通信プログラムは、開始、停止、およびパリティビットの数(ある場合)を選択することができました。 300ボーでも使用できます。
  • @mnem:' 30文字/秒の速度が選択された理由はわかりませんが、おそらく次のように選択されました。速度、信頼性、およびデータをより高速で使用するための何か有用なことを行うための機器の構築コストの間のトレードオフ(たとえば、テープにパンチする)。また、私が'読んだことから、'は"を使用することができます。 dumb " 400ボーをわずかに超える300ボーのモデムですが、信頼性は高速になると下り坂になる傾向があります。 300ボーの速度は、400に対してかなり適切な安全マージンを提供するため、信頼性の高い伝送を提供するはずです。
  • 3 X 110 = 3300の3倍の速度を選択しました。これは、以下の最大の整数乗数でした。 4,000、リンクの帯域幅。 。
  • "クロストークを防ぐために":それについて少し詳しく教えていただけますか? '電話システムには、3400 Hzを超えるすべての信号を除外するフィルターが含まれていませんか?
  • 回答

    信号速度(ボー)はいくつかの制約を受けます。おそらく最も重要なのは、信号がたどるパス(つまり、POTSワイヤ)の最大信号レート(おおよそ、1秒間に何回変更されるか)です。 1回の信号変更で表すことができるビット数から、1秒あたりのビット数がわかります。

    初期のベルモデムは110ボーで、周波数シフトキーイング(FSK)を使用していたと思います。これにより、信号の変化ごとに1ビット、つまり110bpsが得られます。同様に、Bell103の信号速度は300ボーでFSKは300bpsでした。

    110と300ボーが選択されたのは、主に両方のモデムが銅線で使用され、「無条件」であるためです。接続の少なくとも一部が音響カプラを通過する電話回線。カーボンマイクと通信する音響カプラの最悪のケースは、約300ボーです。これは最悪の場合なので、これが得られます。

    (110ボーは信頼性の高い半二重テレタイプ通信に関連していたことを思い出しますが、それについては間違っている可能性があります。@ jameslargeは110を指摘しています。ボー/ bpsは、サポートされている固定のバッファなしレートの一般的なテレタイプ端末でした。110は、ここで説明したのと同じ理由の多くでおそらく選択されました。たとえば、危険な銅線と炭素の接続での堅牢性と信頼性などです。)

    これは理論的には増加する可能性がありますが、信頼性が低下します。

    自然な改善は、信号レートごとに転送できるビット数を増やすことです。これは、PSK、トレリスなどの新しい変調技術です。などがくれました。ボーレートは同じままであるため、調整されていない回線の安全なパラメータ内に収まり、ビットレートを上げることができます。

    電話回線が改善され、回線が調整されると期待できるようになりました(そしてどこかにカーボンマイクロフォンのステップがないことを知っていました)そして変調エラー訂正とエラー検出の進歩により、ボーレートが増加しました。これはビットレートの増加につながりました。最後の電話モデムのボーレートは8000だったと思います。 、および結果として56 / 46kbsを可能にする変調。

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    • Re、" 110ボーは、信頼性の高い半二重テレタイプ通信に関連していました"。これらの古いFSKモデムは'データをバッファリングしませんでした。ボーレートはビットレートでもあり、モデムに接続されているデバイスによって直接制御されていました。モデル33テレタイプ(当時はどこにでもありました)は、固定の110ビット/秒で送信されました。
    • テレプリンターの作成または毎秒10文字ではなく30文字を出力できるテープパンチは困難でしたが、実用的ではなく、送信時間は10文字で2/3節約できました。ネットワークを介してデータをより高速に送信できることは、どちらかの端にあるものが維持できる場合にのみ役立ちます。 up。
    • @supercat:1974年頃にテレタイプが使用されなくなったことを思い出します。その間、人々は音響カプラ付きの電話モデムを使用していました。 1978年。
    • @BenCrowell:私は'音響カプラを数回使用しましたが、1980年以前ではなかったと思います。私のポイントは、 10cpsから30cpsが役に立ちました。 30cpsから300,000cpsに移行することは、比較的言えば、はるかに役に立たなかったでしょう。 ' 30cps Decwritersが内部でどのように実装されているかはわかりませんが、トランジスタとダイオードだけでも電子機器を実装する実用的な方法を想像できます(もちろん、7400ロジックが役立ちます) 。それを超えると、より高度な電子機器が必要になります。

