보 (통신 단위)

3. 역사

1870년 프랑스의 '''에밀 보도'''(에밀 보도/Émile Baudot^프랑스어)는 전보를 보내는 최초의 디지털 통신 수단인 보도 코드(Baudot Code)를 발명했으며, '''보''' 단위는 이 발명가의 이름에서 유래한 국제단위계이다.^[2] 보(baud) 단위는 전신용 보도 코드의 발명가인 에밀 보도의 이름을 따서 명명되었으며, SI 단위 규칙에 따라 표시된다.^[2] 즉, 기호의 첫 글자는 대문자(Bd)이지만, 단위를 표기할 때는 문장의 시작 부분이나 제목 표기와 같은 다른 이유로 대문자로 표기되는 경우를 제외하고는 소문자(baud)로 표기해야 한다.^[2] 이는 1926년 11월 CCITT(현재 ITU)에 의해 정의되었다.^[2] 이전 표준은 분당 단어 수였는데, 단어 길이가 다를 수 있으므로 덜 정확한 척도였다.^[2]

4. 총 비트 전송률과의 관계

심볼 속도는 초당 비트 수(bit/s)로 표현되는 총 비트율과 관련이 있지만, 혼동해서는 안 된다.^[3] '보'라는 용어는 때때로 비트율을 의미하는 데 잘못 사용되기도 하는데, 이는 구형 모뎀뿐만 아니라 심볼당 1비트만 사용하는 가장 간단한 디지털 통신 링크에서 두 속도가 동일했기 때문이다.^[3] 즉, 이진 숫자 "0"과 "1"은 각각 하나의 심볼로 표현되었다. 그러나 더 발전된 모뎀 및 데이터 전송 기술에서는 하나의 심볼이 두 개 이상의 상태를 가질 수 있으므로 둘 이상의 비트를 나타낼 수 있다.

만약 심볼당 N 비트가 전송되고, 채널 코딩 오버헤드를 포함한 총 비트 전송률이 R(bit/s)이면, 심볼 속도 *f*_s는 다음과 같이 계산된다.

:''f''_s = R / N

여기서 ''M''=2^''N''개의 다른 심볼이 사용된다. 모뎀에서 이것들은 진폭, 위상 및(또는) 주파수의 특별한 조합을 수반하는 사인파가 될 것이다. 예를 들어 64QAM 모뎀에서 M=64이고, 비트 전송률은 N=log₂(64) = 6배이다.

하틀리^[4]는 펄스 당 정보 N을 전송될 수 있는 서로 다른 메시지의 개수 M의 밑-2-로그로 간주하여 총 비트율 R을 측정하는 공식을 다음과 같이 만들었다.^[15]

:R = *f*_s log₂(M)

이 공식은 하틀리의 법칙이라고도 부른다.^[8]

4B3T 코딩에서 비트 전송률은 보 속도의 4/3이다. 예를 들어, 160 kbit/s의 원시 데이터 속도를 가진 기본 속도 인터페이스는 120 kBd에서 작동한다. 반면, 오디오 CD에서 사용되는 8 to 14 변조는 보 속도의 8/17의 비트 전송률을 갖는다.

5. 단위의 혼동

보(통신 단위), bps(비트/초), Hz(헤르츠)는 각각 물리 신호 개수, 데이터량, 진동수(파동의 상하 운동 횟수)의 초당 단위로, 서로 다른 개념을 나타낸다. 그러나 이들 단위는 특정 조건에서 값이 일치하는 경우가 있어 혼동하기 쉽다.

