2011. 3 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과 정보통신의 기본원리 Chapter 02 2011. 3 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과.

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1 2011. 3 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과
정보통신의 기본원리 Chapter 02 김 형 진 전북대학교 IT응용시스템공학과

2 Section 1 단말기 기술 Section 2 전송 기술 Section 3 유선통신 Section 4 무선통신
1-1 음성단말기 기술 1-2 음성인식 기술 1-3 영상처리 기술 1-4 단말기 기술의 향후 전망 Section 2 전송 기술 2-1 정보 전송 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 2-3 전송의 기본 요소 Section 3 유선통신 3-1 유선통신이란? 3-2 유선 전송 선로 Section 4 무선통신 4-1 이동통신 4-2 위성통신 4-3 무선 전송 통신 수단 Section 5 시스템 Section 5 정보전송방식

3 1-1 음성 단말기 기술 정보통신 단말기기 1. 단말기 기술
우리가 필요로 하는 각종 정보를 작성하거나 변화시켜 원거리에 있는 사용자 혹은 시스템 사이에 정보를 전달 또는 교환하기 위해 사용하는 사용자와 통신망 사이의 장치

4 1-1 음성 단말기 기술 정보통신기술의 핵심 : 정보를 원거리에 정확히 전달하는 것 1. 단말기 기술
음성입력장치 : 영구자석에 코일이 감겨진 전자석과 떨리면서 소리를 내는 진동판 음성출력장치 : 진동판이 떨리면서 상대방의 목소리를 다시 만들어내 소리 정보를 사람이 알아들을 수 있게 함

5 1. 단말기 기술 1-2 음성인식 기술 음성인식 : 일반적으로 마이크나 전화를 통하여 얻어진 음향학적 신호를 단어나 단어 집합 또는 문장으로 변환하는 과정 숙련을 요하지 않는다. 고속입력이 가능하다. 손발이 구속되지 않는다. 음성인식 기술의 종류 사용자에 따라 화자종속방식(Speaker Dependent System), 화자독립방식(Speaker Independent System), 화자적응방식(Speaker Adaptive System) 발음방식에 따라 고립단어인식, 핵심어인식, 연결단어인식, 연속음성인식, 대화음성인식 인식대상 어휘 수에 따라 소용량, 중용량, 대용량 인식기술로 분류 단어단위로 인식하는 단어인식기술, 음소단위로 인식하는 가변어 인식기술로도 나뉨

6 1-2 음성인식 기술 음성인식 음성합성 음성이해 1. 단말기 기술
컴퓨터가 음향학적 신호(acoustic speech signal)를 텍스트로 매핑(mapping)시키는 과정 음성합성 문서를 입력하여(written input) 자동적으로 생성되는 합성 음성으로 변환하여 출력하는(spoken output) 것 음성이해 컴퓨터가 음향 음성 신호(acoustic speech signal)를 듣고서 음성의 의미 (abstract meaning)로 매핑(mapping)시키는 과정

7 1-3 영상처리 기술 영상 UCC(User Created Contents) 1. 단말기 기술
기존의 미디어보다 빠르고 의미 있는 정보들을 생산해 내면서 확산된 사용자가 직접 제작한 콘텐츠 대표적인 동영상 사이트 : 미국의 유튜브(YouTube)와 한국의 판도라TV, 곰TV, 아프리카, 아우라, 엠군, 엠엠케스트, 프리챌큐 등

8 1-3 영상처리 기술 영상을 처리하는 과정 영상의 결과 1. 단말기 기술 화상(image)은 스캔
동영상은 디지털카메라나 캠코더를 이용하여 영상을 찍은 후 컴퓨터로 전송하거나, 아날로그 카메라를 통해 입력된 영상데이터를 아날로그-디지털 변환 보드를 통해 컴퓨터로 전송 영상의 결과 모니터나 프린터 등의 출력장치를 통해 사용자가 알아볼 수 있도록 출력하거나 저장장치에 저장, 혹은 원격지에서 재사용을 위해 전송 가능

