제 10 장의 구성 10.1 통신자원의 할당 방법 10.2 다중화와 다중접속의 차이 10.3 FDM/TDM/CDM의 비교 10.1 통신자원의 할당 방법 10.2 다중화와 다중접속의 차이 10.3 FDM/TDM/CDM의 비교 10.4 파장분할 다중화 10.5 공간분할 다중화 10.6 전송로와 다중화 10.7 교환기와 가입자선 10.8 FDMA/TDMA/CDMA의 비교 10.9 CDMA의 방법

10.1 통신자원의 할당 방법 통신시스템의 목표는 짧은 시간 내에 많은 양의 데이터를 효율적으로 전송하는 것 10.1 통신자원의 할당 방법 통신시스템의 목표는 짧은 시간 내에 많은 양의 데이터를 효율적으로 전송하는 것 많은 양의 데이터를 고속으로 전송하기 위해서는 넓은 주파수 대역폭이 필요 전송로에서 공간이나 주파수 자원은 한정된다. 통신에서 사용할 수 있는 한정된 자원을 보다 효율적으로 사용하는 방법들이 연구되어 왔다. 통신자원의 할당 방법으로 다중화와 다중접속 방법이 사용된다. ⇒통신자원을 주파수, 시간, 코드로 나누어 한정된 통신채널을 공유하도록 해준다.

통신자원 할당 및 사용방법

다중화 vs. 다중접속 다중화(multiplexing) 다중접속(multiple access) 『한정된 전송로에 최대한 많은 채널을 동시에 공유하는 것』이 목표 다중화와 다중접속은 모두 통신자원의 분배방식이다. 다중접속(multiple access) 정해진 다중화 방법에 따라『한정된 전송로를 공유할 때 최대한 효율적으로 사용하는 방법』이 목표 다중접속 방법은 다중화로 만들어진 채널 중에서 비어있는 채널을 차지하는 방법을 정하는 것

신호의 직교 (orthogonal) 조건 다중화 및 다중접속을 사용하려면 직교하는 신호형태를 사용해야 한다. 두 가지 이상의 신호가 같은 주파수, 시간, 공간 영역 내에 공존한다면 신호들끼리 간섭이 일어남 수신단에서 다른 신호의 간섭을 피하고 원하는 신호만 골라내기 위해서 직교하는 신호를 사용 τ = f : 주파수분할 다중화에 사용 τ = t : 시간분할 다중화에 사용 직교하는 신호 예⇒사인파와 코사인파가 대표적

10.2 다중화와 다중접속의 차이 이동통신의 통신채널 통신사업자를 기준으로 한 신호의 전송방향 통화를 위한 통화채널 10.2 다중화와 다중접속의 차이 이동통신의 통신채널 통화를 위한 통화채널 정방향 링크와 역방향 링크로 나눈다. 제어채널(control channel) 이동통신 단말기의 위치파악과 통화연결 통신사업자를 기준으로 한 신호의 전송방향 정방향 링크(forward link)와 역방향 링크(reverse link) 상향 링크(업 링크 : up link)와 하향 링크(다운 링크 : down link)

신호의 전송방향 통신사업자 기준으로 정방향과 역방향 링크는 단말기 기준으로 수신방향과 송신방향이다. 기지국(BS : Base Station) 이동국(MS : Mobile Station) : 이동통신 단말기

정방향 링크(forward link) 정방향 링크 정방향 채널(forward channel)이라고도 한다. 신호의 전송방향 : 기지국(위성)단말기 단말기에서 보면 수신방향 정보를 분배하여 전송하는 3가지 기본 다중화 FDM, TDM, CDM 다중화(multiplexing) 개념만 있다. 비어 있는 채널을 차지하려는 경쟁이 없으므로 다중접속개념이 들어가지 않는다.

역방향 링크(reverse link) 역방향 링크 역방향 채널(reverse channel)이라고도 한다. 신호의 전송방향 : 기지국(위성)단말기 단말기에서 보면 송신방향 채널을 결정하는 3가지 기본 다중접속 방식 FDMA, TDMA, CDMA 다중화에 다중접속(multiple access) 개념 추가 비어 있는 채널을 차지하려는 경쟁이 있다. 통화를 위해서 비어 있는 주파수, 비어 있는 시간 슬롯 혹은 비어 있는 코드를 찾아야 한다.

