파형 난조(jitter)
- 서로 다른 데이터 패킷이 서로 다른 지연 시간을 갖게 되어 생기는 현상으로 수신자 쪽의 음성이나 화상처럼 시간에 민감한 응용 시스템이 겪는 문제
- 첫 번째 패킷 지연 20ms, 두 번째 지연 45ms, 세 번째 지연 40ms 인 패킷을 사용하는 실시간 응용은 파형 난조 발생(수신 복조 error 발생)
디지털 전송
컴퓨터 네트워크는 어떤 지점에서 다른 지점으로 정보를 전송하기 위해 디지털 신호나 아날로그 신호로 변환이 필요하다.
디지털-대-디지털 변환
디지털 전송을 이용하고 데이터가 이미 디지털이면 디지털-대-디지털 변환이 필요하다.
- 회선 부호화: 디지털 데이터를 디지털 신호로 바꾸는 작업
- 블록 부호화(Block Coding)
1)신호 동기화와 오류 검출을 위해 여분의 비트가 필요
2)신호 전송의 성능 향상을 위해 블록 부호화가 필요하며 메세지 m비트(그룹)를 n비트(그룹)로 변경한다.
3)n은 m보다 크다.
4)블록 부호화는 mB/nB 부호화로 불린다.
5)블록 부호화의 방법은 나누기, 대치, 조합으로 구성
6)4B/5B 변환의 경우 우선 비트열을 4비트 조합으로 나누고, 각 조합에 따른 5비트 조합으로 대치한후 해당된 5
비트열로 재조합하여 사용한다.
- 스크램블링(또는 뒤섞기)
아날로그-대-디지털 변환
마이크로폰이나 카메라로 만들어낸 데이터는 아날로그 신호이다. 디지털 신호가 아날로그 신호보다 잡음에 우수하기 때문에 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 경향이 있다.
- 펄스 코드 변조(PCM): 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾸기 위해 널리 사용되는 기법
1)아날로그 신호를 매 Ts마다 채집한다.
2)채집된 신호는 계수화되어 모든 표본이 펄스로 간주된다.
3)계수화된 값(펄스)은 비트 스트림으로 부호화한다.
*예제)사람의 목소리를 디지털화 하고자 한다. 채집당 8비트를 가정하면 비트율은 얼마인가?
답: 사람의 목소리는 보통 0에서 4000Hz사이의 주파수를 갖는다. 그래서 채집율과 비트율은 다음과 같이 계산할 수 있다.
*PCM 대역폭: 디지털 신호의 최소 대역폭은 다음과 같다.
이는 디지털 신호의 최소 대역폭은 아날로그 신호의 대역폭보다 nb배 크다는 것을 의미한다. 이것은 디지털화하는데 치루어야 하는 대가이다.
- 델타 변조(DM)
1)PCM의 복잡도를 낮추기 위해 개발된 기술
2)직전 표본 값과의 차이점을 찾는다.
아날로그 전송
디지털 데이터를 저대역-통과 아날로그 신호로 변환이 필요하다.
- 디지털-대-아날로그 변환: 디지털 데이터를 저대역 통과 아날로그 신호로 변환
- 아날로그-대-아날로그 변환: 저대역 통과 아날로그 신호를 특정 대역 아날로그 신호로 변환
디지털-대-아날로그 변환
디지털-대-아날로그 변환은 디지털 데이터의 정보를 기반으로 아날로그 신호의 특성(진폭, 주파수, 위상) 중 하나를 변경하는 처리이다.
진폭 편이 변조(ASK)
- 진폭이 변하지만 주파수와 위상은 변하지 않는다.
- 2진 진폭 변조(Binary Amplitude Shift Keying) 또는 on-off keying(OOK)
- ASK의 대역폭: B(대역폭) = (1 + d (0 과 1 사이의 값)) × S(신호율: signal rate)
*다준위 ASK
1)4, 8, 16 또는 그 이상의 준위 사용
2)2, 3, 4 또는 그 이상의 bit 사용
3)QAM(quadrature amplitude modulation)을 사용하여 구현
주파수편이 변조(FSK)
- 신호의 주파수가 2진 1또는 0에 따라 변경
- 2진 주파수 편이 변조
- FSK의 대역폭: B = (1 + d) × S + 2Df (B : Bandwidth, d : 0과 1사이, S : 신호율, 2Df : 중심주파수간 이격)
위상 편이 변조(PSK)
- 위상이 2진 1또는 0에 따라 변경
- 2진 위상 편이 변조(위상 0도, 다른하나는 180도)
아날로그-대-아날로그 변환
아날로그-대-아날로그 변환은 아날로그 신호로 아날로그 정보를 표현하는 것이다. 전송매체가 띠대역 통과 특성을 갖고 있거나 띠대역만이 사용 가능한 경우에 변조가 필요하다. 예) 라디오 방송
각 방송국에서 만들어진 신호는 모두 같은 범위에 있는 저대역 통과신호이며 서로 다른 방송을 동시에 보내기 위해서는 각각 다른 대역으로 이동 시켜야한다.
진폭 변조(AM)
- 신호의 진폭에 따라 반송파의 진폭이 변화한다.
- 신호의 대역폭은 변조되는 신호 대역폭의 두배와 같다.
