📝 데이터 통신
📌 정보신호
아날로그 신호와 디지털 신호
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아날로그 신호 : 연속적으로 변화하는 전자기파, 거리가 멀어지면 점점 감쇄된다
(ex. 사람의 음성신호) -
디지털 신호 : 컴퓨터와 같이 0과 1로만 표현, 잡음이 적고 오류율이 적다
신호변환 방식
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아날로그 -> 아날로그 : 증폭기를 이용하여 신호의 세기 증폭, 잡음까지 증폭됨 (왜곡 심함)
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아날로그 -> 디지털 : 코덱사용, 왜곡방지(패턴 재생을 통한 신호재전송), 원음만을 재생
(ex. 목소리녹음에 컴퓨터 사용 -> PCM -
디지털 -> 아날로그 : 모뎀을 사용 (아날로그 통신망을 이용하여 디지털 신호 전송)
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디지털 -> 디지털 : DSU 사용 (신호를 안정적이고 멀리 보내기 위해),
적당한 간격으로 리피터 설치
장단점
디지털 신호의 장점 : 저렴한 비용, 데이터 무결성 보장, 전송 용량의 이용 확대,
데이터 안전성 증대, 정보의 종합
아날로그 신호의 단점 : 유지보수 비용 증가, 잡음 증폭도 높음
📌 정보 전송 방식
정보 전송 부호화
데이터 전송이 송신자와 수신자 상호 간에 규정된 데이터 형태를 약속하는 것이다
전송부호에는 2진부호 (0과 1의 비트), BCD Code (2^6가지), ASCII Code (2^7가지),
EBCDIC (2^8가지) 가 있다
EBCDIC은 다양한 문자, 숫자, 기호 등을 전송하기 위해
정보 비트가 8비트로 구성된 문자코드를 지원한다.
직렬 전송과 병렬 전송
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직렬 전송 : 하나의 전송로 사용, 데이터의 순차적 송신, 회선이 적고 비용이 적으며,
에러가 많이 없어 장거리 전송에 사용됨 -
병렬 전송 : 여러개의 전송로, 데이터를 동시에 전송, 회선사용률이 높고,
비용이 비싸며 속도도 빠르다.
비동기식 전송과 동기식 전송
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비동기식 전송 : 한 문자 단위로 전송, 스타트비트와 스톱비트 사용, 한 문자 전송마다 동기화 수행
속도가 느리며, 효율이 좋지 않음, 동기화가 단순하며 저렴하나 문자 사이에 유휴 시간이 발생한다 -
동기식 전송 : 문자를 블록단위로 빠르게 전송, 고속으로 많은 양의 데이터를 전송하며 효율이 높다
원거리 전송에 용이하나 비용이 고가이다
혼합형 동기식 전송 = 동기식 + 비동기식, 비동기식 전송보다 빠르다
📌 데이터 통신 방식
교환 회선과 전용 회선
교환 회선 : 교환기를 사용하여 송수신, 회선교환/축적교환 으로 구분,
데이터 양이 적고 사용자가 많을 때 사용한다
전용 회선 : 교환기를 사용하지 않음, 사용자가 적으나 데이터 양이 많을 때 사용
Point to Point 와 Multi Point
Point to Point : 1대1 연결, 전용회선 사용, 안정적이고 빠르게 데이터 전송가능
송수신자가 한번 연결되면 독점적으로 사용,
송신 요구를 누가 먼저 했는지에 따라 회선 사용권이 결정 (컨텐션 회선 제어 기법)
Multi Point : 한개의 회선으로 여러 사용자에게 전송,
전송회선에 전송할 데이터가 있는지 주기적으로 검사 (폴링),
수신자가 받은 준비가 되어있는지 확인 (셀렉션) 방식이 존재
회선 제어 단계
- 회선 연결 : 물리적으로 송수신자 회선 연결
- 링크 확립 : 송수신자가 데이터 전송이 가능한지 확인
- 메세지 전송 : 데이터 전송
- 링크 단절 : 링크를 단절
- 회선 절단 : 물리적인 회선 절단 후 종료
📌 전송 매체
유선 선로
트위스티드 페어 케이블 : 전화선으로 사용, 구성이 용이, 비용이 저렴하나
