8.1. 유선매체 (Guided Midea)

• 전송매체와 물리층
  
• 

전송매체의 종류

• 유도매체 : 유선 통신
• 비유도매체 : 무선 통신

트위스티드 케이블 (Twisted-Pair Cable)

물리적 구조

• 2개 이상의 꼬아진 구리도선으로 구성
• 케이블 안의 특정 도선을 색깔 있는 플라스틱으로 피복 (접지선과 신호선)

전송 특성

• 두 선을 서로 꼬아서 서로 간섭에 대한 영향을 줄임
• 각 쌍은 1인치 당 꼬인 횟수가 서로 다르도록 구성하여 전자기적 간섭을 최소화함

• Insulator : 절연체, Conductors : 도체

병렬상의 잡음 효과

꼬임선 상의 잡음 효과

UTP와 STP (금속막 유무)

• 외부의 전계, 자계 또는 다른 전송선에서 유도되는 전계, 자계로 부터 영향을 차단하기 위해 엷은 금속막의 유무
• UTP(Unshielded Twisted-Pair) : 비차폐 케이블 → 많이 사용
• STP(Shielded Twisted-Pair) : 차폐 케이블

UTP 케이블 (Unshielded Twisted-Pair Cable) 비차폐

• 네 쌍 이상의 꼬인 선을 금속 박막에 의한 차단 없이 최종 외부 피복으로 감싼 구조
• 회선의 성능에 따라 Category 1~ 6등급으로 나눔(EIA)
  

• 특성
  • 유연하고 설치가 쉬움
  • RJ-45 커넥터(같은 snap-in 플러그 형태, 8P8C)를 사용
    • RJ : Registered Jack
    • RJ-11 : 6P4C (six position, four conductor)

- 가격이 싸고 사용하기 쉬움
- 최대전송거리 100m에 20~100 MHz 의 대역폭을 제공(Cat. 5기준)

STP (Shielded Twisted-Pair) 케이블 : 차폐선

• UTP와 같은 성능을 가짐 (고가, 잡음에 덜 민감)
  

• UTP 케이블의 외부 피복 내에 외부 전자기 간섭으로부터 보호를 위해 각 쌍들마다 얇은 금속 박막으로 감싸고 이 막은 땅에 접지
• UTP에 비해 비쌈
• 금속 박막을 접지 시키기 위해 특별한 커넥터를 사용하여 설치가 복잡
• 보통 16 Mbps로 동작하며 100m 케이블에서 155Mbps까지 동작가능(20 MHz ~
  300 MHz )
• 백본의 최대 사용 길이는 100m
• 금속 박에 의해 외부로부터의 간섭을 거의 받지 않음

UTP와 STP의 비교

동축 케이블 (Coaxial Cable)

• 외부와의 차폐성이 좋아서 간섭현상이 적음
• 전력손실이 적음
• 트위스티드페어에 비해 높은 주파수에서 빠른 데이터 전송이 가능
• BNC(Bayonet Neil-Concelman connector) 라는 원통형 커넥터 사용하여 노드 연결
• 바다 밑이나 땅속에 묻어도 성능에 큰 지장이 없음
• 수백 Mbps의 고속전송도 가능

동축 케이블 표준 (Coaxial Cable Standards)

• 무선국(RG, radio government)에서 분류
• 동축 케이블 카테고리
  

• Thin Ethernet(직경 0.25인치) : 10 Base 2, 저가,
• Thick Ethernet(직경 0.5 인치) : 10 Base 5, 잡음에 강함, 멀리 보낼수 있음, 설치가 어려움
• 10Base5 : 10 Base 5,잡음에 강함, 멀리 보낼 수 있음, 설치가 어려움

동축 케이블 연결구

• BNC (Bayonet Neil-Concelman Connector) 연결구
  

광케이블 (Optical-fiber Cable)

• 가는 유리섬유나 플라스틱을 이용해 정보를 보냄
• 전기적인 간섭을 받지 않음
• 전송속도가 높고, 대역폭이 넓고 오류가 적음
• 빛의 형태로 신호를 전송
• RGB(Red · Green · Blue)의 3원색을 구현
  • 1950년대 말 : 적색 LED
  • 1960년대 후반 : 녹색 LED
  • 1990년 중반 : 청색 LED

광케이블 구조

• 코어(Core) : 높은 굴절률의 투명한 덮개로 빛이 통과하는 통로 역할
• 클래딩(cladding) : 코어보다 낮은 굴절률의 투명한 덮개로 코어 외부를 싸고 있으며 빛을 반사
• 코팅(coating) : 코어와 클래딩을 보호하기 위해 합성수지로 만든 피복을 이용해 외부를 감쌈

케이블의 구성

• 유리나 플라스틱 재료 사용
• 내부코어는 크기와 정밀도가 완전해야 하며 순도가 높아야 한다.
• 외부자켓은 테프론 코팅, 프라스틱 코팅, 섬유질 프라스틱, 금속성 망으로 되어있다.

