Datenübertragung (RS-232, USB, ...)

[Gast]

Hi Leute,

ich zerbreche mir gerade den Kopf über folgende Fragestellung. Wenn wir z.B. die Datenübertragung über die konventionelle serielle Schnittstelle (RS-232) betrachten, so ist diese ja relativ niedrig, typischerweise maximal 115200 Bit/s. Andere ebenfalls serielle Übertragungsarten, wie USB, sind da wesentlich schneller. Und das ist was ich nicht so ganz verstehe wie das funktionieren soll: laut diesem Wikipedia-Artikel:

http://de.wikipedia.org/wiki/RS-232#Leitungsl.C3.A4nge_und_.C3.9Cbertragungsrate

ist die Begrenzung der Übertragungsrate der RS-232 Schnittstelle ziemlich fundamentaler physikalischer Natur: würde man die Datenrate größer machen, würden störende Effekte (gegenseitige Störung der einzelnen Leitungen, Signalreflexionen usw.) zu stark werden.

Wieso aber hat dann z.B. USB mit solchen Problem nicht - bzw. erst bei viel höheren Datenraten - zu kämpfen? Und wenn man die bei USB irgendwie in den Griff bekommen konnte, wieso klappt das bei RS-232 nicht ebenso, so daß man Comports mit deutlich höheren Übetragungsraten verbauen könnte?

[Modulor]

...Und wenn man die bei USB irgendwie in den Griff bekommen konnte, wieso klappt das bei RS-232 nicht ebenso, so daß man Comports mit deutlich höheren Übetragungsraten verbauen könnte?

RS-232 ist im Consumerbereich quasi tot,da steckt niemand mehr Zeit und Geld rein. Und für die Steuerungsanlagen die damit arbeiten reicht die Übertragungsleistung.

[anorakker]

eigentlich hast du dir deine frage schon selber beantwortet : es hat ganz einfach "physikalische" gründe, sowohl elektrische als auch die art und weise, wie das signal auf dem kabel moduliert wird.
ein ganz grosser unterscheid ist z.b. die differentielle übertragung der signale über 2 verdrillte kabel, mit wesentlich niedrigerern pegeln als bei rs232.

[RaumKraehe]

Weil bei USB einfach ein ganz anderes Verfahren zur Übertragung der Daten eingesetzt wird als Beispielsweise bei RS232.

http://de.wikipedia.org/wiki/USB

Auch Ethernet ist in dem Sinne eine Serielle Übetragung. ;)


Und btw, RS232 ist noch lange nicht tot. Ich arbeite damit fast jeden Tag.

[Gast]

hm, ich bei Wikipedia auch nen Artikel für eine verwandte Schnittstelle, die EIA-485 gefunden:

http://de.wikipedia.org/wiki/EIA-485

wo steht daß die im Unterschied zur RS-232 eine differentielle Übertragung benutzt, was bedeutet, daß zwei Leitungen da sind, wobei auf der einen das Signal und auf der anderen das invertierte Signal gesendet wird, und da sich Störungen auf beide Teilsignal gleich auswirken, bleibt die Differenz zwischen ihnen nahezu unbeeinflußt, so daß diese zur eigentlich Informationsübertragung benutzt werden kann.
Die Schnittstelle erlaubt dann Datenraten bis 1 MBit bei Kabellängen bis 1,2 km. Ich hätte nicht gedacht, daß die differentielle Übertragung eine derartige Steigerung ermöglichen würde...

Da fällt mir was ein. In der Theorie der symmetrischen Doppelleitung hat man für die Übertragung eines Signals stets zwei Adern, eine auf der der Strom in Richtung Empfänger fließt und mit Strom in Richtung Sender. Das übertragene Signal ist durch die Spannung zwischen den Eingängen der Doppelleitung codiert. Eine Abwandlung davon ist die asymmetrische Doppelleitung, bei der eine der beiden Adern durch die Masseleitung ersetzt wird. Kann es sein, daß differentielle Übertragung bedeutet, daß eine symmetrische Doppelleitung verwendet wird, während die RS-232 auf der asymmetrischen Leitung basiert?
Bei der symmetrischen Doppelleitung variiert ja an beiden Eigangspolen die Potentialdifferenz in Bezug zur Masse, was sehr der Beschreibung der differentiellen Übertragung ähnelt.

