Dlaczego modem Bell 103 wykorzystywał szybkość transmisji danych 300 bps?

10 CPS / 110 Baud to maksymalna szybkość, z jaką te sygnały mogą być wysyłane z dopuszczalnymi wstęgami bocznymi przy użyciu całkowicie mechanicznego systemu. 300 to 3 razy większa prędkość teletype, a limit ten jest ustalany przez maksymalną szerokość pasma linii telefonicznej 4 kHz i dopuszczalne harmoniczne.

300 bodów to dokładnie 3 razy 110 bodów, mierzone w znakach. Standard teletype wynosił 110 bps z 1 bitem startu i 2 bitami stopu. To plus 8 bitów danych (7 plus parzystość) daje 11 bitów na znak. 110/11 = 10 CPS. 300 bodów używanych 1 start i 1 stop plus 8 danych = 10 bitów na znak. 300/10 = 30, a 30 cps to 3 razy 10 cps.

Mechaniczne teletypy, takie jak ASR33, wysłały 10 CPS. Mieli obrotowe koło, które obraca się po naciśnięciu klawisza. Miał 11 kontaktów. Pierwszy był podłączony tak, aby przerwać przepływ prądu w przewodzie komunikacyjnym. To była pętla prądowa, wysłana linią telefoniczną z powrotem do Centrali, zasilana baterią 48V DC. Ostatni jeden lub dwa styki były podłączone tak, aby prąd był zawsze włączony.

Styki od drugiego do ósmego były podłączone do 8 przełączników, które były wypychane przez matrycę kodującą ASCII z naciśniętego klawisza TTY. Naciśnięcie klawisza zwolniło sprzęgło silnika, obrotowe koło stykowe obróciło się, a zerwanie / zerwanie przełącznika obrotowego spowodowałoby wysłanie sygnału przez mile przewodu z powrotem do centrali z prędkością 110 Bodów. Daje to dokładnie 10 CPS. Miał on bit startu, bit stopu i jeden lub dwa dodatkowe bity stopu, odstępnik, aby umożliwić ponowne załączenie zasilania przekaźnika systemowego, gdy nie było już wysyłanych znaków.

Późniejsze systemy FSK mogły działać z prędkością 300 bodów i nie były mechaniczne, więc nie potrzebowały 11. bitu (drugi bit stopu).

Systemy 300 bodów były pierwszymi systemami elektronicznymi i mogły zatrzymać się bez dodatkowego bitu stopu, co zwiększyło prędkość o prawie 10%. Sygnały były modulowane przez FSK między dwiema częstotliwościami do nadawania i dwoma do odbioru. Przełączanie sygnałów między tymi częstotliwościami generuje harmoniczne, które muszą być utrzymywane w paśmie 4 KHz systemu telefonicznego, aby zapobiec przesłuchom.
Nieparzysty 11-bitowy standard 100 bodów w porównaniu do wszystkich innych bodów jest wielokrotnością 10 (300, 1200, 2400) są spowodowane różnicami w mechanicznych i elektronicznych systemach FSK / PSK, które ewoluowały.

W przypadku PSK (Phase Shift Keying) zmieniono amplitudę i fazę. Pasuje to do tej samej szerokości pasma sygnału 4KHz z tymi samymi pasmami bocznymi. Każda dodatkowa amplituda lub przesunięcie fazowe podwaja liczbę bitów wysyłanych na Baud, tak więc otrzymaliśmy 300, 1200, 2400, 4800, 9600 i tak dalej.

Komentarze

• Czy jest jakiś powód, dla którego wiesz, dlaczego wybrali ” 3 razy większa prędkość teletype ” chociaż? Gdybyś mógł to rozwinąć, oznaczałoby to długą drogę do pełnej odpowiedzi na pierwotne pytanie.
• Zwykle program komunikacyjny mógł wybrać, ile (jeśli w ogóle) bitów startu, stopu i parzystości ma używać, nawet przy 300 bodów.
• @mnem: Nie ' nie wiem, dlaczego wybrano prędkość 30 znaków na sekundę, ale prawdopodobnie wybrano ją jako kompromis między szybkością, niezawodnością i kosztem budowy sprzętu w celu zrobienia czegoś pożytecznego z danymi przy większej szybkości (np. naklejenia na taśmę). Ponadto z tego, co ' przeczytałem, ' można użyć ” głupi ” modem 300 bodów przy nieco ponad 400 bodów, ale niezawodność zwykle spada przy większych prędkościach. Prędkość 300 bodów zapewnia dość przyzwoity margines bezpieczeństwa w porównaniu z 400, a zatem powinna zapewniać niezawodną transmisję.
• Wybrali prędkość 3 razy większą niż 3 X 110 = 3300, co było najwyższym mnożnikiem liczby całkowitej poniżej 4000, przepustowość łącza. .
• ” aby zapobiec przesłuchom „: czy mógłbyś trochę to rozwinąć? Czy nie ' czy system telefoniczny nie zawiera filtra wykluczającego wszystkie sygnały powyżej 3400 Hz?

