[Part1_네트워크 일반] 데이터 통신

1. 신호 변환 방식

정보 형태	전송 회선	내용	신호 변환기	예시
아날로그	아날로그 전송	증폭기를 이용해 신호의 세기를 증폭 (잡음까지 증폭, 왜곡 심함)	전화기	전화기
	디지털 전송	- 코덱 사용 - 원음만을 재생 - 왜곡 현상 방지	PCM	컴퓨터를 사용하여 목소리 녹음
디지털	아날로그 전송	모뎀을 사용 (아날로그 통신망을 이용해 디지털 신호 전송)	모뎀
	디지털 전송	- DSU 사용 - 적당한 간격으로 리피터 설치	DSU

 

2. 디지털 신호 장점과 아날로그 신호 단점

디지털 신호 장점	아날로그 신호 단점
- 저렴한 비용 - 데이터 무결성 보장 - 데이터 안전성 증대(암호화 작업 가능) - 전송 용량의 확대 가능	- 유지보수 비용 증가 - 잡음 증폭도 증가

 

 

3. 정보 전송 부호화

데이터 전송이 단순히 전기적으로 이루어지는 것이 아니라 송 수신자 간에 규정된 데이터 형태를 약속하는 것 

 

3-1) 부호화 종류

구분	설명
2진 부호	0 or 1의 비트로 데이터를 전송
BCD Code	2^6 개의 정보를 표현
ASCII Code	2^7 개의 정보를 표현
EBCDIC Code	2^8 개의 정보를 표현

 

 

4. 직렬 전송과 병렬 전송

구분	직렬 전송	병렬 전송
개념	한 문자의 비트를 하나의 전송선로를 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

 

 

5. 비동기식 전송과 동기식 전송

구분	비동기식 전송	동기식 전송
개념	- 한 번에 한 문자씩 전송 - 한 문자 전송마다 동기화 수행	데이터를 블록으로 나누어 블록 단위로 전송
전송 단위	문자 단위의 비트 블록	프레임
전송 속도	저속	고속
전송 효율	낮음	높음
장점	동기화가 단순하여 저렴	원거리 전송에 용이
단점	문자 사이에 유휴 시간 발생	고가

 

6. Point to Point 데이터 통신 방식

6-1) 특징

- 하나의 통신 회선을 통해 1 대 1로 연결하여 데이터를 전송한다.

- 전용 회선을 통해 데이터를 전송하기 때문에 안정적이고 빠르게 데이터를 전송할 수 있는 장점이 있다.

 

6-2) 컨텐션(Contention)

- point to point 방식의 회선 제어 기법

- 송신자와 수진자가 한 번 연결되면 독점적으로 사용하는 방법이다.

- 송신 요구를 누가 먼저 했냐에 따라 회선 사용권이 결정된다.

 

 

7. Multipoint 데이터 통신 방식

7-1) 특징

- 한 개의 회선을 통해 여러 명의 사용자에게 데이터를 전송하는 방식

- 한 개의 회선을 사용하기 때문에 언제 수신자에게 보낼 지에 대한 결정을 위해 폴링과 셀렉션 방식이 존재한다.

 

7-2) 제어 기법 종류

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

 

 

8. 회선 제어 단계

회선 연결 > 링크 확립 > 메시지 전송 > 링크 단절 > 회선 절단

 

 

9. 전송매체

전송 매체	설명
트위스티드 페어 케이블(Twisted Pair Cable)	- 전화선으로 많이 사용되는 케이블 - 구성 용이하고 저렴하나 혼선, 감쇠, 도청이 쉬움
동축 케이블(Coexial Cable)	- TV 수신할 때 많이 사용되는 케이블 - 구리선을 사용한다.
광섬유 케이블(Optical Fiber Cable)	- 빛의 전반사를 이용하여 데이터를 전송할 수 있는 케이블 - 감쇠, 온도, 도청에 강하나 비용이 높고 설치가 어려움

 

 

10. 변조

아날로그 혹은 디지털로 부호화 된 신호를 전송 매체에 전송할 수 있도록 주파수 및 대역폭을 갖는 신호를 생성하는 일

련의 과정이다.

 

10-1) 아날로그 변조 (아날로그 -> 아날로그)

아날로그 변조	설명
진폭 변조 (AM : Amplitude Modulation)	- 반송파의 진폭을 변화시키는 방식 - 구조가 간단하여 회로를 간단하게 할 수 있는 장점이 있어 초기 라디오 방송에 많이 사용됨 - 라디오 중파 방송, 과거 아날로그 TV 영상 정보, 항공 무선 통신 등에 사용
주파수 변조 (FM : Frequency Modulation)	- 반송파의 기준 주파수를 중심으로 정보 신호의 변하에 비례하여 변화 시킨 것 - 변조된 신호의 주파수 대역은 넓어지지만, 잡음에 강하여 FM 방송, 저속 데이터 전송용으로 사용
위상 변조 (PM : Phase Modulation)	- 반송파의 위상을 정보 신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것 - 디지털 전송용 모뎀, 디지털 무선 전송 등에 사용

 

 

10-2) 디지털 변조 (디지털 -> 아날로그)

