데이터통신개요 1) 데이터통신과정보통신 1데이터통신 컴퓨터의발달로인한컴퓨터와각종통신기기사이에서디지털 (0과1) 형태로표현된자료를송수신하는것이다. 데이터통신 = 데이터전송기술 + 데이터처리기술 2정보통신 컴퓨터와통신기술의결합에의해통신처리기능, 정보처리기능및정보의변환과저장과정의추가된형태의통신을말한다. 데이터통신의개념보다정보통신의개념이넓다. 정보통신 = 전기통신 ( 정보전송 ) + 컴퓨터 ( 정보처리 ) 2) 통신의 3요소 정보원 (Source): 정보를입력받아서전송하는장소또는장치 수신원 (Destination): 전송된정보를받는장소또는장치 전송매체 (Transmission Media): 정보원및수신원을연결하는매체 ( 회선 ) 또는그장치 3) 데이터통신시스템의주요특징 고속및고품질의전송이가능하고, 대용량및광대역전송이가능하다. 고도의오류제어방식을이용하므로, 시스템의전반적인신뢰도가높다. 원거리정보처리기기들이효율적인정보교환을이룰수있다. ( 분산처리가가능하다.) 통신회선의효율적인이용및거리와시간의한계를극복한다. 통신기밀의유지를위해서보안시스템의개발이필요하다. 4) 데이터통신시스템의발달과정 SAGE(Semi-Automatic Ground Environment) -1958년미공군에설치된반자동반공시스템 ( 최초의데이터통신시스템 ) SABRE(Semi-Automatic Business Research Environment) -1963년아메리칸에어라인항공사에서도입한항공좌석예약시스템 ( 최초의상업용데이터통신시스템 ) CTSS(Compatible Time Sharing System) -1964년 MIT 공대에서학내대형컴퓨터의공동이용을위해개발된최초의시분할시스템 ARPANET(Advanced Research Project Agency NETwork) -1969년미국방성에서설치한최초의유선패킷교환시스템 ( 인터넷의시초 ) ALOHA(Additive Links On-Line Hawaii Area) -1970년하와이대학에서실험적으로설치한무선패킷교환시스템 ( 회선제어방식 : 경쟁방식개념 ) SNA(System Network Architecture) -1974년 IBM사에서발표한컴퓨터간접속네트워크시스템표준 ( 데이터통신시스템의표준 ) 데이터통신시스템의구성 [ 1 ]
1) 데이터통신시스템 컴퓨터와단말장치를통신회선으로연결하여정보를전달하기위한시스템 1 단말장치 (DTE: Data Terminal Equipment) 데이터통신시스템과외부사용자의접속지점에위치하여최종적으로데이터를입력, 출력하는장치 입출력기능 전송제어기능 기억기능 입력데이터를 2진신호의형태로변환하거나처리종료된데이터를사용자가인식하는문자, 숫자, 그래픽형태의출력을수행한다. 입출력제어기능, 회선제어기능 ( 송수신및오류 ), 회선접속기능 입력데이터의전송전, 출력데이터의표시전에데이터를일시적으로저장하는기능 2신호변환장치 (DCE: Data Circuit Equipment) 컴퓨터및단말장치의데이터를통신회선에적합한신호로변환하거나그반대의역할을수행한다. 이는전송회선의양 쪽끝에위치하기때문에회선종단장치라고도한다. 통신회선의형태에따른종류 신호변환장치 통신회선형태 신호변환 전화 아날로그 아날로그 아날로그 MODEM 아날로그 디지털 아날로그 CODEC 디지털 아날로그 디지털 DSU 디지털 디지털 디지털 3 통신회선 단말장치의입력데이터또는통신처리장치 ( 컴퓨터 ) 에서의결과데이터를실제전송하는전송선로이다. 유선매체 ( 꼬임선, 동축케이블, 광섬유케이블 ), 무선매체 ( 라디오파, 지상마이크로파, 위성마이크로파 ) 4통신제어장치 (CCU: Communication Control Unit) 데이터전송회선과통신데이터처리컴퓨터를연결하는장치로통신회선을통하여직렬로수신한데이터를컴퓨터시스템이처리하기쉽도록일정크기로묶는작업을한다. 통신제어장치의통신제어프로그램 데이터송수신 통신하드웨어제어 사용자인터페이스제어 통신소프트웨어를통한정확한송수신제어 하드웨어제어를위한드라이버 (Driver) 사용자에게입출력관련절차를제공하여, 통신관련한여러동작을지시할수있게한다. 2)DTE/DCE 접속규격의특성 [ 2 ]