• 1 심볼(1회의 물리 신호 패턴)이 1 비트의 데이터에 대응하는 경우: 1 보(baud) = 1 bps
• 1 심볼이 4비트의 데이터에 대응하는 경우: 1 보(baud) = 4 bps
• 심볼이 정현파의 위상이나 주파수로 표현되는 경우: 1주기 = 1신호 → 1 Hz = 1 보(baud)
• 심볼이 일정 기간의 0V・1V 전압 펄스로 표현되는 경우: 최단 2신호 = 상하 운동 1회 → 1 Hz = 2 보(baud)

6. 응용

베이스밴드 전송은 시리얼 포트 등에서 사용하는 방식으로, 펄스 신호 전압의 고저 패턴(펄스 진폭 변조)에 따라 각 비트 값을 할당한다.^[9] 펄스 신호 전압의 고저 레벨 수가 많을수록 1심볼로 전송할 수 있는 정보량이 증가한다. 수신 측은 패턴 수가 많으면 각 심볼을 식별하기 어려워지고, 열화된 신호에서는 에러가 증가하는 경향이 있다. 베이스밴드 전송의 보 레이트는 펄스 레이트 또는 나이키스트 레이트라고도 하며, 일반적으로 대역폭의 2배의 값이다(1 Hz = 2 보).^[9]

• RS-232 (시리얼 COM 포트)에서는 펄스 신호 전압의 고저가 그대로 비트 값 1/0으로 표현된다. 주로 9600 보 또는 115200 보 등으로 동작하며, 비트 전송률(bps)도 같은 값을 갖는다.
• 맨체스터 부호에서는 펄스 신호의 변동 유무가 비트 값 1/0으로 표현된다. 이더넷의 10BASE-T에 채용되었으며, 10 M보의 동작으로 10 Mbps의 데이터량을 갖는다.
• 이더넷의 1000BASE-T에서는 5종류의 심볼(전압값)을 사용하여 125 M보의 동작으로 250 Mbps의 데이터량을 포함한다. 이를 LAN 케이블 내에서 4 병렬로 전송함으로써 전체적으로 1Gbps의 통신을 달성하고 있다。

• 통신 속도 1200bps의 모뎀(V.22)에서는 QPSK에 의해 1회의 변조로 2비트가 처리되고, 600보로 동작한다.
• 통신 속도 9600bps의 모뎀(V.32)에서는 16QAM에 의해 1회의 변조로 4비트를 보내고, 2400보로 동작한다^[11]。
• 통신 속도 14400bps의 모뎀(V32.bis)에서는 64QAM에 의해 1회의 변조로 6비트를 보내고, 마찬가지로 2400보로 동작한다^[12]。

7. 한국의 정보통신과 보

참조

_[1] 뉴스 What's The Difference Between Bit Rate And Baud Rate? http://www.electroni[...] 2018-01-18
_[2] 웹사이트 Baud definition by The Linux Information Project (LINFO) http://www.linfo.org[...] 2018-01-18
_[3] 웹사이트 BITS, BAUD RATE, AND BPS Taking the Mystery Out of Modem Speeds http://www.textfiles[...] Brady Books/Simon & Schuster 2014-09-17
_[4] 서적 Information Theory and its Engineering Applications Pitman
_[5] 웹사이트 ボーレート - IT用語辞典 e-Words https://e-words.jp/w[...] 2023-11-22
_[6] 웹사이트 Review: Intelligent Multiport Serial Boards; "Baud vs. bps" https://www.linuxjou[...] Linux Journal 2023-11-22
_[7] 서적 『The Linux Modem-HOWTO』 v0.08 http://archive.linux[...] Linux Japanese FAQ Project日本語訳 2000-01-04
_[8] 서적 Information Theory; and its Engineering Applications Pitman
_[9] 웹사이트 Nyquist theorem https://www.techtarg[...] TechTarget: WhatIs.com 2023-11-19
_[10] 서적 Wireless Communications https://web.stanford[...] 2020-03-03
_[11] 웹사이트 16QAM http://www.wdic.org/[...] 通信用語の基礎知識 2009-02-27
_[12] 웹사이트 64QAM http://www.wdic.org/[...] 通信用語の基礎知識 2009-02-27
_[13] 서적 入門書 WiFi：802.11の物理層とトランスミッタ測定 https://download.tek[...] テクトロニクス 2013-12
_[14] 웹사이트 電波で情報を送れる仕組み 2 - 塩田紳二のモバイル基礎講座 第6回 https://www.itmedia.[...] ITmedia ビジネスオンライン 2023-11-22
_[15] 서적 Information Theory and its Engineering Applications Pitman