9 1-4 단말기 기술의 향후 전망 앞으로 단말기 기술의 개발방향
1. 단말기 기술 1-4 단말기 기술의 향후 전망 앞으로 단말기 기술의 개발방향 사용자의 이용 편의성을 추구함과 동시에 ISDN, 이동통신 등의 통신기술과 컴퓨터 기술의 발전에 힘입어 기계 간의 통신에서 한층 발전한 인간통신을 촉진하는 방향으로 진행 멀티미디어화, 퍼스널화, 고기능화, 고속화로 진전되어 갈 것 ISDN(Integrated Service Digital Network) ISDN은 각종 통신서비스마다 개별적으로 운영되고 있는 기존 통신망과는 달리 음성, 데이터, 영상 등 다양한 형태의 정보를 하나의 통합된 망에서 제공하는 고속, 고품질의 경제적인 디지털 통신망을 의미

10 정보 전송계 정보 처리계 2. 전송 기술 정보를 전송할 수 있는 단말 장치, 통신 회선, 신호 변환 장치로 구성
정보를 수신할 수 있는 통신제어 장치와 확인하는 컴퓨터 시스템으로 구성

11 2. 전송 기술 정보통신시스템 구성요소의 기능

12 정보통신시스템의 하드웨어와 소프트웨어 2. 전송 기술 정보전송시스템과 정보처리시스템으로 분류 가능 정보전송시스템 정보처리시스템
정보 전송 하드웨어, 정보 전송 소프트웨어 정보처리시스템 정보 처리 하드웨어, 정보 처리 소프트웨어

13 단말 장치(DTE) 2. 전송 기술 키보드, 모니터, 프린터 등 컴퓨터와 연결하는 모든 주변 장치를 말함
단말기 또는 단말, 터미널(Terminal)이라 하고, 컴퓨터 네트워크에서는 컴퓨터 자체를 단말 장치로 사용하기도 함

14 2. 전송 기술 단말 장치의 구성과 기능 입출력 제어부 : 외부에서 정보를 받아들이고, 정보통신시스템에서 처리한 결과를 외부로 출력하며, 입출력할 때 필요한 제어 수행 송수신 제어부 : 데이터를 송수신하며, 전송 제어문자를 검사하여 단말 장치가 필요한 동작을 수행할 수 있게 함 오류 제어부 : 오류를 검출하고 복구 공통 제어부 : 단말 장치를 종합적(입출력 제어, 오류 제어, 송수신 제어 등)으로 제어

15 2-1 정보 전송 전송 기저대역(baseband) 신호 신호의 변조 다중화란 2. 전송 기술
정보를 포함하는 신호를 전송매체를 통해 임의의 한 점으로부터 다른 한 점으로 전달하여 주는 기능 기저대역(baseband) 신호 다른 형태로 변환되지 않은 원래의 전기신호 신호의 변조 주로 전송매체 또는 수신단국이 신호를 적절히 전송, 수신할 수 있도록 신호의 형태나 주파수 범위를 변환하는 기능 다중화란 매체의 전송효율을 높이기 위하여 여러 개의 신호를 하나의 신호로 묶어 하나의 매체로 전송할 수 있도록 변환하는 기능

16 2. 전송 기술 2-1 정보 전송 전송된 신호가 수신단국에 도착하게 되면 전송단국의 역순 즉, 역다중화(다중화의 반대기능)와 복조(변조의 반대기능)를 거쳐 기저대역 신호로 환원되며 이 신호가 각각의 수신 정보원으로 전송

17 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 아날로그 방식 디지털 방식 두 가지 방식의 근본적인 차이는 변화량이 가지는 값의 범위
2. 전송 기술 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 아날로그 방식 시간의 흐름에 따른 어떤 변화량을 표시하고자 할 때 함수를 사용 기온의 변화를 표시하려면 가로축에 시간을, 세로축에 온도를 표시하고 연속적인 데이터로 나타냄 디지털 방식 연도별로 어느 학교의 학생 수의 변화를 표시하려면 가로축에 연도를, 세로축엔 학생 수를 연별로 서로 떨어뜨리며 표시 도서관의 장서 수의 변화 등을 표시할 때도 같은 방식이 편리할 것 두 가지 방식의 근본적인 차이는 변화량이 가지는 값의 범위

18 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 개념적 차이 2. 전송 기술
아날로그 신호와 디지털 신호의 차이는 연속신호(continuous signal)와 이산신호(discrete signal)의 개념적 차이와 조금 미묘하게 구분

