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1. 아날로그 신호와 디지털 신호 

정보신호에는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있다
아날로그 신호는 연속적으로 변화하는 전자기파로서 간단하게 생각하면 사람의 음성 신호
음성은 소리에 높낮이가 있어서 유연한 곡선형 형태로 나타나며 이러한 아날로그 신호는 거리가 멀어지면 점점 감쇄하는 현상 발생
디지털 신호의 예로는 컴퓨터. 컴퓨터는 데이터를 표현할 때 0 혹은 1로만 표현
아날로그 신호에 비해서 잡음이 적고 오류율이 적은 장점 

2 ) 신호 변환 방식

아날로그

• 아날로그 전송 : 증폭기를 이용하여 신호의 세기를 증폭(잡음까지 증폭됨, 왜곡 심함) / (신호 변환기 : 전화기)
• 디지털 전송 : 코덱 을 사용, 디지털 전송을 하기에 원음만을 재생, 왜곡현상 방지 : 패턴 재생을 통해 신호 재전송 역할 / (신호 변환기 : PCM)

디지털 신호

• 아날로그 전송 : 모뎀을 사용(아날로그 통신망을 이용하여 디지털 신호 전송) / (신호 변환기 : 모뎀)
• 디지털 전송 : DSU를 사용, 적당한 간격으로 리피터 를 설치 / (신호 변환기 : DSU)

3 ) 디지털 신호의 장점과 아날로그 신호의 단점

디지털 신호의 장점 : 저렴한 비용
데이터 무결성의 보장
전송 용량의 이용 확대
데이터 안정성 증대(암호화 작업 가능)
정보의 종합

 

아날로그 신호의 단점 : 유지보수 비용 증가
잡음 증폭도 높음

정보 전송 방식

1 ) 정보 전송 부호화

< 정보 전송 부호화 >
정보 전송 부호(Trasmission Code)는 데이터 전송이 단순한 전기적 신호만으로 이루어지는 것이 아니라 송신자와 수신자 상호 간에 규정된 데이터 형태를 약속하는 것

< 부호화 종류 >
2진 부호 : 0 혹은 1 비트의 데이터를 전송
BCD Code : 2^6개의 64가지 정보를 표현
ASCII Code : 7비트로 2^7의 128개의 정보를 표현 (7개의 정보비트와 1개의 패리티 비트로 구성해서 에러를 검사하는 기능을 가짐)
EBCDIC Code : 8비트로 2^8의 256개의 정보를 표현(다양한 문자, 숫자, 기호 등을 전송하기 위해서 정보 비트가 8비트로 구성된 문자코드를 지원함)

 

2 ) 직렬 전송과 병렬 전송

< 직렬 전송과 병렬 전송 개요 >

직렬 전송은 하나의 전송로를 사용해서 데이터를 순차적으로 송신하는 방식
직렬 전송은 회선이 적고 전송 비용이 적은 장점을 가짐

 

병렬 전송은 여러 개의 전송로로 데이터를 동시에 전송하는 방식으로 회선이 많이 필요하고 전송 비용이 비교적 많이 발생, 하지만 전송 속도가 빠르다는 장점을 가짐

 

< 직렬 전송과 병렬 전송의 차이점 >
(직렬 전송 /n병렬 전송 순서대로)

개념 : 한 문자의 비트를 하나의 전송 선로를 통해서 순차적으로 전송
한 문자의 비트들을 각자의 전송로를 통해서 한꺼번에 전송

특징 : 동기식 전송 방식
송수신기가 단순

장점 : 전송 에러가 적음, 장거리 전송, 통신 회선 비용이 저렴
데이터를 빠르게 전송

단점 : 전송 속도가 느림
에러 발생 가능성이 높음

데이터 통신 방식

1 ) 교환 회선과 전용 회선

정보 전송 회선은 정보를 전송하기 위한 매체를 의미함
이러한 회선 중 교환기를 사용해서 데이터를 전환하는 것을 교환 회선이라고 하고 교환기를 사용하지 않고 정보 송신자와 수신자 간에 집적 전달하는 것을 전용 회선 방식이라고 함

