Waarom gebruikte de Bell 103-modem een gegevenssnelheid van 300 bps?

10 CPS / 110 Baud was de maximale snelheid waarmee deze signalen konden worden verzonden met acceptabele zijbanden met behulp van een volledig mechanisch systeem. 300 was driemaal de teletype-snelheid en die limiet wordt bepaald door de maximale bandbreedte van 4 kHz van een telefoonlijn en de toegestane harmonischen.

300 baud is precies 3 keer 110 baud, gemeten in karakters. De teletypestandaard was 110 bps met 1 start- en 2 stopbits. Dat, plus 8 databits (7 plus pariteit) is gelijk aan 11 bits per karakter. 110/11 = 10 CPS. 300 baud gebruikte 1 start en 1 stop, plus 8 data = 10 bits per teken. 300/10 = 30, en 30 cps is 3 keer 10 cps.

Mechanische teletypes zoals de ASR33 stuurden 10 CPS. Ze hadden een draaiend wiel dat draait als een toets wordt ingedrukt. Het had 11 contacten. De eerste was bedraad om de stroom in de communicatiedraad te doorbreken. Dit was een stroomlus, via een telefoonlijn teruggestuurd naar het centrale kantoor, gevoed door een 48V DC-batterij. De laatste een of twee contacten waren bedraad zodat de stroom altijd aan was.

De 2e tot en met de 8e contacten waren aangesloten op 8 schakelaars die werden ingedrukt door een matrix die ASCII codeerde vanaf de TTY-toets die werd ingedrukt. Door op een toets te drukken, werd de motorkoppeling losgelaten, het roterende contactwiel zou draaien en het maken / breken van de draaischakelaar zou het signaal over kilometers draad terug naar het hoofdkantoor sturen met 110 Baud. Dit levert precies 10 CPS op. Dit had een startbit, een stopbit en een of twee extra stopbit (en), een afstandhouder, om het systeemrelais opnieuw van stroom te voorzien als er geen tekens meer werden verzonden.

Latere FSK-systemen konden draaien op 300 Baud, en omdat ze niet mechanisch waren, hadden ze het 11e bit (het tweede stopbit) niet nodig.

300 Baud-systemen waren de eerste elektronische systemen en konden stoppen zonder een extra stopbit, wat de snelheid met bijna 10% verhoogde. De signalen werden door FSK gemoduleerd tussen twee frequenties voor zenden en twee voor ontvangst. Door signalen tussen deze frequenties te schakelen, worden harmonischen gegenereerd, die binnen de 4 kHz bandbreedte van het telefoonsysteem moeten worden gehouden om overspraak te voorkomen.
De oneven 11-bits 100 baud-standaard versus alle andere bauds zijn veelvouden van 10, (300, 2400) worden veroorzaakt door de verschillen in mechanische en elektronische FSK / PSK-systemen die zijn ontstaan.

Met PSK (Phase Shift Keying) werden de amplitude en fase gewijzigd. Deze passen binnen dezelfde 4KHz-signaalbandbreedte met dezelfde zijbanden. Elke extra amplitude of faseverschuiving verdubbelt het aantal bits dat per baud wordt verzonden, dus we eindigden met 300, 1200, 2400, 4800, 9600 enzovoort.

Reacties

• Is er een reden waarom je weet waarom ze hebben gekozen voor ” 3 keer de teletype-snelheid ” echter? Als je dat zou kunnen uitbreiden, zou het een lange weg gaan naar het volledig beantwoorden van de oorspronkelijke vraag.
• Het was meestal mogelijk voor het comm-programma om te kiezen hoeveel (indien aanwezig) start-, stop- en pariteitsbits gebruik, zelfs bij 300 baud.
• @mnem: ik weet niet ‘ waarom een snelheid van 30 tekens / seconde is gekozen, maar het is waarschijnlijk gekozen als een afweging tussen snelheid, betrouwbaarheid en de kosten van het bouwen van apparatuur om iets nuttigs te doen met gegevens op hogere snelheid (bijv. op tape ponsen). Van wat ik ‘ heb gelezen, is het ook ‘ mogelijk om een ” dom ” 300 baud modem op iets meer dan 400 baud, maar betrouwbaarheid neigt bergafwaarts te gaan bij hogere snelheden. Een snelheid van 300 baud biedt een redelijk behoorlijke veiligheidsmarge versus 400, en zou dus een betrouwbare transmissie moeten bieden.
• Ze kozen 3 keer de snelheid als 3 x 110 = 3300, wat de hoogste integer-vermenigvuldiger was die lager is dan 4.000, de bandbreedte van de link. .
• ” om crosstalk te voorkomen “: kun je daar wat over uitweiden? Heeft het telefoonsysteem ‘ niet een filter toegevoegd om alle signalen boven 3400 Hz uit te sluiten?

