Baudio

El baudio es una unidad de medida utilizada en telecomunicaciones que representa el número de símbolos por segundo en un medio de transmisión.^[1]​ Debe su nombre al apellido de Émile Baudot, que fue un ingeniero de telegrafía francés inventor de un aparato telegráfico y del código Baudot (1874) utilizado por los teletipos.

En general, cada símbolo se compone de una o varias señales físicas en función del esquema de modulación y se corresponde con una u otra cantidad de información en bits. Así, es posible encontrar una relación directa entre la velocidad en baudios y la velocidad en bits por segundo en una línea; solo cuando cada símbolo representa un único bit de información ambas velocidades coinciden. Así

${\displaystyle n={\frac {rb}{rs}}}$

donde:

• ${\displaystyle rb}$: régimen binario o tasa de bits
• ${\displaystyle rs}$: tasa de modulación o tasa de símbolos y
• ${\displaystyle n}$: número de bits por nivel para la codificación de línea.

El baudio puede escalarse en términos métricos:

• 1 kBd (kilobaudio) = 1000 Bd
• 1 MBd (megabaudio) = 1000 kBd
• 1 GBd (gigabaudio) = 1000 MBd.

Historia

En 1926, debido a la existencia de dos tipos de sistemas de telegrafía (los caracterizados por elementos de transmisión de igual duración y los diferenciales), la velocidad de transmisión se definió por el número de intervalos elementales transmitidos por segundo.^[2]​

Esta definición se da en 1929 en el periódico telegráfico de julio de 1929, bajo el nombre de velocidad de transmisión que reemplaza el término velocidad de transferencia ; el mismo año, se propuso el término baudios en homenaje a Émile Baudot.^[3]​

El propósito de esto fue comparar dispositivos cuyas diferencias en las características técnicas llevaron a diferentes unidades de conteo: número de revoluciones por minuto, número de agujeros, longitud de las tiras perforadas por minuto, número de palabras por minuto (independientemente del número de letras), número de letras por minuto.^[4]​

Así, en 1929, para una teleimpresora que funcionaba a una velocidad de rotación de 210 revoluciones por minuto, las velocidades en baudios eran las siguientes:

En 1931, se llevaron a cabo transmisiones a 50 baudios a través de redes fantasmas y redes superfantasmas a distancias de varios cientos de kilómetros.

En 1933, se alcanzaron transmisiones a 25 baudios sobre 58.000 km.

En 1934, se reorganizó el sistema de medición de la velocidad de transmisión para tener una velocidad de transmisión válida para todos los sistemas de telégrafo, tanto Hugues como Baudot. En ese momento, para una rotación de 120 revoluciones por minuto (dos revoluciones por segundo), la velocidad del sistema Hugues se contaba a 56 baudios (2 × 28 pernos), pero el nuevo sistema de medición contaba entonces solo 22,4 baudios (debido a una proporción de 2,5). Al mismo tiempo, para una velocidad de 180 revoluciones por minuto (tres revoluciones por segundo), el sistema Baudot cuádruple de 25 contactos se midió a 75 baudios (3 × 25) y el sistema Baudot doble, a la mitad.

En 1958, en los Estados Unidos, el primer módem informático comercial fue el Bell 101 que funcionaba a una velocidad de 110 baudios.

En 1960, en Francia, una velocidad de 50 baudios seguía siendo la velocidad de referencia normal para un servicio de telégrafo.

En 1962, Electronic Industries Alliance estandarizó el puerto RS-232 utilizado para enlaces seriales locales.

En 1962, en los Estados Unidos, el Bell 103 fue el segundo módem informático comercial entregado por AT&T Corporation . Operaba a través de líneas telefónicas regulares a una velocidad de 300 baudios.

En 1976 aparecen los estándares V10 y V11 operando a 100 kbaudios y 10 Mbaudios.

En 1976, el protocolo V.29 fue validado / estandarizado, proporcionando módems que transmiten a una velocidad de 9600 baudios en circuitos arrendados de tipo telefónico punto a punto con cuatro cables.

En 1979, en Francia, determinados sistemas industriales funcionaban a una velocidad de 600 baudios.

En 1980, el Bell 212A (protocolo V.22) transmitía a 1200 baudios (o 600 baudios).

En 1988, la UIT aprobó uno de los primeros estándares de módem telefónico de consumo, el estándar V.23 (utilizado en Minitels ) que permite transferencias a 1200 baudios y 600 baudios y un canal de retorno a 75 baudios.