• 교환 회선 : 정보 전송시에 교환기를 사용해서 송수신
  회선 교환 및 축적 교환으로 나누어짐
  데이터 양이 적으며 사용자가 많을 때 사용하는 방식
• 전용 회선 : 교환기를 사용하지 않고 점 대 점(일대일)으로 직접적으로 통신 수행
  사용자는 적지만 전송 할 데이터가 많을 때 사용하는 방식

2 ) Point to Point와 Multi Point 개요

< Point to Point(포인 트 투 포인트) 방식 >
송신자는 하나의 통신 회선을 통해서 1대1로 연결하여 데이터를 전송함
즉, 전용 회선을 사용해서 데이터를 보내기 때문에 안정적이고 빠르게 데이터를 전송할 수 있다는 장점

<Multi Point(멀티 포인트) 방식 >
한 개의 회선을 통해서 여러 명의 사용자에게 데이터를 전송하는 방식
한 개의 회선을 사용하기 때문에 어느 순간에 어느 수신자에게 데이터를 보낼지 결정해야 하는데 이것을 위해서 폴링(Polling)과 셀렉션(Selection)방식이 존재
폴링은 전송 회선에 전송할 데이터가 있는지 주기적으로 검사하는 방법이고 셀렉션 방식은 수신자가 받을 준비가 되어 있는지 확인하는 방법

3 ) Point to Point와 Multi Point의 회선 제어 기법

< Point to Point 방식의 회선 제어 기법인 컨텐션(Contention) >
송신자와 수신자가 한번 연결되면 독점적으로 사용하는 방법
송신 요구를 누가 먼저 했는지에 따라 회선 사용권이 결정

• 폴링(Polling) : 송신자 단말기에서 전송할 데이터가 있는지를 물어 전송할 데이터가 있으면 전송을 허가하는 방법
• 셀렉션(Selection) : 수신자의 단말기가 데이터를 수신 받을 준비가 되어 있는지 물어보고 준비가 되어 있느면 송신자가 데이터를 전송하는 방법

4 ) 회선 제어 단계

1 회선 연결 : 물리적으로 송신자와 수신자의 회선을 연결
2 링크 확립 : 송신자와 수신자가 데이터 전송이 가능한지 확인
3 메시지 전송 : 송신자가 수신자에게 데이터를 전송
4 링크 단절 : 송신자와 수신자의 링크를 단절
5 회선 절단 : 물리적인 회선을 절단하고 종료

전송 매체

1 ) 유선 선로

< 트위스티드 페어 케이블(Twisted Pair Cable)
트위스티드 페어는 2개의 구리 선이 서로를 감싸 있는 것으로 전화선으로 많이 사용됨

< 동축 케이블(Coaxial Cable) >
중앙의 구리선에 플라스틱 절연체로 감싸서 만든 것으로 보통 가정에서 TV를 수신할 때 많이 사용

< 광섬유 케이블(Optical Fiber Cable) >
빛의 전반사 현상을 이용하여 데이터를 전송할 수 있는 케이블로 신뢰성이 높고 온도 변화에도 안정적이며 에러율이 낮음

2 ) 물리적 케이블 간의 차이점

• 트위스티드 페어 케이블 : 구성이 용이하고, 비용이 저렴하나 혼선, 감쇠, 도청이 쉬움
• 동축 케이블 : 동축 케이블, 구리선 사용
• 광섬유 케이블 : 빛에 의한 데이터 전송, 감쇠에 영향을 받지 않음, 도청에 강함
  단점 - 높은 비용, 설치가 어려움