LED (Light Emitting diode) 발광 다이오드

LED의 장점

• 저에너지 고효율(90% 이상이 빛으로 나옴)
• 고속응답, 신호 혹은 전기 투입시 ׿로 빛을 발함
• LED는 가스를 넣을 필요가 없음
• Full Color 구현이 가능
• 소형 경량화
• 백열등의 1/6 전력소비, 8배의 수명

LED 단점

• 비싸다(영구적 수명)
• 강전에 약함

빛의 특성

• 전자기적인 에너지 형태
• 진공상태에서 고속(300,000km/s)
• 밀도가 높은 매체를 통과할 때는 속도가 감소

광섬유

굴절 (Refraction)

전반사가 일어나는 조건

• 입사각 > 임계각 : 전반사
  

광통신

• 굴절률이 큰 속유리(코어)와 굴절률이 작은 겉유리(클래딩)로 이루어진 광섬유를 통해 빛 신호를 주고받는 통신 방식
• 1970년 미국 코닝사가 전송 손실이 20dB/km(효율이 1%/Km)인 광섬유의 개발로 실용화
• 광통신의 송신 단말기 : 전기 → 빛 신호로 변환한 후 광섬유를 통해 전송
• 수신 단말기 : 빛 신호 → 전기 신호로 변환
• 전기 → 빛 신호 : 레이저 다이오드, 발광 다이오드
• 빛 → 전기 신호 : 광전 다이오드 등 광전소자

전파 방식 (Propagation Model)

• 현재 기술은 광채널을 따라 빛의 전달을 위해 2개의 모델을 지원
  

단일 모드(Single Mode)

• 코어 안에서 단일모드 광섬유는 1개의 전파 모드만으로 정보를 전송
• 넓은 대역으로 정보를 전송할 수 있어 중장거리 트렁크 회선과 국제간의 통신선로로 이용되고 수 Gbps의 전송속도가 가능
• 코어의 직경은 약 8~10μm 정도로 작아서 접속이 어려움
  

다중 모드 (Multimode)

• 여러 개의 전파모드로 정보를 전송할 수 있는 선로로서 가장 널리 사용
• 전송속도는 약 100 Mbps 정도, 코어의 직경은 약 50μm 정도로 단일모드에 비해 큼
• 굴절률 분포에 따라 계단형(Step index)과 접속형(Graded index)으로 구분

단계 지수(Step index) - 계단형

• 여러 개의 광원이 서로 다른 경로로 코어를 통해 다중 빔이 전달
• 다중모드 계단형 광섬유
• 코어부분의 굴절률 분포가 균일
• 코어 속을 전파하는 빛의 전파길이는 광섬유의 입사각에 따라 다름
• 입사각이 큰 빛은 전반사의 횟수가 적기 때문에 전파 길이가 짧아짐
• 이 때문에 광섬유에 동시에 입사된 빛이라도 입사각이 큰 빛은 출력단에 신속히 도달하며, 입사각이 작은 빛은 늦게 도달

등급지수(graded-index) - 접속형

• 다중모드 언덕형 광섬유 (GI : Graded Index)
• 코어부분의 굴절률이 중심에서부터 바깥쪽으로 가면서 점차로 낮아지는 Gaussian분포
• 코어의 굴절률이 중심에서 가장 크며 주변으로 나감에 따라 완만하게 적어짐
• 빛의 속도는 굴절률에 반비례하기 때문에 코어의 중심 부근을 지나는 빛은 전파길이는 짧고 속도는 느리다.
• 코어의 가장자리를 지나는 빛은 전파길이는 길고 속도는 빨라지게 된다.
• 광섬유에 동시에 입사된 빛은 입사각에 관계없이 출력단에 거의 동시에 도달

