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우연 어금
4 years ago
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1 Chapter 4 디지털전송 (Digital Transmission) 1

2 제 4 장디지털전송 4.1 디지털 대 디지털변환 4.2 아날로그 대 디지털변환 4.3 전송방식 2

3 4.1 디지털 - 대 - 디지털변환 Topics discussed in this section: Line Coding Line Coding Schemes Block Coding 3

4 회선부호화 디지털데이터를디지털신호로바꾸는작업 회선부호화 (line coding) 와복호화 (Decoding) 4

5 회선부호화 ( 계속 ) 신호요소대데이터요소 신호요소 : 디지털신호의가장짧은단위 데이터요소 : 데이터를나타내는가장작은단위, 비트 (bit) r : 신호요소당데이터요소의개수 5

6 회선부호화 ( 계속 ) 데이터전송률대신호전송률 데이터전송률 (data rate) N 1초당전송된데이터요소의갯수, ( 단위 : 초당비트수 - bps), 비트율이라고도함 신호전송률 (signal rate) S = N/r 1 초당전송된신호요소의갯수, ( 단위 : 보오 - baud), 펄스율, 변조율, 보오율이라고도함 6

7 회선부호화 ( 계속 ) 기준선 (Base line) 수신한신호의세기에대한평균값 기준선과비교하여데이터요소의값결정 기준선이표류 (Wandering) 하면제대로복호화하기어려움 좋은회선코딩은기준선표류방지가필요 직류성분 (Dc component) 주파수가 0 주변인신호 주파수가낮은성분은통과하지못하는시스템이존재하므로, 직류성분이생기지않는방법필요 자기동기화 (Self synchronization) 발신자가보낸신호를인식하기위해수신자의비트간격이발신자의비트간격과 완전히일치해야함 7

8 회선부호화 ( 계속 ) 동기화결핍효과 8

9 Example 디지털전송에서, 수신자시계가송신자시계보다 0.1% 빠르다고한다. 데이터전송율이 1 kbps 라면매초얼마만큼의추가비트를받게되는가? 만약데이터전송율이 1 Mbps 라면? Solution 1 kbps 에서, 수신자는 1000bps 대신에 1001bps 를받는다. 1 Mbps 에서, 수신자는 1,000,000 bps 대신에 1,001,000 bps 를받는다. 9

10 회선부호화방식 단극형 (Unipolar) 극형 (Polar) 양극형 (Bipolar) 10

11 단극형 (Unipolar) 양전압 : 비트 1, 0 전압 : 비트 0 11

12 극형 (Polar) 양과음의두가지전압준위를사용 회선의평균전압준위감소 비영복귀 (NRZ,nonreturn to zero), 영복귀 (RZ, return to zero), 맨체스터, 차분맨체스터 12

13 NRZ(non-return-to-zero) NRZ-L(evel) 양전압은 0, 음전압은비트 1 을의미 동기화문제가발생함 NRZ-I(nvert) 전압준위의반전이비트 1을의미 전압의변화시비트 1, 무변화시비트 0으로표현 비트 1을만날때마다신호가변화하기때문에동기화를제공 13

14 NRZ(non-return-to-zero) ( 계속 ) 14

15 RZ(return to zero) 15

16 Biphase : 맨체스터와차분맨체스터 맨체스터 동기화와비트를표현하기위해각비트간격중간에서신호를반전 비트 0 : 양극에서음극으로, 비트 1 : 음극에서양극으로전이 차분맨체스터부호화 비트간격중간에서의반전은동기화를위해사용 비트간격시작점에서의전이여부로비트를식별 ( 전압의전이는 0을, 무변화는 1을의미 ) 16

17 맨체스터와차분맨체스터방식 17

18 Manchester 와 differential Manchester 부호화에서, 비트중간에서반전은동기화를위해사용된다. Manchester 와 differential Manchester 의대역폭은 NRZ 의두배이다. 18

19 양극형 (Bipolar) 양극형부호화에서세가지준위를사용하는데, 이는 positive, zero, 그리고 negative 이다. 19

20 AMI 와가삼진수 (Pseudoternary) 양극형교대표시반전 (AMI: Alternate Mark Inversion) 0 : 0전압, 1 : 전압교대 연속되는 0인경우동기화문제발생 해결방안 : B8ZS, HDB3 방식 가삼진수 1 : 0전압, 0 : 전압교대 20

21 B8ZS B8ZS 양극 8 영대치 (Bipolar with 8 zero substitution) 8 개의연속된 0 을 000VB0VB 신호로대치 21

22 HDB3 HDB3 고밀도양극 3 영 (High-density bipolar 3-zero) 4개의연속된 0을 000V 나 B00V로대치 직전대치이후에 0이아닌펄스의개수가홀수인경우 : 000V 직전대치이후에 0이아닌펄스의개수가짝수인경우 : B00V 22

23 다준위방식 (Multilevel Schemes) N 개의신호요소패턴을사용하여 m 개의데이터요소패턴을표현 단위 baud 당비트수증가 mbnl 부호화 m : 2 진수패턴의길이 B n L : 2 진수 : 신호패턴의길이 : 신호준위의수, 숫자대신문자사용 2 진 B(Binary), 3 진 T(Ternary), 4 진 - Q(Quaternary) 23

24 다준위방식 (Multilevel Schemes) ( 계속 ) 2B1Q(2 binary, 1 quaternary) 4개의전압준위를사용 각펄스는 2 비트를표현 DSL 기술에서가입자전화회선을사용하는고속인터넷접속제공에사용

