04_1-정보전송방식과 기술

정보전송 방식과 기술

정보전송시스템과 정보 전송 기술

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LeeYoungSun

이시간 포인트

1. 정보전송시스템과 정보 전송 기술의 개요

2. 정보전송시스템과 기본요소

3. 정보전송방식

4. 정보전송기술

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정보전송시스템과 정보전송기술의 개요

정보전송시스템

정보전송방식과 기술의 필요성

정보전송 방식과 기술의 분류

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정보통신시스템의 개념

• 기능적인 분류

– 정보 전송 시스템(데이터 전송계) - 데이터 이동

• 단말 장치, 정보 전송회선(신호변환 장치와 통신회선), 통신 제어 장치

– 정보 처리 시스템(데이터 처리계) - 데이터 가공, 처리, 보관

• 중앙 처리 장치, 기억 장치, 입출력 장치와 주변 기기


정보 전송 방식과 기술의 필요성 및 기술의 분류

• 정보 전송 방식과 기술의 필요성

• 전송매체 이용 시 한꺼번에 많은 사용자가 제한된 전송선로를 사용하므로 효율적

인 정보 전송 방식이 필요하며, 전송할 때 발생하는 감쇄, 잡음 등 손상을 최소화하

는 정보 전송 기술도 필요함

• 정보 전송 방식과 기술의 분류


정보전송시스템과 기본요소


정보전송의원리

정보전송의기본요소

신호의 분석

아날로그 신호

디지털신호

진폭

주파수

위상

통신속도

신호속도

전송속도

변조속도

전송용량

오류율

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• 정보통신시스템의 하위 분류로, 데이터를 전달하는 기능을 수행

• 정보전송시스템의 구성요소


정보 전송의 원리

• 전화기, 컴퓨터 단말기, 팩스, 비디오 카메라, 스캐너 등으로 생

성되는 다양한 형태의 정보는 전기 신호로 변환되어 송신

• 변환된 신호는 시간에 따른 전압(또는 전류)의 변화 상태를 표시

• 컴퓨터로 출력한 디지털 데이터를 전송하려면 아날로그 형태의

전기 신호로 바꾸어야 하고, 이 전기 신호는 전송선로의 영향을

덜 받도록 고주파수로 변환하는 변조 과정을 거친 후 송신

• 송신된 신호는 복조 과정을 거쳐 수신부에 디지털 신호로 입력

• 변조와 복조 기능을 수행하는 장치를 신호변환 장치(모뎀 또는

디지털 서비스 유닛)라고 함


정보 전송의 기본요소

• 신호– 아날로그 신호

– 디지털 신호

– 진폭

– 주파수

– 위상

• 통신속도– 신호속도

– 전송속도

– 변조속도

– 전송 효율– 비동기 전송

– 동기 전송

– 통신 용량(전송 용량)

– 오류율

• 데이터– 인간 또는 컴퓨터 등의기계에 의해 행해지는통신과 해석 및처리에적합한 형

태로 표현된 사실 또는 개념, 명령• 아날로그데이터 : 셀수 없는연속적인 값

• 디지털데이터 : 셀 수 있는 이산적인 값


신호의 분석(1)

• 신호 종류: 아날로그 신호, 디지털 신호

• 아날로그 신호

– 자연계에 포함되어 있는 연속된 파형인 아날로그 신호는 주기 신호와 비

주기 신호로 분류

– 정현파(Sine Wave)에 주파수, 진폭, 위상 특성을 포함하여 표현되는전기

적 신호가 연속적으로변하는 파형

• 주기 신호: 정현파와 비정현파로 분류

– 비정현파: 계단파, 직선파, 삼각파 (예) 컴퓨터 내부 클록(Clock)의 파형


신호의 분석(2)

• 주기 신호와 정현파

– 정보를 변환한 신호는 일정한 주기가 있는 주기 신호지만, 잡음 등은 비주

기 신호

– 주기 신호

• x(t) = x(T+t) (식 3.1) (T= 주기)

– 정현파: 가장 기본이 되는 주기 신호

• x(t) = Asin(wt+q) (식 3.2)

(A : 진폭(Amplitude), w : 주파수(Angular Frequency), q : 위상(Phase))


신호의 분석(3)

• 디지털 신호

– 이산 신호로, 물리량을 유한 숫자로 표현

– 아날로그 신호를 디지털화하려면 신호뿐만 아니라 시간도 디지털화해야

함

– 2진수 0과 1에 대한전압 펄스의연속적인구성


신호의 분석(4)

