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희봉 도
5 years ago
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1 2011 년봄학기데이터통신 Chapter 03 다중화기법과교환기술

2 목차 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째수준다중화 (Multiplexing) 기법넷째수준 1 다섯째수준 교환 (Switching) 기술 3 3

3 Section 01 다중화 (Multiplexing) 기법 다중화의개념 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준 데이터링크와링크공유셋째수준넷째수준다섯째수준 데이터통신시스템에서디바이스간의데이터전송은데이터링크를통해이루어짐 다중화기법 (multiplexing) 은데이터링크의공유에관한총괄적인표현 링크공유의의미 다중화기 (MUX, multiplexer) 를통한링크공유 다중화기란? n 개의입력디바이스가동시에하나의데이터링크를상호 공유하도록해주는특별한장치 역다중화기 : 다중화기의역과정을수행

4 다중화기법과분류 마스터 다중화텍스트기법 (multiplexing) 스타일을이란? 편집합니다둘째수준셋째수준넷째수준다섯째 구현방법에수준따른다중화기법의분류 데이터링크의효율성을극대화하기위하여다수의디바이스가단일데이터링크를공유하여전송하는효율적인데이터전송기법 주파수분할다중화 (FDM, frequency division multiplexing) 시분할다중화 (TDM, time division multiplexing) 통계적시분할다중화 (Statistical TDM)

5 주파수분할다중화방식 (1) 주파수분할다중화방식이란? 마스터텍스트스타일을편집합니다 데이터링크 ( 채널 ) 의주파수대역폭을몇개의작은둘째주파수수준대역으로나누어서각각을부채널 (sub 셋째channel) 수준로재구성한다음넷째 각부채널을수준여러개의디바이스에할당함으로써각다섯째디바이스로부터수준나오는신호를동시에전송하는 방식 일정한대역폭을가진데이터링크의대역폭을나누어서만든부채널상의신호는서로다른주파수대역으로변조 (modulation) 하여전송 수신측은적절한필터를통해각부채널의신호를 구분한다음, 각부채널별로복조하여본래의 신호로재구성 채널의주파수대역폭을 6 개의부채널로나누어사용 부채널간의상호간섭을방지하기위해보호 대역 (guard band) 을두어야함

6 주파수분할다중화방식 (2) 마스터 장점텍스트스타일을편집합니다둘째 수준비교적간단한구조로구현되므로비용이저렴셋째수준넷째수준주파수편이변복조기의역할을수행하기때문 ) 다섯째수준 별도의변조기혹은복조기를필요로하지않음 ( 주파수분할다중화자체가 단점 대역폭낭비로인한채널의이용률이저하 주파수분할다중화방식의사용예 TV 방송, 케이블 TV 등 TV 방송신호 : 6 MHz의주파수대역이필요 ( 영상신호, 컬러정보신호, 음성신호의전송 )

channel) 로넷째수준나누어, 각시간슬롯을부채널에순차적으로다섯째수준 시분할다중화방식이란?

7 시분할다중화기법 (TDM) 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 채널수준 (channel) 에할당된데이터전송셋째허용시간을수준일정한시간슬롯 (time slot) 으로나누고, 채널도다시부채널 (sub channel) 로넷째수준나누어, 각시간슬롯을부채널에순차적으로다섯째수준 시분할다중화방식이란? 할당하여사용하는방식 시분할다중화기법을사용하는각부채널은주기적으로돌아오는시간슬롯을이용하여자신의데이터를전송 비동기식 ( 통계적 ) 시분할다중화방식과 구분하여동기식시분할다중화방식이라함

8 시분할다중화기법의동작과장단점마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째수준넷째수준다섯째수준 장점 간단한구조로되어있어저렴한비용 데이터전송률조절가능 단점 시간슬롯의낭비

9 통계적시분할다중화기법 통계적시분할다중화기법 (STDM, Statistical TDM) 이란? 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준부채널에할당. 셋째수준넷째수준다섯째수준 동기식시분할다중화의단점을보완한기술로서, 동적으로대역폭을각각의 동기식시분할다중화기법은시간슬롯을각부채널에무조건할당하는반면, 통계적 시분할기법은시간슬롯을데이터전송을하고자하는부채널에만전송기회허용 장점 : 대역폭의낭비를최소화 ( 동적할당기법을사용 ) 단점 : 회로가복잡해지고비용이증가

10 참고 FDM, TDM, CDM 주어진자원 : Frequency, Time, Power FDM, TDM, CDM 으로나누어사용 마스터텍스트스타일을편집합니다 p g g 둘째할당수준셋째수준넷째수준다섯째수준 CDM (Code Division Multiplexing): Orthogonal 한코드자원을각사용자별로 10

Section 02 교환 (Switching) 기술 데이터전송을원하는 10개의디바이스가있고, 각디바이스가서로데이터전송을하기위해서는디바이스상호간의연결 (connection) 이필요 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째필요수준. 넷째 계산수준 : (10 9)/2=45개 메시 (mesh) 형연결다섯째수준 10 개의모든디바이스를각각연결하려면?

