ITU-T V.28

ITU-T V.28 — это рекомендация Международного союза электросвязи (ITU-T), определяющая электрические характеристики цепей стыка (интерфейса) между оконечным оборудованием обработки данных (ООД) и аппаратурой передачи данных (АПД) для последовательного асинхронного обмена данными. Стандарт описывает электрические параметры несимметричного интерфейса, широко известного как RS-232 (EIA RS-232C), и является его международной версией, принятой в 1976 году и многократно пересматривавшейся.

История и контекст

Рекомендация V.28 была разработана в рамках серии стандартов V-серии ITU-T, предназначенных для передачи данных по телефонным сетям общего пользования. Она стала результатом международной гармонизации американского стандарта EIA RS-232C, который был опубликован в 1969 году. Основной целью V.28 было унифицировать электрические характеристики интерфейса, чтобы обеспечить совместимость оборудования разных производителей.

В отличие от более поздних стандартов (например, RS-422, RS-485), V.28 использует несимметричную (однопроводную) передачу сигнала относительно общего провода (сигнальной земли). Это делает его чувствительным к помехам и ограничивает максимальную длину кабеля и скорость передачи данных. Несмотря на это, V.28 на протяжении десятилетий оставался доминирующим интерфейсом для подключения модемов, терминалов, принтеров и других периферийных устройств к компьютерам.

Электрические характеристики

Рекомендация V.28 определяет параметры для трёх состояний сигнала: «пробел» (пространство, SPACE), «маркер» (отметка, MARK) и неопределённое состояние.

Уровни напряжений

• Логическая «1» (MARK): напряжение от –3 В до –15 В (отрицательное напряжение).
• Логический «0» (SPACE): напряжение от +3 В до +15 В (положительное напряжение).
• Область неопределённости: от –3 В до +3 В. Сигналы в этом диапазоне считаются недействительными и могут интерпретироваться произвольно.

Напряжение измеряется между сигнальным проводом и общим проводом (сигнальной землёй). Допустимый размах напряжения составляет от 3 до 15 В, но на практике часто используют уровни около ±12 В или ±5 В.

Скорость передачи данных

Стандарт V.28 сам по себе не ограничивает скорость передачи, но из-за несимметричной схемы и ёмкостной нагрузки кабеля на практике скорость редко превышает 115,2 кбит/с. В типовых реализациях RS-232 на основе V.28 используются скорости от 300 до 115200 бит/с. Для более высоких скоростей (например, до 921,6 кбит/с) требуется использование коротких кабелей (менее 1 метра) и специализированных драйверов.

Длина кабеля

Максимальная длина кабеля для V.28 не регламентируется строго, но на практике ограничена ёмкостью кабеля (обычно не более 2500 пФ). При стандартной погонной ёмкости кабеля около 150 пФ/м максимальная длина составляет примерно 15–20 метров. Для более коротких кабелей (до 1–2 метров) возможна работа на скоростях до 115,2 кбит/с. Дальнейшее увеличение длины приводит к искажению сигнала и ошибкам передачи.

Выходное сопротивление и нагрузка

• Выходное сопротивление драйвера: от 300 до 3000 Ом.
• Сопротивление нагрузки приёмника: от 3000 до 7000 Ом.
• Ёмкость нагрузки: не более 2500 пФ.

Приёмник должен распознавать сигнал при напряжении не менее ±3 В, а драйвер должен обеспечивать напряжение не менее ±5 В на нагрузке.

Функциональные цепи (сигналы)

V.28 определяет электрические характеристики для функциональных цепей, описанных в рекомендации V.24 (список цепей стыка). Наиболее распространённые сигналы в 9-контактном разъёме DB-9 (по стандарту TIA-574) и 25-контактном DB-25:

Разъёмы и распиновка

Хотя V.28 не предписывает конкретный тип разъёма, на практике наиболее распространены:

• DB-25 (25-контактный): исторический стандарт для RS-232, используется для полного набора цепей V.24.
• DB-9 (9-контактный): более компактный вариант, стандартизирован как TIA-574 для IBM PC/AT. Содержит только основные сигналы (TxD, RxD, RTS, CTS, DSR, DTR, DCD, RI, GND).
• RJ-45 (8P8C): иногда используется в телекоммуникационном оборудовании (например, Cisco) с нестандартной распиновкой.

Распиновка DB-9 по TIA-574 (наиболее распространённая):

1. DCD (Data Carrier Detect)
2. RxD (Received Data)
3. TxD (Transmitted Data)
4. DTR (Data Terminal Ready)
5. GND (Signal Ground)
6. DSR (Data Set Ready)
7. RTS (Request to Send)
8. CTS (Clear to Send)
9. RI (Ring Indicator)

Применение

Историческое

• Подключение модемов: V.28 обеспечивал связь между компьютером и аналоговым модемом для выхода в интернет через телефонную линию.
• Терминалы и консоли: использовался для подключения алфавитно-цифровых терминалов к мейнфреймам и мини-компьютерам.
• Принтеры и плоттеры: последовательный интерфейс для периферийных устройств.

Современное

• Отладка и управление сетевым оборудованием: консольный порт (RJ-45 или DB-9) на маршрутизаторах, коммутаторах и серверах для настройки через CLI.
• Промышленная автоматизация: интерфейс для программирования ПЛК, считывателей штрих-кодов, весов и датчиков.
• Встраиваемые системы: UART-интерфейс на микроконтроллерах (например, Arduino, STM32) для отладки и связи с ПК.
• POS-терминалы и фискальные регистраторы: подключение к кассовым аппаратам и принтерам чеков.

Ограничения

• Низкая помехозащищённость: несимметричная передача делает сигнал уязвимым к электромагнитным помехам.
• Ограниченная длина кабеля: практический предел — 15–20 метров при стандартных скоростях.
• Низкая скорость: максимальная практическая скорость — 115,2 кбит/с (в редких случаях до 921,6 кбит/с).
• Отсутствие гальванической развязки: требуется общий провод, что может вызывать проблемы с заземлением и наводками.

Сравнение с другими стандартами

Интересные факты

• Несмотря на то, что V.28 определяет электрические характеристики, на практике термин «RS-232» часто используется как синоним всего интерфейса, включая функциональные цепи V.24 и разъёмы.
• Стандарт V.28 допускает использование напряжений до ±15 В, но в современных реализациях (например, на микросхемах MAX232) часто используют ±5 В или ±8 В.
• В некоторых старых компьютерах (например, Apple II) использовали разъём DIN-8 с нестандартной распиновкой, но электрические характеристики соответствовали V.28.
• Интерфейс V.28/RS-232 остаётся стандартным для консольных портов сетевого оборудования даже в 2020-х годах, несмотря на повсеместное распространение USB и Ethernet.

Источники

• ITU-T Recommendation V.28 (03/93): Electrical characteristics for unbalanced double-current interchange circuits.
• ITU-T Recommendation V.24 (02/00): List of definitions for interchange circuits between data terminal equipment (DTE) and data circuit-terminating equipment (DCE).
• EIA/TIA-232-F: Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange (1997).
• ANSI/TIA-574: Standard for 9-Position Non-Synchronous Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment.
• Horowitz, P., Hill, W. (2015). The Art of Electronics. 3rd ed. Cambridge University Press.
• Axelson, J. (2007). Serial Port Complete: Programming and Circuits for RS-232 and RS-485 Links. 2nd ed. Lakeview Research.