• 진폭– 신호의 크기나 세기로, 단위는 V(볼트). 예) 음성의 크기

• 주파수– 단위 시간당 사이클을 반복하는 횟수로, 단위는 Hz(헤르츠)

• 고주파 : 가로 폭이 좁은것, 고속 전송에 사용, 전송 거리 짧음

• 저주파 : 파형의 가로 폭이 넓은 것, 저속 전송에사용, 전송 거리 김

• 위상– 임의의 시간에서 반송파 사이클의 상대적인 위치로, 단위는 °(도)

• 대역폭(Bandwidth)– 주파수의 변화 범위, 최고 주파수와 최저주파수 사이 간격을 의미함

– 예) 음성 주파수는 300~3,400Hz이다. 이때 대역폭은 3,100Hz(3.1KHz)가됨


음성 300 ~ 3,400Hz

HF(High Frequence) 3 ~ 30MHz

VHF(Very High Frequnce) 30 ~ 300MHz

UHF(Ultra High Frequence) 300 ~ 3,000MHz

SHF(Super High Frequence) 3,000 ~ 30,000MHz

통신속도

• 단위 시간당 전달되는 데이터양

• 데이터양 표현 방법에 따라 데이터 신호속도, 전송속도, 변조속도, 베어러속도 등으로 표현

• 신호속도

– 1초간 전달되는 비트(bit) 수로, 전송속도를 나타냄, 단위는 bps(bit/sec)

– 데이터 신호 속도(bps) = 변조 속도(baud) × 변조시상태 변화 수

– 변조속도(Baud) = 데이터 신호 속도(bps) / 변조시상태 변화 수

• 전송속도

– 단위시간에 전송되는 데이터의 양(문자, 블록, 비트, 단어 수 등)을나타냄

• 변조속도

– 1초동안 몇 개의 신호변화가있었는가를 나타내는것. 단위는 Baud

– 1개의신호가 변조되는시간은 T라 할때 Baud = 1/T

• 베어리속도

– 데이터 신호에 동기 문자, 상태 신호 등을 합한 속도. 단위는 bps 사용


통신용량

• 단위시간 동안 전송 회선이 최대로 전송할 수 있는 통신 정보량

• 샤논(Shannon)의정의

• 전송 회선의 대역폭과 신호, 잡음을 고려해 통신 용량을정의

– C : 통신 용량(Capacity) W : 채널의 대역폭(Bandwidth)

– S/N : 신호 대 잡음비(Signal/Noise)

• 전송로의통신용량을 늘리기위한방법

– 주파수 대역폭을 늘림

– 신호 세력을 높임

– 잡음 세력을 줄임


(식 3.7)

오류율

• 오류 발생 원인

– 통신회선의 순간 절단현상

– 통신회선의 잡음, 감쇄, 혼선, 찌그러짐, 펄스성 잡음과 에코현상 등

– 장치의 기계적, 구조적 원인

– 전원의 중단 등 전기적 원인

• 데이터 전송에서 발생하는 장애 형태

– 신호 감쇄

• 먼 곳까지 전송할 때 거리가 멀어질수록 전자적 신호의 세기가 점차 약해지는

현상

– 지연 왜곡

• 전송매체를 이용해 전달하는 신호의 속도가 주파수에 따라 차이가 나는 현상

(매체마다 주파수 특성이 달라 꼬임선, 동축 케이블, 광케이블 등의 유도 전송

매체에서 주로 발생)

– 잡음

• 전송로에서 전송 신호에 포함되는 불필요한 신호


오류율 공식

• 오류율 공식

– 보통 공중 전화선에서는 오류율이 10-5~10-6 정도로 발생하는데, 적절한

오류율은 그 이하를 말함

– 오류가 발생할 확률은 아날로그 회선이 디지털 회선보다 더 높음


정보전송방식통신회선의 구성방식

2선식과 4선식

통신회선의 접속방식

점대점회선방식/다지점 회선/집선회선/회선다중방식

통신회선의 교환방식

외선교환방식/축적교환

통신회선의 이용방식

단일방식/반이중방식/전이중방식

통신회선의 구성방식

트리형/버스형/성형/망형

데이터 전송방식

직렬전송/병렬전송

비동기식전송/동기식전송

캐스팅 모드의 정송 방식

유니캐스트/브로드캐스트/멀티캐스트/애니캐스트

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정보전송방식 –회선의 구성방식(1)

