CHAPTER 01

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1 CHAPTER 02 데이터전송기술과전송미디어 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 1/29

2 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 2/ 데이터전송과신호의개념 2.4 다중화기법과교환기술 신호의개념 신호의분류와신호표현 패킷전송의개념과다중화기법 다중화기법의종류 교환기술 교환방식의비교 2.2 신호전송과정보이론 2.5 전송미디어와전송특성 정보이론과채널용량의법칙 데이터전송시고려사항 동선 동축케이블 마이크로파와위성통신링크 주요전송미디어의비교 2.3 데이터전송과전송모드 부호화방식 동기식전송방식 비동기식전송방식

3 2.1 데이터전송과신호의개념 신호의개념 신호 (signal) 란? 정보의전송은실제로는신호의전송과정 신호란정보의전송과관련된개념으로, 전자기신호는전압이나전류에대한파형으로나타남 신호는에너지신호와전력신호, 랜덤신호와결정신호, 주기신호와비주기신호등으로구분 전자기신호의표현 시간의역수가주파수 (= 단위시간당신호의사이클수 ) 가되고, 이러한관계를이용하면식 (2.1) 이식 (2.2) 처럼변형됨 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 3/29

4 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 4/ 데이터전송과신호의개념 신호의분류와신호표현 (1) 에너지신호 (energy signal) 한정된시간구간에만존재하는펄스와같은신호들을말하며, 식 (2.3) 과같이계산된적분값이유한한값을갖는경우를에너지신호로정의함 신호가무한시간에걸쳐존재하더라도제한된시간구간내에에너지의대부분이집중되어있는경우에에너지신호가됨 [ 그림 2-3] 에너지신호의예

5 2.1 데이터전송과신호의개념 신호의분류와신호표현 (2) 전력신호 (power signal) 식 (2.3) 으로구해지는값이비록유한한값을갖지않는경우라하더라도, 평균전력이유한한값을갖는신호 신호에대한평균전력 (2.5) 식과같이시간간격을정하고 T 를충분히큰값을갖도록변형한후, 이값이유한한값을갖는신호가전력신호가됨 주기신호 / 비주기신호 : 주기신호는일정시간후에정확히그신호가반복되는신호 랜덤신호 (random signal) / 결정신호 (deterministic signal) New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 5/29

6 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 6/ 데이터전송과신호의개념 신호의분류와신호예제 (1)

7 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 7/ 데이터전송과신호의개념 신호의분류와신호예제 (2)

8 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 8/ 데이터전송과신호의개념 신호의분류와신호예제 (3)

9 2.2 신호전송과정보이론 정보이론과채널용량의법칙 정보이론 정보원과통신채널에관한현대적정보이론의통계적모델 : Shannon 에의하여기초확립 정보이론 : 정보의 수량화, 정보를전송할수있는 통신채널의용량, 전송효율의향상과에러의감소를위한 부호화기술 등기본이론포함 하틀리의법칙 : 대역폭이증가하거나혹은다루는부호계열의레벨수가커지면, 채널용량이증가함 C : 채널용량 [bit/s], B: 채널대역폭 [Hz], N: 부호레벨의수 일정시간내에전송할수있는정보량 잡음이있는통신채널에서채널의용량 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 9/29

10 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 10/ 신호전송과정보이론 정보이론과채널용량의법칙

11 2.2 신호전송과정보이론 데이터전송시고려사항 감쇄 (attenuation) 데이터가전송도중흡수되거나열에의해서변화가되기때문에발생하는전자파의에너지손실 최대이용할수있는거리는전파가전력을감소하는비율과수신측이전자기파를감지할수있는전력량에의존 왜곡 (distortion) 링크상에서의전파현상은서로다른주파수에따라서로다르게감쇄되고지연되어, 수신신호가전송신호와다르게되는현상 등화기 (equalizer) : 서로다른주파수에서서로다른왜곡을보상해주는장치 잡음 (noise) 도전체에서전자의열운동 (thermal agitation) 으로인한광자수의불확실함으로발생 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 11/29

12 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 12/29 부호화방식 부호화 (encoding) 과정 2.3 데이터전송과전송모드 이진수정보 0 은음의전압값을갖는신호로바꾸고, 이진수정보 1 은양의전압값을갖는신호로변환함 encoding RZ(Return to Zero) : 가장단순한부호화방식으로, 어떤신호에대해서도 0V 의전압상태로복귀하는방식을말함 맨체스터코딩 (manchester coding) : 임의의비트구간의절반만펄스가존재하는방식으로서신호의발생이용이하여널리사용