19 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 아날로그는 어떤 종류이든지 디지털 방식으로 표시할 수 있음 표본화(sampling)
2. 전송 기술 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 아날로그는 어떤 종류이든지 디지털 방식으로 표시할 수 있음 아날로그 특성인 양의 변화를 디지털 방식으로 표시하기 위해서는 표본화(sampling)와 양자화(quantization) 과정을 거쳐야 함 이는 오류를 수반하게 됨 표본화(sampling)

20 2-2 아날로그 신호와 디지털 신호 양자화(quantization) 부호화(coding) 2. 전송 기술
표본화와 양자화를 거친 디지털 정보를 표현하는 과정 표본화와 양자화를 거친 후 데이터의 변화

21 2. 전송 기술 2-3 전송의 기본 요소 가장 기본적인 통신 시스템 : 송신기, 전송로와 수신기로 구성

22 모뎀 : 아날로그 전화선 이용하는 신호변환 장치 디지털 서비스 유닛(DSU) : 디지털 전용회선 이용하는 신호변환 장치
2. 전송기술 신호변환 장치 종류 모뎀 : 아날로그 전화선 이용하는 신호변환 장치 디지털 서비스 유닛(DSU) : 디지털 전용회선 이용하는 신호변환 장치 모뎀(MODEM = Modulator+DEModulator) 단말 장치에서 발생한 디지털 신호를 통신회선으로 전송하려고 아날로그 신호로 변환(변조)하거나 통신회선에서 수신한 아날로그 신호를 통신 제어 장치나 컴퓨터로 전송하려고 디지털 신호로 변환(복조)

23 모뎀이 신호를 변환하는 이유 2. 전송기술 컴퓨터에서 처리된 디지털 신호 데이터는 0V와 5V인 직류 성분 신호
변환 신호를 송신할 때는 -12V는 1,070Hz로, +12V는 1,270Hz의 다른 변조 주파수로 바꿔 전송 신호를 수신할 때는 대응 전압을 -12V와 +12V로, 변조 주파수는 2,025Hz와 2,225Hz로 각각 바꿈 복조 과정을 거쳐 직렬 전송하는 장치가 모뎀

24 모뎀의 종류 2. 전송기술 설치장소 : 내장형/외장형 모뎀 전송속도 : 저속/중속/고속 모뎀
동기 방식 : 동기식/비동기식 모뎀 사용 회선 : 전용회선/교환회선 모뎀

25 디지털 서비스 유닛(DSU, Digital Service Unit)
2.전송기술 디지털 서비스 유닛(DSU, Digital Service Unit) 디지털망을 사용할 때는 신호 형식은 그대로 둔 채 먼 거리까지 전송할 수 있도록 신호 레벨만 높여주면 됨 디지털 회선을 이용해 디지털 데이터나 신호를 먼 곳까지 안전하게 전송할 수 있도록 단극성 신호를 양극성 신호로 변환 수신 측에서는 반대 과정을 거쳐 원래의 디지털 데이터나 신호로 재생

26 통신회선 개념 데이터 전송 통로. 통신기기 사이(단말 장치와 단말 장치, 단말 장치 와 컴퓨터, 컴퓨터와 컴퓨터)를 연결
3.유선통신 통신회선 개념 데이터 전송 통로. 통신기기 사이(단말 장치와 단말 장치, 단말 장치 와 컴퓨터, 컴퓨터와 컴퓨터)를 연결 데이터를 부호화한 신호를 수신 측으로 전송하는 데이터 전송선로 또는 정보전송매체 전화선, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 마이크로파, 위성통신 등

27 3-1 유선통신이란? 유선통신이란? 모르스 통신 3. 유선통신 송수신 양자가 통신선로를 연결하여 통신하는 방식
한 쌍의 전선을 전송로로 사용 전선에 전류를 모르스 부호에 따른 시간 간격으로 흘려 보내 신호를 전달

28 3-2 유선 전송 선로 유선통신에서 케이블 3. 유선통신
얼마나 멀리 신호를 전송해야 하는가, 신호가 전달할 수 있는 정보의 양이 얼마나 되느냐 하는, 즉 전송거리와 신호의 양에 따라 결정 전송선로에 의한 손실을 최소화시키는 것이 경제적인 장거리 유선통신의 관건