• 회선 하나에 시스템을 여러 개 연결하거나 몇 개의 회선 공유

– 정보통신시스템에서 통신비용을 줄이고 정보를 효율적으로 전송하는 방

법

• 2선식과 4선식

– 통신회선은 물리매체(전송회선)와 전송 장치(모뎀)에 연결하는 통신회선

의 개수에 따라 2선식과 4선식으로 분류함

– 2선식(2W) : 신호선과 공통 접지선이 선 2개로 구성되며, 양방향 통신에서

는 위아래로 전송할 때 동일한 전송로를 사용함

– 4선식(4W) : 신호선과 공통 접지선이 선 4개로 구성되며, 2선식과 달리 양

방향 통신에서는 위아래로 전송할 때 별도의 전송로를 사용함



• 회선 구성 방식이란 컴퓨터와 여러 대의 단말기들을연결하는 방

식이다.


포인트투포인트

(Point-to-Point)

· 중앙 컴퓨터와 단말기를 일대일 독립적으로연결하여 언제든

지 데이터 전송이 가능하게한 방식

· 통신망을 성형으로 구성할 때사용

멀티 드롭(포인트)

(Multi-Drop)

· 여러 대의 단말기들을한 개의 통신 회선에연결

· 전송회선을 사용하여 전송할 데이터의양과 회선 사용 시간이

적을 때 매우 효율적

· 통신망을 버스형(Bus)으로 구성할 때사용

회선 다중

(Line Multiplexing)

· 여러 대의 단말기들을다중화 장치를 이용하여중앙 컴퓨터와

연결하는 방식

· 대용량 통신 회선을 저속 단말기들이 공유함으로써, 전송 속

도 및 효율을 높을 수 있음


• 포인트 투 포인트 방식(점-대-점 회선방식)

• 멀티드롭방식(다지점 회선방식 Multipoint Line, Multidrop Line)

• 회선다중방식(Line MultiPlexing)


정보전송방식 –회선의 교환방식(1)

• 통신 회선의 교환 형태에 따라서 비교환 회선 방식과 교환 회선

방식으로 분류

• 비교환 회선 방식은 단말 장치끼리 직통 회선을 연결하여 사용

• 교환 회선 방식은 교환기 등을 이용하여 접속


정보전송방식 –회선의 교환방식(2)


정보전송방식 –회선의 이용방식(1)

• 단일(simplex) 방식

– 데이터를 한쪽 방향으로만 전송 가능

– 한쪽 방향으로만 전송이 가능한방식

– 예) 라디오, TV

• 반이중(half duplex) 방식

– 양방향으로 전송할 수 있으나 동시에 양방향으로 데이터를 전송할 수는 없음

– 동시에 양쪽 방향에서 전송할수 없는 방식

– 2선식 선로 사용

– 정보전달 방향이 교대로 바뀌어 전송

– 예) 무전기, 모뎀을 이용한 데이터 통신

• 전이중 방식(full duplex)

– 데이터를 동시에 양방향으로 전송할 수 있어 고속 처리에 적합

– 동시에 양방향 전송이 가능한방식

– 4선식 선로를 사용

– 전송량이 많고, 통신 회선의용량이 클 때 사용

– 예) 전화, 전용선을 이용한 데이터 통신


정보전송방식 –회선망의 구성방식(1)

• 통신 회선망은 단말기들이 컴퓨터와 서로 유기적으로 결합한 형태

• 트리(tree)형 : 분산 처리 시스템에 효율적

• 버스(bus)형 : 하나의 통신 회선에 각 노드가 분기 접속된 형태

• 스타(star)형 : 하나의 중앙 노드를 중심으로 단말 노드가 일대일 지점 간 연결

방식인 형태

• 망(mesh loop)형 : 통상적인 정보통신 네트워크에서 이용되며 통신 회선의 오

류가 발생할 때 다른 통신 회선 경로를 이용하므로 분산된 자원을 공유하기

쉬움


정보전송방식 –데이터 전송방식(1)

• 직렬전송

– 정보를 구성하는 각 비트들이하나의 전송 매체를 통하여 한 비트씩 순서

적으로 전송되는 형태

– 하나의 전송매체만 사용하므로구성 비용이저렴하나 속도가느림

– 원거리 전송에 적합하며 대부분의 데이터 통신에서 사용

• 병렬전송

– 정보를 구성하는 각 비트들이 여러 개의 전송매체를 통하여 동시에 전송

되는 형태

– 여러 개의 전송 매체를 사용하므로 전송 속도는 빠르지만 구성 비용이 많

이 듬

– 근거리 전송에 적합하며 주로 컴퓨터와 주변 장치사이의 데이터 전송에

사용됨



• 비동기 전송 (asynchronous transmission)• 블록 단위가 아닌 글자 단위로 동기 정보를 부여해서 보내는 방식

• 한 번에 한 글자씩 송․수신측간에 데이터를 주고받는 방식

• 이 방식에서 각 글자의 시작 비트는 1비트로 구성되고 신호에 있어서 논리는 0.

