Baud

Per a altres significats, vegeu «Principat de Baud».

Baud

Tipus	unitat de freqüència i unitat derivada en UCUM
Unitat de	taxa de símbols
Epònim	Émile Baudot
Conversions d'unitats
A unitats del SI	1 s⁻¹

En telecomunicacions, informàtica i electrònica, un baud és una unitat que expressa la velocitat a la qual és modula la informació que es transmet a través d'un canal de comunicació. El seu símbol és Bd i equival al nombre d'impulsos transmesos per segon.^[1] És una unitat altament especialitzada no inclosa en el Sistema Internacional d'Unitats (SI), però acceptada per l'Organització Internacional per a l'Estandardització (ISO) o la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC).^[2]

Tanmateix, hom no ha de confondre la velocitat en bauds, amb la taxa de bits, ja que cada esdeveniment de senyalització transmès pot transportar un o més bits. Només quan l'impuls està format per dos valors possibles, 0 i 1, de manera que cada esdeveniment de senyalització transporta un sol bit, coincideixen la velocitat de modulació en bauds i la velocitat de transmissió en bits per segon. Un altre cas és si els símbols es representen emprant més bits. És el cas del codi ASCII on els símbols es representen emprant vuit bits. En aquest cas la velocitat de transmissió de 100 bauds equival a la transmissió de 800 bits/s, això és, cada baud transporta 8 bits, per la qual cosa cal multiplicar els bauds per 8 per obtenir la taxa de bits.^[4]

El baud s'utilitzà originàriament per a mesurar la velocitat de les transmissions telegràfiques, prenent el seu nom de l'enginyer francès Jean Maurice Émile Baudot (1845-1903) inventor del codi Baudot, que fou el primer a realitzar aquest tipus de mesures.^[5] És una unitat de mesura que fou aprovada el 1926 a la Primera Reunió del Comitè Consultiu Internacional de Comunicacions Telegràfiques que tengué lloc a Berlín el novembre de 1926 amb l'objectiu d'unificar les diferents maneres que s'empraven per a expressar la velocitat de transmissió d'informació amb els telègrafs.^[6][7]

El baud no és una unitat del Sistema Internacional d'Unitats (SI), però segueix les seves normes de nomenclatura: la primera lletra del seu símbol és una majúscula perquè té l'origen en un nom propi, el nom sencer s'escriu en minúscula,^[8] i els múltiples empren els mateixos prefixos que en el SI:

• 1 kBd (kilobaud) = 1 000 Bd
• 1 MBd (megabaud) = 1 000 kBd
• 1 GBd (gigabaud) = 1 000 MBd

La velocitat de comunicació en bauds del port sèrie dels ordinadors no es pot ajustar arbitràriament, però s'ha de seleccionar entre alguns valors. La velocitat en bauds habitual és 9 600 o 115 200. Les dues parts comunicants han de fixar per endavant la mateixa velocitat en bauds per poder comunicar-se amb èxit. Si l'emissor i el receptor es comuniquen a diferents velocitats, no rebran el missatge. Després d'un llarg període de desenvolupament, la velocitat en bauds d'ús comú ha assolit un consens.^[9] Les velocitats més utilitzades són 9 600 o 115 200, que són múltiples de 300 perquè el primer mòdem que podia enviar i rebre informació, el Bell 193A fabricat per AT&T, funcionava a 300 bauds i establí l'estàndard per a la comunicació a 300 bauds, i altres proveïdors van fer que els seus mòdems fossin compatibles amb l'estàndard Bell 103A.^[10] Així 9 600 = 32 × 300, 115 200 = 384 × 300.^[11]

Les diferents velocitats en bauds serveixen per a diferents propòsits:

• 1 200 Bd: Es va fer servir en els primers ordinadors i mòdems de baixa velocitat.
• 2 400 Bd: Adequat per a transferències de dades de baixa velocitat, com a impressores.
• 4 800 Bd: Comú en algunes aplicacions d'automatització industrial.
• 9 600 Bd: Una velocitat en bauds estàndard per a les comunicacions sèrie generals actuals.
• 19 200 Bd i més: Necessari per a transmissions de dades d'alta velocitat.^[12]

En 1926, a causa de l'existència de dos tipus de sistemes de telegrafia (els caracteritzats per elements de transmissió d'igual durada i els diferencials), la velocitat de transmissió es va definir pel nombre d'intervals elementals transmesos per segon.^[13]

Aquesta definició es dona en 1929 en el periòdic telegràfic de juliol de 1929, sota el nom de velocitat de transmissió que reemplaça el terme velocitat de transferència; el mateix any, es va proposar el terme bauds en homenatge a Émile Baudot.^[14]

El propòsit d'això va ser comparar dispositius les diferències dels quals en les característiques tècniques van portar a diferents unitats de comptatge: nombre de revolucions per minut, nombre de forats, longitud de les tires perforades per minut, nombre de paraules per minut (independentment del nombre de lletres), nombre de lletres per minut.^[15]

Així, en 1929, per a una teleimpressora que funcionava a una velocitat de rotació de 210 revolucions per minut, les velocitats en bauds eren les següents:

En 1931, es van dur a terme transmissions a 50 bauds a través de xarxes fantasmes i xarxes superfantasmes a distàncies de diversos centenars de quilòmetres.