10.3 FDM/TDM/CDM의 비교

FDM/TDM/CDM의 비교 (계속)

10.4 파장분할 다중화 WDM (Wavelength Division Multiplexing) 10.4 파장분할 다중화 WDM (Wavelength Division Multiplexing) 서로 다른 파장을 갖는 여러 개의 광 신호(빛의 on/off)를 하나의 광섬유에 넣는다

광통신과 다중모드 광섬유 광통신의 기본 전송방식은 TDM 형태의 신호 빛을 ON/OFF하여 빛과 전기를 상호 변환 하나의 광섬유에 서로 다른 파장의 광 신호를 다중화하여 전송, 수신측에서는 다른 파장의 광 신호로 분리하는 역다중화를 실시 단일모드 광섬유(single mode optical fiber) 물리적 특성상 한 개의 파장을 갖는 빛을 이용하기에 적합한 광섬유 다중모드 광섬유(multi mode optical fiber) 여러 개의 파장을 갖는 빛을 이용할 수 있다. ⇒전송용량 증설을 보다 쉽게 해결할 수 있다.

10.5 공간분할 다중화 위성의 다중 빔 주파수재사용(multi-beam frequency reuse) ⇒ 각기 다른 지역과 통신할 때는 같은 주파수를 다시 사용해도 된다.

공간분할교환(space division switching) 전화국 교환기에서 사용하는 회선교환 기법 물리적으로 서로 분리된 전용경로 형성

10.6 전송로와 다중화 전송로마다 물리적으로 허용하는 주파수대역폭과 전송속도에는 차이가 있다. 10.6 전송로와 다중화 전송로마다 물리적으로 허용하는 주파수대역폭과 전송속도에는 차이가 있다. 다중화 기술은 어느 전송로에나 적용이 가능

전송로의 종류

T1과 E1의 시분할다중화(TDM) 기술 처음에는 동축케이블로 전화국간의 TDM 전송 미국 벨 시스템 T1 : 1.544Mbps, (미,일,캐나다) 64kbps PCM 음성전화 24명을 동시에 수용 ITU-T(CCITT 권고안)의 E1 : 2.048Mbps (유럽) 64kbps PCM 음성전화 30명을 동시에 수용 우리나라는 T1과 E1 모두 사용 나중에는 일반 가입자 동선에 초고속 모뎀을 사용하는 전송기술로 발전하였다. ADSL(Asymmetric DSL) 등 xDSL(x-Digital Subscriber Line)

T1 전송선로를 이용한 TDM 전송

예제 10.1

10.7 교환기와 가입자선 교환기의 필요성은 전송로의 개수를 줄이기 위한 것

가입자선로와 64kbps PCM 음성전화 가입자선은 다중화가 없는 아날로그 실선 구간 전화국에서 음성신호를 PCM으로 만들고, T1 등의 TDM 장비를 통해 상대방 교환기로 보낸다.

음성전화의 64kbps PCM 과정 전화국에서 앤티에일리어싱 필터(anti-aliasing filter)를 거쳐서 8비트 PCM으로 A/D변환

교환기와 교환망 국설교환기와 사설교환기 가입자선의 종류를 나타내는 용어 다양한 서비스 위해 가입자선의 디지털화 필요 공중교환기(Public  Exchange), 국설교환기 사설교환기(Private Exchange), 사설자동교환기 PABX (Private Automatic Branch Exchange) 가입자선의 종류를 나타내는 용어 공중전화교환망과 공중데이터교환망 PSTN(Public Switched Telephone Network) PSDN(Public Switched Data Network) 다양한 서비스 위해 가입자선의 디지털화 필요 각 나라마다 광대역통합망(BcN : Broadband convergence Network)과 같은 인프라 구축

전화에서의 신호(시그널링 : signalling) 전화의 신호이론 가입자 시그널링 : 가입자와 교환기 교환국간 시그널링 : 교환기와 교환기사이 시그널링의 기능적인 분류 감시 시그널 전화기를 들고 있는 상태(hook off)와 올려놓은 상태(hook on)를 주시 주소 시그널 단말기와 교환기 사이의 다이얼링(dialing) 신호 교환기와 교환기 사이의 교환국간 시그널링 가청 시그널링

