Baud & Bps
BAUD & BPS
Baud e Bps (bit al
secondo), non sono la stessa cosa, per lo meno non nelle
velocità di scambio dati usati oggi nelle comunicazioni seriali.
Bit al secondo e' una misura di quanti bit di dati vengono trasmessi ogni
secondo su un canale di comunicazione. Bisogna quì ricordare che, nelle
comunicazioni seriali, i byte vengono suddivisi in bit prima di essere
trasmessi, quindi vanno su una linea e sono infine rimessi insieme come byte
al punto ricevente.
Il Baud, chiamato così per ricordare Jean Maurice Emile Baudot, ufficiale
del Servizio Telegrafico francese che ha il merito di avere inventato verso
la fine del Diciannovesimo secolo il primo codice di lunghezza uniforme a 5
bit per i caratteri dell'alfabeto. Il baud si riferisce alla velocità di
modulazione, cioè al numero di volte in cui la linea cambia di stato (logico
livello 1 - 0 )ogni secondo. La differenza fra Baud e Bps e' un risultato
delle differenti forme di modulazione usate per codificare i dati digitali in
forme d'onda analogiche. A velocità di trasmissione di 300 Bps, il baud e il
bps sono la stessa cosa. Vediamo ancora più in chiaro le differenze,
addentrandoci nell'argomento, quindi sui modem.
I modem, per mettere i bit su una linea, usano un semplice metodo di
modulazione chiamato chiave a cambiamento di frequenza (FSK, Frequency Shift
Keying). L' FSK varia la frequenza del segnale analogico sulla linea
telefonica, per trasmettere gli 1 e gli 0 digitali, usando una frequenza per
rappresentare gli 1 e un'altra per rappresentare gli 0. FSK offre un metodo
molto più affidabile di trasmissione dati della chiave a cambiamento
d'ampiezza , che varia l'ampiezza del segnale , invece delle frequenze, ed e'
quindi molto più suscettibile ai disturbi sulla linea.
La cosa importante da notare e' che nella modulazione FSK c'e' una relazione
di 1 a 1 fra i bit trasmessi e i cambiamenti di frequenza. Un cambiamento di
stato, oppure baud (il passaggio dalla frequenza 1 alla frequenza 2 o
viceversa) sulla linea corrisponde precisamente a un bit di dati trasmessi.
Si può quindi dire che, visto che FSK viene usato nelle trasmissioni a 300
bps, i termini baud e bps possono essere usati in modo intercambiabile.
Le velocità al di sopra dei 300 bps rappresentano però un problema. La
limitata larghezza di banda dei mezzi di comunicazione (il sistema telefonico
pubblico), con FSK, restringe a 1.200 baud la velocità di modulazione
(ricordo che baud e' un cambiamento di stato; in questo caso, un baud e' lo
spostamento da una frequenza a un'altra). Se la proporzione di bit a baud si
limitasse a 1:1, anche i dati verrebbero similmente limitati. Per poter
raggiungere velocità di bit più elevate, i modem rinunciano al metodo FSK
per altre forme di modulazione, nelle quali 1 baud rappresenta più di un bit
di dati e ha più di due stati.
Alcuni modem utilizzano una tecnica nota come chiave a cambiamento di fase in
quadratura (QPSK - Quadrature Phase Shift Keing - ) per raggiungere velocità
di 1.200 bps nella trasmissione dati, ottenuta trasmettendo due bit di
informazione con ciascun cambiamento nello stato della linea.
Come funziona QPSK ?.....
Una forma d'onda sinusoidale ha tre proprietà che la definiscono :
- Ampiezza, Frequenza, e Fase.
L'ampiezza e' l'altezza dell'onda; la frequenza viene determinata dalla
distanza fra le onde; la fase e' la posizione temporanea dell'onda
relativamente a un punto fisso di riferimento.
FSK rappresenta gli 1 e gli 0 binari tramite il cambiamento della frequenza
del segnale; QPSK funziona cambiando la fase. QPSK rappresenta combinazioni
di 2 bit (00, 01, 10 oppure 11)con segnali che vengono spostati fuori fase
l'uno rispetto all'altro in modo differenziale di 0, 90, 180 o 270 gradi.
Ciascun cambiamento nella linea, rappresenta in pratica 2 bit.Risultano:
una velocità doppia di trasmissione dati e un metodo di codifica di dati
digitali che e' compatibile con linee telefoniche convenzionali tipo
analogico.Altri metodi di modulazione forniscono velocita' ancora piu' alte.