En 1933, es van aconseguir transmissions a 25 bauds sobre 58.000 km.

En 1934, es va reorganitzar el sistema de mesurament de la velocitat de transmissió per a tenir una velocitat de transmissió vàlida per a tots els sistemes de telègraf, tant Hugues com Baudot. En aquest moment, per a una rotació de 120 revolucions per minut (dues revolucions per segon), la velocitat del sistema Hugues es comptava a 56 bauds (2 × 28 perns), però el nou sistema de mesurament comptava llavors només 22,4 bauds (a causa d'una proporció de 2,5). Al mateix temps, per a una velocitat de 180 revolucions per minut (tres revolucions per segon), el sistema Baudot quàdruple de 25 contactes es va mesurar a 75 bauds (3 × 25) i el sistema Baudot doble, a la meitat.

En 1958, als Estats Units, el primer mòdem informàtic comercial va ser el Bell 101 que funcionava a una velocitat de 110 bauds.

En 1960, a França, una velocitat de 50 bauds continuava sent la velocitat de referència normal per a un servei de telègraf.

En 1962, Electronic Industries Alliance va estandarditzar el port RS-232 utilitzat per a enllaços serials locals.

En 1962, als Estats Units, el Bell 103 va ser el segon mòdem informàtic comercial lliurat per AT&T Corporation. Operava a través de línies telefòniques regulars a una velocitat de 300 bauds.

En 1976 apareixen els estàndards V10 i V11 operant a 100 kbauds i 10 Mbauds.

En 1976, el protocol V.29 va ser validat / estandarditzat, proporcionant mòdems que transmeten a una velocitat de 9.600 bauds en circuits arrendats de tipus telefònic punt a punt amb quatre cables.

En 1979, a França, determinats sistemes industrials funcionaven a una velocitat de 600 bauds.

En 1980, el Bell 212A (protocol V.22) transmetia a 1.200 bauds (o 600 bauds).

En 1988, la UIT va aprovar un dels primers estàndards de mòdem telefònic de consum, l'estàndard V.23 (utilitzat en Minitels) que permet transferències a 1.200 bauds i 600 bauds i un canal de retorn a 75 bauds.

En 1998 van aparèixer mòdems de 56 kb / s (8.000/3.429 bauds) (protocol V.90).

Posteriorment, els enllaços serials de modulació de banda basi i portadora única més o menys van caure en desús en favor d'altres tecnologies i protocols més complexos que no transfereixen cada bit en un temps fix (tecnologies de xarxes sense fils, DSL, OFDM, etc.).

La velocitat de símbol està relacionada amb la velocitat de bits bruta expressada en bit/s.

El terme baud a vegades s'ha utilitzat incorrectament per a referir-se a la velocitat de bits,^[16] ja que aquestes velocitats són les mateixes en els mòdems antics i en els enllaços de comunicació digital més simples que utilitzen només un bit per símbol, de manera que es representa el dígit binari "0" per un símbol i el dígit binari "1" per un altre símbol. En mòdems i tècniques de transmissió de dades més avançats, un símbol pot tenir més de dos estats, per la qual cosa pot representar més d'un bit. Un bit (dígit binari) sempre representa un de dos estats.

Si es transporten N bits per símbol, i la taxa de bits bruta és R, inclosa la sobrecàrrega de codificació de canal, la taxa de símbols f_s es pot calcular com

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

En prendre la informació per pols N en bit/pols com el logaritme en base 2 del nombre de missatges diferents M que podrien enviar-se, Hartley^[17] va construir una mesura de la taxa de bits bruta R com

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

Aquí el ${\displaystyle \left\lceil x\right\rceil }$ denota la funció de sostre de ${\displaystyle x}$. On ${\displaystyle x}$ es pren com qualsevol nombre real major que zero, llavors la funció de sostre s'arrodoneix al nombre natural més pròxim (p. ex. ${\displaystyle \left\lceil 2.11\right\rceil =3}$).

En aquest cas M = 2^N, s'utilitzen diferents símbols. En un mòdem, aquests poden ser tons d'ona sinusoidal de temps limitat amb combinacions úniques d'amplitud, fase i/o freqüència. Per exemple, en un mòdem 64QAM, M = 64 , per la qual cosa la velocitat de bits és N = log₂(64) = 6 vegades la velocitat en bauds. En un codi de línia, aquests poden ser M anivellis de voltatge diferents.

La raó no és necessàriament un nombre enter; en la codificació 4B3T, la taxa de bits és 4/3 de la velocitat en bauds. (Una interfície de velocitat bàsica típica amb una velocitat de dades sense processar de 160 kbit / s funciona a 120 kBd).