En 1998 aparecieron módems de 56 kb / s (8000/3429 baudios) (protocolo V.90).

Posteriormente, los enlaces seriales de modulación de banda base y portadora única más o menos cayeron en desuso [ref. necesario] en favor de otras tecnologías y protocolos más complejos que no transfieren cada bit en un tiempo fijo (tecnologías de redes inalámbricas, DSL, OFDM, etc.).

Relación con la tasa de bits bruta

La velocidad de símbolo está relacionada con la velocidad de bits bruta expresada en bit/s.

El término baudio a veces se ha utilizado incorrectamente para referirse a la velocidad de bits,^[5]​ ya que estas velocidades son las mismas en los módems antiguos y en los enlaces de comunicación digital más simples que utilizan solo un bit por símbolo, de modo que se representa el dígito binario "0" por un símbolo y el dígito binario "1" por otro símbolo. En módems y técnicas de transmisión de datos más avanzados, un símbolo puede tener más de dos estados, por lo que puede representar más de un bit. Un bit (dígito binario) siempre representa uno de dos estados.

Si se transportan N bits por símbolo, y la tasa de bits bruta es R, incluida la sobrecarga de codificación de canal, la tasa de símbolos f_s se puede calcular como

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

Al tomar la información por pulso N en bit/pulso como el logaritmo en base 2 del número de mensajes distintos M que podrían enviarse, Hartley^[6]​ construyó una medida de la tasa de bits bruta R como

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

Aquí el ${\displaystyle \left\lceil x\right\rceil }$ denota la función de techo de ${\displaystyle x}$. Donde ${\displaystyle x}$ se toma como cualquier número real mayor que cero, entonces la función de techo se redondea al número natural más cercano (p. ej. ${\displaystyle \left\lceil 2.11\right\rceil =3}$).

En ese caso M = 2^N, se utilizan diferentes símbolos. En un módem, estos pueden ser tonos de onda sinusoidal de tiempo limitado con combinaciones únicas de amplitud, fase y/o frecuencia. Por ejemplo, en un módem 64QAM, M = 64 , por lo que la velocidad de bits es N = log₂(64) = 6 veces la velocidad en baudios. En un código de línea, estos pueden ser M niveles de voltaje diferentes.

La razón no es necesariamente un número entero; en la codificación 4B3T, la tasa de bits es 4/3 de la velocidad en baudios. (Una interfaz de velocidad básica típica con una velocidad de datos sin procesar de 160 kbit / s funciona a 120 kBd).

Los códigos con muchos símbolos y, por tanto, con una tasa de bits superior a la tasa de símbolos, son más útiles en canales como las líneas telefónicas con un ancho de banda limitado pero una alta relación señal/ruido dentro de ese ancho de banda. En otras aplicaciones, la tasa de bits es menor que la tasa de símbolos. La modulación de ocho a catorce como se usa en los CD de audio tiene una tasa de bits 8/14 de la velocidad en baudios.

Módem por cable

Un módem por cable se conecta a un sistema de televisión por cable en las instalaciones del abonado y permite la transmisión bidireccional de datos a través del sistema de cable, generalmente a un proveedor de servicios de Internet. El cablemódem suele estar conectado a un ordenador personal o a un router mediante una conexión Ethernet que funciona a velocidades de línea de 10 o 100 Mbps. En la "cabecera", o punto central de distribución del sistema de cable, un sistema de terminación de módem por cable conecta la red de televisión por cable a Internet. Dado que los sistemas de módem por cable funcionan simultáneamente con los sistemas de televisión por cable, las frecuencias de subida (del abonado al CMTS) y de bajada (del CMTS al abonado) deben seleccionarse para evitar interferencias con las señales de televisión.^[7]​

La capacidad bidireccional era bastante rara en los servicios de cable hasta mediados de los años 90, cuando la popularidad de Internet aumentó considerablemente y se produjo una importante consolidación de los operadores en la industria de la televisión por cable. Los módems de cable se introdujeron en el mercado en 1995. Al principio todos eran incompatibles entre sí, pero con la consolidación de los operadores de cable surgió la necesidad de un estándar. En América del Norte y del Sur, un consorcio de operadores desarrolló la Especificación de Interfaz de Servicios de Datos por Cable (DOCSIS) en 1997. La norma DOCSIS 1.0 ofrecía un servicio básico de datos bidireccional de 27 a 56 Mbps de bajada y hasta 3 Mbps de subida para un solo usuario. Los primeros módems DOCSIS 1.0 estuvieron disponibles en 1999. La norma DOCSIS 1.1, publicada ese mismo año, añadió la capacidad de voz sobre el protocolo de Internet (VoIP), permitiendo así la comunicación telefónica a través de los sistemas de televisión por cable. DOCSIS 2.0, publicado en 2002 y estandarizado por la UIT como J.122, ofrece velocidades de datos ascendentes mejoradas del orden de 30 Mbps.^[8]​