Szybkość sygnalizacji (baud) jest ograniczona przez kilka rzeczy.Prawdopodobnie najważniejsza jest maksymalna szybkość sygnalizacji (z grubsza, ile zmian na sekundę) ścieżki, którą pokonuje sygnał (czyli przewody POTS). Ile bitów może być reprezentowanych przez jedną zmianę sygnalizacji, daje nam liczbę bitów na sekundę.

Myślę, że wczesne modemy Bell miały 110 bodów i używały kluczowania z przesunięciem częstotliwości (FSK). Daje nam to jeden bit na zmianę sygnału, czyli 110 bps. Podobnie Bell 103 miał szybkość sygnalizacji 300 bodów, a FSK dało nam 300 bps.

W tamtym czasie wybrano 110 i 300 bodów, głównie dlatego, że oba modemy miały być używane przez przewody miedziane i „bezwarunkowe” linie telefoniczne, przy czym przynajmniej jedna część połączenia przechodzi przez sprzęgacz akustyczny. Najgorszy przypadek dla sprzęgaczy akustycznych rozmawiających z mikrofonami węglowymi to około 300 bodów. Ponieważ jest to najgorszy przypadek, to właśnie otrzymujemy.

(Pamiętam, że 110 bodów było związanych z niezawodną komunikacją teletype w trybie półdupleksu, ale mogę się co do tego mylić. @Jameslarge wskazuje, że 110 baud / bps było obsługiwanymi stałymi, niebuforowanymi, wspólnymi terminalami teletechnicznymi. 110 zostało prawdopodobnie wybrane z wielu z tych samych powodów omówionych tutaj, np. solidność i niezawodność na podejrzanych połączeniach miedzianych i węglowych.)

Teoretycznie można by to zwiększyć, ale cierpi na tym niezawodność.

Naturalną poprawą jest zwiększenie liczby bitów, które można przesłać dla każdej szybkości sygnalizacji, co jest tym, co nowsze techniki modulacji, takie jak PSK, Trellis itp. dał nam. Szybkość transmisji może pozostać taka sama, aby mieściła się w bezpiecznych parametrach dla linii bezwarunkowych, a przepływność można zwiększyć.

Ponieważ linie telefoniczne uległy poprawie, a linie można było liczyć na ich kondycjonowanie (a my wiedziałem, że gdzieś tam nie będzie kroku mikrofonu węglowego) i postępy w korekcji błędów modulacji i wykrywaniu błędów, zwiększyły się szybkości transmisji. Doprowadziło to do wzrostu szybkości transmisji. Myślę, że ostatnie modemy telefoniczne miały szybkość transmisji 8000 i modulacje, które w rezultacie pozwoliły na 56/46 kb / s.

Komentarze

• Re, ” 110 bodów było powiązanych z niezawodną komunikacją teletype półdupleksową „. Te stare modemy FSK nie ' nie buforowały danych. Szybkość transmisji , która była również szybkością transmisji bitów, była bezpośrednio kontrolowana przez dowolne urządzenie podłączone do modemu. Teletype Model 33 (wszechobecny w tamtych czasach) przesyłany ze stałą prędkością 110 bitów na sekundę.
• Tworzenie teleprintera lub dziurkacz taśmowy, który mógł wytwarzać 30 znaków na sekundę zamiast dziesięciu, był trudny, ale nie niepraktyczny i pozwoliłby zaoszczędzić 2/3 czasu transmisji w porównaniu z 10. Możliwość szybszego przesyłania danych przez kabel jest pomocna tylko wtedy, gdy rzeczy na obu końcach mogą utrzymać up.
• @supercat: Przypominam sobie, że teletypy wyszły z użytku około 1974 roku, kiedy ludzie używali modemów telefonicznych ze sprzęgaczami akustycznymi ok. 1978.
• @BenCrowell: ' kilka razy używałem sprzęgaczy akustycznych, choć wątpię, czy było to przed 1980 rokiem. Chodziło mi o to, że poprawienie szybkości transmisji danych z 10 cps do 30 cps było przydatne; przejście od 30 cps do 300 000 cps byłoby stosunkowo mniej użyteczne. Nie ' nie wiem, jak wewnętrznie zaimplementowano dekwriterów 30 cps, ale mógłbym sobie wyobrazić praktyczny sposób implementacji elektroniki nawet przy użyciu samych tranzystorów i diod (oczywiście logika 7400 byłaby pomocna) . Wykroczenie poza to wymagałoby znacznie bardziej wyszukanej elektroniki.