Una tecnica chiamata modulazione d'ampiezza in quadratura (QAM -Quadrature
Amplitude Modulation -) definita in CCITT v.22bis, per codificare 4 bit di
dati in ogni baud. (CCITT e' un acronimo francese che può essere tradotto
come Comitato Consultivo Internazionale per Telefono e Telegrafo; bis indica
la seconda versione di una specifica.) QAM combina gli aspetti sia di
modulazione d'ampiezza che di fase , impiegando 12 differenti angoli di fase
e tre ampiezze diverse per produrre una quantità sufficiente di combinazioni
fase/ampiezza che rappresentano i 16 valori differenti che possono essere
assunti da 4 bit di dati scelti a caso.
Con QAM i modem possono raggiungere una velocità di trasmissione dati di
2.400 bps, mentre mantengono un valore conservativo di 600 baud. I modem più
moderni da 9.600 bps che aderiscono alla specifica V.32, usano un metodo di
codifica QAM, simile a quello descritto in V.22 bis.
vengono definite due modalità di trasmissione: codice Trellis e codice
non-trellis, che operano entrambe a 2.400 baud sulle linee di telefono
convenzionali poiché non viene usata la chiave a cambiamento di frequenza
(da ricordare che qui con FSK, la velocità massima possibile di baud e'
1.200). Nello schema di codifica non-trellis, per raggiungere i 9.600 bps, i
modem codificano 4 bit per ogni baud.
La codifica trellis d'altra parte, aumenta la resistenza del modem ai
disturbi della linea, raddoppiando da 16 a 32 il numero di combinazioni
fase/ampiezza. Con questo schema per ogni baud, si possono trasmettere 5 bit.
Per i dati vengono usati 4 bit, mentre il quinto permette a un modem V.32 a
9.600 bps di tollerare meglio i disturbi di linea, rispetto a un modem che
non impiega una codifica trellis, in quanto fornisce una separazione maggiore
fra le combinazioni di ampiezza/fase.
Un controllo di errori e schemi di compressione dati puo' aumentare ancora di
più i livelli di trasmissione dati.per esempio un modem V.32 a 9.600 bps,
che impiega un metodo di controllo errori V.42, e' in grado di trasmettere a
una velocità effettiva di 11.700 bps, togliendo al punto di emissione i bit
di start e stop per ogni carattere e ripristinandoli al punto di ricezione.
Il V.42 non e' un protocollo a zero-overhead e alcuni dei bit extra vengono
usati per portare informazioni di controllo errori, tuttavia esso usa un
numero inferiore di bit per il controllo degli errori, lasciandone una
quantità maggiore a disposizione per la trasmissione dati.
Lo stesso modem con una compressione dati V.42bis puo' raggiungere fino a
38.400bps, codificando le stringhe di caratteri in parole codice e
decifrandole al punto di ricezione. Morale di tutta questa storia: più e'
sofisticato lo schema di codifica, più si distanzia la relazione fra baud e
bps. Quindi, per una maggiore accuratezza tecnica e chiarezza espositiva, e'
meglio riferirsi alle trasmissioni dati in bit al secondo.
Riporto anche la tabella degli standard e loro descrizione dei vari sistemi
di trasmissione dati.
STANDARD DESCRIZIONE
V.14 Trasmissione di caratteri asincroni con modem asincroni.
V.21 Modulazione full-duplex da 0 a 300 bps
V.22 Modulazione full-duplex a 1.200 bps
V.22bis Modulazione full-duplex a 2.400 bps
V.23 Modulazione half-duplex a 600 e 1.200 bps, con canale
inverso a 75 bps.
V.24 Definizione a circuito di interscambio (simile a EIA
RS-232).
V.26ter Modulazione full-duplex a 2.400 bps (usata primariamente in
Francia).
V.27ter Modulazione half-duplex a 2.400 e 4.800 bps (usata nei Fax
Group III ).
V.28 Caratteristiche elettriche a circuito di interscambio
(simile a EIA RS-232 ).
V.29 Modulazione half-duplex a 4.800, 7.200 e 9.600 bps (usata
nei Fax Group III ).
V.32 Modulazione full-duplex a 4.800 e 9.600 bps.
V.32bis Modulazione full-duplex a 4.800, 7.200, 9.600, 12.000 e
14.400 bps, con rapida rinegoziazione di velocita'.
V.42 Controllo errori per modem full-duplex che usano conversione
da asincrono a sincrono (V.22, V.22bis, V.26ter e
V.32).Include Alternative Protocol per compatibilita' con
modem che incorporano MNP-2 fino a MNP-4 e ricade su V.14
per compatibilita' con modem che non implementano il
controllo errori.
V.42bis Compressione dati per modem V.42. Uso di tecniche di
compressione Lempel-Ziv. V.42bis e' in grado di
quadruplicare la velocita' di trasmissione V.42.
V.54 Device di loop test per modem.
V.56 Test comparativi per modem.
A CURA DI IW9EYL