혼선, 감쇠, 도청이 쉽다
도청 케이블 : 가정에서 TV수신에 사용, 구리선 사용
광섬유 케이블 : 신뢰성이 높음, 온도변화에 안정적, 에러율이 낮고 도청에 강함
비용이 많이들고 설치가 어렵다
전송 에러
노이즈 : 다소의 왜곡을 포함한 전송신호 및 송수신 과정에서 추가된 불필요한 신호
감쇠 : 데이터가 전송되는 도중 전기적 신호가 약해지는 현상
혼선 : 다른 전송로의 신호가 영향을 주는 현상, 통신 품질 저하
📌 변조
변조
아날로그, 디지털로 부호화된 신호를 전소하기 위해 주파수, 대역폭을 갖는 신호를 생성하는 과정
부호화는 신호를 현재 정보나 신호가 아닌 다른 형태로 변환하는 것을 의미한다
아날로그 변조 종류
진폭변조 (AM)
주파수변조 (FM) : 변조된 신호의 주파수 대역은 넓어지지만 잡음에 강하여 FM방송,
저속 데이터 전송용 모뎀 등에 사용한다
위상 변조 (PM) : 디지털 전송용 모뎀, 디지털 무선 전송 등에 사용
디지털 변조
진폭편이 변조 (ASK) : 0과 1에 서로다른 진폭적용, 광섬유로 디지털 데이터 전송에 사용,
회로가 간단하고 가격이 저렴하다, 잡음, 신호변동에 약하며 비효율적이라 데이터 전송용으로 거의 사용 안함
주파수편이변조 (FSK) : 0과 1에 서로다른 주파수 사용, 저속의 비동기 전송에서 사용,
ASK보다 에러에 강하고 회로가 간단하다
위상편이변조 (PSK) : 0과 1에 서로다른 위상 적용, 중고속 동기전송에서 사용 (모뎀)
복잡도 높은 데이터의 전송률이 높다
cf) 직교 진폭 변조 (QAM) : AM + PM, 고속모뎀, 고속 디지털 무선 전송에 사용 (디지털 변조)
베이스밴드와 브로드밴드
베이스밴드 : 디지털 신호를 변조하지 않고 그대로 전송, 품질이 우수하며 모뎀이 필요없고,
근거리 전송에 많이 사용된다
운영비용이 저렴하며, 전이중 방식인 양방향 전송이 가능, 네트워크 구성이 간단함
장거리 전송에는 리피터가 필요, 잡음에 쉽게 변형되어서 손실이 크다
브로드밴드 : 디지털 신호를 여러 개의 신호로 변조해서 다른 주파수 대역으로 동시에 전송,
하나의 통신선로에 여러 채널사용, 장거리 전송에 사용된다
비용이 저렴하며, 잡음에 인한 신호감소가 적으나 회로가 복잡하고 관리가 어렵다
베이스밴드보다 속도가 느리며 단방향 전송이다
PCM (Pulse Code Modulation)
아날로그 -> 디지털 변조, 아날로그 신호를 펄스로 변환하고,
전송 후 수신측에서 다시 아날로그로 변경시킴, 고품질의 정보와 다양한 형태의 서비스가능
변조과정
표본화 : 아날로그 파형을 시분할하여 신호를 만든다
양자화 : 표본화된 신호의 진폭이 일정한 값이 아니므로 수량화 수행
부호화 : 양자화된 진폭값을 2진법으로 (아날로그 -> 디지털)
복호화 : 디지털신호 -> 펄스 신호
여과 : 본래의 아날로그 신호로 변환
PCM은 전송레벨의 변동이 없고, 잡음에 강하며 펄스 코드를 이용한 변조 방식과 다중화가 용이함
점유 주파수 대역폭이 큰 단점이 있음
📌 다중화
다중화
여러 단말장치의 신호를 하나의 통신회선을 통해서 송신, 수신 측에서 여러 장치의 신호 분리
-> 회선과 모뎀 절약
주파수 분할 다중화 : 좁은 주파수 대역을 사용하는 여러개의 신호 -> 넓은 주파수대역을 가진 하나의 전송로 사용
채널간 간섭을 막기 위해 완충지역 존재 (보호대역) <- 많을수록 효율이 떨어진다
시분할 다중화 : 데이터 전송 시간을 타임슬롯 이라는 시간 폭으로 나누어 일정한 크기의 데이터를 체널별로 전송
고속전송, 포인트 투 포인트 방식
역다중화 : 하나의 신호를 2개의 저속신호로 나누어 전송, 하나의 채널이 고장나도 50% 속도로 사용가능
파장분할 다중화 : 광섬유 사용, 하나의 선로에 8개 이하의 신호를 중첩해서 전송가능
집중화기
여러 입력회선을 n개의 출력회선으로 집중화하는 장치, 입력회선 >= 출력회선
-> 하나의 고속 통신회선에 여러개의 저속 통신회선 접속
고속회선을 사용가능하게 하며, 동적인 시간을 할당한다
입출력 각각의 대역폭이 다르며, 구조가 복잡하고 불규칙한 전송에 사용함