데이터 비트는 5~8비트

• 패리티 비트는 짝수, 홀수 또는 사용하지 않아도 됨

• 한 문자를나타내는 부호앞 뒤에 Start Bit와 Stop Bit를 붙여서 전송하는 방식

• 문자와 문자 사이의 휴지시간(Idle Time : 비트 열이 전송되지 않을 때)이 불규칙

• 2,000Bps(약 2Kbps)이하의 저속, 단거리 전송에 사용

• 동기화가 단순하고, 가격이저렴



• 동기식 전송(synchronous transmission)– 데이터를 글자가 아닌 블록 단위(프레임)로 전송하는 방식

– 송신측과 수신측 사이에 미리 정해진 숫자만큼의 문자열을 한 묶음으로만들어 일시에 전송

– 데이터 묶음의 앞쪽에 반드시 동기 문자가 오며 동기 문자는 송신측과 수신측이 동기를 이루는 것을 목적으로 사용

– 한 묶음으로 구성하는 글자 사이에는 휴지 간격이 없음

– 타이밍 신호는 변복조기, 단말기 등으로 공급

– 전송 속도가 보통 2,000bps를 넘는 경우에 사용

– 송신하려는 데이터가 많거나 고속 처리에서는 비동기 전송보다 훨씬 효율적

– 미리정해진 수만큼의 문자열을 한블록(프레임)으로 만들어 일시에 전송하는 방식

– 프레임은 동기문자, 제어 정보, 데이터 블록으로구성됨

– 2,000bps 이상의 고속

– 시작비트와 종료 비트가필요 없으므로 오버헤드가 없음

– 휴지 시간이 없으므로 전송효율이 좋음, 원거리 전송에 사용

– 문자동기 방식, 비트 동기 방식, 프레임 동기 방식으로 나뉨



• 동기식 전송 방식: 문자 동기 방식과 비트 동기 방식, 프레임 동기

방식이 있음

• 문자 동기

– 전송되는 데이터의 블록 앞에 특정 동기 문자인 SYN(00010110)을 붙여

동기를 하게 되며 실제 데이터 블록의 앞에는 STX(0010000), 뒤에는

ETX(0011000)가 첨가되어 전송 데이터의 시작과 끝을 구별

• 비트 동기 방식

• 전송 단위를 일련의 비트 묶음으로 보고, 비트 블록의 처음과 끝을

표시하는 특별한 비트인 플래그 패턴을 첨가하여 전송


정보전송방식 –캐스트 모드의 전송방식(1)

• 캐스팅 모드(casting mode)는 통신에 참여하는 송신자와 수신자

의 숫자를 의미

• 유니캐스트(unicast)

– 정보를 송수신할 때 송신 노드와 수신 노드가 각각 하나인 경우

• 브로드캐스트(broadcast)

– 정보를 송수신할 때 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 모든 수신 가

능 노드에 데이터를 전송하는 경우

• 멀티캐스트(multicast)

– 정보를 송수신할 때 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 하나 이상의

수신 노드에 데이터를 전송하는 경우

• 애니캐스트(anycast)

– 정보를 송수신할 때 송신 노드가 네트워크에 연결된 수신 가능한 노드 중

에서 어떤 한 노드에 데이터를 전송하는 경우


정보전송방식 –캐스트 모드의 전송방식(2)


정보전송기술

정보전송 부호화의 정의

부호 체계의 종류

ASCII/EBCDIC/BCD

정보전송의 변조방식

아날로그 전송(교류전송)방식

전송을 하는 4가지 변조방식

디지털정보->디지털신호 변환(베이스밴드)

2진수 0, 1비트를 전압값에 대응

RZ와 NRZ방식

2단계(Biphase)방식

아날로그정보->디지털신호 변환(펄스 부호 변조)

표본화/양자화/부호화

디지털 정보 -> 아날로그 신호 (대역 전송, 디지털 변조)

진폭 편이변조/주파수 편이 변조/위상편이변조/진폭 위상 편이 변조

아날로그 정보 -> 디지털 신호(아날로그 변조)

주파수 변조(FM)/위상변조(PM)