단일모드 광 모듈과 다중 모드 광 묘듈의 차이점

	단일 모드	다중 모드
전송 거리	장거리	단거리
다양한 광원	레이저 (좁은 스펙트럼선)	LED
다양한 응용	대도시 지역 네트워크 구축과 같이 상대적으로 전송 속도가 빠르고 거리가 상대적으로 먼 라인	단거리 전송에 사용, 많은 네트워크 노드와 커넥터를 사용한 전송에도 다중 모드 광 모듈 적용에 매우 적합
가격	훨씬 비쌈	상대적으로 저렴함

케이블의 구성

• 유리나 프라스틱 재료 사용
• 내부코어 : 크기와 정밀도가 완전해야 하며 순도가 높아야 함
• 외부자켓 : 테프론 코팅, 프라스틱 코팅, 섬유질 프라스틱, 금속성 망

광 케이블의 광원

• LED(Light-Emitting Diode) : 짧은 거리, 저속 전송(100Mbps)

• ILD(Injection Laser Diode) : 긴 거리, 고속 전송(Gbps), 복잡

• 광섬유 케이블 연결구

  • 가입자 채널 연결구 : 케이블 TV
  • 곧은 끝 연결구 : 케이블 네트워킹 장비
  • MT-RJ : RJ45와 같은 크기

• 광 섬유 커넥터

  • 케이블처럼 정밀해야 한다
  • 많이 사용되는 커넥터는 원통형이며 암/수 커넥터로 되어있다
    

특징 및 장점

• 넓은 대역폭(3.3GHz)을 제공하며 외부 간섭에 영향을 받지 않음
• 태핑(tapping)이 어려워 네트워크 보안성이 큼
• 아주 빠른 전송속도(데이터 전송의 경우 약 1Gbps)
  • 동축케이블 : 수백 Mbps, 트위스트페어 : 수 Mbps 정도
• 매우 낮은 전송 에러율
• 케이블의 크기가 상대적으로 작고 가벼움 : 설치와 지지에 필요한 구조물을 최소화할 수 있음
• 설치 시 고도의 기술이 요구됨
• 전기가 아닌 빛의 펄스 형태로 정보 전달
• 광 송신기는 DTE에서 사용되는 정상적인 전기신호를 광 신호로 변환하고 광 수신기는 역으로 변환
• 빛을 이용하기 때문에 정보가 중간에 손실되지 않음
• 주위에 전기장이나 자기장을 발생하지 않기 때문 도청이 불가능
• 낙뢰나 고압선에 의한 전기장의 영향을 받지 않으므로 잡음이 적음
• 넓은 리피터 설치간격: 리피터 설치의 수가 적으므로 비용면에서 유리
• 하나의 광섬유에 여러개의 빛을 보낼 수 있어 다량의 정보를 전송

단점

• 설치/관리 어려움, 단방향. 가격이 비싸다. 깨지기 쉽다.
• 광섬유 접속이 어렵다. 전력 전송이 어렵다.
• 분기 및 결합이 어렵다. 광소자가 필요하다. 큰 휨 강도에 약하다

유선매체의 비교

8.2. 무선매체 (Unguided Media)

전파 유형

지표면 전파

• 대기권의 낮은 부분을 통하여 전달

공중(Tropospheric) 전파(대류권 전달)

1. 안테나에서 안테나로 전파
2. 대기권의 높은 층으로 각도를 주어 방송하며 반사되게 한다

전리층(Ionosphere) 전파

• 높은 주파수 무선파를 전리층으로 방출하면 지구로 반사되어 돌아온다

가시선(Line-of-Sight) 전파

• 안테나에서 안테나로 높은 주파수 신호를 전파

우주공간 전파

• 우주공간의 인공위성을 이용하여 중계

라디오파 (Radio Wave)

• 마이크로파에 비해 낮은 대역
• 라디오파는 빛의 속도(1초에 30만km)로 정보를 전달
• 대부분의 고체, 진공, 대기를 통과
• 3KHz ~ 300GHz
• 전방향 전파
• 벽을 통과
• 같은 주파수를 사용하여 전송하는 안테나에 방해 받음
• 라디오파는 라디오 및 텔레비전 등과 같은 멀티캐스트(일대다)에 사용

방송용 무선 라디오파(Radio Frequency Wave)

• 고정된 선로 전송지점과 분산 컴퓨터 사이에 무선 링크를 제공
• 기지국 중심으로 사용자들의 밀도가 높은 곳이나 광범위한 적용 지역의 서비스에 적합

• 무선 주파수 (Radio Frequency)
  

