[네트워크] 데이터전송기술과 전송미디어(2)

 

 

2.3 데이터 전송과 전송 모드

 

신호 전송과 전송방식

아날로그 전송: 간섭이나 잡음에 의해 원형 훼손 가능성이 큼

디지털 전송: 정확한 정보 전송 가능, 즉 오류 발생 확률을 감소시킬 수 있다는 장점

 

 

 

아날로그 전송, 디지털 전송은 크게 4가지 경우로 나뉠 수 있다.

- 아날로그 정보 -> 아날로그 신호 -> 아날로그 전송

 

- 아날로그 정보 -> 디지털 신호 -> 아날로그 신호

 

- 디지털 정보 -> 디지털 신호 -> 디지털 전송

 

- 디지털 정보 -> 모뎀 통해서 -> 아날로그 신호 -> 아날로그 전송

 

- PSTN (Public Switched Telephone Network) : 공중 전화망

초창기에 나온 것이다.

- PSDN(Public/Packet Switched Data Network) :공중/패킷 데이터 교환망

- ISDN (Integrated Services Digital Network) :종합정보 통신망, 요즘 쓰는 것

 

 

디지털 전송 예시

디지털 데이터 -> 디지털 신호

-랜카드를 사용한 컴퓨터 간의 통신

 

아날로그 데이터 -> 디지털 신호

-아날로그 데이터는 웨이브를 가지고 있어서 너무 많은 정보를 데이터로 만들 수 없다.

-표본화, 양자화, 부호화 기법(PCM)을 사용

-VoIP 아날로그 음성을 디지털 신호로 전송

 

 

아날로그 전송 예시

디지털 데이터  -> 아날로그 신호

옛날 전화망을 통해서 디지털 데이터를 전송하는 경우

모뎀 사용, 디지털 정보를 아날로그 신호로 변조 후 전송

 

아날로그 데이터  -> 아날로그 신호

FM/AM 라디오, 전화를 통해 음성을 아날로그 신호로 변환 후 전송

 

 

 

[1] 디지털 -> 디지털 변환

회선 코딩(Line Coding) 

이 진행돼야 한다.

일련의 비트인 이진 데이터를 디지털 신호로 바꾸는 작업

이진수 정보 ‘0’은 음의 전압값을 갖는 신호로 바꾸고, 이진수 정보 ‘1’은 양의 전압값을 갖는 신호로 변환함 

encoding

 

-데이터 요소: 정보를 표현할 수 있는 가장 작은 단위, 비트(bit)

-신호 요소: 디지털 신호의 가장 짧은 단위

-r: 매 신호 요소당 전송되는 데이터 요소의 개수

 

 

 

회선 코딩의 예

a. 에서는 신호 요소 하나가 데이터 요소 하나를 표시하고 있다. 이럴 때 r값은 1이 된다.

b. 에서는 2개의 신호 요소가 하나의 데이터 요소를 표시하고 있다. 2개 신호 요소당 데이터는 1 이므로 r = 1/2

c. 하나의 신호요소가 2개의 데이터 요소를 표시하고 있다. r = 2

d. 3개의 신호요소가 4개의 데이터 요소를 표시하고 있다. r= 4/3

 

데이터 전송률 vs. 신호 전송률

데이터 전송률(데이터율, 비트율)

-1초당 전송되는 데이터 요소의 개수

-단위: bps

 

신호 전송률(신호율, 펄스율, 변조율, 보 오율) 다 같은 말

-1초당 전송되는 신호 요소의 개수

-단위:보오(baud)

 

두 전송률의 관계(데이터 전송률, 신호 전송률)

S:보 오율

c:특별한 경우 요인(주어진다)

N: 데이터율

r:매 신호 요소당 전송되는 데이터 요소의 개수

 

r은 데이터요소의 개수/ 1초당 전송되는 신호 요소의 개수 = N/S

 

 

S = 1/2 * 100 * 1 = 50

 

 

회선 코딩 방식

5가지로 나눌 수 있다.

Unipolar와 Polar 방식에 대해 자세히 살펴볼 것이다.