정보전송의 다중화주파수 분할 다중화(FDM)/시분할 다중화(TDM)/동기식 시분할 다중화/비동기식 시분

할 다중화/코드분할다중화(CDM)

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정보 전송의 부호화 (1)

• 부호화의 정의

– 정보 전송의 부호화(encoding)는 서로 떨어져 있는 송신자와 수신자가 정보 전송 시스템을 통해 데이터를 전송할 때 정보나 신호를 전송이 가능한다른 신호로 변환하는 과정

• 전송하려는 정보는 대부분 문자나 숫자 또는 기호. 이 기호를 5-8비트를 갖는 1바이트의 2진수로 표현 가능한데 이것을 부호(code)

• 이러한 부호의 집합을 부호 체계라고 함

• 부호 체계의 종류

– 문자를 표현하는 방식은 다양하지만 그 중에서도 많이 쓰이는 것이 미국

• 표준 코드인 ASCII(American Standard Code for Information Interchange) 코드

• IBM에서 만든 EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) 코드

• 2진화 10진 코드(BCD Code, Binary Coded Decimal Code)


정보 전송의 부호화(2)

• 부호 체계의 종류

– ASCII 코드

• 미국 표준코드로 원래는 통신용으로 만들어졌으며, 7비트로 구성되어 128개

의 서로 다른 문자를 표현할 수 있음. 개인용 컴퓨터의 대부분이 ASCII 코드를

사용하고 있으며 1비트를 더 추가해 7비트를 사용하는 확장된 ASCII 코드도

많이 쓰이고 있음

– EBCDIC 코드

• 8비트로 구성되어 최대 256가지의 정보를 나타냄. IBM 메인프레임 컴퓨터에

사용하기 위해 만들어져 그 후 IBM 모든 장비에 사용하게 되었음

– BCD 코드

• 2진화 10진 코드는 6비트 BCD 코드라고도 하며 숫자, 영문자, 특수 문자를 코

드화하기 위한 것. 10진수를 나타내는 4비트의 BCD 코드에 2비트를 추가하여

나타냄


정보 전송의 변조 방식(1)

• 디지털 전송(직류 전송) 방식

– 디지털 전송 방식은 직류 전송 방식이라고도 함

– 이 방식은 통신 회선을 통해 정보를 전송할 때 부호기를 통해 아날로그나

디지털 정보를 디지털 전송 신호로 변환해 전송한 후 복호기(decoder)를

통해 원래 정보로 변환

• 아날로그 전송(교류 전송) 방식

– 아날로그 전송 방식은 교류 전송 방식이라고도 함

– 이 방식은 통신 회선을 통하여 정보를 전송할 때 변조기(modulator)를 통

해 아날로그나 디지털 정보를 아날로그 전송 신호로 변환해 전송한 후 복

조기(demodulator)를 통해 원래 정보로 변환


정보 전송의 변조 방식(2)

• 정보 전송을 위한 4가지 방식

– 정보 전송을 위해 신호를 변조하는 방식은 [표 3-5]처럼 4가지


디지털 정보’‘디지털 신호’ 신호변환(베이스밴드)(1) • 컴퓨터나 단말 장치 등에서 처리된 디지털 데이터를 다른주파수 대역으로 변조 하지않고 직류 펄스의

형태 그대로 전송하는 것으로, 기저대역 전송이라고함

• 신호만 전송 되기 때문에전송 품질이 좋음

• 직류를 사용하므로감쇠 등의 문제가있어 장거리 전송에 적합하지않음

• 컴퓨터와 주변 장치 간의 통신이나 LAN 등 비교적 가까운거리에서 사용됨

• 2진수 1과 0비트를 전압 값으로 대응하여 나타내는 방법– 단극성(Unipolar) 방식 : 신호를 부호화할 때 동일한 부호의 전압(양 또는 음)으로 신호의 구성요소를 표현. 2진수

의 0은 영 전압으로 하고 1을 양이나 음의 전압으로 표현하는 방식. 예를 들어 비트 0을 0V에, 비트 1을 +5V에 대응시키면 +극만 사용하는 단극성 부호화

– 극성(Polar) 방식 : 비트 0을 -전압 값에, 비트 1을 + 전압 값에 대응시킴. 복류 방식이라고도 함. 예를 들어, 비트 0을 -5V에, 비트 1을 +5V에 대응시키면 극성 부호화