Todos los cablemódems DOCSIS 1.0 utilizan QAM en un canal de televisión de seis megahercios para el flujo descendente. Los datos se envían de forma continua y son recibidos por todos los cablemódems en el ramal híbrido coaxial-fibra. Los datos de subida se transmiten en ráfagas, utilizando la modulación QAM o la modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) en un canal de dos megahercios. En la modulación por desplazamiento de fase (PSK), las señales digitales se transmiten cambiando la fase de la señal portadora en función de la información transmitida. En la modulación por desplazamiento de fase binaria, la portadora adopta las fases +90° y -90° para transmitir un bit de información; en QPSK, la portadora adopta las fases +45°, +135°, -45° y -135° para transmitir dos bits de información. Como un ramal de cable es un canal compartido, todos los usuarios deben compartir el ancho de banda total disponible. En consecuencia, la tasa de rendimiento real de un cablemódem es una función del tráfico total en la rama; es decir, a medida que más abonados utilizan el sistema, el rendimiento total por usuario se reduce. Los operadores de cable pueden acomodar mayores cantidades de tráfico de datos en sus redes reduciendo la extensión total de un único ramal de fibra coaxial.^[7]​

Cada elemento modificado de la onda portadora modulada (por ejemplo, un desplazamiento de una frecuencia a otra o un desplazamiento entre dos fases) se conoce como baudio. En los primeros módems de banda de voz de los años 60, un baudio representaba un bit, de modo que un módem que funcionaba, por ejemplo, a 300 baudios por segundo (o, más sencillamente, 300 baudios) transmitía datos a 300 bits por segundo. En los módems modernos, un baudio puede representar muchos bits, por lo que la medida más precisa de la velocidad de transmisión son los bits o kilobits (mil bits) por segundo.^[7]​ A lo largo de su desarrollo, los módems han aumentado su rendimiento de 300 bits por segundo (bps) a 56 kilobits por segundo (Kbps) y más. Los módems de cable alcanzan un rendimiento de varios megabits por segundo (Mbps; millones de bits por segundo). A las velocidades de bits más altas, es necesario emplear esquemas de codificación de canal para reducir los errores de transmisión. Además, se pueden utilizar varios esquemas de codificación de la fuente para "comprimir" los datos en menos bits, lo que aumenta la velocidad de transmisión de la información sin aumentar la tasa de bits.

Ejemplos

En el caso de las máquinas teletipo, todavía en uso en algunos medios, se decía que la velocidad de transmisión era normalmente de 50 baudios. En este caso, como los eventos eran simples cambios de voltaje 1 --> (+), 0 --> (–), cada evento representaba un solo bit o impulso elemental, y su velocidad de transmisión en bits por segundo coincidía con la velocidad en baudios.

Sin embargo, en los módems que utilizan diversos niveles de codificación, por ejemplo mediante modulación de fase, cada evento puede representar más de un bit, con lo cual ya no coinciden bits por segundo y baudios.

Referencias

Bibliografía

• Karl-Dirk Kammeyer: Nachrichtenübertragung. 4. Auflage. Vieweg + Teubner, 2008, ISBN 978-3-8351-0179-1.
• Bruce Carlson. Communication Systems, Mcgraw Hill Higher Education; 5th Edition (January 1, 2009), 768 pag. ISBN 0071263322, ISBN 978-0071263320
• Louis Frenzel. Principles of Electronic Communication Systems. McGraw Hill; 4th edition (February 9, 2015) 944 pag. ISBN 0073373850, ISBN 978-0073373850

Enlaces externos

• Martin, Nicolas (January 2000). «On the origins of serial communications and data encoding». dBulletin, the dBASE Developers Bulletin (7). Consultado el 4 de enero de 2007. 
• Frenzel, Lou (27 de abril de 2012). «What's The Difference Between Bit Rate And baud?». Electronic Design Magazine. 

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