3 ) 전송 에러

• 노이즈 (Noise) : 전송 시스템에 의해 생긴 다소의 왜곡을 포함한 전송 신호 및 송수신 과정에서 추가된 불필요한 신호
  주변의 모니터, 형광등, 전자레인지 등 회선이 설치된 환경 특성에서 유발
• 감쇄(Attenuation) : 데이터가 회선을 통하여 전송되는 도중 전기적 신호가 약해지는 현상
• 혼선(Crosstalk) : 서로 다른 전송로에 상이한 전송 신호가 전기적 결합에 의해 다른 회선에 영향을 주는 현상으로 통신 품질을 저하시키는 직접적인 요인

3 ) 디지털 변조

디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하는 것
진폭 편이 변조, 주파수 편이 변조, 위상 편이 변조 등이 있음

 

< 진폭 편이 변조 (ASK : Amplitude Shift Keying) >
2진수 0과 1에 서로 다른 진폭을 적용하여 신호를 변조하는 방법으로 광섬유로 디지털 데이터를 전송하는데 사용됨
장점 : 회로가 간단하고 가격이 저렴
단점 : 잡음이나 신호의 변동에 약하고 비효율적인 방법이라 데이터 전송용으로 거의 사용 안 함

 

< 주파수 편이 변조(FSK : Frequency Shift Keying) >
0과 1에 서로 다른 주파수를 사용하여 변조하는 것
주로 저속의 비동기 전송에 많이 사용함
ASK보다 에러에 강하고 비교적 회로가 간단

 

< 위상 편이 변조(PSK : Phase Shift Keying) >
0과 1에 서로 다른 위상을 적용하여 변조하는 것
중속, 고속 동기전송에서 많이 사용되는 변조 방식
위상 편이 변조는 주로 모뎀에서 사용됨
장점 : 위상을 달리함으로써 복잡도가 높은 데이터 전송률이 높아짐

 

< 직교 진폭 변조(QAM : Quadratuer Amplitude Modulation) >
같은 주파수로 위상이 90도 다른 2개의 파를 사용하고 각각을 진폭 변조하여 조합한 것
즉 진폭 변조(AM)와 위상 변조(PM) 방법을 조합한 것으로 고속 디지털 신호를 가능한 한 좁은 주파수 대역으로 전송하는 데 적합하여 고속 모뎀, 고속 디지털 무선 전송에 사용함

4 ) 베이스밴드과 브로드 밴드

< 베이스 밴드(Baseband) >
디지털 신호를 변조하지 않고 그대로 전송하는 방식으로 데이터 전송 품질이 우수
변조를 하지 않기 때문에 별도의 모뎀이 필요없고 근거리 전송에 많이 사용

• 장점 : 네트워크 운영 비용이 아주 저렴하며, 전이중 방식인 양방향 전송이 가능함
  네트워크 구성이 간단해서 근거리 통신에 많이 사용됨
• 단점 : 장거리 전송을 하려면 추가적으로 리피터라는 장치가 필요하기 때문에 장거리 전송에는 부적합
  통신 잡음에 쉽게 변형되어서 손실이 큼

< 브로드 밴드(Broadband) >
디지털 신호를 여러 개의 신호로 변조해서 다른 주파수 대역으로 동시에 전송하는 방식
동시에 전송하기 때문에 하나의 선로에 여러 개의 채널을 사용해서 동시에 전송, 장거리 전송에 사용

• 장점 : 장거리 전송에 효율적이고 비용이 저렴하며, 잡음에 의한 신호 감소가 적음
  다중채널을 사용해서 음성, 영상 등을 전송함
• 단점 : 회로가 매우 복잡하기 때문에 설치 및 관리가 어려움
  베이스밴드보다 속도가 느림
  단방향 전송

< 베이스 밴드와 브로드 밴드의 차이점 >
(베이스 밴드 /n브로드 밴드 순서대로-)