– 양극성(Bipolar) 방식 : 신호를 부호화할 때 양의 전압과 음의 전압을 모두 사용하여 신호의 구성요소를 표현. 즉, 비트 1이 전송될 경우에만 극성을 교대로 바꾸어 출력하고 0인 경우에는 영 전압으로 나타내는 신호 변환 방식. 예를 들어, 비트 0을 0V에, 비트 1을 +5V와 -5V에 교대로 대응시키면 양극성 부호화. 베이스밴드에서 일반적으로사용하는 방법 중 하나이며, 일명 AMI 방식(Alternate Mark Inversion)이라고도 함. 그 밖에도 사용 형태에 따라 여러 신호 방식이 있으며, 데이터 전송 속도가 저속이면 복류 방식을 고속이면 양극성 방식이 많이 이용

• RZ(Return to Zero) 및 NRZ(None Return to Zero) 방식– RZ(Return to Zero) 방식: 비트 신호 1이 전송될 때 비트 시간 길이의 약 1/2시간 동안 양 또는 음의 전압을 유지

하고 그 나머지 시간은 0(zero) 상태로 돌아오는 방식이다. NRZ 방식보다 2배의 변조율을 가지고, NRZ 방식의 단점을 포함하므로 많이 사용하지 않는 방식.

– NRZ(None Return to Zero) 방식: 비트 0, 1의 값을 전압으로 표시한 후에 영(zero)의 전압인 0V로 되돌아오지 않는 방식. 이 방식은 컴퓨터 주변기기인 단말기, 프린터 등에 많이 사용하는 방식.

• 2단계(Biphase) 방식 : 비트 0은 전압이 낮은 곳에서 높은 곳으로 상태 변화할 때이고 비트 1은 전압이높은 곳에서 낮은 곳으로 상태 변화할 때. 2단계란 2개의 위상을 갖는다는 의미이며 RZ와 NRZ 방식의단점을 보완한 방식이며, 일명 맨체스터(manchester) 방식이라고도 함


디지털 정보’‘디지털 신호’ 신호변환(베이스밴드)(2)


디지털 정보’‘디지털 신호’ 신호변환(베이스밴드)(3)


아날로그 정보’‘디지털 신호’ 신호변환(펄스 부호 변조) (1)

• 펄스 부호 변조(PCM, Pulse Code Modulation)(2/2)

– 송신측에서 아날로그 데이터를 표본화하여 PAM 신호로 만든 후 양자화,

부호화 단계를 거쳐 디지털 형태(2진수)로전송하는 방식

– 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하는 방식

– 아날로그 정보를 표본화(sampling), 양자화(quantization), 부호화(coding)

하는 과정을 통해 디지털 신호(펄스 부호)로 변환하여 전송하고, 이를 다시

받아 원래의 아날로그 정보로 복구시킴


아날로그 정보’‘디지털 신호’ 신호변환(펄스 부호 변조) (2)

• 표본화(Sampling)

– 음성정보를 일정 기간 간격, 즉샘플로 나누어각샘플마다 진폭값을부여하

는 과정

– 표본화(샘플링) 횟수 = 2배 × 최고 주파수

– 표본화간격 = 1/표본화 횟수

• 양자화(Quantizing)

– 표본화한 값을 수량화하는 단계

• 부호화(Encoding)

– 양자화된 값을 디지털 신호를 변환하는 단계로 0,1의 2진값을 할당

• 복호화(Decoding)

– 전송된 디지털 신호를 원래의 펄스 신호로 복원하는 과정

• 여과화(Filtering)

– 원래의 입력 신호인 아날로그 데이터로 복원하는과정


디지털 정보 → 아날로그 신호’신호변환(대역 전송, 디지털 변조)(1)

• 진폭편이변조(ASK, Amplitude Shift Keying))– 2진수0과 1을 서로 다른 진폭의신호로 변조하는 방식

– 모뎀의 구조가간단하고, 가격은 저렴

– 신호변동과 잡음에 약하여 데이터 전송용으로 거의 사용되지않음

• 주파수 편이변조(FSK, Frequncy Shift Keying))– 2진수0과 1을 서로 다른 주파수로 변조하는 방식

– 1,200bps 이하의 저속도비동기식 모뎀에서사용됨

– 신호변동과 잡음에도 강함

– 대역폭을 넓게 차지

• 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying))– 위상을 2, 4, 8등분 하는 것에 따라 2위상, 4위상, 8위상 변조 방식으로 구분