주파수 변조(FM)
- 변조신호의 접압 준위 변화에 따라 반송 주파수가 변화한다.
- 신호의 대역폭은 BFM = 2(1+ β)B, β는 보통 4
위상 변조(PM)
- 정보 신호의 진폭에 따라 반송파의 위상이 비례하여 변화한다.
다중화
두 장치를 연결하는 매체의 전송용량이 두 장치가 필요로 하는 전송량보다 클 경우에는 언제든지 그 링크를 공유할 수 있다. 이처럼 다중화(multiplexing)는 단일 링크를 통하여 여러 개의 신호를 동시에 전송할 수 있도록 해주는 기술이다. 데이터통신과 전기통신이 증가함에 따라 통신량도 증가한다.
- 주파수 분할 다중화
- 시분할 다중화
- 파장 분할 다중화
다중화 시스템 기본 형식
- 단일 데이터 링크를 통해 여러 개의 신호를 동시에 전송하기 위한 기술
다중화기(MUX, Multiplexer)
- 전송 스트림을 단일 스트림으로 결합(many to one)
주파수 분할 다중화
- FDM: Frequency-division Multiplexing
- 링크의 대역폭이 전송되는 조합 신호의 대역폭 보다 클 때 적용할 수 있는 아날로그 기술
- 신호가 겹치지 않도록 보호 대역(guard band)만큼 떨어져 있어야 한다.
시분할(Time Division) 다중화
- 송신과 수신장치에 의해 요구되는 데이터 전송률 보다 전송 매체의 데이터 전송률이 클 때 적용되는 디지털 처리 기술
파장분할 다중화(WDM: Wavelength): optic cable 이용 예
전송 매체
전송 매체와 물리층
두 가지 형태로 분류: 유도 매체, 비유도 매체
유도 매체
한 장치에서 다른 장치로 가는 통로를 제공하는 유도매체에는 꼬임쌍선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등이 포함된다.
1) 꼬임쌍선(Twisted-Pair Cable)
- 비차폐(unshielded)와 차폐(shielded)
- 비차폐선(UTP: Unshielded Twisted-Pair) 케이블: 오늘날 통신매체에서 사용하는 가장 일반적인 형태
- 차폐선(STP, Shielded Twisted-Pair): 절연된 전도체쌍을 감싸는 금속 그물덮게를 가지고 있다
- 성능 : 주파수와 거리에 대한 감쇠 비교
- 응용 : 전화선이나 데이터 전송용으로 사용
2) 동축 케이블(Coaxial Cable)
3) 광섬유 케이블(Fiber-Optic Cable)
- 유리나 플라스틱으로 구성
- 빛의 형태로 신호를 전송
*빛의 특성) 전자기적인 에너지 형태, 진공 상태에서 고속 3000,000km/s, 밀도가 높은 매체를 통과할 때는 속도가 감소
- 광선의 굴절 (I: 입사각)
입사각(angle of incidence) : 두 물질의 경계면에 수직인 선과 빛이 이루는 각
임계각(critical angle) : 입사한 빛이 경계면을 따라 꺾이는 입사각
굴절(refract) : 입사각이 임계각 보다 작을 때
반사(reflect) : 입사각이 임계각보다 클 때, 나타나는 현상(광섬유 활용)
- 광섬유: 유리나 플라스틱 중심부(core)는 더 낮은 밀도의 유리나 플라스틱 피복(cladding)으로 둘러 싸여 있다.
- 성능: 케이블의 감쇠는 꼬임쌍선보다 훨씬 더 적다
- 응용: 백본망으로 사용. 고가
비유도 매체: 무선
비유도 매체(Unguided media)는 물리적 도체를 사용하지 않고 전자기신호를 전송한다. 흔히 무선 (wireless communication) 통신이라고 한다.
무선 통신(wireless communication): 3kHz ~ 900THz 범위 전자기(electromagnetic) 스펙트럼
무선 전송파
1) 라디오파
1. 마이크로파에 비해 낮은 대역
2. 3KHz ~ 1GHz
3. 전방향성 전파 – 안테나가 전파를 방사할 때 모든 방향으로 전파
4. 같은 주파수를 사용하여 전송하는 안테나에 방해 받음
5. 공중 전파 방식은 원거리를 갈 수 있음(AM 방송)
6. 저주파와 중주파는 벽을 통과할 수 있다.
2) 마이크로파
1. 1~300 GHz의 주파수를 갖는 전자기파(대역폭 299GHz)
2. 단방향 전파
3. 가시선 전파 : 중계기 필요
4. 벽을 통과 못함
5. 응용 – 유니캐스트(일-대-일) 통신, 휴대전화, 위성통신 등
6. 대부분의 영역이 정부 기관의 허가를 받아야 함(예외: ISM band)
3) 적외선(Infrared)
1. 300GHz ~ 400 THz
2. 단거리 통신에 사용
3. 벽 통과 못함
4. 다른 시스템에 방해 안 줌 : 예)리모콘
5. 외부에서 사용 불가 : 태양빛내 적외선의 영향
6. 넓은 대역폭
모든 내용은 '데이터 통신과 네트워킹 6판' 책을 공부하여 작성 하였습니다.
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