29 3-2 유선 전송 선로 가공 나선 이중 나선(꼬임선) 3. 유선통신 최초로 사용된 통신 선로로, 철에 구리를 입힌 개방형 선로
두 가닥의 구리선이 한 쌍을 이루어 꽈배기 모양으로 꼬여 있는 유선 선로로 평형 케이블

30 3-2 유선 전송 선로 동축 케이블(coaxial cable) 광섬유 케이블(optical fiber cable)
3. 유선통신 3-2 유선 전송 선로 동축 케이블(coaxial cable) 신호 전송을 위한 내부 도체와 이를 둘러싼 외부 도체로 구성된 케이블 가장 용도가 다양한 전송 매체 광섬유 케이블(optical fiber cable) 석영 유리를 재료로 사용하여 빛 에너지를 전송하는 방식의 유선 선로로, 빛의 (전)반사 성질을 이용

31 이중나선(꼬임선) 개념 3. 유선통신 구리선 두 가닥을 서로 균일하게 꼬아서 여러 다발로 묶어 보호용 피복선을 입힌 케이블
트위스티드 페어 케이블이라고도 함 인접한 쌍과의 전자기 간섭현상을 줄이려고 전선을 꼬아서 사용 피복된 도선 여러 쌍을 묶어 선(케이블) 하나를 만듦. 단거리에는 직경이 0.4mm 정도, 장거리에는 1.6mm 정도인 선 사용

32 동축 케이블(Coaxial Cable) 소개
3. 유선통신 동축 케이블(Coaxial Cable) 소개 내부에 있는 단일 구리선과 외부 도체가 3:6 비율로 구성 중심 도체는 반지름이 약 2.6mm, 외부 도체는 반지름이 약 9.5mm, 내부 도체 반지름은 1.18mm, 외부 도체 반지름은 4.44mm인 세심 동축 케이블을 사용하기도 함 내부 도체와 외부 도체 사이에는 절연물질이 있으며, 외부 도체는 피복으로 보호 케이블 내에는 질소 가스가 봉입되어 케이블 고장을 미리 알 수 있음

33 광섬유 케이블(Optical Fiber Cable) 소개
3. 유선통신 광섬유 케이블(Optical Fiber Cable) 소개 지름 굵기가 0.1mm 정도인 석영(유리 섬유)을 케이블에 여러 가닥 넣어 레이저광의 전반사 현상을 이용해 데이터를 전송하는 원통형 선로 광 코아, 광 클래딩, 자켓 등으로 구성  광 코아(Optical Core) : 광섬유의 가장 안쪽 부분에 위치하며 굴절률이 큰 유리나 플라스틱으로 만든 하나 이상의 매우 가는 가닥  광 클래딩(Optical Cladding) : 굴절률이 적은 유리나 투명 플라스틱으로 되어 있음  자켓(Jacket) : 플라스틱의 외부로 코팅된 절연막이며 외적인 위험 요소로부터 보호

34 4. 무선통신 무선통신 안테나나 텔레스코프를 이용하여 전자파를 대기나 수중으로 직접 전파시켜 통신하는 방법 고정 무선국 특정 지역의 전화나 전신 등 고정 무선통신을 위해 여러 가지 안테나가 특정 장소에 고정 설치되어 있는 곳 위성통신 지구 궤도 상을 돌고 있는 인공 위성을 통해 필요한 신호를 지상과 주고 받음

35 4. 무선통신 이동 무선국 특별 실황중계, 이동통신 또는 특수 목적으로 차량에 무선장비를 탑재하고 상황에 따라 여러 곳으로 이동할 수 있음

36 전송선로 특징과 장단점 4.무선통신 전송 속도(BPS, Bit Per Second)에 영향을 줌

37 4-1 이동통신 무선을 이용하여 가입자가 이동 상태에서도 상대방과 교신을 할 수 있게 하는 것 셀룰러(cellular) 방식
4. 무선통신 4-1 이동통신 무선을 이용하여 가입자가 이동 상태에서도 상대방과 교신을 할 수 있게 하는 것 셀룰러(cellular) 방식 한 지역의 가입자들을 셀이라 부르는 동일 중심 주파수를 사용하는 통화 존으로 구분하고, 각 존의 중심에 기지국이라 부르는 일종의 중계국을 설치하여, 이 셀에 소속된 가입자는 이 셀의 기지국을 통해서 다른 셀이나 지역에 있는 가입자와 통화하도록 하는 방식