물리적특성 : 연결용핀의우치규정과같은기계적인배열조건을나타내는기능 전기적특성 : 전압레벨과타이밍에관한부분을규정하는기능 기능적특성 : 여러가지교환회선에의미를부여함으로써수행되는기능 절차적특성 : 접속규격의기능적특성에따라서전송데이터에일어나는사건의순서로전기회로의전기적인특성조건과같은장치간의비트전송을가능하게하는기능 통신제어장치 (CCU: Communication Control Unit) 1)CCU의주요기능 1전송제어 다중접속제어 : 하나의전송회선에여러개의단말장치가공유하는경우에전송회선을선택한다. 교환접속제어 : 데이터송수신을위한회선의설정과절단 통신방식제어 : 단방향, 반이중, 전이중결정 우회중계회선걸정 ( 경로설정 ): 데이터의송수신이통신회선의문제시다른경로의전송이가능하도록통신회선을선택한다. 2동기및오류제어 동기제어 : 컴퓨터의처리속도와통신회선상의전송속도차이조정 오류제어 : 통신회선및단말장치에서발생하는오류를제어 흐름제어 : 수신가능한데이터의양을송신측에알려원할한정보전송이가능하게조정 응답제어 : 수신지의상태정보확인 투과성 : 전송데이터에대한비트열에확장비트를추가하거나지움 정보전송단위의정합 : 전송데이터를패킷등으로일정길이단위로결합하거나분할한다. 데이터신호의직렬및병렬변환 : 통신회선을통한직렬데이터를컴퓨터가처리하도록병렬구조로변환하거나그반대의작업 3기타기능 제어정보식별 : 일반데이터및제어데이터의구분 기밀보호 : 암호화 관리기능 : 통신에대한요금, 통계정보 2)CCU 의종류 통신제어장치 (CCU: Communication Control Unit) 통신제어처리장치 (CCP: Communication Control Processor) 전처리기 (FEP: Front End Processor) 전송된문자의조립및분해 문자및메시지의조립및분해 호스트컴퓨터와단말기사이에고속통신회선으로설치 통신회선및단말기제어, 메시지의조립및분해, 전송메시지검사의수행으로컴퓨터의부담을적개하기위한장치이다. 3)CCU 의분류 [ 3 ]
비트버퍼방식 문자버퍼방식 비트단위의처리만수행하기때문에처리기능은단순하지만컴퓨터부담은크다. ( 컴 퓨터에내장되어사용 ) 수신비트를문자로조립하여그문자를비트로분해하는기능을수행 블록버퍼방식 수신문자를블록단위로조립하고, 분해하는기능 ( 거의사용하지않음 ) 메시지버퍼방식 블록을모아서메시지형태로조립하고, 분해하는기능으로컴퓨터의부담은적지만, 큰 버퍼가소요되고구조가복잡하다. ( 대규모통신시스템에사용 ) 통신회선 1) 유선매체 1꼬임선 (Twisted Pair Wire) 전기적간섭을줄이기위하여서로감겨진형태로된케이블 가격이저렴하고, 설치가간편하다. 거리, 대역폭, 전송률의대한제한이많다. ( 전기적신호의간섭, 잡음의영향 ) 2동축케이블 (Coaxial Cable) 중심도체를플라스틱절연체로감싸고, 다시외부도체를이용하여감싸는형태의케이블 주파수의범위가넓고, 데이터전송률이높다. 꼬임선보다외부간섭및누화 ( 혼선 ) 의영향이적다. 신회감쇠현상에대한중간중간에중계기가설치된다. 