300 bitów na sekundę ma tę zaletę, że jest najniższą wspólną wielokrotnością wartości 50 i 60. Ułatwiło to wykorzystanie częstotliwości linii energetycznej (50 Hz w Europie, 60 Hz w USA) do synchronizacji obwodów taktowania bitowego. Działo się to na długo przed tym, zanim obwody z blokadą kwarcową stały się na tyle tanie, że można je było stosować w sprzęcie dalekopisowym.

Komentarze

• Witamy w Retrocomputing Stack Exchange. To jest dobra pierwsza odpowiedź; dziękuję za udostępnienie tych informacji. Możesz być zainteresowany tymi pokrewnymi pytaniami .

Bardzo dobra pierwsza odpowiedź, jednak chciałbym również zauważyć, że żadne szybkości transmisji danych powyżej 300bps nie mogą być sprzężone akustycznie i były to tylko modemy z połączeniem bezpośrednim. A wszystko, co wynosi 33,6 K i więcej, zasadniczo wymaga co najmniej jednego cyfrowego punktu końcowego. Rozumiem przez to, że koncentrator dostępu modemu łączyłby się z publiczną komutowaną siecią telefoniczną za pośrednictwem łączy danych klasy danych T-1 lub większej (patrz także AT & T T-Carrier). DS-1, który jeździ na T-1 jest kanałowany, a DS-0 to czyste kanały 64K, a zatem odpowiednie dla szybkości transmisji danych do 57,6K plus trochę narzutu protokołu i korekcji błędów. Użytkownicy końcowi mają znacznie niższe prędkości wysyłania, ponieważ „ponownie używają linii analogowych (głosowych). Jest to również geneza dzisiejszego asymetrycznego modelu danych mieszkaniowych.

Ale wszystko sprowadza się do szybkości transmisji.Szybkość transmisji jest miarą liczby bitów danych przesłanych w ciągu jednej sekundy. Szybkość transmisji to liczba razy, kiedy sygnał w kanale komunikacyjnym może zmienić stan w ciągu jednej sekundy. Niezależnie od technik stosowanych do kodowania bitów w nośnej, szybkość transmisji zawsze była czynnikiem ograniczającym i była określana przez zakres dynamiczny procesorów sygnałowych dostępnych w tym czasie w sieci PSTN. 110 Baud było bezpieczne. 300 bodów przesuwało granice przetwarzania sygnału dostępne w latach 60. i 70. Stamtąd mogliśmy połączyć nowe metody kodowania liniowego i ramkowania do tych 300 bodów, aby uzyskać prawie 64 kb / s. Niesamowite, co?

Komentarze

• Czy na pewno sprzęgacze akustyczne były ograniczone do 300 bps, a nie 300 bodów? I ' m 99% niektórych późniejszych schematów kodowania umożliwiło maksymalną prędkość 9600bps przez sprzęgacz.
• Należy również zauważyć, że były również szybkości asymetryczne; 1200/75 było powszechne w systemach Viewtext
• Nie widzę podstawowego technicznego powodu, dla którego sprzęgacze akustyczne nie mogłyby ' t, teoretycznie, być używane przy dowolnej szybkości jako sygnałów są kodowane jako dźwięki w słyszalnym zakresie. Istnieje wyraźne ryzyko, że pojawi się więcej błędów z dodatkowym wyposażeniem i szczeliną powietrzną, ale bez dodatkowych konwersji A / D. Jednak Hayes Smartmodem i jego następcy umożliwili automatyczne wybieranie numeru i inne funkcje, które wymagały połączenia przewodowego. Ogólnie rzecz biorąc, połączenia przewodowe zostały umożliwione przez orzeczenie Carterfone z 1968 r. – w połączeniu z postępem mikroelektroniki i wyższymi prędkościami, przewodnictwo przewodowe przejęło rolę. / h2>

  Lekko styczny, ale mój pierwszy komputer, klon Ohio Superboard II o nazwie UK101, miał interfejs kasetowy o szybkości 300 b / s przy użyciu metody „Kansas City” FSK. Komputer miał prosty UART, którego TX łączył się z regulacją częstotliwości prostego modulatora, a RX łączył się z prymitywnym detektorem częstotliwości i w ten sposób wyprowadzał strumień binarny z „warble” FSK.

  magnetofon kasetowy wyższej jakości można było uruchomić interfejs taśmy z szybkością 600 bodów (w tym kontekście mogę używać bodów i bodów zamiennie) lub nawet 1200, ale ta ostatnia była bardzo podatna na najmniejsze usterki taśmy.

  Lub możesz zbudować konwerter poziomu RS232 i podłączyć UART do modemu 300 bodów.