데이터 전송기술

전송속도 단위

 

• BPS (Bit Per Second) : 신호속도
  - 디지털 단위로 1초 동안에 전송된 비트수
  
  
• 보 (Baud) : 변조속도
  - 아날로그 단위로 1초 동안에 전송된 주기(cycle)의 수
  
  

* BPS와 Baud의 관계

BPS = Baud * cycle 당 전송 비트수

위상	단위 전송 비트수
2위상	1비트
4위상	2비트(Dibit)
8위상	3비트(Tribit)
16위상	4비트(Quadbit)

 

Q. 80baud의 변조속도로 데이터를 전송할 때, 1분 동안에 전송할 수 있는 full word의 수는? (단, 변조방식은 2위상 편이 변조)

 

-> 80 * 1비트 * 60 (1분) / 4 (full word = 4byte) * 8 (1byte = 8bit) = 4800 / 32 = 150

 

 

 

데이터 전송방식

 

• 단방향과 양방향 전송 방식
  - 단방향 통신 (Simplex) : 한 방향으로만 전송이 가능 (라디오, 아날로그 TV 방송, 모니터, 키보드)
  - 반이중 통신 (Half Duplex) : 양방향 통신이 가능하나 동시에 양방향 통신이 불가능하며, 순간에는 단방향 통신만 가능한 형태로 데이터의 흐름을 바꾸는 데 필요한 전송 반전 시간이 소요 (휴대용 무전기)
  - 전이중 통신 (Full Duplex) : 접속된 두 개의 단말기들 간에 동시에 데이터를 송수신하는 통신을 말하며, 두 개의 통신 채널을 이용하여 양방향으로 동시에 송수신 가능 (전화)
  
  
• 직렬 전송
  - 하나의 전송로를 통해 데이터를 순차적으로 송신
  - 전송 속도가 느리며 전송 비용이 병렬 전송에 비해 적게듬
  - 원거리 전송에서 사용
  - 컴퓨터와 같은 장치들의 내부에서는 주로 병렬 입출력을 하므로 외부로 데이터를 보내기 위해서는 직병렬 전환, 병직렬 전환이 필요

 

• 병렬 전송
  - 한 문자를 이루는 각 비트들이 각자의 전송로를 통해 한꺼번에 전송
  - 선로 구성 비용은 비싸지만 전송속도가 빠름
  - 근거리 전송에서 사용

 

• 비동기식 전송 (asynchronous transimission)
  - 문자 단위로 동기정보를 부여해서 보내는 방식
  - 전송되는 각 문자는 앞쪽에 1개의 시작비트, 뒤쪽에 1~2개의 정지비트를 갖기 때문에 시작 - 정지 (start - stop) 전송이라고 함
  - 전송되는 문자 사이에는 일정치 않은 시간의 휴지시간이 있을 수 있음
  - 동기는 문자 단위로 이루어지며 송신측과 수신측이 항상 동기 상태에 있을 필요는 없기 때문에 비동기식 전송이라 함
  - 비트열을 전송하지 않을 때는 휴지 상태로 있다가 라인의 상태가 0으로 떨어져 1비트 동안 유지하면 데이터 전송을 준비

 

• 동기식 전송 (synchronous transimission)
  - 두 대의 송수신 시스템이 통신 시에 시차가 있을 경우 데이터를 잘못 해석할 수 있으므로 양방향 시차를 맞추어 정확히 수신하는 방식
  - 데이터의 앞쪽에 반드시 동기문자를 추가하며 동기문자는 송신측과 수신측에 동기를 이루도록 하는 목적으로 사용
  - 한 글자 단위가 아니라 글자열을 블록으로 묶어 전송
  - 휴지간격이 없음
  - 송신하려는 데이터가 많거나 고속처리가 필요한 경우 비동기식보다 효율적
  - 프레임의 전송 구조가 문자 위주인지, 비트 위주인지에 따라 결정
  - 문자지향 동기 방식은 시작과 마지막에 전송제어문자를 사용
  - 비트지향 동기 방식은 전송제어문자를 사용하지 않고 비트 단위로 의미를 구분하여 블록을 전송
  
  
  
  

정보 전송의 변조 방식

 

전송 형태	신호변환 방식	변조 방식
디지털 전송	디지털 -> 디지털	베이스밴드
	아날로그 -> 디지털	펄스 부호 변조 (PCM)
아날로그 전송	디지털 -> 아날로그	디지털 변조 (ASK, FSK, PSK, QAM)
	아날로그 -> 아날로그	아날로그 변조 (AM, FM, PM)

 

• 베이스밴드 방식 (Base Band)
  - 디지털 형태인 0과 1로 출력되는 직류신호를 변조하지 않은 채 그대로 전송
  - 근거리 통신에 사용
• 펄스 부호 변조 (PCM; Pulse Code Modulation)
  - 아날로그 정보를 표본화, 양자화, 부호화하여 디지털 신호로 변환하여 전송한 후 수신 측에서 원래의 아날로그로 복원

<송신측 단계>

• 표본화
  - 음성, 영상 등의 연속적인 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계
  
  
• 양자화
  - 표본화 단계로부터 추출된 펄스를 정량화하여 한정된 양자화 레벨로 바꿈
  - 반올림을 수행하여 실수 형태의 PAM 신호를 정수형으로 만드는데 이런 과정에서 발생하는 것을 양자화 잡음이라고 함
  