• 특정무선 전송에서 사용되는 전파 유형은 신호의 주파수(속도)에 따라 다름
• VLF(Very Low Frequency, 초장파) : 3-30 KHz
  • 지표면으로 공기를 통해 전달, 때때로 바다물을 통해 전달
  • 장거리 라디오 항법 장치 또는 잠수함 통신에 이용
• LF(Low Frequency, 장파) : 30~300 KHz
  • 표면파로서 전달
  • 장거리 라디오 항법과 무선 표시 또는 항법 위치기에 이용
  • 파장이 3000m 이상으로 아주 길어서 멀리 나가므로 원거리통신
• MF(Middle Frequency, 중파) : 300 ~ 3000 kHz
  • 파장이 100m~1000m범위
  • 대류권내에서 전달
  • 전리층에 의해 흡수
  • AM 라디오, 해상 라디오, 목적지 탐색(RDF: radio direction finding), 응급 주파수를 포함한 MF 전송에 사용
• HF(High-Frequency; 고주파) : 3~30MHz
  • 파장을 기준으로 SW(short wave, 단파, 10~100m)
  • 전리층 전달을 이용
  • 아마추어 무선(ham radio), CB(Citizen’s band) 라디오, 국제 방송, 원거리 항공 항해 통신, 전화, 전신, 팩시밀리를 포함한 HF 신호에 사용
• VHF(Very High Frequency; ; 초고주파) ; 30~300MHz
  • 파장 1~10m
  • line-of-sight전파 사용
  • VHF 텔레비젼, FM 라디오, 항공 AM 라디오, 항공 항법에 사용
• UHF(Ultra High Frequency; 초고주파) ; 300MHz~3GHz
  • line-of-sight 전파 사용
  • UHF 텔레비젼, 이동 전화, 셀룰라 폰, 무선호출기, 마이크로파 링크에 사용
• SHF(SuperHigh Frequency, 초고주파) : 3~30GHz
  • 10~ 1cm
  • 대부분의 line-of-sight과 우주공간 전파 사용
  • 육상과 인공위성 마이크로파, 레이더 통신을 포함
• EHF(Externally High Frequency, 극고주파) : 30~300GHz
  • 1 cm ~ 1 mm
  • 우주공간 전파 사용
  • 레이더, 인공위성, 실험용 통신에 사용

💡 방송용 무선 라디오파 특성

• 고출력 단일 주파수의 경우 저출력에 비해 원거리 전송이 가능
• 대역 확산의 경우 여러 주파수를 동시에 사용 가능
• 특정 주파수를 사용하고 있는 네트워크와 인접하지 않은 곳에서 그 주파수 대역을 재사용 가능
• 전송률이 킬로 비트 수준으로 낮은 편
• 지향성인 마이크로파와는 달리 다 방향성임
• 자연적, 인공적 물체에 의한 반사로 인해 많은 전송 경로로 전송
  

지상 마이크로파

• 장거리의 수십 Mbps의 데이터 전송 속도를 제공하며 주로 장거리 통신 서비스용으로 전송 매체의 설치가 불가능하거나 설치 비용이 비쌀 때 사용
• 마이크로파는 휴대전화, 위성 통신, 무선 LAN과 같은 유니캐스트 (일대일) 통신에 사용된다.
• line-of-sight 전송과 전송 및 수신장치를 요구
• line-of-sight 신호에 의해 커버되는 거리는 안테나의 높이에 달려 있으며, 안테나가 높으면 도달거리도 멀어진다
  

💡 지상 마이크로파 특성

• 접시형 안테나를 사용하며 고지대에 위치
• 장거리에 대해 높은 데이터 전송률을 제공
• 장거리 통신 서비스용, TV나 음성 전송용 동축케이블 대용 가능
• 동축케이블에 비해 훨씬 적은 증폭기와 리피터가 필요
• 지구 대기를 통한 가시거리 마이크로웨이브 통신은 50Km 이상 가능
• 높은 구조물이나 기상 조건에 영향을 받음
• 1~300 GHz의 주파수를 갖는 전자기파
• 단방향 전파
• 가시선(line of sight) 전파
• 벽을 통과 못함
• 회선구성에 융통성이 있고, 회선 건설기간이 짧음
• 재해등의 영향은 적으나, 보안에 취약하고 유지보수에 어려움
• 전파하는 도중에 비, 구름, 안개 등에 의해 전파가 감쇠 및 산란

리피터 (Repeaters)

• 육상 마이크로파의 도달 거리를 증가하기 위하여 안테나를 이용한 리피터 시스템 설치
  

안테나(Antennas)