De signaleringssnelheid (baud) wordt beperkt door een paar dingen.Waarschijnlijk het belangrijkste is de maximale signaleringssnelheid (ongeveer hoeveel veranderingen per seconde) van het pad dat het signaal aflegt (d.w.z. POTS-draden). Hoeveel bits kunnen worden weergegeven door één signaalwijziging geeft ons de bits per seconde.

Ik denk dat de vroege Bell-modems 110 baud waren en gebruik maakten van frequentieverschuivingssleutel (FSK). Dit geeft ons één bit per signaalverandering, oftewel 110 bps. Evenzo had de Bell 103 een signaleringssnelheid van 300 baud met FSK wat ons 300 bps opleverde.

110 en 300 baud werden destijds gekozen, voornamelijk omdat beide modems bedoeld waren om over koperdraad te worden gebruikt en “ongeconditioneerd” telefoonlijnen, waarbij ten minste een deel van de verbinding via een akoestische koppeling verloopt. Het slechtste geval voor akoestische koppelingen die met koolstofmicrofoons praten, is ergens rond de 300 baud. Aangezien dit het ergste geval is, is dit wat we krijgen.

(Ik herinner me dat 110 baud gerelateerd was aan betrouwbare half-duplex teletype-communicatie, maar daar heb ik het mis. @Jameslarge wijst erop dat 110 baud / bps was de vaste, ongebufferde snelheid die gangbare teletypeterminals werden ondersteund. 110 werd waarschijnlijk gekozen om veel van dezelfde redenen die hier worden besproken. bijv. robuustheid en betrouwbaarheid op onbetrouwbare koper- en koolstofverbindingen.)

Dit zou theoretisch kunnen worden verhoogd, maar de betrouwbaarheid lijdt daaronder.

Een natuurlijke verbetering is het vergroten van het aantal bits dat kan worden overgedragen voor elke signaleringssnelheid, hetgeen is wat nieuwere modulatietechnieken zoals PSK, Trellis , etc. gaf ons. De baudrate kan hetzelfde blijven, zodat deze binnen veilige parameters valt voor niet-geconditioneerde lijnen, en de bitsnelheid kan worden verhoogd.

Naarmate telefoonlijnen verbeterden en lijnen konden worden geconditioneerd (en we wist dat daar geen koolstofmicrofoonstap zou zijn) en vorderingen in modulatiefoutcorrectie en foutdetectie, baudrates namen toe. Dit leidde tot een hogere bitrate. Ik denk dat de laatste telefoonmodems een baudrate van 8000 hadden , en modulaties die 56/46 kbs als resultaat mogelijk maakten.

Reacties

• Re, ” 110 baud was gerelateerd aan betrouwbare half-duplex teletype comms “. Die oude FSK-modems hebben de gegevens niet ‘ gebufferd. De baudrate , wat ook de bitsnelheid was, werd rechtstreeks bestuurd door welk apparaat dan ook dat op de modem was aangesloten. Een Model 33-teletype (alomtegenwoordig in die tijd) verzonden met een vaste 110 bits per seconde.
• Een teleprinter maken of tape punch die 30 tekens per seconde kon uitvoeren in plaats van tien was moeilijk, maar niet onpraktisch, en zou 2/3 besparen op transmissietijden versus 10. In staat zijn om gegevens sneller over de draad te verzenden is alleen nuttig als de dingen aan beide uiteinden omhoog.
• @supercat: Ik herinner me teletypes die rond 1974 buiten gebruik gingen, terwijl mensen telefoonmodems met akoestische koppelingen ca. 1978.
• @BenCrowell: ik ‘ heb een paar keer akoestische koppelingen gebruikt, hoewel ik betwijfel of het vóór 1980 was. Mijn punt was dat het verbeteren van de gegevenssnelheid van 10 cps tot 30 cps was nuttig; van 30 cps naar 300.000 cps gaan zou relatief gezien veel minder nuttig zijn geweest. Ik weet niet ‘ hoe 30cps Decwriters intern werden geïmplementeerd, maar ik kon me een praktische manier voorstellen om de elektronica te implementeren, zelfs met alleen transistors en diodes (7400-logica zou natuurlijk nuttig zijn) . Om verder te gaan zou veel betere elektronica nodig zijn.