25 다준위방식 (Multilevel Schemes) ( 계속 ) 8B6T(8 binary, 6 Ternary) 6개의신호요소에 8비트를표현 3개의준위 2 8 = 256개의데이터패턴 3 6 = 478개의신호패턴 = 222개의신호는동기화나오류검색에사용 25

26 다준위방식 (Multilevel Schemes) ( 계속 ) 4D-PAM5(4 차원 5 준위펄스진폭변조 ) Four-dimensional five-level pulse amplitude modulation 4D : 데이터가 4개의회선으로동시에전송 5개의준위 : -2, -1, 0, 1, 2 1G bps LAN에사용 26

27 다준위방식 (Multilevel Schemes) ( 계속 ) 다중회선전송 : MLT-3 Multiline transmission three level 3개의준위 ( +1, 0, -1) 사용 100M bps 전송에적합한방식 27

28 블록부호화 (Block Coding) m 비트를 n 비트블록으로바꾼다 n 은 m 보다크다 mb/nb 부호화 블록부호화는보통 mb/nb 부호화라불리며, 각 m-bit 그룹을 n-bit 그룹으로바꾼다. 28

29 블록부호화 ( 계속 ) 동기화를확보하기위해서여분의비트가필요 오류탐지를위해서도다른여분의비트를포함해야함 29

30 블록부호화 ( 계속 ) 4B/5B(4Binary / 5Binary) NRZ-I 방식과혼합하여사용 4 비트데이터를 5 비트코드로바꾼다 30

31 블록부호화 ( 계속 ) 4B/5B Mapping Code 31

32 블록부호화 ( 계속 ) 4B/5B(4Binary / 5Binary) 블록코딩예 32

33 블록부호화 ( 계속 ) 8B/10B 5B/6B 와 3B/4B 를합한것 33

34 4.2 아날로그 - 대디지털변환 펄스코드변조 (PCM : Pulse Code Modulation) 아날로그신호를디지털데이터로바꾸기위해널리사용되는기법 34

35 채집 (Sampling) 펄스진폭변조 (PAM, Pulse Amplitude Modulation) 아날로그신호로표본을채집하고그결과에근거하여펄스를제작 채집 : 일정간격마다신호의진폭을측정 35

36 Example 나이퀴스트정리에의하면, 채집율은신호에포함된최대주파수의최소한두배가되어야한다. 전화회사는음성을최대 4000 Hz 주파수를갖는것으로가정하고디지털화한다. 그러므로채집율은초당 8000 번이다. 36

37 Example 저 - 대역통과신호가 200 khz 의대역폭을갖는다. 이신호의최소채집율은얼마인가? Solution 저-대역통과신호의대역폭은 0 과 f 사이 여기서 f 는신호에있는최대주파수 가장높은주파수 (200 khz) 의두배로채집 채집율은초당 400,000 번이된다. 37

38 양자화 양자화 (Quantization) 원래의아날로그신호는 Vmin 과 Vmax 사이의진폭값을순 간적으로가진다고가정 전체영역을높이 ( 델타 ) 인 L 개의구간으로나눔 Vmax - Vmin L 각구간의중간지점에 0 부터 L-1 까지의계수화된값지정 채집된신호의진폭값을계수화된하나의근사치로지정 38

39 채집된신호의양자화와부호화 39

40 Example 사람의목소리를디지털화하고자한다. 채집당 8 비트를가정하면비트율은얼마인가? Solution 사람의목소리는보통 0 에서 4000 Hz 사이의주파수를갖는다. 40

41 4.3 전송방식 (TRANSMISSION MODE) Synchronous 41

42 병렬전송 42

43 병렬전송 ( 계속 ) 한번에 n 개의그룹의비트를전송하는것 n 비트를전송하기위해 n 개의전선을사용 장점 직렬전송에비해 n 배만큼전송속도가증가 단점 가격이비싸다 가격으로인해짧은거리로제한 43

44 직렬전송 44

45 직렬전송 ( 계속 ) 통신하는두장치간하나의채널만필요 장점 하나의통신채널만가지므로병렬전송에비해비용절감 장치내통신은병렬로구성 송신자와전선사이 ( 병렬 - 직렬 ) 및전선과수신자 ( 직렬 - 병렬 ) 사이의인터 페이스에서변환장치가필요 비동기식또는동기식으로구성 45

46 비동기식전송 46

47 비동기식전송 ( 계속 ) 신호의타이밍을중요시하지않음 정보교환은합의된패턴으로수신및변환 보통 8 비트인각그룹은링크를따라한단위로전송 0인시작비트를바이트시작부분에추가 바이트끝에끝을알리는 1로구성되는정지비트를추가 총 8개의데이터비트와 2개의추가비트로구성 수신장치는각각의수신바이트마다재동기화 수신자는시작비트를수신후수신되는비트수를세면서 n 비트를수신후정지비트를찾고그후모든펄스를무시 47

48 동기식전송 Direction of flow Frame Frame Frame

49 동기식전송 ( 계속 ) 다수의바이트로구성 바이트와바이트사이의간격이없음 수신자는수신된바이트를 8 비트단위의그룹으로분리 장점 비동기식에비해속도가빠르다 고속응용에유리 데이터링크계층에서이루어짐 49

그룹웨어와 XXXXX 제목 예제

그룹웨어와 XXXXX 제목 예제 데이터통신 부호화 (encoding) 부호화 (Encoding) 의개념 정보 Encoder 신호 1 Digital - to - Digital 2 Analog - to - Digital 3 Digital - to - Analog 4 Analog - to - Analog 2 1 Digital-to-Digital Encoding Digital 정보를 Digital