• 파라볼라 접시(Parabolic dish)
  • 파라볼라의 기학학에 기반을 둠
  • 점대점 통신

• 혼 안테나(Horn antenna)

  → 커다란 주걱과 비슷

  

위성 마이크로파 (Satellite Microwave)

• 2개 이상의 지상 송신국과 수신국이 서로 중계 역할을 하는 위성을 거쳐 데이터를 주고받는 형태
• 상향링크가 하향링크보다 높은 주파수를 사용
• 상향(6GHz) , 하향(4GHz) : 송신전력의 제약

트랜스폰더(Transponder)

• TRANSmitter(송신기)와 resPONDER(응답기)의 복합어
• 위성에 탑재되는 장치
• 통신위성, 방송위성 등에 탑재하여 지상으로부터 보내진 미약한 전파를 수신해 지상으로 보내기 위한 전력 증폭 중계기

고정 위성 서비스

하나 이상의 위성을 사용하여 지표면의 고정 지점간에 제공하는 전파통신서비스

• 지구국 : 지표면의 고정지점에 위치한 무선국
• 우주국 : 위성상에 설치된 무선국
• 음성, 데이터, 영상 등의 서비스제공
• VSAT(Very Small Aperture Terminal) : 고출력 양방향 서비스

이동 위성 서비스

• 고정된 지구국-이동체간 혹은 이동체-이동체간의 신호 교환에 위성을 이용하는 통신 서비스
• 광범위한 통신영역, 짧은 접속시간, 지상통신망과의 접속 용이, 고 신뢰성, 거리에 무관한 통신비용 등의 이점 제공
  

• LEO(Low Earth Orbit) : 지구저궤도
• MEO (Medium Earth Orbit) : 지구 중궤도
• GEO (Geostationary Orbit) : 정지궤도
  

무선 매체의 장점과 단점

장점

큰 대역폭 : 500MHz

향상된 error rate : 1 X 10-8 (지상 마이크로파 1 X 10-5)

통신 비용의 감소 : 거리의 의미가 없음

단점

• Point-to-Point 네트워크 구성만 가능
• 전송지연 : 240ms(0.24초)
• 통신의 비밀 보장이 어려움
• 사용주파수가 높아질수록 기후현상(비,눈 등)에 의한 신호의 감쇄가 심함
• 고장의 경우에 수리가 불가능
• 일반 microwave 통신과의 상호장애를 피하기 위해 지구국은 항상 교외에 위치해야 함

국제 통신

• 과거 : 정지 궤도 위성에 의하여 이루어짐
  • 위성체 개발에 많은 시간과 비용이 듦
  • 지구와 거리가 멀어 통화 품질이 떨어짐
• 현재 : 비정지 궤도 위성을 위한 주파수 할당
  • 저궤도 이동 통신 계획
  • 낮은 인터넷 보급률
  • 네트워킹 효과

저궤도 위성(Low Earth Orbit)

• 위성 고도 300~1,500Km의 궤도에 위성을 띄워 인터넷 서비스 제공
• 전파 왕복 시간이 짧아 손실도가 적음
• 통신 지연율은 0.025초
• 위성 크기 소형화, 다수의 위성 발사, 발사체 재사용

위성 통신

이전의 국제 통신은 인마르샛(INMARSAT:국제해사위성기구)이나 인텔샛(INTELSAT:국제전기통신위성기구)과 같은 정지궤도위성에 의하여 이루어짐

그러나 정지궤도위성은 새로운 위성체 개발에 시간과 비용이 많이 들고, 지구와의 거리가 멀어 통신 품질이 떨어지는 문제가 있었음
이 문제를 해결하기 위하여 1992년 세계무선통신주관청회의 (WARC-92)는 비정지궤도위성 이동통신 계획을 위한 주파수를 할당 하였고, 저궤도위성 이동통신이 계획

저궤도위성 이동통신 계획으로는 인마르샛의 프로젝트 21, 로럴-퀄컴사(社)의 글로벌스타, 마이크로소프트사(社)의 텔레데식 등

이리둠 계획 (iridum project]

