[4-3강] 정보전송 기술

 

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정보 전송 기술

1. 정보의 전송 정보를 원격지까지 전송하기 위해서 모든 정보는 정보통신 장비가 다룰 수 있는 전기 신호 형태로 바꾸어 전달됨

2. 아날로그 신호와 디지털 신호

1) 아날로그 신호

∙ 사람의 목소리와 같은 음향 정보는 소리의 고저와 음폭에 의해 서 로 다른 소리로 구별됨

∙ 가청주파수 : 20~20,000Hz

∙ 음성주파수 : 300~3,400Hz

2) 디지털 신호

∙ 데이터 정보와 이미지 정보는 일반적으로 0과 1로 구성된 디지털 신호로 표현

 

3. 정보의 전송형태, 전송속도와 전송효율

1) 정보 전송 형태

∙ 디지털 데이터의 아날로그 부호화(MODEM 이용)

- 진폭 편이 변조(ASK ; Amplitude Shift Keying)

- 주파수 편이 변조(FSK ; Frequency Shift Keying)

- 위상 편이 변조(PSK ; Phase Shift Keying)

- 진폭위상 편이 변조(QAM or APSK)

∙ 아날로그 데이터의 아날로그 부호화(전화, 방송에 이용)

- 진폭 변조(AM)

- 주파수 변조(FM)

- 위상 변조(PM)

∙ 아날로그 데이터의 디지털 부호화(펄스 변조 방식)

- PCM(Pulse Code Modulation) 방식 아날로그 정보를 디지털 정보인 펄스 부호로 변환하여 전송하고, 수신측에서는 디지털 정보를 원래의 파형으로 복원하는 방식

- PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식 펄스의 진폭을 변화시켜 변조시키는 방식

- PWM(Pulse Width Modulation) 방식 펄스의 폭을 변화시켜 변조시키는 방식

- PPM(Pulse Position Modulation) 방식 펄스의 위치를 변화시켜 변조시키는 방식

 

2) 전송 속도

∙ bps : 매 초당 전송되는 비트의 수를 나타내는 것으로, 어떤 신호가 2,400bps라 함은 1초에 2400개의 비트가 전송됨을 의미

∙ baud : 매 초당 몇 개의 신호 변화가 있었는가를 나타내는 속도단위

∙ 한 비트가 한 신호단위일 경우는 Baud와 Bps는 동일하다.

 

4. 전송 장애

1) 감쇠(Attenuation)

∙ 데이터를 전송 매체를 통해 원격지로 전송하고자 할 때, 전자적 신 호의 세기가 거리가 멀어질수록 점차적으로 약해지는 현상 ∙ 감쇠 현상은 높은 주파수에서 더 심하며 이것이 왜곡을 초래함

2) 왜곡(Distortion)

∙ 주파수 성분들의 특성에 의해 원래 신호가 다른 형태로 일그러지는 현상

∙ 감쇄 왜곡은 아날로그 신호의 경우 주의해야 하며 주파수에 따라 다르고 신호는 주파수로 구성되기 때문에 수신된 신호는 강도가 약 해지고 왜곡이 발생하는데, 이를 완화하기 위해 회선의 전기적인 특성을 변화시키는 로딩(Loading)코일을 전화선에 이용

3) 잡음(Noise)

∙ 전송로 상에서 전송신호에 유입되는 불필요한 신호

∙ 열잡음 : 전송 매체의 저항에 의한 열의 영향 때문에 발생(=White noise)

∙ 누화(Cross Talk) : 인접 선로의 상호간섭에 의한 발생

∙ 충격성 잡음(Impulse Noise) : 선로의 파괴나 손상에 의해 발생

∙ 상호 변조 잡음 : 동일 전송 매체를 공유하는 서로 다른 주파수를 갖는 신호 사이에 발생

 

5. 채널 용량

1) 채널 용량

∙ 정보가 에러 없이 그 채널을 통해 보내어질 수 있는 최대속도를 나 타내며, 일반적으로 BPS(Bit Per Second)단위로 표현

∙ 정보의 전송 속도는 전송 매체로 정보를 실어 보내기 위해 컴퓨터 관련 기기에 의해 만들어지는 정보의 생산 속도

2) 샤논(Shannon)의 법칙

∙ W라는 대역폭을 가진 채널이 N이라는 잡음 세력을 가졌고 이 채널 에 S라는 신호 세력을 가진 신호를 전송할 때 얻을 수 있는 통신 용량 C(단위 : bps)