    回答

    300ビット/秒には、は50と60の両方の最小公倍数です。これらにより、電力線周波数(ヨーロッパでは50 Hz、米国では60 Hz)を使用してビットタイミング回路を同期することが容易になりました。これは、Quartzロック回路がテレタイプ機器に含めるのに十分なほど安価になるずっと前のことでした。

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    • Retrocomputing StackExchangeへようこそ。これは良い最初の答えです。この情報を共有していただきありがとうございます。 これらの関連する質問に興味があるかもしれません。

    回答

    非常に良い最初の回答ですが、300bpsを超えるデータレートは音響的に結合できず、直接接続モデムのみであったことにも注意してください。そして、33.6K以上のものは、基本的に少なくとも1つのデジタルエンドポイントを必要とします。つまり、モデムアクセスコンセントレータは、データグレードのT-1以上(AT & T T-Carrierも参照)のデータトランクを介して公衆交換電話網に接続します。 T-1に乗るDS-1はチャネライズされており、DS-0は64Kのクリアチャネルであるため、最大57.6Kのデータレートに加えて、プロトコルのオーバーヘッドとエラー訂正に適しています。エンドユーザーは、「アナログ(音声)回線を使用しているため、アップロード速度が大幅に低下します。これは、今日の非対称住宅データモデルの起源でもあります。

    しかし、すべてがボーレートに戻ります。ビットレートは、1秒間に送信されるデータビット数の尺度です。ボーレートは、通信チャネル内の信号が1秒間に状態を変更できる回数です。キャリア内のビットをエンコードするために使用される技術に関係なく、ボーレートは常に制限要因であり、その時点でPSTNで利用可能な信号プロセッサのダイナミックレンジによって決定されました。 110ボーは安全でした。 300ボーは、60年代と70年代に利用可能な信号処理の限界を押し上げていました。そしてそこから、300ボーの上にラインコーディングとフレーミングの新しい方法を積み重ねて、ほぼ最大64Kbpsにすることができました。すごいですね。

    コメント

    • 音響カプラは300ボーではなく、300bpsに制限されていましたか? I ' 99%の特定の後のエンコード方式では、カプラーを介して9600bpsの最大レートが可能でした。
    • また、非対称レートもあったことに注意してください。 1200/75はビューテキストシステムで一般的でした
    • 理論的には、音響カプラを信号として任意の速度で使用できないという基本的な技術的理由はわかりません'可聴範囲の音としてエンコードされます。関係する追加の機器とエアギャップによってさらに多くのエラーが忍び寄るという明確なリスクがありますが、追加のA / D変換は関係しません。 ただし、Hayes Smartmodem以降では、ハードワイヤード接続を必要とする自動ダイヤルやその他の機能が許可されていました。一般に、ハードワイヤード接続は1968年のCarterfone判決によって可能になりました。マイクロエレクトロニクスの進歩と 高速化が相まって、ハードワイヤードが引き継ぎました。

    回答

    わずかな接線ですが、私の最初のコンピューターであるUK101と呼ばれるオハイオスーパーボードIIのクローンには、「カンザスシティ」方式を使用した300b / sのカセットインターフェイスがありました。 FSK。コンピュータには、TXが単純な変調器の周波数制御に接続された単純なUARTと、粗周波数検出器に接続されたRXがあり、FSKの「ワーブル」からバイナリストリームを導出しました。

    高品質のカセットレコーダーでは、テープインターフェイスを600ボー(このコンテキストではボーとbpsを同じ意味で使用できます)または1200で実行できましたが、後者はわずかなテープグリッチの影響を受けやすくなっています。

    または、RS232レベルコンバータを構築して、UARTを300ボーのモデムに接続することもできます。

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