가청 시그널링의 신호음 가청 시그널링의 신호음 종류 전화벨을 울려주는 신호인 링 (ring) 전화를 걸려고 수화기를 들면 통화중 대기를 알리는 통화대기음 (idle tone) 다이얼 버튼을 누를 때 나는 발신음 (dial tone) 상대방이 통화중일 때 들려주는 통화중 신호음 (busy tone) 수화기를 잘못 올려놓았을 때 울려주는 경고음 (congestion tone) 상대방 전화기가 울리는 것처럼 들려주는 통화연결음 (ring back tone)

기계식 다이얼링 DP (Dial Pulse) 다이얼링 전화기를 들면 단말기와 교환기 사이에 －48V 직류 전류 루프(DC current loop)가 형성 전화통화는 이 전류 루프가 형성된 상태에서 교류 (AC) 파형으로 단말기와 교환기 사이를 오고 간다. DP (Dial Pulse) 다이얼링 DP 다이얼의 속도규정 make 시간(TM), break 시간(TB) make/break 혹은 mark/space

-48V DC 전류 루프와 DP 다이얼링

전자식 다이얼링 DTMF(Dual Tone Multiple Frequency) 다이얼링 -48V DC 를 사용하는 이유 각 자릿수에 해당되는 두 개의 주파수가 서로 다른 전송레벨로 교환기에 다이얼링 신호를 보냄 -48V DC 를 사용하는 이유 높아야 효율적이나 안전때문에 48V 정도로 한정 부식(Cu2O)방지를 위해 (-)전압으로 동선을 대전

10.8 FDMA/TDMA/CDMA의 비교 다중화 및 다중접속은 한 가지 방식이나 기술만 사용하는 것이 아니다 통신시스템의 각 구성요소에서 필요한 복합적인 기술방식들을 모두 사용하고 있다.  TDMA를 위해서는 우선 FDM으로 나눠야 한다  TDMA나 CDMA 방식도 TDM 전송선로를 이용 이동통신 시스템의 다중접속 방법 비교 남들이 사용하지 않고 있는 주파수 채널, 시간 슬롯, 코드를 이용하여 통화를 시도한다.

FDMA : 주파수분할 다중접속 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 제1세대 이동전화 북미,호주,한국의 AMPS, 유럽 및 일본의 TACS

TDMA : 시간분할 다중접속 TDMA(Time Division Multiple Access) 제2세대 이동전화 유럽 33개국 등 GSM, 미국의 PDC, 일본의 PHS

CDMA : 코드분할 다중접속 CDMA(Code Division Multiple Access) 제2.5세대 이동전화 (IMT-2000으로 가는 중간단계) 미국과 한국의 디지털 셀룰러 이동전화, PCS 한국이 세계최초로 상용 서비스를 시작 같은 주파수 대역에서 가입자 수의 비교 FDMA 방식 1배 TDMA 방식 3배, CDMA 방식 10~20배까지 (실제로는 1배~10배) CDMA는 FDMA와 TDMA를 혼합한 형태

CDMA의 특징 CDMA의 장점 잡음이나 간섭 등 방해전파(jamming)에 대한 저항성이 강하다. 사용자마다 고유한 코드를 사용해 암호화하므로 통화비밀을 유지할 수 있다. 전파의 강도가 시간적으로 변동되는 이른바 페이딩(fading) 채널 전파 환경에서 받는 영향이 작다. 직교하는 다른 코드 사이에는 시간변동의 영향을 받지 않아 TDMA에 비해 정확한 전송시간 조정이 필요하지 않다.

CDMA의 특징 사용자마다 고유한 PN(Pseudo random Noise) 코드⇒ 변복조과정에서 동일한 코드를 사용 주파수 대역확산(spread spectrum) 특성 잡음,간섭에 강하고 도청방지 등 보안성이 장점

10.9 CDMA의 방법 직접확산방법(direct spread method) DS/SS(Direct Sequence/Spread Spectrum) 반송파(carrier)를 하나만 사용 PN코드(Pseudo random Noise Code)라는 정보코드보다 속도가 빠른 특정 코드 열을 사용 송신측(예) 전송속도는 빨라지고, 주파수대역폭은 늘어난다. 수신측(예) PN 코드는 신호를 전송하기 위해 사용되는 일종의 의사잡음(가짜 잡음)이다.

주파수도약 방법 주파수도약방법(frequency hopping method) FH/SS(Frequency Hopping/Spread Spectrum) 여러 개의 반송파주파수(multi carrier)를 사용 송수신단이 미리 정한 동일한 주파수 도약 패턴

MATLAB 실습예제 10.1

MATLAB 실습예제 10.1 실행결과

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