 

 

 

부호화 방식

Bipolar에 대한 AMI방식에 대한 예제

 

바이폴라 - 0V 일 때 0을 유지, 1일 때 0~1을 계속 움직임

 

멘체스터 - 동지화를 위해, 전압을 바꾸는 

 

차등 맨체스터 - 0일 때 그대로, 1일 때 바뀜

 

RZ - return to zero

 

NRZ - None return to zero

 

NRZI - None return to zero invert

 

듀오 바이너리 - 0의 개수가 홀수면 변이

 

 

단극형(Unipolar)

전부 위 또는 아래의 신호 레벨의 값만 이용

비영 복귀(NRZ, Non-Return-to-Zero): 양전압은 비트 1, 음전 압은 비트 0

 

극형(Polar)

양과 음의 두 가지 전압 레벨을 같이 사용

NRZ-L(NRZ-Level): 전압 레벨이 비트 값 결정

NRZ-I(NRZ-Invert):변화가 있거나 없는 것으로 비트 값 결정

0인 경우는 변화 없고 1이면 변화 있게 한다.

다음 비트가 1이면 바꾼다.

 

 

영복 귀(RZ, Return-to-Zero)

NRZ의 문제: 송수신자가 동기가 이루어지지 않은 경우

RZ: 음, 양, 영을 사용

-각 비트 반이 지나면 신호는 0으로 돌아옴

비트가 0 이면 음의 값을 가지고 있다가 0으로 돌아간다.

1이면 양의 값을 가지고 있다가 0으로 돌아간다.

 

 

Bipahse

맨체스터(Manchester): RZ와 NRZ-I를 섞은 것

-동기화와 비트 표현 위해 비트 중간에 신호 전이 사용

차분(Differential) 맨체스터

-비트 간격중간의 반전은 동기화를 위해 사용되지만, 비트를 식별하는 데에는 비트 간격 시작점에서의 전이 여부가 사용

0인 경우는 1에서 음으로 

1인 경우는 0에서 양으로 변화한다.

차분 맨체스터는 NRZ-i처럼 동작한다.

다음 비트가 0이면 바뀐다.

 

 

[2] 아날로그 -> 디지털 변환

아날로그 데이터(예> 오디오 데이터)->디지털 데이터 변환

-이후 앞절에서 소개한 회선 코딩 방식에 의해 디지털 신호로 변환

펄스 코드 변조(PCM, Pulse Code Modulation)

-표본화(Sampling)

-양자화(Quantizing)

-부호화(Encoding)

처음에 몇 개의 표본을 가져온다.

표본화된 값 자체를 정수화 한다.

정수화된 값을 코딩을 한다.

 

표본화 과정(PAM과정이라고도 한다.)

-펄스 진폭 변조(PAM, Pulse Amplitude Modulation)이라고도 불림

-여전히 정수 값이 아닌 값을 갖는 아날로그 신호

 

양자화 과정

-아날로그 신호의 최대/최솟값을 높이 델타의 L개 구간으로 나눠 근사치 지정

부호화 과정

-코드화 과정

 

 

펄스 코드 변조(PCM) 예

그래플의 샘플을 따온다.

 

처음에는 실수 값을 가지고 있다.

 

y축으로 8개 구간으로 나눈다. 

 

x축에 왼쪽에서 오른쪽으로 가면서 8구간을 매핑한다.

 

8구간을 다시 인코딩한다.

 

 

 

(데이터를 전송하는 방법은)

패러랠 방식, 시리얼 방식

 

페러렐 통신은(왼쪽 그림)

에서 나온 것처럼 여러 개 라인이 라인을 통해서 전송되는 방식

8개에 비츠가 한꺼번에 전송되는 것 

 

시리얼 통신은(오른쪽 그림)

한 라인을 통해서 패러렐 한 라인을 통해서 패러렐 데이터가 시리얼 라인으로 라인업 돼서 전송되는 방식이다.

 

 

시리얼 방식에서는 3가지 방식이 있다.

Asynchronous - 비동기 방식

Synchronous - 클럭에 의해 동기화를 맞추는 방식

Isochronous - 2개다 지원하면서 송신 측에서 보낸 타이밍 신호를 그대로 유지해 수신 측까지 데이터 프레임을 보내는 방식

 

병렬 전송

n개의 비트를 전송하기 위해서 n개의 회선을 사용하는 방식

단위 전송속도가 같을 때 직렬 전송방식보다 빠르게 정보 전송(데이터를 빠르게 보내야 하는 프린터에 사용되었다.)

복수 회선을 사용하기 때문에 전송 비용이 많이 듬

페러렐 25핀사용, 시리얼 9핀 사용