[Gast]

Weil bei USB einfach ein ganz anderes Verfahren zur Übertragung der Daten eingesetzt wirdin meinem Ausgangsposting bin ich darauf eingegangen, daß die Begrenzung der Übertragungsrate der RS-232 Schnittstelle auf ziemlich fundamentale physikalische Effekte zurückgeht, die sich nicht so ohne weiteres dadurch ausschalten lassen, daß man "einfach ein ganz anderes Verfahren einsetzt" ;)

[DerRob]

in meinem Ausgangsposting bin ich darauf eingegangen, daß die Begrenzung der Übertragungsrate der RS-232 Schnittstelle auf ziemlich fundamentale physikalische Effekte zurückgeht, die sich nicht so ohne weiteres dadurch ausschalten lassen, daß man "einfach ein ganz anderes Verfahren einsetzt" ;)
warum nicht? wenn ich mich mit nem auto einfach nicht mehr schneller fortbewegen kann, weil z.b. die reibung der reifen mir nen strich durch die rechnung macht, dann fliege ich einfach. ich nutze dann einfach "ein anderes verfahren" der fortbewegung, und der "fundamentale physikalische effekt" der reibung spielt für mich keine rolle mehr. ;)

ich kenn jetzt nicht die genauen technischen details, aber soweit ich weiß, werden bei der rs-232 schnittstelle die daten einzeln übertragen. also bei jedem takt 1 bit (entweder 0 oder 1). jetzt nehmen wir mal an, wir übertragen bei jedem takt gleich 2, 3, 4 oder noch mehr bits, indem wir dem signal nicht nur 2 zustände geben, sondern auch zwischenwerte. und schon haben wir eine höhere datenübertragungsrate, ohne am datentakt selber etwas zu ändern. allerdings steigt dabei natürlich auch die störanfälligkeit, was dann wiederum zu einer kürzeren maximalen leitungslänge führt. rs-232 kann problemlos einige 100m lang sein, bei usb ist bei 5m schon schicht.

[BAGZZlash]

[...]jetzt nehmen wir mal an, wir übertragen bei jedem takt gleich 2, 3, 4 oder noch mehr bits, indem wir dem signal nicht nur 2 zustände geben, sondern auch zwischenwerte[...]


Hmm, beschreibst Du da nicht die parallele Übertragungsvariante?

[Gast]

warum nicht? wenn ich mich mit nem auto einfach nicht mehr schneller fortbewegen kann, weil z.b. die reibung der reifen mir nen strich durch die rechnung macht, dann fliege ich einfach.die besprochenen physikalischen Effekte ergeben sich aus der Natur der Signalübertragung mittels elektrischem Strom über Drahtleitungen. Und so weit ich weiß, hält USB an dieser Art der Übertragung durchaus fest. Oder, um deine Analogie zu bemühen: USB benutzt weiterhein Gummireifen.

Ein Analogon zu "dann fliege ich einfach" wäre, etwas anderes als elektrischen Strom zu benutzen, z.B. optische Übertragung über Glasfaserleitungen oder Richtfunk. USB tut aber nichts dergleichen.

ich kenn jetzt nicht die genauen technischen details, aber soweit ich weiß, werden bei der rs-232 schnittstelle die daten einzeln übertragen. also bei jedem takt 1 bit (entweder 0 oder 1). jetzt nehmen wir mal an, wir übertragen bei jedem takt gleich 2, 3, 4 oder noch mehr bits, indem wir dem signal nicht nur 2 zustände geben, sondern auch zwischenwerte. das nennt man eine höherwertige Übertragung. Die erfordert aber ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis, weil die möglichen Zustände besser voneinander unterscheidbar sein müssen. Und um ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen, muß man die Symbolrate (Bitrate dividert durch die Anzahl der Bits pro Symbol) herabsetzen, so daß die Bitrate im Endeffekt nicht höher ist als bei einbittiger Übertragung. Netto erzielt man auf diesem Art meist keinen Gewinn.

Wäre dein Gedankengang richtig, wäre es am effizientesten gleich auf analoge Übertragung umzusteigen, die erlaubt nämlich ein Kontinuum an Zuständen. Gäbe es das Rauschen nicht, wären analoge Übertragungsverfahren digitalen weit überlegen.

rs-232 kann problemlos einige 100m lang sein, bei usb ist bei 5m schon schicht.im Wikipedia-Artikel findest du dazu eine Tabelle. Mehrere 100 m kriegst du bei RS-232 nur bei irrwitzig kleinen Datenraten hin. Und bei Kabellängen unter 5 m (ist in der Tabelle nicht aufgeführt, aber kann man sich leicht ausrechnen) ist die Übertragungsrate noch immer viel niedriger als bei USB. Daran kann es also nicht liegen.

[Gast]

Hmm, beschreibst Du da nicht die parallele Übertragungsvariante?nein, tut er nicht. Parallele Übertragung benutzt mehrere Leitungen. Man kann aber auch seriell, also auf einer einzelnen Leitung, Symbole die jeweils mehrere Bits codieren, übertragen. ISDN z.B. verwendet 2-bittige Symbole.