13 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 13/29 부호화방식 2.3 데이터전송과전송모드

14 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 14/29 동기식전송방식 2.3 데이터전송과전송모드 동기식전송방식은데이터를전송하고자할때전송측과수신측사이에클록을일치시켜동기화를수행하여전송하는방식 효율적인전송이가능하지만, 유연한인터페이스의제공이어렵고스위칭구조가복잡 데이터프레임 예 ) SONET(Synchronous Optical Network) : 북미방식 SDH(Synchronous Digital Hierarchy) : 유럽방식 전송데이터의분량이상당히큰경우에비동기식전송방식보다효율적

15 2.3 데이터전송과전송모드 비동기식전송방식 전송장치에서한번에하나씩문자정보와동기화비트를함께전송하고, 수신측에서는각문자마다동기화가되도록하는방식 사용하는이유 비동기전송방식에서는각문자정보마다동기화비트를포함하고있어서동기식전송방식에서처럼전송측과수신측사이에클록을일치시키는과정이중요하지않기때문 예 ) RS-232(Recommended Standard 232) 방식, USB(Universal Serial Bus) 범용직렬버스 (USB) 컴퓨터와주변기기의연결에사용되는대표적인입출력표준규격가운데하나로, 키보드, 마우스, 게임패드, 조이스틱, 스캐너, 디지털카메라, 프린터, PDA, 메모리와같은다양한기기를연결하는데사용 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 15/29

16 2.4 다중화기법과교환기술 패킷전송의개념과다중화기법 다중화기 n 개의입력디바이스가동시에하나의데이터링크를상호공유하도록해주는특별한장치 다중화기법 데이터링크의효율성을극대화하기위해다수의디바이스가단일데이터링크를공유하여전송하는효율적인데이터전송기법 다중화기법의종류 주파수분할다중화 (FDM : Frequency Division Multiplexing) 기법 시분할다중화 (TDM : Time Division Multiplexing) 기법 통계적시분할다중화 (Statistical TDM) 기법 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 16/29

17 2.4 다중화기법과교환기술 다중화기법의종류 주파수분할다중화방식 (FDM) 데이터링크 ( 채널 ) 의주파수대역폭을몇개의작은주파수대역으로나누어서각각을부채널 (sub channel) 로재구성한다음, 각부채널을여러개의디바이스에할당함으로써각디바이스로부터나오는신호를동시에전송하는방식 장점 : 비교적간단한구조, 비용저렴, 별도의변복조기가필요하지않음 단점 : 대역폭낭비로인한채널의이용률저하 시분할다중화기법 (TDM) channel 에할당된데이터전송허용시간을일정한 time slot 으로나누고, 채널도다시부채널로나누어, 각시간슬롯을부채널에순차적으로할당하여사용하는방식 장점 : 비교적간단한구조로되어있어구현이용이, 저렴한비용, 데이터전송률조절가능 단점 : 시간슬롯의낭비 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 17/29

18 2.4 다중화기법과교환기술 다중화기법의종류 통계적시분할다중화기법 (Statistical TDM) 동기식시분할다중화의단점을보완한기술로서, 동적으로대역폭을각각의부채널에할당하는방식 시간슬롯을데이터전송을하고자하는부채널에만데이터통신기회를허용 동적할당기법 장점 : 대역폭낭비최소화 단점 : 회로가복잡해지고비용이증가 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 18/29

19 2.4 다중화기법과교환기술 교환기술 교환기술 다수의디바이스상호간에최적의연결성을제공해주는기술 데이터통신네트워크의구분 ( 데이터를전송하는데사용되는기술과구조에따라 ) 교환데이터통신네트워크 (switched data communication network) 방송데이터통신네트워크 (broadcast data communication network) 교환네트워크 회선교환네트워크 메시지교환네트워크 패킷교환네트워크 방송네트워크 패킷라디오네트워크 위성통신네트워크 지역 (local) 네트워크 스테이션 A에서출발한데이터는 < 노드 1 - 노드 3 - 노드 5>, < 노드 1 - 노드 2 - 노드 4 - 노드 6 - 노드 5>, < 노드 1 - 노드 2 - 노드 4 - 노드 3 - 노드 5>, < 노드 1 - 노드 3 - 노드 4 노드 6 - 노드 5> 등과같은데이터전송로중하나를거쳐스테이션 E로전송됨 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 19/29