∙ 대역폭과 신호 세력이 높을수록, 잡음 세력이 낮을수록 채널 용량은 좋음

∙ C = W log (1 + S / N)

 

6. 전송매체

1) 유도매체

∙ 트위스티드 페어(Twisted-Pair)

- 물리적 특성 : 나선 형태의 절연된 두 개의 구리선이 상호 전기적 간섭 현상을 줄이기 위해 서로 감겨있는 형태의 케이블

- 전송 특성 : 다른 전송 매체에 비해 대역폭이 넓지 못하고 일반적 인 특성도 뒤떨어지며, 고속 전송도 비교적 제한적

∙ 동축 케이블(Coaxial Cable)

- 물리적 특성 : 동일한 동심축을 외부의 전류로부터 보호하기 위 해서 플라스틱 절연체를 씌우고 그 위에 그물 모 양의 구리망을 두름

- 전송 특성 : 트위스티드 페어에 비해 우수한 주파수 특성을 가지 고 있으며, 혼선과 방해를 훨씬 덜 받음

 

∙ 광섬유 케이블(Optical Fiber Cable)

- 물리적 특성 : 코어와 클래딩, 코팅 부분으로 구성되며, 빛 신호 가 코어를 따라 이동하면서 클래딩에 반사되는 과 정을 반복하여 데이터를 전송하는 케이블

- 전송 특성 : 넓은 대역폭, 작은 크기와 무게, 적은 감쇠도, 전자기 적 격리, 보다 넓은 리피터 간격과 같은 전송 특성을 가짐

2) 비유도 매체

∙ 전송하는 안테나에 의해 발생되는 신호의 스펙트럼 혹은 주파수 대 역폭이 전송 특성을 결정

∙ 방향성을 가지고 주파수가 낮을수록 다방향성을 띠고 주파수가 높 을수록 신호를 한 방향을 지닌 방향성 전파로 전송

 

7. 아날로그 전송

1) 아날로그 전송

∙ 아날로그나 디지털 형태의 정보들은 전송 매체를 통해 전달될 때 전자파의 형태, 즉 신호 형태로 전송

∙ 신호가 아날로그 형태로 전송되는 것을 ‘아날로그 신호 전송’, 디지 털 형태로 전송되는 것을 ‘디지털 신호 전송’이라 함

2) 모뎀(Modem)

∙ 전화망을 통해서 정보통신을 하려면 자신의 정보 형태를 전화망이 수용할 수 있는 신호 형태, 즉 아날로그 신호로 변환하여야 함

∙ 디지털 정보의 아날로그 신호 형태로의 변환을 담당하는 것이 모뎀

∙ 모뎀이란 MOdulator 와 DEModulator가 합성된 용어로, 디지털 정 보를 아날로그 신호로 변환하는 변조기능과 반대로 아날로그 신 호에서 다시 원래의 디지털 정보를 추출해 내는 복조 기능을 갖는 신호 변환기기

 

8. 디지털 전송

1) 디지털 전송의 특징

∙ 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 것과 마찬가지로 음성 정 보와 같은 아날로그 정보를 디지털 신호로 변환하여 전송할 수도 있는데, 이러한 디지털 신호로서의 전송 형태를 말함

∙ 코덱(CODEC) : 아날로그 형태인 음성 정보를 디지털 신호로 변환 하고, 또한 디지털 신호로부터 다시 원래의 음성 정보를 복원해내는 기기

 

2) 디지털 전송 방식

∙ 음성 정보를 디지털 신호로 변환하는 가장 널리 사용되는 방식으 로, 펄스 코드 변조(Pulse Code Modulation) 방식을 들 수 있음

∙ PCM(펄스 부호 변조)변조 과정

- 표본화(Sampling) 음성정보를 일정 시간 간격, 즉 샘플로 나누어 각 샘플마다 진폭 값을 부여하는 것

- 양자화(Quantization) 샘플링에 의해 얻어진 진폭 값을 평준화하는 과정으로 아날로그 양을 디지털 양으로 변환시키기 위해 계단 모양의 근사치로 만드 는 과정. 이때 표본치는 정수가 되도록 반올림하게 되고 이와 같 은 경우에 양자화 잡음이 발생하게 됨

- 부호화(Encoding) 양자화된 값을 디지털 신호로 변환하는 단계로, 양자화에 의해 얻어 진 모든 진폭 값을 등 간격으로 구분한 다음, 이들 각 값에 2진 값을 할당