  
• 부호화
  - 양자화 레벨값을 이진 데이터로 변환하는 과정

<수신측 단계>

• 복호화
  - 수신된 디지털 신호를 PAM 신호로 되돌리는 과정으로 복호기를 이용해 복원
  
  
• 여파화
  - PAM 신호를 원래의 입력 신호인 아날로그 신호로 복원하는 과정

 

• 디지털 변조 (= 대역 전송)
  - 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 방식을 의미하며, 모델을 이용
  - 진폭 편이 변조 (ASK) : 2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조하며 신호 변동과 잡음에 약해 데이터 전송용으로 거의 사용되지 않음
  - 주파수 변이 변조 (FSK) : 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조, 반송파 간의 위상차 = 2π / M(위상)
  - 위상 편이 변조 (PSK) : 위상을 2, 4, 8등분 등으로 나누어 각각 다른 위상에 0이나 1을 할당
  - 진폭 위상 편이 변조 (QAM) : 진폭 변이 변조 방식과 위상 편이 변조 방식을 혼합한 방식
  
  
• 아날로그 변조
  - 아날로그 정보를 아날로그 신호로 변환
  - 라디오나 텔레비전 등 방송에서 많이 사용

Q. 4진 PSK의 반송파 간의 위상차(°)는?

1. 45°

2. 90°

3. 180°

4. 360°

 

-> π 라디안은 180도를 뜻한다. 4진 PSK라는 말은 4위상 PSK라고 할 수 있다. 따라서 360 / 4 = 90

 

 

 

정보 전송의 다중화

 

- 다중화 : 다중화기(MUX)를 이용하여 전송로 하나에 데이터 신호 여러 개를 중복시켜 고속 신호 하나를 만들어 전송하는 방식으로 전송로의 이용효율이 높음

다중화 방식

 

• 주파수 분할 다중화 (FDM; Frequency Division Multiplexing) -> 비동기식 전송
  - 하나의 전송로 대역폭을 작은 대역폭, 채널 여러 개로 분할하여 여러 단말기가 동시에 전송할 수 있음
  - 정보를 같은 시간에 전송하기 위해 별도의 주파수 채널을 설정해야 함
  - 인접한 채널 간의 상호 간섭을 막기 위해 보호 대역이 필요
  - FDM 방식에서는 사람의 음성이나 데이터가 아날로그 형태로 전송되며 주로 TV, 라디오 등이 있음
  - 비교적 구조가 간단하고, 가격이 저렴
  - 다중화기 자체에 변복조 기능이 내장되어 있으 모뎀을 설치할 필요가 없음
  - 전송 신호에 필요한 대역폭보다 전송 매체의 유효 대역폭이 큰 경우에 사용

 

• 시분할 다중화 (TDM; Time Divison Multiplexing)
  - 전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯으로 나눈 채널에 할당하여 채널 몇 개가 한 전송로의 시간을 나눠서 사용
  - 디지털 회선에서 주로 이용하며 대부분의 데이터 통신에 사용

동기식 시분할 다중화 (STDM; Synchronous Time Division Multiplexing)	- 일반적인 다중화기를 말하는 것으로 모든 단말장치에 균등한 시간폭을 제공 - 전송할 데이터가 없는 경우에도 시간 슬롯에 제공되므로 효율성이 떨어짐
비동기 시분할 다중화 (ATDM; Asynchronous Time Division Multiplexing)	- 접속된 단말장치 중 전송할 데이터가 있는 단말장치에만 시간 슬롯을 제공 - 데이터 전송량이 많아질 경우 전송 지연이 생길 수 있음 - 통계적, 지능적 다중화 방식이라고도 함 - 대역폭의 이용률이 높고 데이터 내에 터미널 주소 정보가 필요

 

• 코드분할 다중화 (CDMA; Code Divison Multiplex Access)
  - FDM + TDM
  - 넓은 주파수 대역에 다수의 사용자가 서로 다른 부호를 사용함으로써, 동일한 주파수, 시간을 이용하여 다중화하는 방식
  - 대역확산 기법을 사용하여 일반적으로 전송할 정보 신호의 대역폭보다 훨씬 큰 대역폭을 통해 정보 전달
  - 정보의 압축과 에러의 복구에 용이하여 현재 무선 디지털 전송방식에서 많이 이용
  
  장점
  - 큰 전송용량을 확보할 수 있어 멀티미디어 서비스가 가능
  - 도청과 간섭을 방지하여 통신 비밀보장이 가능
  - 간섭의 최소화로 회선품질이 양호
  
  단점
  - 정밀한 전력제어 기능이 요구
  - 송신부와 섬세한 동기화를 위해 수신부에서는 높은 하드웨어 기술 필요
  - 송수신시 사용된 코드가 동기화되지 않으면 잡음으로 처리
  
  

Q. 다중접속 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 코드분할 다중접속(CDMA)은 디지털 방식의 데이터 송수신 기술이다.

2. 시분할 다중접속(TDMA)은 대역확산 기법을 사용한다.

3. 주파수분할 다중접속(FDMA)은 할당된 유효 주파수 대역폭을 작은 주파수 영역인 채널로 분할한다.

4. 시분한 다중접속(TDMA)은 할당된 주파수를 시간상에서 여러 개의 조각인 슬롯으로 나누어 하나의 조각을 한 명의 사용자가 사용하는 방식이다.

 

-> 대역확산 기법을 사용하는 방식은 코드분할 다중접속(CDMA)이다.