[네트워크] 전송기법 기초

전송기법의 기초

전송의 개념

• Transmit - 네트워크 전송 매체를 따라 신호를 퍼트리는 것
• Transmission - 신호가 전송되는 과정, 신호가 전송된 후 신호의 추이
• Transceiver - 신호를 전송하고 수신하는 것

 

신호의 종류로는 아날로그 신화와 디지털 신호로 나눠지는데,

먼저 아날로그 신호에 대해서 설명해보겠습니다.

 

 

아날로그 신호

• 전압은 계속 변한다.
• 속성으로는 Amplitude (진폭), Frequency (주파수), Phase (위상), Wavelength (파장)
• Amplitude (진폭) - 신호의 세기를 측정하는 단위
• Frequency (주파수) - 신호의 진폭이 변화하는 횟수
• Phase (위상) - 시간에 따른 파동의 추이
• Wavelength (파장) - 파동 사이클의 대응하는 점 사이의 거리

아날로그 신호의 예

 

아날로그 신호의 장점 - 디지털 신호보다 훨씬 다양함

단점 - 다양하지만 부정확한 전압. 노이즈와 같은 전송 결함에 약하다.

파장

파장 - 마루와 마루 또는 골과 골 사이의 거리.

 

 

대역폭 (Bandwidth) 란?

• 신호의 주파수의 하한선과 상한선의 범위
• 특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수 범위
• 컴퓨터 네트워크나 인터넷이 특정 시간 내에 보낼 수 있는 정보량

파이프와 유사하다고 생각하면 좋다.

 

 

디지털 신호

디지털 신호의 예

디지털 신호의 장점 - 아날로그 신호보다 신뢰성이 높으며, 잡음 또는 간섭의 영향을 덜 받음

단점 - 동일한 정보를 전송하기 위해 더 많은 전압의 파동이 요구됨.

 

 

아날로그 - 디지털 부호화

펄스코드 변조 (Pulse Code Modulation : PCM)

• PAM (Pulse Amplitude Modulation) : 아날로그 데이터를 크기에 따라 높이가 다른 펄스 열로 나열한 1차적인 펄스변조방법
• 컴퓨터와 관련된 아날로그 신호 체계는 거의 PCM에 기반하여 저장되어 전송
• PCM 신호를 생성하는 순서, 표본화 -> 양자화 -> 부호화

PCM의 3단계 변조 과정

 

 

데이터 변조

데이터는 디지털 전송을 이용, 네트워크 연결은 아날로그 신호로 제어

모뎀 (Modem, 변복조기) - 신호의 변환을 실행

데이터 변조 - 아날로그 신호를 변경하는 기술, 통신 경로를 따라 데이터를 운반하기 적합하게 만드는 기술

 

Carrier wave (반송파)

• 하나의 노드에서 다른 노드로 전송되는 유일한 신호를 발생
• 다른 아날로그 신호와 결합하며, 정보를 실어 나른다.

 

Information wave (data wave, 데이터 파장)

• 반송파에 추가됨
• 반송파의 속성을 변경

 

Frequency modulation (주파수 변조) - 반송파의 주파수는 데이터 신호의 응용 프로그램에 의해 수정됨

Amplitude modulation (진폭 변조) - 반송파의 전폭은 데이터 신호의 응용 프로그램에 의해 수정됨

 

전송 방향

Simplex (단방향) - 한 방향으로만 이동

Half-Duplex (반이중 통신) - 양방향으로 통신하지만, 한 번에 한 방향으로만 이동

Full-Duplex (양방향, 전이중 통신) - 동시에 양방향으로 이동, 데이터와 네트워크에서 사용

Channel (채널) - 노드간의 통신 경로, 물리적 혹은 논리적으로 분리

 

 

Multiplexing

Multiplexing (다중화) - 여러 개의 신호가 한 개의 매체 상에서 동시에 이동하는 전송형식

Subchannels (하위채널) - 논리적으로 나누어진 여러 개의 더 작은 채널

Multiplexer (Mux) - 다중화, 여러 채널의 신호를 결합

Demultiplexer (Demux) - 역 다중화, 결합된 신호를 분리하며 원래의 신호 형태로 재생 시킴

TDM (time division multiplexing) - 시분할 다중화 방식, 채널을 여러 개의 시간 간격으로 분리

TDM 방식

 

Statistical Multiplexing (STDM) - 통계적 다중화 방식, 우선순위와 필요에 따라 슬롯을 노드에 할당

TDM 보다 효율적

 

Frequency Division Multiplexing (FDM) - 주파수 분할 다중화 방식, 각각의 통신에 사용되는 하위채널은 유일한 주파수 대역을 사용

Wavelength Division Multiplexing (WDM) - 파장 분할 다중화 방식, 하나의 광케이블 연결, 동시에 여러 개의 광 신호 전송

WDM 방식

 

Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) - 고밀도 파장 분할 다중화 방식, 가장 최근의 광케이블 네트워크, 고용량이며 대형 ISP 및 NSP 간의 접속과 같은 높은 대역폭 또는 장거리 WAN 링크에 사용

 

 

노드 간 관계

• point - to - poing tranmission -> 데이터 전송이 한 개의 발신기와 한 개의 수신기를 포함하고 있는 경우
• point - to multipoint transmission -> 데이터 전송이 한 개의 발신기와 여러 개의 수신기를 포함하고 있는 경우
• Broadcast transmission -> 데이터 전송이 한 개의 발신기와 여러 개, 불특정한 수신기를 포함하고 있는 경우
• Nonbroadcast transmission -> 데이터 전송이 한 개의 발신기와 여러 개, 특정한 수신기를 포함하고 있는 경우
• Webcasting -> 웹을 사용하는 브로드캐스트 전송

 

Throughput

처리율, 주어진 시간 동안 매체가 전송할 수 있는 데이터의 양

 

Bandwidth

대역폭, 매체가 전송할 수 있는 최고 주파수와 최저 주파수 사이의 차이

주파수의 범위 : 처리율과 직접적인 관계

 

Baseband transmission

전선에 적용된 직류 펄스로 디지털 신호를 전송하는 방식 (예 : Ethernet)

 

Broadband transmission

전송 신호가 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 무선 주파수 아날로그 펄스로 변조되는 전송 방식

(예 : 케이블 TV)

 

 

전송 결함

Noise (잡음)

• 신호를 악화시키거나 왜곡시킨다.
• EMI (전자기 장애), RFI (무선주파수 장애), Cross talk (혼선), 환경적인 영향 등이 있다.
• 일정량의 노이즈는 불가피하다

 

Attenuation (감쇠)

•  발신지에서 멀어지면서 신호의 세기가 약화되는 현상
• 신호 증폭 기술로 극복 가능

 

Latency (지연)

• 신호의 송신과 수신 간에 전송이 늦어지는 것.
• 케이블 길이, 연결 장치간에 발생하는 게 원인일 수 있음.
• 네트워크 전송 에러 발생 야기

 

 

미디어의 공통된 특성

Throughput (처리율) - 전송매체를 선택하는데 있어 가장 중요한 요소

Cost (비용) - 설치비용, 유지 관리 비용 등을 고려

Noise immunity (잡음 내성) - 노이즈의 영향으로부터 신호를 보호할 수 있는 매체 선택

Size and scalability (크기 및 확장성) - 세그먼트 당 최대 노드 수, 최대 세그먼트 길이, 최대 네트워크 길이를 고려해서 결정

Connectors (커넥터) - 전선을 네트워크 장비에 연결하는 하드웨어

 

 

 

 

 

Written by Sheart