[데이터통신] Signal Encoding Techniques

전송 매체 (Transmission Medium) 분류

• 전송 매체 : 송신자는 정보를 물리적 신호의 형태로 바꿔 송신자와 수신자 사이의 전송 매체를 통해 수신자로 전달
• 예) 신호 - 전자기파, 매체 - 동축선, 신호 - 빛, 매체 - 광섬유
• 대부분의 Unguided Media (Wireless) 는 Shared Media 의 특성이 있습니다.
• Shared Media 의 경우 다른 장치가 공유 내용을 캡쳐할 수 있습니다.

1. Guided Media (Wired) : 유선 매체
2. Unguided Media (Wireless) : 무선 매체
3. Point-to-Point Media : 양 끝의 두 장치만 서로 공유 가능
4. Multi-Point/Shared Media : 여러 장치가 매체를 함께 공유

Data & Signal

Information (정보)

• 정보는 의사소통을 위한 메시지의 내용을 의미합니다.
• 예를 들어, 전화 통화에서 상대방이 전달하는 말, 인터넷에서 검색한 문서의 내용 등이 모두 정보가 될 수 있습니다.

Data (자료)

• Entities that convey meaning or information
• 정보를 구성하는 구체적인 단위입니다.
• 데이터 통신에서는, 정보를 전송하기 위해 필요한 바이트 (Byte) 단위의 데이터를 말합니다.
• 예를 들어, 전화 통화에서 상대방이 전달하는 음성 신호나, 인터넷에서 웹 페이지를 로드할 때 서버에서 클라이언트로 전송되는 HTML, CSS, Javascript 코드 등이 모두 데이터가 될 수 있습니다.

Signal (신호)

• Electric or Electromagnetic Representation of Data
• 데이터 전송을 위해 변환된 형태의 전기, 광학, 무선 등의 신호를 말합니다.
• 즉, Data 전달 수단이라고 할 수 있습니다.
• 전송 매체에 의해 전달됩니다.

Analog / Digital

• Analog Signal

1. Continuously Varying Electromagnetic Wave
2. Wired, Fiber optic, Space (Radio, Wireless)
3. Less Attenuation : 신호 감쇄가 별로 없습니다.

• Digital

1. Discrete
2. Sequence of Voltage Pulse
3. Wired media (Baseband Channel) : 유선만 가능합니다.
4. 저렴하고, 노이즈 간섭에 민감하지 않습니다.

그렇다면 ?!

• Analog Data > Analog Signal : 가능
• Digital Data > Digital Signal : 가능
• Digital Data > Analog Signal : 가능
• Analog Data > Digital Signal : 가능

참고)

• Modem (Modulator/Demodulator) : Digital > Analog 변조 장치
• Codec (Coder/Decoder) : Analog > Digital 변조 장치

Analog and Digital Transmission

Analog Transmission

• 목소리와 같은 아날로그 정보들만 사용 가능
• 전송 가능한 정보 범위 매우 넓음
• 노이즈에 민감
• 전송 거리가 길수록 신호 품질 떨어짐
• "Signal is treated without regard to content"
• 해당 정보가 전달되는 동안, 해당 신호가 전달하는 내용이나 의미에 대한 고려 없이 단순히 신호의 변화 자체를 다룬다.
• 즉, 증폭만 가능한데 노이즈도 같이 증폭시킴. 왜냐하면 신호의 변화만을 다루기 때문
• Amplifiers (증폭기)로 신호 증폭

Digital Transmission

• 아날로그 혹은 이진 숫자와 같은 디지털 정보들 사용 가능
• 노이즈에 둔감
• 오류 검출 및 수정 가능 > 안정성이 높다.
• "Signal is treated with regard to content"
• 디지털 전송 시 내포된 정보에 대한 고려가 필요함.
• 즉, 디지털 정보니까 0, 1 과 같이 원래 신호를 추정할 수 있음. 따라서 전송 시 내포된 정보를 고려해야 하고 이를 바탕으로 regenerate한 데이터를 전송함.
• Repeaters로 신호 재생성

Encoding and Modulation

Encoding

• 아래에서 Encoder - digital data - Decoder 를 하나로 묶어서 Codec 이라고도 한다.

  1. digital or analog input
  2. Encoder
  3. digial 신호로 바뀜
  4. Decoder
  5. 원래의 input 데이터로 복구

Modulation

• 아래에서 Modulator - analog data - Demodulator 를 하나로 묶어서 Modem 이라고도 한다.
• Carrier 매우 중요함. 아날로그 신호로 만들기 위한 기본 주파수.

  1. digital or analog input
  2. Modulator 에서 carrier와 input data 합성
  3. analog 신호로 바뀜
  4. Demodulator
  5. 원래의 input 데이터로 복구

왜 Digital 일까

1. 좋은 품질 및 Data integrity (송신 데이터 = 수신 데이터)
2. Integration (아날로그, 디지털 둘 다 비슷하게 다룰 수 있다)
3. 압축 가능
4. 암호화에 용이함
5. 단점은, 많은 전력을 필요로 한다는 점

디지털 통신에 아날로그 신호가 왜 필요할까

• 특정 매체는 아날로그 신호 전달 기술만 실용화됨
• 주파수 대역의 한계와 확장 (Carrier를 사용하기 때문)