11 Section 02 교환 (Switching) 기술 데이터전송을원하는 10개의디바이스가있고, 각디바이스가서로데이터전송을하기위해서는디바이스상호간의연결 (connection) 이필요 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째필요수준. 넷째 계산수준 : (10 9)/2=45개 메시 (mesh) 형연결다섯째수준 10 개의모든디바이스를각각연결하려면? 45 개의점대점 (point-to-point) 연결이 10 개의디바이스사이의거리가수백 km 떨어져있는경우 45 개의점대점 (point-to- point) 연결은현실적이지못함 디바이스수가증가할수록요구되는연결의수가급격히증가 비현실적인방법 좋은해결책은없는가? 교환기술이해결책제공 교환기술은다수의디바이스상호간에최적의연결성을제공해주는기술 교환기술은각디바이스를데이터통신네트워크 (network) 에연결하는방법

12 교환기술과디바이스간상호연결 마스터모든디바이스를텍스트포함스타일을편집합니다둘째수준셋째수준전송측으로부터목적지까지데이터의이동에만관여넷째수준다섯째수준 스테이션 (Station): 컴퓨터는물론, 전화, 터미널등데이터통신이가능한 각스테이션은데이터통신네트워크를구성하는노드 (node) 에연결 네트워크노드 : 라우터, 브릿지등과같은디바이스에대한총칭으로, [ 그림 3-5] 데이터통신네트워크를통한디바이스상호간의연결

13 데이터통신네트워크의분류 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째multi-hop 수준통신넷째수준다섯째 1-hop 수준통신 데이터통신네트워크의분류 ( 전송기술과구조에따른 ) 교환데이터통신네트워크 (switched data communication network): 방송데이터통신네트워크 (broadcast data communication network): 교환네트워크의구분 회선교환네트워크 메시지교환네트워크 패킷교환네트워크 방송네트워크의구분 패킷라디오네트워크 인공위성네트워크 지역 (local) l) 네트워크

14 교환네트워크 교환데이터통신네트워크의개념도 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준 스테이션 A에서스테이션 E로데이터를전송하는경우셋째수준넷째수준데이터링크의조합가능다섯째수준 교환네트워크는 6 개의노드로구성되고각노드는다수의데이터링크로연결 스테이션 A 에서출발한데이터는먼저노드 1 에보내짐 노드 1 에서는몇가지의 [ 그림 3-6] 교환네트워크의개념도

15 회선교환방식 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 path) 수준를설정. 셋째수준넷째수준다섯째수준 대표적인회선교환 (circuit switching) 방식은전화네트워크시스템 전송이이루어지기전에먼저데이터통신을위한전용전송로 (dedicated transmission 장점 : 회선을할당받아사용하기때문에안정적이고실시간데이터서비스가가능 단점 : 효율성이떨어짐 ( 연결이설정된후에는회선은다른사용자가사용할수없음 ) [ 그림 3-7] 회선교환방식

16 회선교환방식의동작 마스터텍스트스타일을편집합니다 단계 1. 회선설정 (Circuit Establishment) 둘째수준 데이터가전송되기전에스테이션사이에회선설정셋째수준넷째 단계수준 2. 데이터전송 (Data Transfer) 다섯째수준 단계 1 에서설정된 < 노드 1- 노드 3- 노드 4- 노드 6- 노드 5> 으로구성된전송로를따라서 스테이션 A 에서스테이션 E 로데이터전송이이루어짐. 단계 3. 회선해제 (Circuit Termination) 데이터전송이완료되면두스테이션중하나의스테이션의동작으로연결해제. 회선교환방식은전화 ( 음성 ), 센서, 원격측정등과같은비교적연속적인데이터흐름을갖는경우에널리사용되는기술

17 메시지교환방식 전용전송로의설정이불필요마스터텍스트스타일을편집합니다 메시지에목적지주소를첨부하여전송둘째수준 메시지는노드에서노드로네트워크를통해이동셋째수준넷째수준다섯째수준 각노드에서메시지를수신하게되면수신된메시지를잠시저장한다음, 그다음노드로보냄 축적후전달 (store and forward) 방식

18 메시지교환방식의특성 회선교환방식보다적은비용으로네트워크설계가가능 ( 전송로의효율적이용 ) 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째수준넷째수준다섯째있음 ( 축적기능수준) 상대스테이션이다른스테이션과데이터교환중이거나고장등의이유로메시지를수신할수없는상태일때에도메시지전송가능 데이터전송량이폭주하는경우에교환네트워크의혼란상태를피할수 동일한내용의메시지를동시에다수의스테이션에보낼수있음 필요에따라우선순위전송이가능 메시지의분실을방지하기위해번호를부여하거나전송날짜, 시간등을추가하여전송가능 코드와속도가서로다른단말기끼리도메시지교환이가능