• 2위상: 0은 0 , 1은 180 로 위상을 표현

• 4위상: 90간격으로 위상을 표시하기 때문에 2비트 조합(00,01,10,11)이 가능

• 8위상: 45 간격으로 위상을 표시하기 때문에 3비트의 조합이 가능

– 위상을 달리함으로써 복잡도가 높은 데이터 전송률이 높아짐

– 동기식 모뎀에서주로 사용되는 방식

• 진폭 위상 편이 변조– 진폭과 위상을상호 변환하여 신호를 얻는 변조방식

– 제한된 전송 대역 내에서고속 전송이가능(9,600bps)

– ITU-T에서 9,600bps 모뎀의 표준 방식으로 권고

– 신호의 진폭과위상을 표시하는 신호의구분점이통신 회선의 잡음과위상 변화에 대하여우수한 특성을 지님


디지털 정보 → 아날로그 신호’신호변환(대역 전송, 디지털 변조)(2)


‘아날로그 정보 → 아날로그 신호’신호변환(아날로그 변조)(1)

• 아날로그 데이터를 아날로그회선을 통해 전송하기위해 아날로

그 형태로 변조하는 것

• 라디오, TV 방송매체, 전화에서 주로 사용

• 진폭변조(AM), 주파수 변조(FM), 위상 변조(PM) 등이 있음

• 아날로그 정보를 아날로그 신호로 변환하는 방식

• 디지털 변조 방식과 기본 원리는 비슷하나 원래의 신호가 아날로

그라는 점만 다름

• 반송파의 일반식은 (식 3.1)과 같음

• 라디오나 텔레비전 등 방송에서 많이 사용


‘아날로그 정보 → 아날로그 신호’신호변환(아날로그 변조)(2)

• 진폭변조 (AM, Amploitude Modulation)

– 변조 파형에 따라 진폭을 변조하는 방식

– 회로가 간단하고, 비용이 적게 듬

– 잡음에 약하고, 전력 효율이나쁨

– 반송파를 0과 1로 off, on하는 방식

• 주파수변조(FM, Frequency Modulation)

– 변조 파형에 따라 주파수를 변조하는 방식

– 변조된 신호는 주파수 대역폭을 넓게 차지하지만 잡음에 강함

• 위상변조(PM, Phase Modulation)

– 변조 파형에 따라 위상을 변조하는 방식

– 변조된 신호는 대역폭을 넓게 차지하지만 고속 전송이가능하고, 잡음에

강함

– AM, FM 방식에 비해 회로가다소 복잡함


정보 전송의 다중화(1)

• 다중화(multiplexing)

– 전송로 하나에 데이터 신호 여러 개를 중복시켜 고속 신호 하나를 만들어

전송하는 방식으로 전송로의 이용 효율이 높음

• 이때 사용하는 장비를 다중화기(MUX, Multiplexer) 또는 다중화

장치라 함

• 다중화기를 사용하지 않으면 단말기 개수만큼 모뎀이 필요해 비

용은 높아지고 효율성은 떨어짐



• 주파수 분할 다중화기(FDM, Frequency Division Mulltiplexer)– 통신 회선의 주파수를 여러 개로 분할하여 여러대의 단말기가 동시에사용할 수 있도록

한 것, 다중화기 자체에 변· 복조 기능이 내장되어있음

– 시분할 다중화기에비해구조가 간단하고 가격이저렴

– 저속(1,200bps이하)의 비동기식전송,멀티포인트(Multi-Point) 방식에적합

– 대역폭을 나누어사용하는각 채널들 간의 상호간섭을 방지하기 위한 보호 대역(Guard Band)이필요

– 보호대역(Guard Band) 사용으로 인한 대역폭의 낭비가 초래됨

– 한 전송로 대역폭을 작은 대역폭(채널) 여러 개로 분할하여 여러 단말기가 동시에 이용할 수 있게 하는 방식

– 정보를 똑같은 시간에 전송하려고 별도의 주파수 채널을 설정해 이용

– 채널간의 상호 간섭을 막으려면 보호 대역(Guard Band: 보호밴드)이 필요하고, 이 보호대역은 채널의 이용율을 낮춰줌

– 그러나 이러한 보호 대역을 만들어 두어도 상호 변조 잡음(intermodulation noise)은 여전히 극복할 문제

– FDM은 모뎀이 필요 없어 구조가 간단하므로 비용이 저렴하고, 사용자의 추가하기 쉬우며, 각 사용자의 단말기에서 사용하는 코드와는 상관없이 다중화가 가능하다는 점이장점

