시리얼 통신 비교-소개 및 용어 2

지난 시간에 이어서...

Texas Instrument에서 다운로드 받은 Electronic Design Library 중

"What's the differences: Serial Communications" 내용 번역 정리 업로드 자료임

 

Overhead 오버헤드

비트 전송률은 일반적으로 실제 데이터 전송률 측면에서 볼 수 있습니다. 그러나 대부분의 직렬 전송의 경우 데이터는 소스 주소, 대상 주소, 오류 감지 및 수정 코드, 기타 정보 또는 제어 비트를 나타내는 비트를 포함하는 보다 복잡한 프로토콜 프레임 또는 패킷 형식의 일부를 나타냅니다. 프로토콜 프레임에서 데이터는 "페이로드"라고 합니다. 비데이터 비트는 "오버헤드"라고 합니다. 때때로 오버헤드는 상당할 수 있습니다. 채널을 통해 전송된 총 페이로드 비트에 따라 최대 20%에서 50%까지입니다.

예를 들어, 이더넷 프레임은 데이터 페이로드에 따라 최대 1542바이트 또는 옥텟을 가질 수 있습니다. 페이로드는 42~1500옥텟 범위일 수 있습니다. 최대 페이로드의 경우 오버헤드는 42/1542 = 0.027 또는 약 2.7%에 불과합니다. 페이로드가 더 작다면 더 클 것입니다. 이 관계는 일반적으로 페이로드 크기 대 최대 프레임 크기의 백분율로 표현되며, 이를 프로토콜 효율성이라고도 합니다.

프로토콜 효율성 = 페이로드/프레임 크기 = 1500/1542 = 0.9727 또는 97.3%

일반적으로 실제 라인 속도는 오버헤드의 영향을 받는 요인에 의해 증가하여 실제 목표 순 데이터 속도를 달성합니다. 1기가비트 이더넷에서 실제 라인 속도는 1.25기가비트/초로 1기가비트/초의 순 페이로드 처리량을 달성합니다. 10기가비트/초 이더넷 시스템에서 총 데이터 속도는 10.3125기가비트/초로 10기가비트/초의 실제 데이터 속도를 달성합니다. 순 데이터 속도는 유효 데이터 속도의 처리량 또는 페이로드 속도라고도 합니다.

Baud Rate 보오레이트

"보오"라는 용어는 5비트 텔레타입 코드를 발명한 프랑스 엔지니어 에밀 바우도에서 유래되었습니다. 보오 레이트는 초당 발생하는 신호 또는 심볼 변경 횟수를 나타냅니다. 심볼은 여러 전압, 주파수 또는 위상 변경 중 하나입니다.

NRZ 바이너리는 전압 레벨을 나타내는 각 비트 0 또는 1에 대해 하나씩 두 개의 심볼을 갖습니다. 이 경우 보오레이트 또는 심볼 속도는 비트 속도와 같습니다. 그러나 전송 간격당 두 개 이상의 심볼이 있을 수 있으며, 각 심볼은 여러 비트를 나타냅니다. 두 개 이상의 심볼이 있는 경우 데이터는 변조 기술을 사용하여 전송됩니다.

전송 매체가 기저대역 데이터를 처리할 수 없는 경우 변조가 문제가 됩니다. 물론 이는 무선에서도 마찬가지입니다. 기저대역 바이너리 신호는 직접 전송할 수 없으며, 대신 데이터는 전송을 위해 무선 캐리어로 변조됩니다. 일부 케이블 연결은 변조를 사용하여 데이터 속도를 높이기도 하는데, 이를 "광대역 전송"이라고 합니다.

여러 심볼을 사용하면 심볼당 여러 비트를 전송할 수 있습니다. 예를 들어 심볼 속도가 4800보오이고 각 심볼이 2비트를 나타내는 경우 전체 비트 속도는 9600비트/초로 변환됩니다. 일반적으로 심볼 수는 2의 거듭제곱입니다. N이 심볼당 비트 수인 경우 필요한 심볼 수는 S = 2N입니다. 따라서 총 비트 속도는 다음과 같습니다.

R = 보오 레이트 x log2S = 보오 레이트 x 3.32 log10S

보오레이트가 4800이고 심볼당 2비트가 있는 경우 심볼 수는 2의 제곱 = 4입니다. 비트율은 다음과 같습니다.

R = 4800 x log2(4) = 4800 x 2 = 9600 bits/s

이진 NRZ의 경우처럼 심볼당 비트가 1개만 있는 경우 비트 및 통신 속도는 동일하게 유지됩니다.

 

원문)

Overhead

Bit rate is typically seen in terms of the actual data rate. Yet for most serial transmissions, the data represents part of a more complex protocol frame or packet format, which includes bits representing source address, destination address, error detection and correction codes, and other information or control bits. In the protocol frame, the data is called the “payload.” Non-data bits are known as the “overhead.” At times, the overhead may be substantial-up to 20% to 50% depending on the total payload bits sent over the channel.

For example, an Ethernet frame can have as many as 1542 bytes or octets, depending on the data payload. Payload can range from 42 to 1500 octets. With a maximum payload, the overhead is only 42/1542 = 0.027, or about 2.7%. It would be even greater if the payload was anything smaller. This relationship is usually expressed as a percentage of the payload size to the maximum frame size, otherwise known as the protocol efficiency:

Protocol efficiency = payload/frame size = 1500/1542 = 0.9727 or 97.3%

Typically, the actual line rate is stepped up by a factor influenced by the overhead to achieve an actual target net data rate. In One Gigabit Ethernet, the actual line rate is 1.25 Gbits/s to achieve a net payload throughput of 1 Gbit/s. In a 10-Gbit/s Ethernet system, gross data rate equals 10.3125 Gbits/s to achieve a true data rate of 10 Gbits/s. The net data rate also is referred to as the throughput, or payload rate, of effective data rate.

Baud Rate

The term “baud” originates from the French engineer Emile Baudot, who invented the 5-bit teletype code. Baud rate refers to the number of signal or symbol changes that occur per second. A symbol is one of several voltage, frequency, or phase changes.

NRZ binary has two symbols, one for each bit 0 or 1, that represent voltage levels. In this case, the baud or symbol rate is the same as the bit rate. However, it’s possible to have more than two symbols per transmission interval, whereby each symbol represents multiple bits. With more than two symbols, data is transmitted using modulation techniques.

When the transmission medium can’t handle the baseband data, modulation enters the picture. Of course, this is true of wireless. Baseband binary signals can’t be transmitted directly; rather, the data is modulated on to a radio carrier for transmission. Some cable connections even use modulation to increase the data rate, which is referred to as “broadband transmission.”

By using multiple symbols, multiple bits can be transmitted per symbol. For example, if the symbol rate is 4800 baud and each symbol represents two bits, that translates into an overall bit rate of 9600 bits/s. Normally the number of symbols is some power of two. If N is the number of bits per symbol, then the number of required symbols is S = 2N. Thus, the gross bit rate is:

R = baud rate x log2S = baud rate x 3.32 log10S

If the baud rate is 4800 and there are two bits per symbol, the number of symbols is 22 = 4. The bit rate is:

R = 4800 x log2(4) = 4800 x 2 = 9600 bits/s

If there’s only one bit per symbol, as is the case with binary NRZ, the bit and baud rates remain the same.

 

To Be Contiue ~~