38 4-1 이동통신 주파수의 재활용 시분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access)
4. 무선통신 4-1 이동통신 주파수의 재활용 셀룰러 방식은 주파수 사용 효율을 높이기 위해 한 셀에 이웃하고 있는 셀들에는 다른 중심주파수를 배정 셀 사이가 충분히 멀어 서로 통화 간섭을 주지 않는 거리에 있을 때는 기 배정된 주파수를 재활용 시분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access) 한 셀의 소속 가입자 수를 증가시키기 위해서 여러 가입자로부터의 신호를 시간 슬롯(slot)을 정해 교대로 접속 코드분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 여러 가입자 신호를 할당된 전 주파수 대역에 코드화하여 분산

39 4-2 위성통신 인공위성 인공위성의 역할 4. 무선통신
군사, 과학 및 통신을 목적으로 지상으로부터 수100km에서 수10,000km 상공에 지구 주위를 수 시간에서 수십 시간 주기로 공전하면서 방송, 전화 등의 장거리 전송 링크로서의 역할, 지구의 기상 및 환경 변화 정보, 지형 및 시설 관측 정보, 항법 및 위치 정보 그리고 우주탐사선과 지상의 통신 링크를 제공 인공위성의 역할 단순 중계기로서 한 지구국의 신호를 다른 지구국으로 중계해주는 역할 아주 먼 거리에 있는 지구국들을 연결하기 위해 위성과 위성 사이의 교차 링크를 형성해 주는 역할 지구국과 가입자를 중계

40 4. 무선통신 4-2 위성통신 우리나라 인공위성의 발자취

41 4. 무선통신 4-2 위성통신 정지위성 지구의 자전과 동기시켜 지상에서 보았을 때 위성이 공중에 고정되어 있는 것과 같은 정지상태로 만든 것

42 4-2 위성통신 상용화된 위성통신 시스템 4. 무선통신
국제통신을 목적으로 1965년에 설립된 인텔세트, 인말세트 그리고 구 소련과 동구권 중심 국제위성 통신 전용인 인터스프트닉

43 4-2 위성통신 GPS(Global Positioning System) 4. 무선통신
이동통신에 있어 가장 큰 문제 중의 하나인 가입자 위치의 정확한 판단을 가능 자동 항법 자동차를 가능 미래의 정보 통신에 더 큰 역할을 제공할 것으로 기대

44 4-3 무선 전송 통신 수단 라디오파(radio wave) 지상 마이크로파(terrestrial microwave)
4. 무선통신 4-3 무선 전송 통신 수단 라디오파(radio wave) 단방향(방송망)형 무선 통신 수단으로, 30Mhz ~ 1 GHz의 주파수 범위를 이용 지상 마이크로파(terrestrial microwave) 포물선 모양의 접시형 안테나를 이용하는 무선 통신 수단으로 2∼40GHz의 주파수 범위를 이용 위성 마이크로파(satellite microwave) 지상에서 마이크로파를 이용하여 위성으로 쏘아 올린(uplink) 신호를 위성에서 증폭하고, 이를 다시 다른 주파수로 송신(downlink)하는 무선 통신 수단

45 5. 시스템 정보 처리 시스템 데이터 처리계 또는 컴퓨터 시스템이라고도 함 시스템의 특성에 따라 하드웨어와 소프트웨어로 구분

46 캐스팅 모드(casting mode)의 전송 방식
6. 정보전송방식 캐스팅 모드(casting mode)의 전송 방식 캐스팅 모드(casting mode)는 통신에 참여하는 송신자와 수신자의 숫자를 의미 유니캐스트(unicast) 정보를 송수신할 때 송신 노드와 수신 노드가 각각 하나인 경우 브로드캐스트(broadcast) 정보를 송수신할 때 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 모든 수신 가능 노드에 데이터를 전송하는 경우 멀티캐스트(multicast) 정보를 송수신할 때 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 하나 이상의 수신 노드에 데이터를 전송하는 경우 애니캐스트(anycast) 정보를 송수신할 때 송신 노드가 네트워크에 연결된 수신 가능한 노드 중에서 어떤 한 노드에 데이터를 전송하는 경우

47 6. 정보전송방식

48 Thank You