패킷형태로만들어진데이터를패킷교환기가목적지주소에따라적절한경로 (route) 를 노드가교환기 (switch)

19 패킷교환방식 패킷교환 (packet switching) 방식은메시지교환방식과회선교환방식의장점을 마스터결합하고텍스트단점을최소화한스타일을방식편집합니다둘째수준선택하여전송하도록하는교환방식셋째수준넷째수준응용에사용가능다섯째수준 패킷형태로만들어진데이터를패킷교환기가목적지주소에따라적절한경로 (route) 를 노드가교환기 (switch) 의역할을수행하는점에서는메시지교환의경우와비슷하나메시지교환의경우처럼노드가메시지를축적하지는않음 빠른응답시간이요구되는 메시지교환의경우와유사하게속도와코드가서로다른디바이스사이에서도데이터교환이가능 경로변경방식에따라교환기통신회선등의장애가발생할경우에도대체경로를선택할수있어네트워크의신뢰성향상

20 패킷교환방식의구분 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 데이터그램수준 (datagram) 셋째 가상회선방식수준 (virtual circuit) 넷째수준 데이터그램패킷교환방식다섯째수준 패킷교환방식의구분 ( 패킷스트림 (stream) 을처리하는방법에따라 ) 패킷스트림을독립적으로처리하는방식으로연결설정단계가불필요하고, 혼잡을피해경로구성이가능하기때문에융통성이개선 가상회선패킷교환방식 논리적연결설정 (logical connection) 을하는방식으로에러제어, 흐름제어가 가능하여신뢰성이높아짐

21 교환방식의특성비교 방식 회선교환 메시지교환 가상회선패킷교환 데이터그램 패킷교환 특성마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째수준넷째이용에적합한수준전송길이가긴연속적저속메시지전송형태전송다섯째수준 전용전송로유무무무 전송단위연속적인데이터메시지패킷패킷 메시지의저장여부 저장하지않음 저장, 필요시검색 일시적저장, 검색기능없음 순간적인대량데이터의고속전송 전송경로의형태 동일한전송경로 메시지마다경로설정 전체패킷전송을위해경 로설정 지연시간영향연결호출설정지연, 전송지연은무시 메시지전송지연 연결호출설정지연, 패킷전송지연 과부하시 연결호출설정중단 메시지전송지연증가 연결호출설정중단 ; 연결 설정후에는패킷전송지 연증가 일시적저장, 검색기능없음 순간적인대량데이터의고속전송 각패킷마다경로설정 패킷전송지연 패킷전송지연증가 코드및속도변환무유유유 전송데이터와수신 일치 불일치 일치 불일치 데이터의순서일치 대역폭고정동적사용가능동적사용가능동적사용가능 회선에러발생시다른회선재설정여러경로중선택다른회선재설정여러경로중선택 오버헤드연결설정후불필요메시지마다필요각패킷마다필요각패킷마다필요 응용분야실시간대화형실시간대화형부적합실시간대화형실시간대화형

22 요약 다중화기법 마스터텍스트스타일을편집합니다 FDM: 주파수분할다중화, 둘째수준 TDM: 시분할다중화셋째수준 Statistical TDM: 통계적시분할다중화넷째수준 데이터통신네트워크다섯째수준 교환데이터통신네트워크 (switched data communication network) 회선교환방식 : 전송이이루어지기전에먼저데이터통신을위한전용전송로 (dedicated transmission path) 를설정하는방식, 회선설정, 데이터전송, 회선해제 의 3단계로구성 메시지교환방식 : 메시지 (message) 라고하는데이터의논리적단위를교환하는방식으로, 두 스테이션사이에전용전송로를설정할필요가없으며, 메시지에목적지주소를첨부하여전송 패킷교환방식 : 메시지교환방식과회선교환방식의장점을결합하고단점을최소화한방식, 패킷스트림 (stream) 을처리하는방법에따라데이터그램 (datagram) 방식과 가상회선방식 (virtual circuit) 으로구분 방송데이터통신네트워크 (broadcast data communication network)

23 숙제 교재 Chapter_03 연습문제 3 번, 6 번 마스터텍스트스타일을편집합니다 제출방법 : (hhchoi@hknu.ac.kr) 둘째 제출기한수준: 1주일셋째넷째수준다섯째수준 23

CHAPTER 01

CHAPTER 01 CHAPTER 02 데이터전송기술과전송미디어 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 1/29 New 데이터통신과네트워킹데이터전송기술과전송미디어 2/29 2.1 데이터전송과신호의개념 2.4 다중화기법과교환기술 신호의개념 신호의분류와신호표현 패킷전송의개념과다중화기법 다중화기법의종류 교환기술 교환방식의비교 2.2 신호전송과정보이론 2.5 전송미디어와전송특성