아날로그및디지털모두사용한다. (CATV, 근거리통신망, 장거리전화 ) 3광섬유케이블 (Optical Fiber Cable) 케이블의주원료가유리또는플라스틱으로구성되어있는광섬유를여러가닥묶어서케이블을만든형태로광케이블을의미한다. 원통형으로되어있으며, 코어 (Core), 클래딩 (Cladding), 재킷 (Jacket) 의세부분으로나누어진다. 유선매체중에서가장빠르고, 넓은주파수대역을제공한다. 대용량및장거리전송에적합하다. 가늘고가볍기때문에취급이용이하고, 도청이어렵기때문에보안성이뛰어나다. 광섬유의원료인유리자체가절연성이좋아서전자기적인문제 ( 잡음, 누화 ) 가방지된다. 신호감쇠가적기때문에중간중간중계기 ( 리피터 ) 의설치가적다. 설치비용이비싸고, 케이블간의연결이어렵기때문에고도의기술이필요하다. 4유선매체 / 구분데이터전송속도대역폭리피터간격 꼬임선 4 Mbps 250 khz 2~10 km 동축케이블 500 Mbps 350 khz 1~10 km 광섬유케이블 2 Gbps 2 GHz 10~100 km 2) 무선매체 1 라디오파 원거리통신에적합하고, 중계기가거의없다. (TV, 라디오, 등등 ) 2위성마이크로파 지상에서쏘아올린마이크로주파수를통신위성을통하여신호를증폭시킨후다른주파수로지상으로다신보내는방식으로위성통신에사용된다. 위성통신시스템 = 통신위성 + 지구국 ( 통신위성이보내온주파수를수신하는시스템 ) + 채널 ( 주파수또는시간폭에대한전송경로 ) [ 4 ]
데이터통신시반드시위성통신을거쳐야하기때문에전송시간이길수있다. 통신위성자체의고장에대한수리보수가어렵다. 지상에있는무선통신시스템과의상호장애를피하기위해서지구국은항상도시의외곽지역에존재한다. 다중접속방식 - 하나의통신위성에여러개의지구국이접속하여사용하기때문에, 통신위성의공동이용을위해서다중접속방식이필요하다. - FDMA(Frequency Division Multiple Access): 주파수대역을일정한간격으로분할 - TDMA(Time Division Multiple Access): 데이터의사용시간을분할하는방식 - CDMA(Code Division Multiple Access): 주파수및시간을모두이용하면서데이터내에특별한코드를추가하여사용하는방식 다중화 (Multiplexing) 장치 1) 다중화기 (MUX: MUltipleXer) 다중화는하나의고속통신회선을여러개의단말장치가공유할수있도록하는것을의미한다. 여러개의단말기가동시에하나의통신회선에접속하여사용할수있도록해주는장치 여러개의채널들이하나의통신회선을통하여결합된신호의형태로전송되고수신측에서다시이를여러개의채널신호로분리하는역할을수행한다. 고속통신회선의주파수나시간을일정간격으로나누어각단말기에할당하는방식으로운영된다. 여러단말기가같은장소에위치하는경우, 다중화기능을이용하여전송로의수를줄일수있다. 통신회선을공유하기때문에전송효율이높고, 통신회선의비용을줄인다. 하나의통신회선속도 (D) = 단말기 (A) + 단말기 (B) + 단말기 (C).. 2) 주파수분할다중화기 (FDM: Frequency Division Multiplexer) -> TV, 라디오와같은공중파 통신회선의주파수를여러개로나누어단말장치가사용한다. 다중화하고자하는각채널의신호는각기다른반송주파수로변조된다. 전송신호에필요한대역폭보다통신회선의유효대역폭이큰경우에사용한다. 다중화기자체에변복조기능이내장되어있기때문에모뎀을설치할필요가없다. 1,200bps의저속의비동기전송, 멀티포인트방식에적합하다. ( 아날로그방식에적합 ) 대역폭을나눈각채널들간의상호간섭을방지하기위해보호대역 (Guard Band) 가필요하다. ( 대역폭낭비 ) 3) 시분할다중화기 (TDM: Time Division Multiplexer) -> 데이터통신, PCM 다중화 통신회선대역폭을일정한시간폭으로나누어여러대의단말장치가사용하는방식으로디지털회선에주로사용되며, 대부분의데이터통신에사용한다. [ 5 ]