• 미국 모터롤라사(社)에서 추진한 저궤도위성 이동통신 계획(1987년)
• 휴대용 단말기로 전화와 각종 데이터를 주고받는 첨단 통신수단
• 범세계 위성휴대통신(GMPCS·Global Mobile Personal Communication by Satellite) 서비스
• 모터롤라사는 일본의 DDI, 한국의 SK텔레콤 등 세계 20여 개 회사가 참여하는 컨소시엄을 만들어 이리듐계획을 추진
• 지상 780km 상공에 인공위성 66개를 쏘아올려, 121개국에서 하나의 번호와 단말기로 통화 가능
• 원래는 77개의 위성을 쏘아 올리려 계획(원자번호 77인 이리듐)
• 한국에서는 1998년 11월 1일에 상용 서비스를 시작(74개)

스타링크 프로젝트 - 일론머스크

• 우주탐사업체 스페이스X
• 1세대 위성(2027년 12,000대)
  • 저궤도(300Km) 7,500기,
  • 약 1,200Km 상상공 4435기
• 2세대 위성 (2030년, 30,000대)
• 1Gbps급 초고속 인터넷망

VSAT(Very small aperture terminal)

• 초소형 위성통신 지구국
• 위성을 매체로 하여 가입자에게 정보를 제공하는 위성 송수신 장치
• 일반적으로 초소형 안테나를 사용하는 위성통신 지구국을 의미
• 등장 배경
  • 위성통신 기술의 발달에 따라 위성이나 지구국의 성능이 대폭 향상됨
  • Ku밴드대역(12~14GHz)의 주파수를 사용함에 따라 초소형 안테나로도 원활한 통신이 가능
  • 지상망의 이용이 불가능한 지역이나 환경에서 사용자가 원하는 서비스 제공
  • 통신장애 또는 자연재해 의한 지상 통신 불능시 백업 시스템으로 활용

VSAT 통신 과정

1. VSAT 지구국이 송신한 데이터는 위성을 경유하여 Hub Station에 도달함 (Hub Station을 기준으로 수신 링크를 Inbound, 송신 링크를 Outbound라 함)
2. Hub Station은 신호를 증폭한 후 위성을 경유해 VSAT 지구국에 전달
3. VSAT 지구국은 Outbound 신호중 자신에게 해당하는 신호만 수신
   

VSAT 위성통신의 특징

• 점대 점, 동시다중전송 가능
• 설비비용이나 회선사용료가 경제적
• 망의 융통성, 확장성이 우수
• 고품질의 전송능력 및 신뢰성이 높음
• 기업의 전용통신망 구성 시 효과적

응용분야

• 사설 네트워크 구축(데이터 전송망, 카드 결제 시스템 등)
• 위성 인터넷 접속, 화상회의, 백업 망
• 다지점 데이터 전송 서비스, 원격 감시 및 장비 관리
• 신용카드 확인 조회, POS 데이터 전송, 온라인 단말의 호스트 컴퓨터와의 전송, 각종 예약업무

적외선 (infrared ray)

• 300GHz ~ 500GHz
• 단거리 통신에 사용
• 벽 통과 못함
• 다른 시스템에 방해 안줌
• 외부에서 사용 불가
• 넓은 대역폭
• 적외선 신호는 가시선 전파를 통하여 닫힌 공간에서 단거리 통신에 사용

셀룰라 (Cellular)

셀룰라 폰 (Cellular telephony)

• 두개의 움직이는 장치간 또는 하나의 움직이는 장치와 하나의 정지해 있는 장치간의 안전한 통신을 제공하도록 설계

셀룰라 시스템 (Cellular System)

이동 통신 시스템의 구성

1. 이동국(MS : Mobile Station)
   • 무선 링크상의 사용자측 종단에 위치하여 사용자에게 이동통신 서비스를 제공하는 단말기 기능(차량전화기, 휴대 전화기 등)
2. 기지국(BS : Base Station)
   • 일정 서비스지역(cell)내에 임의의 이동국에서 발신된 가입자 정보 또는 제어신호를 무선채널로 수신하여 적당한 신호처리를 행한 후 이동통신 교환국(MSC)으로 전송
   • MSC로부터 제어신호를 수신하여 이동국으로 무선 채널을 배정
   • PSTN/ISDN 혹은 이동국의 통화신호를 무선으로 이동국에 전달하는 기능
3. 이동통신 교환국(MSC : Mobile Services Switching Center)
   • 고정망과 연 동되어 이동통신 가입자에게 회선교환 서비스를 제공한다. 일반 교환국과는 달리 다음과 같은 부가적 기능
   • 이동가입자의 위치를 추적하여 상시 서비스를 제공 가능하게 하는 기능
   • 이동국이 움직일지라도 통신서비스를 지속시켜 주는 Handover 기능
4. Home Location Register(HLR)
   • 이동통신 가입자 관리에 필요한 각종 가입 자 정보가 저장된 Data Base
   • HLR은 이동국 착신호를 위해 중요한 정보인 이동국의 현재 위치에 관한 정보를 저장
5. Vistor Location Register(VLR)