Els codis amb molts símbols i, per tant, amb una taxa de bits superior a la taxa de símbols, són més útils en canals com les línies telefòniques amb una amplada de banda limitada però una alta relació senyal/soroll dins d'aquesta amplada de banda. En altres aplicacions, la taxa de bits és menor que la taxa de símbols. La modulació de vuit a catorze com s'usa en els CD d'àudio té una taxa de bits 8/14 de la velocitat en bauds.

Un mòdem per cable es connecta a un sistema de televisió per cable en les instal·lacions de l'abonat i permet la transmissió bidireccional de dades a través del sistema de cable, generalment a un proveïdor de serveis d'Internet. El cablemòdem sol estar connectat a un ordinador personal o a un rúter mitjançant una connexió Ethernet que funciona a velocitats de línia de 10 o 100 Mbps. En la "capçalera", o punt central de distribució del sistema de cable, un sistema de terminació de mòdem per cable connecta la xarxa de televisió per cable a Internet. Atès que els sistemes de mòdem per cable funcionen simultàniament amb els sistemes de televisió per cable, les freqüències de pujada (de l'abonat al CMTS) i de baixada (del CMTS a l'abonat) han de seleccionar-se per a evitar interferències amb els senyals de televisió.^[18]

La capacitat bidireccional era bastant rara en els serveis de cable fins a mitjan anys 90, quan la popularitat d'Internet va augmentar considerablement i es va produir una important consolidació dels operadors en la indústria de la televisió per cable. Els mòdems de cable es van introduir en el mercat en 1995. Al principi tots eren incompatibles entre si, però amb la consolidació dels operadors de cable va sorgir la necessitat d'un estàndard. A Amèrica del Nord i del Sud, un consorci d'operadors va desenvolupar l'Especificació d'Interfície de Serveis de Dades per Cable (DOCSIS) en 1997. La norma DOCSIS 1.0 oferia un servei bàsic de dades bidireccional de 27 a 56 Mbps de baixada i fins a 3 Mbps de pujada per a un sol usuari. Els primers mòdems DOCSIS 1.0 van estar disponibles en 1999. La norma DOCSIS 1.1, publicada aquest mateix any, va afegir la capacitat de veu sobre el protocol d'Internet (VoIP), cosa que permet la comunicació telefònica a través dels sistemes de televisió per cable. DOCSIS 2.0, publicat en 2002 i estandarditzat per la UIT com a J.122, ofereix velocitats de dades ascendents millorades de l'ordre de 30 Mbps.^[19]

Tots els cablemòdems DOCSIS 1.0 utilitzen QAM en un canal de televisió de sis megahertzs per al flux descendent. Les dades s'envien de manera contínua i són rebuts per tots els cablemòdems en el ramal híbrid coaxial-fibra. Les dades de pujada es transmeten en ràfegues, utilitzant la modulació QAM o la modulació per desplaçament de fase en quadratura (QPSK) en un canal de dos megahertzs. En la modulació per desplaçament de fase (PSK), els senyals digitals es transmeten canviant la fase del senyal portador en funció de la informació transmesa. En la modulació per desplaçament de fase binària, la portadora adopta les fases +90° i -90° per a transmetre un bit d'informació; en QPSK, la portadora adopta les fases +45°, +135°, -45° i -135° per a transmetre dos bits d'informació. Com un ramal de cable és un canal compartit, tots els usuaris han de compartir l'amplada de banda total disponible. En conseqüència, la taxa de rendiment real d'un cablemòdem és una funció del trànsit total en la branca; és a dir, a mesura que més abonats utilitzen el sistema, el rendiment total per usuari es redueix. Els operadors de cable poden acomodar majors quantitats de trànsit de dades en les seves xarxes reduint l'extensió total d'un únic ramal de fibra coaxial.^[18]

Cada element modificat de l'ona portadora modulada (per exemple, un desplaçament d'una freqüència a una altra o un desplaçament entre dues fases) es coneix com a baud. En els primers mòdems de banda de veu dels anys 60, un baud representava un bit, de manera que un mòdem que funcionava, per exemple, a 300 bauds per segon (o, més senzillament, 300 bauds) transmetia dades a 300 bits per segon. En els mòdems moderns, un baud pot representar molts bits, per la qual cosa la mesura més precisa de la velocitat de transmissió són els bits o kilobits (mil bits) per segon.^[18] Al llarg del seu desenvolupament, els mòdems han augmentat el seu rendiment de 300 bits per segon (bps) a 56 kilobits per segon (Kbps) i més. Els mòdems de cable aconsegueixen un rendiment de diversos megabits per segon (Mbps; milions de bits per segon). A les velocitats de bits més altes, és necessari emprar esquemes de codificació de canal per a reduir els errors de transmissió. A més, es poden utilitzar diversos esquemes de codificació de la font per a "comprimir" les dades en menys bits, la qual cosa augmenta la velocitat de transmissió de la informació sense augmentar la taxa de bits.

• Amplada de banda
• Mòdem
• Modulació
• Modulació per impulsos codificats
• Port sèrie
• Taxa de bits