20 2.4 다중화기법과교환기술 회선교환방식과메시지교환방식 회선교환방식 회선설정, 데이터전송, 회선해제단계 데이터가전송되기전에스테이션사이에회선이설정 스테이션 A 에서스테이션 E 로의회선이 < 노드 1- 노드 3- 노드 4- 노드 6- 노드 5> 로설정됨 [ 그림 2-16] 메시지교환방식 메시지 (message) 라고하는데이터의논리적단위를교환하는방식 두스테이션사이에전용전송로를설정할필요없음 메시지에목적지주소를첨부하여전송하며, 메시지는노드에서노드로네트워크를통해이동 축적후전달 (store and forward) 방식이라고함 [ 그림 2-16] 회선교환방식 [ 그림 2-17] 메시지교환방식 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 20/29

21 2.4 다중화기법과교환기술 패킷교환방식 메시지교환방식과회선교환방식의장점을결합하고단점을최소화한방식 패킷을목적지주소에따라적절한경로를선택하여전송하도록하는교환방식 패킷 stream을처리하는방법에따라 datagram 방식과 virtual circuit 방식으로구분 연결설정단계가불필요하고혼잡을피해경로구성이가능하기때문에융통성이개선 논리적연결설정, 에러제어와흐름제어가가능하여신뢰성향상 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 21/29

22 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 22/29 교환방식의비교 2.4 다중화기법과교환기술

23 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 23/29 동선 (copper wire) 2.5 전송미디어와전송특성 모양 : 두가닥의절연된동선이균일하게서로감겨있는형태 구성 : 서로꼬임선 (twisted pair) 이되도록구성함으로써신호간의간섭효과를최소화 동선의굵기 : 인치정도 거리, 대역폭, 전송률에있어서많은제약이있고, 또한간섭이나잡음에매우민감함 동선의길이와데이터전송률과의관계

24 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 24/29 동축케이블 2.5 전송미디어와전송특성 구성 : 두개의단일전선과감싸고있는원통형의외부도체 용도 : 장거리전화및 video 전송, 케이블TV 분배, LAN, RF 및마이크로파전송, 컴퓨터와계측기간데이터연결 감쇄, 열잡음, 상호잡음변조등에따른제약이있어서장거리전송시수 km마다리피터필요 높은주파수를사용할수록리피터의사용이더욱필요하게됨

25 2.5 전송미디어와전송특성 광섬유 구성 : 두개의단일전선과감싸고있는원통형의매우가는 (2 125 μm 정도 ) 전송미디어로, 유리또는플라스틱을이용하여구성 구조 : core, cladding, jacket 등 3 개의동심부분으로구성된원통형구조 기본적인제약중, 감쇄에의한제약은광을증폭함으로써개선하며, 분산에따른제약은산란에영향이적은파장대역으로천이하는방법으로개선 전파모드수에따라단일모드와다중모드광섬유로분류됨 빛의전파모드가여러개이면다중모드광섬유, 기본모드빛만통과시키면단일모드광섬유 장점 : 고속대용량의전송이가능, 장거리전송, 고품질의전송가능, 가볍고내구성이강함 단점 : 높은비용과접속이쉽지않음 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 25/29

26 2.5 전송미디어와전송특성 광섬유 광섬유의특성 광대역폭 : 넓은대역폭의사용이가능하여수 Gbps 이상의전송률까지가능 ( 동축케이블은수백 Mbps 까지가능, 트위스트페어인경우수 Mbps 정도 ) 경량구조 : 크기가아주작으며, 무게가가벼워서설치와지지에필요한구조물최소화가가능 적은감쇄현상 : 동축케이블이나동선 ( 트위스트페어 ) 에비하여감쇄현상이현저히적음 전자기적격리 : 외부적전자기장에영향을받지않으므로간섭, 충격잡음, 누화현상등에유리 넓은리피터설치간격 : 리피터설치의수가적으므로비용면에서유리 ( 예, 독일의 Lorenz AG 사 : 111km 간격에서 5Gbps 광섬유전송시스템을개발 ) New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 26/29

27 2.5 전송미디어와전송특성 마이크로파와위성통신링크 마이크로파 대기의전리층을이용한 microwave 통신은장거리전송에널리이용됨 마이크로파통신시스템은송신기, 가시관전송경로, 수신기등으로구성 수신기로도착하는전파의다중경로현상인 fading 현상으로인해양질의서비스를보장할수없는경우도발생 위성통신링크 SHF 이상의대역을사용하는통신방식으로, 가장넓은통신영역을포함할수있는통신기술 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 27/29

28 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 28/ 전송미디어와전송특성 주요전송미디어의비교

29 Q & A New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 29/29