– 변복조기가 따로 필요 없는 이유는 주파수 분할 다중화기가 FSK 변복조기 기능을 수행하기 때문

– TV방송이나 CATV 등에서 주로 사용

– 이 방식은 대역 전송(브로드밴드) 방식을 사용하고, 전체 주파수 대역을 사용자별로 나누어 배정함





• 시분할 다중화 방식(TDM, Time Division Multiplexing)

– 전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯(Time Slot)으로 나눈 채널에 할당하여 채

널 몇 개가 한 전송로의 시간을 분할해서 사용

– 통신 회선의 대역폭을 일정한 시간폭(Time Slot)으로 나누어 여러 대의 단

말 장치가 동시에 사용할 수 있도록한 것

– 아날로그를 디지털로 변환하여 전송(PCM 전송 방식이사용)

– 고속 전송이 가능, 포인트 투 포인트 방식에서 많이 이용

– 디지털 회선에서 주로 이용하며, 대부분의 데이터통신에 사용됨




– 동기식시분할 다중화기(STDM, Synchronous TDM)

• 일반적인 다중화기를 말하는것, 모든 단말 장치에 균등한(고정된) 시간폭

(TimeSlot)를 제공

• 전송되는 데이터의시간폭을정확히 맞추기 위해 동기 비트가 더 필요함

• 전송매체의 데이터 전송률이 전송디지털신호의데이터 전송률을능가할 때사

용

• 전송할 데이터가없는 경우에도 시간폭(Time Slot)이제공되므로 효율성이 떨

어짐

• 전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯으로 나눈 채널에 할당함으로써 채널 몇 개가

1개의 시간을 분할하여 사용

• 특히, 비트 단위의 다중화에 사용

• 이 방식은 시간 슬롯의 낭비가 심함 : 실제로 전송할 데이터가 없을 때도 시간

슬롯으로 나누어 채널에 할당 시간폭을 배정하기 때문




– 비동기식시분할 다중화기(ATDM, Asynchronous TDM)

• 마이크로 프로세서를 이용하여 접속된 단말 장치 중 전송할데이터가있는 단

말 장치에만시간폭(Time Slot)을 제공

• 낭비되는 시간폭을 줄일수 있고, 남는 시간폭을다른 용도로 사용할수있으므

로, 전송 효율이 높음.

• 데이터 전송량이 많아질 경우 전송 지연이 생길수 있음

• 주소 제어, 흐름 제어, 오류 제어 등의기능을수행하는 복잡한 제어 회로와 임

시기억 장치가 필요하며 가격이 비쌈

• 지능다중화기, 확률적다중화기, 통계적 다중화기라고도 함

• 통계적(Statistical) 시분할 다중화 방식 또는 지능형(Intelligent) 다중화 방식

• 동기식처럼 의미 없이 시간 슬롯을 할당하지 않고, 실제로 전송 요구가 있는

채널에만 시간 슬롯을 동적으로 할당하여 전송 효율을 높이는 방법

• 따라서 똑같은 시간에 많은 양의 데이터를 전송할 수 있으며, 전송 과정에서

통계적 추측과 오류의 분포 등을 미리 추측할 수 있어 적절하게 방지책을 세울

수 있음

• 하지만 동기식 시분할 다중화 방식보다 접속에 필요한 시간이 길고, 버퍼 기억

장치와 주소 제어 장치 등 다양한 기능이 필요하여 가격이 비쌈





• 역다중화기(Inverse Multiplexer)

– 광대역 회선대신에 두 개의음성 대역 회선을이용하여 데이터를전송할수

있도록 하는 장치

– 하나의 고속통신 회선으로데이터를 전송받아 두 개의 음성 대역 회선으로

나누는작업을 수행하므로 다중화기의 역동작을 수행한다 해서역다중화

기라 불림

– 9,600bps 이상의 광대역 속도를 얻을수 있으므로, 통신 비용을 절감할 수

있음

– 하나의 회선을통해 ½속도로 전송을 계속 유지할수 있음

– 여러 가지 변화에 대응해다양한 전송 속도를 얻을 수 있음



• 집중화기와 다중화기

– 집중화기는 다중화기처럼 전송회선을 분할하는 장치라는 점에서는 비슷

하지만 집중화기는 비동기식이고, 다중화기는 동기식

– 집중화기는 여러 입력회선 채널의 용량을 합한 것이 집중화 채널 용량보

다 적고 동적이지만, 다중화기는 여러 입력회선 채널의 용량이 다중화 채

널의 용량과 비슷하고 정적이다. 즉, 집중화기는 회선 공유 방식이고, 다중

화기는 회선 고유 방식


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04_1-정보전송방식과 기술