1동기식시분할다중화기 (STDM: Synchronous TDM) 일반적인다중화기를의미하는것으로모든단말기가균등한시간폭을가지고사용한다. 전송되는데이터의시간폭을정확히맞추기위해동기비트가더추가된다. 전송데이터가없는경우에도시간폭이할당되어있어서비효율적이다. 단말기와다중화기내부의속도차이를위한버퍼가필요하다. 2비동기식시분할다중화기 (ATDM: Asynchronous TDM) = 통계적시분할다중화기 마이크로프로세서들이이용하여접속단말기중에전송데이터가있는단말기에만시간폭을제공하는방식이다. 전송데이터가있는동안에만시간슬롯을할당하기때문에전송효율이높다. 복잡한제어회로와기억장치가필요하다. -> 가격이비싸다. 단말기와다중화기내부의속도차이를위한버퍼가필요하다. 회선의데이터전송율은접속장치들의데이터전송율의합보다작다. 지능다중화기, 통계적 ( 시분할 ) 다중화기, 확률적다중화기라고한다. 4) 역다중화기 (Inverse Multiplexer) 하나의고속통신회선으로데이터를전송받은후다시두개의음성대역회선으로나누는작업을수행하므로다중화기의역동작을수행한다하여역다중화기라한다. 광대역통신회선을사용하지않고도 9,600bps이상의속도를낼수있고, 통신비용이절감된다. 하나의통신회선이문제가생겨도나머지하나의회선을통하여 1/2의속도로전송이가능하다. 5) 집중화기 (Concentrator) 하나또는소수의통신회선에여러대의단말기를접속하여사용할수있도록하는방식이다. 실제전송할데이터가있는단말기에만통신회선을할당하여동적으로통신회선을이용할수있다. 하나의단말기가통신회선을점유하면다른단말기는통신회선을사용할수없기때문에다른단말기의자료를임시로보관할버퍼가필요하다. m개의입력회선을 n개의출력회선으로집중화하는장치로, 입력회선수가출력회선수보다같거나많다. 회선의이용률이낮고, 불규칙적인전송에적합하다. 전송할데이터의유무를판단해야하기때문에제어조작이어렵다. 회선교환, 메시지교환, 패킷교환등의교환방식에사용된다. 하나의통신회선속도 (D) <= 단말기 (A) + 단말기 (B) + 단말기 (C).. 통신관련장비 1) 허브 (Hub) 한사무실또는가까운거리의컴퓨터를연결하는장치로, 각회선을통합적으로관리하며, 신호증폭기능을가진리피터의역할도포함한다. [ 6 ]
2) 리피터 (Repeater) 전송되는신호가전송선로의특성및외부충격등의요인으로원해형태와다르게왜곡되거나약해지는것을복원하는역할을수행한다. OSI참조모델의물리계층에해당한다. 3) 브리지 (Bridge) LAN과 LAN을연결하거나 LAN안에서컴퓨터그룹을연결하는기능을수행한다. 데이터링크계층중 MAC계층에서사용되므로 MAC브리지라고도한다. 네트워크상의많은단말기들에의해발생되는트래픽병목현상을줄일수있다. 네트워크를분산적으로구성할수있어서보안성을높인다. 4) 라우터 (Router) 브리지와같이 LAN과 LAN의연결기능에데이터전송의최적경로를선택할수있는기능을추가한것으로서로다른 LAN이나 LAN과 WAN의연결도수행한다. OSI참조모델의네트워크계층에해당한다. 접속가능한경로에대한정보를라우팅테이블에저장하여보관한다. 네트워크계층까지 (1 ~ 3 계층 ) 의프로토콜구조가다른네트워크간의연결을위해프로토콜변환기능을수행한다. 5) 게이트웨이 (Gateway) OSI참조모델전계층의프로토콜구조가다른외부네트워크의연결을수행한다. 세션계층, 표현계층, 응용계층간을연결하여데이터형식변환, 주소변환, 프로토콜변환등을수행한다. LAN에서다른네트워크에데이터를보내거나다른네트워크에서데이터를받아오는출입구이다. [ 7 ]