300 bits per seconde heeft het voordeel dat het is het laagste gemene veelvoud van zowel 50 als 60. Deze maakten het gemakkelijker om de stroomlijnfrequentie (50 Hz in Europa, 60 Hz in de VS) te gebruiken om de bit-timingcircuits te synchroniseren. Dit was lang voordat Quartz-vergrendelde circuits goedkoop genoeg werden om in teletype-apparatuur op te nemen.

Opmerkingen

• Welkom bij Retrocomputing Stack Exchange. Dit is een goed eerste antwoord; bedankt voor het delen van deze informatie. Mogelijk bent u geïnteresseerd in deze gerelateerde vragen .

Een zeer goed eerste antwoord, maar ik zou ook willen opmerken dat gegevenssnelheden boven 300bps niet akoestisch konden worden gekoppeld en alleen directe-connect-modems waren. En alles van 33.6K en hoger vereist in feite ten minste één digitaal eindpunt. Daarmee bedoel ik dat de modemtoegangsconcentrator verbinding zou maken met het openbare geschakelde telefoonnetwerk via datakwaliteit T-1 of groter (zie ook AT & T T-Carrier) datatrunks. De DS-1 die op de T-1 rijdt, is gekanaliseerd en de DS-0s zijn 64K heldere kanalen en dus geschikt voor datasnelheden tot 57,6K plus enige protocoloverhead en foutcorrectie. De eindgebruiker heeft beduidend lagere uploadsnelheden omdat ze analoge (spraak) lijnen gebruiken. Dit is ook het ontstaan van het huidige asymmetrische residentiële gegevensmodel.

Maar het komt allemaal terug op baudrate.Bitsnelheid is een maat voor het aantal databits dat in één seconde wordt verzonden. De baudrate is het aantal keren dat een signaal in een communicatiekanaal van status kan veranderen in één seconde. Ongeacht de technieken die werden gebruikt om bits in een draaggolf te coderen, was de baudrate altijd een beperkende factor en werd deze bepaald door het dynamische bereik van de signaalprocessors die op dat moment in het PSTN beschikbaar waren. 110 Baud was veilig. 300 Baud verlegde de grenzen van de signaalverwerking die beschikbaar was in de jaren 60 en 70. En van daaruit konden we nieuwe methoden van lijncodering en framing bovenop die 300 Baud stapelen om het bijna op 64 Kbps te brengen. Geweldig, hè?

Opmerkingen

• Weet je zeker dat akoestische koppelingen beperkt waren tot 300bps en niet 300 baud? Ik ‘ m 99% van bepaalde latere coderingsschemas lieten een maximumsnelheid van 9600bps via een koppelaar toe.
• Merk ook op dat er ook asymmetrische snelheden waren; 1200/75 was gebruikelijk op viewtext-systemen
• Ik zie geen fundamentele technische reden waarom akoestische koppelaars in theorie niet ‘ konden worden gebruikt bij elke snelheid als de signalen worden gecodeerd als geluiden in het hoorbare bereik. Er is een duidelijk risico dat er meer fouten binnensluipen met de extra apparatuur en de luchtspleet, maar er zijn geen extra A / D-conversies bij betrokken. Echter , de Hayes Smartmodem en opvolgers lieten auto-dial en andere functies toe waarvoor een vaste verbinding nodig was. Hardwired-verbindingen in het algemeen werden mogelijk gemaakt door de Carterfone-uitspraak in 1968 – in combinatie met de progressie van micro-elektronica en hogere snelheden nam hardwired het over.

Een lichte raaklijn maar mijn eerste computer, een kloon van de Ohio Superboard II genaamd de UK101, had een cassette-interface die 300 b / s was met behulp van de “Kansas City” -methode van FSK. De computer had een eenvoudige UART waarvan de TX was aangesloten op de frequentieregeling van een eenvoudige modulator, en de RX was aangesloten op een ruwe frequentiedetector en zo de binaire stroom afleidde van de “warble” van de FSK.

Met een hogere kwaliteit cassetterecorder was het mogelijk om de tape-interface op 600 baud te laten werken (ik kan baud en bps door elkaar gebruiken in deze context) of zelfs 1200, maar de laatste was erg gevoelig voor de minste tape-glitch.

Of u kunt een RS232-niveau-omzetter bouwen en de UART aansluiten op een 300 baud-modem.