• 타지역에 속한 이동국이 VLR에 의해 제어 되는 일정지역에 들어왔을 때 이들을 제어하기 위해 이들에 관한 정보를 일시 저장하는 DataBase

발신

• 호출자는 7 또는 10 디지트(전화 번호)를 입력
• 전송(send) 버튼을 누름
• 이동 전화는 대역폭을 스캔하여 강한 신호를 가진 셋업 채널을 찾음
• 셀 오피스에 데이터(전화번호) 전달
• 셀 오피스는 MTSO에 데이터 전달
• MTSO는 전화국으로 데이터 전달

수신

• 전화국은 MTSO로 번호를 송신
• MTSO는 이동 전화의 위치를 찾음
• 이동 전화가 발견되면 MTSO는 링 신호를 전송
• 이동 전화가 응답하면 통화를 위한 음성 채널을 할당하고 음성 통신의 시작을 허가
  

핸드오프(Handoff), 핸드오버(Hand over)

• 이동전화가 통화 중에 한 셀에서 다른 셀로 이동

• 신호가 약해

• MTSO는 매번 수초동안 신호의 레벨을 모니터

• MTSO는 양질의 통신을 제공하는 새로운 셀을 찾음

• 핸드오프는 사용자가 느끼지 못하는 시간에 자연스럽게 수행

• 소프트 핸드오버 : Make before Break

• 하드 핸드오버 : Break before Make

• 주파수의 재사용

전송 매체의 성능

• 비용(Cost)
• 속도(Speed)
• 감쇠(Attenuation)
• EMI(Electromagnetic Interference, 전자파 방해)
• 보안(Security)
  

EMI(Electromagnetic Interference, 전자파 방해)

• 컴퓨터, 텔레비전 등 여러 전자기기에서 방출되는 전자파.
• 이 전자파는 일정량을 넘으면 VDT증후군 등 질병의 원인이 됨

📖 VDT 증후군 [ video display terminal syndrome ]

• 컴퓨터 직업병으로 컴퓨터 단말기 사용자들의 경견완(목·어깨·팔) 장애, 시력저하 등의 증상
• 전자파 피해 규명 및 피해 보상이 요구되어 점차적으로 단체 협약 등의 방법으로 명문화되고 있음(직업병)

EMI, EMS : 제품의 전자파 간섭에 이상 여부를 확인해주는 인증마크

• EMI (Electromagnetic Interference) : 제품으로부터 방사되는 전자파에 의해 주변에 있는 다른 제품에 악영향을 미치는 현상에 대한 인증
• EMS (Electro Magnetic Susceptibility) : 주변에 존재하는 전자파에 의해 제품의 정상 동작에 영향을 받지 않는 제품의 내성에 대한 인증 → 전자파 내성
  

8.3. 전송경로의 불완전성

전송 손상시 문제점

아날로그 전송 신호

• 신호 품질의 저하
• S/N비 감소
• 신호 왜곡 증가

디지털 전송 신호

• 비트 오류 발생
• BER 증가
• 오류 확률 증가

전송 손상(Transmission Impairments)

• 전송 신호가 여러가지 요인에 의해 송신신호와 달라지는 것(Impairment : 결함, 감쇠, 손상)

정적인 불완전성

• 예측 가능 여부에 따라 어떤 채널에서던지 왜곡이 발생
• 시스템 특성에 의해 발생하는 시스템적 왜곡
• 상쇄 및 보상이 가능
• 왜곡(歪曲) : 신호의 모양이나 형태의 변경
• 손실, 지연왜곡, 진폭감쇄 왜곡, 주파수편이, 바이어스 왜곡

감쇠

• 전자파의 에너지 손실을 의미
• 발생이유: 전송 도중 흡수되거나 열에 의해서 변화가 되기 때문.
• 감쇠현상이 일어나면 수신측에서 정보를 검출하기가 곤란하여 전파거리(propagation distance)를 감소시킴
• 신호의 증폭으로 신호감쇠 문제를 해결