디지털 변조	설명
진폭 편이 변조(ASK : Amplitude Shift Keying)	- 2진수 0, 1에 서로 다른 지폭을 적용하여 신호를 변조 - 광섬유로 디지털 데이터를 전송하는데에 사용 - 회로가 간단하고 가격이 저렴 - 잡음이나 신호의 변동에 약하고, 비효율적
주파수 편이 변조(FSK : Frequency Shift Keying)	- 2진수 0, 1에 서로 다른 주파수를 사용하여 변조 - 저속의 비동기 전송에서 많이 사용 - ASK보다 에러에 강하고 비교적 회로가 간단
위상 편이 변조(PSK : Phase Shift Keying)	- 2진수 0, 1에 서로 다른 위상을 적용하여 변조 - 위상 편이 변조는 주로 모뎀에 사용 - 위상을 달리함으로써 복잡도가 높은 데이터 전송률이 높아진다.
직교 편이 변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulation)	- 같은 주파수로 위상이 90도 다른 2개의 파를 사용하고 각각을 진폭 변조하여 조합한 것 - 진폭 변조(AM) + 위상 변조(PM) - 고속 모뎀, 고속 디지털 무선 전송 등에 사용

 

 

11. 베이스밴드 & 브로드밴드

구분	설명
베이스밴드	- 디지털 신호를 변조하지 않고 그대로 전송하는 방식이기에 전송 품질이 우수하다. - 변조를 하지 않기에 별도의 모뎀이 필요없고 근거리 전송에 많이 사용한다. - 장거리 전송을 위해서는 리피터라는 장치가 필요하다. - 통신 잡음에 쉽게 변형되어서 손실이 크다.
브로드밴드	- 디지털 신호를 여러 개의 신호로 변조해서 다른 주파수 대역으로 동시에 전송하는 방식 - 하나의 통신선로에 여러 개의 채널을 사용해서 동시에 전송한다. - 장거리 전송에 사용된다. - 잡음에 의한 신호 감쇠가 적다. - 회로가 매우 복잡하기 때문에 설치 및 관리가 어렵다. - 베이스밴드보다 전송 속도가 느리다.

 

12. PCM(Pulse Code Modulation)

12-1) 개요

- 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 것

- 아날로그 신호를 펄스로 변환하여 전송하고 수신 측에서 이를 다시 아날로그 신호로 환원하는 방법

 

12-2) 변조 과정

표본화 > 양자화 > 부호화 > 복호화 > 여과 

 

 

13. 다중화(Multiplexing)

13-1) 개요

- 여러 단말 장치의 신호를 하나의 통신회선을 통해서 송신하고 수신 측에서 여러 단말장치의 신호를 분리하여 입출력할 수 있는 방식

- 하나의 통신회선을 사용하기 때문에 회선과 모뎀을 절약할 수 있는 방법이다.

 

13-2) 다중화 종류

다중화 종류	설명
주파수 분할 다중화(FDM : Frequency Division Multiplexing)	좁은 주파수 대역을 사용하는 여러 개의 신호를 넓은 주파수 대역을 가진 하나의 전송로를 사용해서 전송되는 방식
시분할 다중화(TDM : Time Division Multiplexing)	전송회선의 데이터 전송 시간을 타임 슬롯이라는 일정한 시간 폭으로 나누어서 일정한 크기의 데이터를 채널 별로 전송하는 방식이다.
역 다중화(Demultiplexing)	하나의 신호를 2개의 저속 신호로 나누어서 전송하며 하나의 채널이 고장이 발생해도 50% 속도로 계속적으로 사용할 수있는 장점이 있다.
파장 분할 다중화(WDM : Wavelength Division Multiplexing)	광섬유를 사용해서 하나의 선로에 8개 이하의 신호를 중첩해서 전송할 수 있는 기술이다.

 

 

 

14. 광대역 기술

14-1) 프레임 릴레이

멀티 엑세스를 위한 네트워크로, LAN과 비슷하게 두 개 이상의 장비를 네트워크에 동시 연결하여 X.25의 패킷 전송 기술을 고속 데이터 통신에 적합하도록 개선한 프로토콜이다.

※ X.25

- 네트워크 선로가 좋지 않았을 때 개발된 네트워크로서, 많은 에러 처리 기능을 포함하고 있다.

- 에러 처리 때문에 통신에서 오버헤드가 높다.

 

14-2) HDLC(High-level Data Link Control)

전이중, 반이중 통신 모두들 지원하는 비트지향 프로토콜로 point to point 링크를 위해 ISO에서 개발한 국제 표준 프로토콜이다.

 

14-2-1) 특징

- 동기식 전송 방식

- 오류 제어를 위해 Go-back-N ARQ 및 선택적 재전송 ARQ 방식을 사용

- 흐름 제어를 위해 슬라이딩 윈도우 방식 사용

- 사용하는 문자 코드와 상관없이 비트 삽입에 의해 투명한 데이터 전송을 보장

 

14-2-2) 종류

- 정보 프레임(Information Frame : I-Frame) : 사용자 데이터 전달

- 감독 프레임(Supervisor Frame : S-Frame) : 흐름 및 에러 제어

- 무번호 프레임(Unnumbered Frame : U-Frame) : 회선 설정, 유지, 종결

 

14-2-3) 통신 동작 모드 

- NRM : 정규 응답 모드

- ABM : 비동기 평형 모드

- ARM : 비동기 응답 모드