종류 : 디지털
아날로그

거리 : 근거리
장거리

채널 : 단일채널
다중채널

방식 : 양방향
단방향

용도 : 데이터 전송
음성, 영상, 데이터

변복조 : 없음
필요함

다중화 : 시분할 다중화
주파수 분할 다중화

5 ) PCM(Pulse Code Modulation)

< PCM 변조 개요 >
아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 것으로 아날로그 신호를 펄스로 변환하여 전송하고 수신 측에서 이를 다시 아날로그 신호로 환원하는 방법

PCM 방식은 고품질의 정보와 다양한 형태의 서비스가 가능

< PCM 변조 과정 >
표본화(Sampling) : 아날로그 파형을 연속적인 시간 폭으로 나누어 작은 간격의 직사각형으로 시분할하여 신호를 만듦
양자화(Quantization) : 표본화된 신호의 진폭은 일정한 값이 아니라서 수량화를 수행하는 단계
부호화(Encoding) : 양자회된 진폭 값을 2진법으로 나타낼 수 있어서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환함
복호화(Decoding) : 디지털 신호를 펄스 신호로 변환함
여과(Filtering) : 본래의 아날로그 신호로 변환함

PCM 방식은 전송 레벨의 변동이 없고 잡음에 강하여 펄스 코드를 이용한 변조 방식과 다중화가 용이한 장점이 있다.
하지만, 점유 주파수 대역폭이 큰 단점이 있다.

다중화(Multiplexing)

1 ) 다중화

< 다중화 개요 >
다중화는 여러 단말장치의 신호를 하나의 통신회선을 통해서 송신하고 수신 측에서 여러 단말장치의 신호를 분리하여 입출력할 수 있는 방식
다중화는 하나의 통신회선을 사용하기 때문에 회선과 모뎀을 절약할 수 있는 방법

< 다중화의 종류 >

• 주파수 분할 다중화(FDM : Frequency Division Multiplexing)
  : 좁은 주파수 대역을 사용하는 여러 개의 신호를 넓은 주파수 대역을 가진 하나의 전송로를 사용해서 전송되는 방식
  통신 채널이 제한된 주파수 대역을 여러 개의 독립된 저속 채널의 집단으로 분리
  사용자는 채널을 점유하여 데이터 통신 수행
  보호대역은 채널 간의 완충 지역으로 불필요하게 대역폭을 낭비하게 됨
• 시분할 다중화(TDM : Time Division Multiplexing)
  : 전송회선의 데이터 전송 시간을 타임슬롯(Time Slot)이라는 일정한 시간 폭으로 나누어서 일정한 크기의 데이터를 채널 별로 전송하는 방법
  고속 전송이 가능하고 포인트 투 포인트 방식에 주로 사용되며 동기식 시분할 다중화와 비동기식 시분할 다중화 방식이 있음
• 역다중화(Demultiplexing)
  : 하나의 신호를 2개의 저속 신호로 나누어서 전송하며 하나의 채널이 고장이 발생해도 50%의 속도로 계속적으로 사용할 수 있는 장점을 가지고 있음
  두 개의 음성 회선ㅇㄹ 사용해서 광대역 통신 속도를 얻을 수 있는 장치
• 파장 분할 다중화(WDM : Wavelength Division Multiplexing)
  : 광섬유를 사용해서 하나의 선로에 8개 이하의 신호를 중첩해서 전송할 수 있는 기술

2 ) 집중화기(Concentrator)

< 집중화기 개요 >
여러 개의 입력회선을 n개의 출력 회선으로 집중화하는 장치로 입력 회선의 수는 출력 회선의 수보다 같거나 많음
즉, 집중화기는 하나의 고속 통신회선에 여러 개의 저속 통신 회선을 접속하기 위해서 사용됨

< 집중화기 특징 >
고속회선을 사용할 수 있게 해줌
동적인 시간을 할당
입출력 각가의 대역폭이 다름
구조가 복잡하고 불규칙한 전송에 사용함