손실

• 신호의 전송 중 신호의 세기가 약해지는 것을 뜻함
• 장비의 노후화, 온도의 변화

왜곡

• 여러 개의 주파수로 구성된 신호의 경우, 링크상에서의 전파현상은 서로 상이한 주파수에 따라 서로 다르게 감쇠되고 지연되어, 수신 신호가 전송 신호와 다르게 되어 발생되는 현상
• 진폭감쇠왜곡
  • 전송되는 신호가 주파수 별로 다른 감쇠율을 보이는 것
  • 손상된 신호의 복구
    • 리피터 : 디지털 신호를 증폭
    • 증폭기 : 아날로그 신호를 증폭
• 자연 왜곡
  • 전송매체를 통한 신호의 전달 속도가 주파수에 따라 변하는 현상
  • 주파수와 위상의 관계

주파수 편차 (frequency offset)

• 송신되는 주파수가 수신부에서 다른 주파수로 바뀌어 수신되는 것
• 주파수 분할 다중화 기법의 사용 시에 주로 발생
• 1000Hz를 보내었는데 수신부에서 999Hz나 1001Hz가 수신되는 경우

바이어스 특성 왜곡

• 펄스를 만들기 위해 슬라이스 되는 변복조기의 출력에서 펄스의 길이가 시스템적인 왜곡에 의해 길어지거나 짧아지는 것
  

동적인 불완전성

• 예측할 수 없게 무작위로 발생하는 우연적인 왜곡
• 제어가 어려움(Fortuitous Distortion)
• 백색 잡음, 충격성 잡음, 혼선(누화),상호 변조 잡음, 에코, 진폭변화, 위상의 변화, 라디오 페이딩
• 백색 잡음 (열잡음)
  • 도체 내에서 온도에 따른 전자의 운동량의 변화에 기인
  • 잡음 세력이 시간에 대해 전혀 무작위 한 진폭을 가짐
  • 전자의 열운동에 의해 나타나는 잡음, 모든 주파수 대역에 균일하여 백색 잡음이라고 함
  • 제거되어질 수 없는 잡음.
  • N= KTW
    ( N : 열잡음, K : 볼츠만 상수 (1.37×10-23주울/초), T : 절대온도, W : 대역폭 )

상호 변조잡음 (Inter Modulation Noise)

• 서로 다른 주파수들이 똑같이 전송 매체를 공유할 때 서로에게 영향을 미침으로써 발생하는 잡음
• 서로

혼선 (Crosstalk Noise)

• 한 신호채널이 다른 신호채널과 원치 않은 결합을 하여 잡음을 형성하는 것
• 열 잡음에 비해서 크기가 작고, 전기적인 상호 유도작용으로 발생
• 다중화 되어 동일한 전송로를 통해 전달될때 발생
• 어떤 선로의 신호가 너무 강하여 다른 선로에 유도를 일으킴 (신호의 균형이 필요)
• 인접한 꼬임선(Twist pair)간의 전기적 신호 결함으로 인해 발생되는 잡음으로 신호의 경로가 비정상적으로 결합된 경우에 발생

충격성 잡음 (Impulse Noise)

• 전송 시스템에 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음
• 발생 간격, 진폭이 다 같이 불규칙하게 발생하는 충격적인 잡음에 의한 에러의 발생
• 고압의 전기적충격, 번개, 형광등 스파크 등 주로 기계적인 충격에 의해서 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음
• 짧은 순간에 일정 평균 잡음수준 이상으로 발생되는 잡음
  

에코

• 전송선에서 임피던스의 변화가 있을 경우 약해진 신호가 송신측으로 되돌아오는 것 → 에코 억제기 사용
  

위상의 변화

• 위상 지터 : 연속적인 위상의 변화
• 위상 히트 : 불연속적인 위상의 변화
• 위상의 일시적 변화
  
• 위상 지터 [ phase jitter, 位相- ] : 통신 회선에서 잡음, 누화, 중계기의 내부 요인 등으로 신호 위상이 순간적으로 흔들리는 현상.
• 위상 특성이 좋은 회로에서는 이러한 현상이 아주 적게 나타
• 위상의 히트 현상

진폭 변화

• 신호의 진폭이 갑작스럽게 순간적으로 변함
• 증폭기의 고장, 접점이 깨끗하지 못함, 유지보수가 진행중
• 비트를 잃거나 추가됨

라디오 페이딩 (Radio Fading)

• 수신되는 전파가 지나온 매질의 변화에 따라 그 수신전파의 강도가 급격하게 변동
• 전파의 세기가 시간에따라 변화하는 현상