전자 - RS-232 와 RS-485/422 통신속도 차이

RS-232 와 RS-485/422 통신속도 차이

질문 ] RS-232 보다 RS-485/422통신이 더 빠른데, 왜 그런가요?

232통신과 485/422은 전압차이가 좀 있습니다.

485통신은 2가닥 통신이라고 알고 있지만, GND를 포함해서 3선 통신입니다. GND케이블도 필요합니다.

지구(어스)가 GND를 대신하기도 하지만, 노이즈가 발생합니다.

가능하다면, GND케이블 포함 3선 통신을 하세요.

케이블 쉴드를 GND로 사용하면 됩니다.

신호대 노이즈 비(SNR)

전압이 높을 수록 멀리 전달되고, 통신속도를 빠르게 할 수 있습니다.

이는 전송과정에서 감쇠가 발생하기 때문이며,

신호와 노이즈의 차이가 클 수록 더 정확한 정보(에러 없는) 전달이 가능합니다.

신호와 노이즈의 차이가 작다면, 노이즈인지, 신호인지 알 기 어렵습니다.

232통신은 GND 와 신호의 레벨차이로 0,1을 구분하게 됩니다.(불평형 전송 방식)

따라서, 신호 레벨차이가 작다면, 통신이 잘 안됩니다.

평형 전송 방식(차동증폭)

485/422방식은 2가닥의 통신신호가 서로 반대방향이 됩니다. 이를 평형 전송 방식이라고 합니다.

2가닥을 A,B선로라고 했을때, A신호가 5V이면, B신호는 -5V가 됩니다.

각 선로의 최대 전압은 +-5V이지만, 차이는 10V가 됩니다.

같은 선로, 같은 전압일때, 485/422방식이 232방식에 비해 약 2배 더 멀리 전송할 수 있으며,

이는, 같은 거리일때, 485/422방식은 약 2배의 주파수(통신속도)로 통신이 가능함을 의미합니다.

차동증폭방식은 노이즈에도 강합니다.

A,B 2개의 통신 선로가 꼬여서 배선이 되어 있다면,

노이즈에 영향을 받아도, 2개 선로가 거의 동시에 영향을 받게되어도, A,B간의 차이는 거의동일합니다.

즉, 노이즈에 덜 영향을 받습니다.

평형 전송방식으로는 USB, SATA, HDMI, LAN, 등이 있습니다.

평형 전송 방식의 선로는 2개의 선로가 꼬여서, 같이 붙어 다녀야 합니다.

통신선로는 논리적으로는 저항과 콘덴서로 이루어진 로우패스 필터 회로입니다.

따라서, 거리가 멀 수록 저항(R)이 증가하고, 콘덴서용량(C)값이 증가합니다.

멀리 전송하려면, R,C를 줄여야 합니다.

R을 작게하려면, 굵은 전선을 사용해야 하고,

C값을 줄일려면, 유전율이 낮은 유전체로 충분히 감싸주어야 합니다.

거리의 제곱으로  C값이 작아집니다.

R,C를 줄이는 것은 한계가 있으니, 할 수 없이 전압을 높이는 경우도 있습니다.

I=V/R이며, 저항R이 고정일때, 전압V에 비례하여, 통신거리를 늘릴 수 있습니다.

이것은 고전압 송전선이 존재하는 이유입니다.

우리주변에서 흔하게 볼 수 있는 동축 케이블은 비교적 굵은 구리선과, 상당히 두꺼운 하얀색 유전체로 둘러쌓여 있어,

TV신호를 약 500M까지도 전송이 가능합니다.

누군가, 동축케이블이 인류가 만든 가장 우수한 통신 케이블이라고 하더군요.

따라서, 모양은 동축케이블이라고 할지라도, 전선의 굵기가 가늘거나, 케이블 직경이 작다면, 장거리 통신은 어렵습니다.

예를 들면, 전자계측기의 프로브라고하는 케이블로 된 공구가 있는데,

케이블의 직경이 작습니다. 그래서 높은 주파수 측정이 어렵습니다.

높은 주파수 대역까지 측정할 수 있는 프로브는 상당히 비쌉니다.

위에서도 말했듯이, TV방송용 동축케이블를 프로브대신 사용하면, 상당히 높은 주파수까지도 측정이 가능합니다.

물론, 오실로 스코프 성능이 더 높아야 합니다.

또한, 1m 길이의 프로브로 측정했을때, 100MHz가 한계라면,

50cm로 줄이면, 약 200MHz까지 측정이 가능합니다.

따라서, 측정시에는 가능하면 배선의 길이를 짧게 해야 정확한 측정이 가능합니다.