디지털-아날로그 부호화.

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1 디지털-아날로그 부호화

2 모뎀(MODEM : MOdulator와 DEModulator)
입력됨 0과 1의 디지털 신호를 아날로그 신호를 다루는 전송 회선에 맞게 변조하는 회선을 통해 상대편 모뎀으로 전송하면, 그 상대편 모뎀에서는 그 변조된 신호를 복조하여 본래의 디지털 신호로 재생시켜 주는 신호 변환 장치 1) 모뎀의 동작 ① 송신부 변조기에서 변조된 방송 주파수(보통 1,700～1,800[Hz])를 대역 제한 필터, 증폭기, 변형기를 거쳐 적당한 아날로그 신호로 전송 모뎀의 송신부 동작 - 변조기 : Modulator - 부호화기 : Encoder - 증폭기 : Amplifer - 변형기 : Transformer 대역 제한 필터 : BLF(Band Limiting Filter) ② 수신부 송신부에서 전송된 아날로그 신호가 자동 이득 조절기를 거쳐 적당한 산호의 크기로 분할되어 복조기로 전송 모뎀의 수신부 동작 복조기 : Demodulator 대역 제한 필터 : BLF(Band Limiting Filter) 복부호화기 : Decoder 자동 이득 조절기 : AGC(Automatic Gain Control)

3 6. 신호 변환

4 데이터 인코딩 데이터: 사용자 정보에 통신 프로토콜 기능이 포함된 것 전송신호: 전송매체를 통하여 전달되는 전기, 광신호
Encoding: 데이터를 디지털 전송신호로 매핑시키는 것 Digital Digital Digital 화 Analog Analog 변조(Modulation):데이터를 반송파(Carrier)에 실어 아날로그 전송신호로 만드는 것

5 모뎀의 동작 원리 M O D E M O D E 변조 (modulation) 복조 (demodulation) 전화선 DTE
송신 모뎀 (originating modem) 수신 모뎀 (answering modem) 디지털 신호 아날로그 신호 디지털 신호

6 모뎀의 변조 방식 진폭 편이 변조(ASK) 정현파의 진폭에 정보를 전송하는 비 동기 변조 방식이나 잡음이나 진폭 변동에 약함
주파수 편이 변조(FSK) 정현파의 주파수에 정보를 전송하는 비동기 변조 방식(2,400[bps]이하)으로 잡음이나 진폭 변동에 강함 위상 편이 변조(PSK) 정현파의 위상에 정보를 전송하는 동기식 변조 방식(2,400～4,800[bps])임 직교 진폭 변조(QAM) 위상이 서로 직교하는 두 개의 반송파를 두 개의 다른 정보 신호로 진폭을 변조해 송신하는 변조 방식으로 고속 전송(9600[bps])이 가능

7 멀티 포트 모뎀과 멀티 포인트 모뎀 멀티 포트 모뎀(multi-port MODEM)
시분할 다중화기와 고속 동기식 모뎀을 이용하여 여러 개의 포트에 속도를 차별화하여 운영하는 모뎀 멀티 포인트 모뎀(multi-point MODEM) 복수의 모뎀을 이용한 멀티 포인트 시스템에서 전송 지연을 줄이기 위해 고속 폴링을 적용한 모뎀

8 음향 결합기(acoustics coupler)
전화기의 송/수화기에 연결되어 데이터 전송이 수행되는 것 모뎀이 전화 회선에 직접 연결되는 반면 음향 결합기는 사용할 때 송/수화기를 통하여 사용할 때만 연결되어 데이터를 송수신 비 동기식 주파수 편이 변조(FSK)를 사용하므로 2선식 전이중 방식의 전송이 가능

9 DSU(Digital Service Unit)
정의 디지털 회선을 이용하여 통신할 때 사용 직렬 Unipolar 신호를 변형된 Bipolar 신호로 바꾸는 장비 특징 디지털 전송에서 전송로의 양끝에 설치되어 디지털 신호가 디지털 전송로로 전송하기 적합하도록 변경 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하여 전송하는 모뎀보다 회로 구성이 간단하고 비용도 적게듬 DSU의 속도는 모뎀보다 빠름

10 대역폭 신호 대역폭 전송 매체 음성 3,100 hz 전화선 4,000 hz 영상 4 Mhz 동축 케이블 350 Mhz
대역폭은 신호가 차지하고 있는 주파수 범위(스펙트럼)의 크기 또는 전송 매체가 수용할 수 있는 주파수 범위의 크기를 말한다. 전송 매체의 대역폭은 일반적으로 전송하고자 하는 신호의 대역폭보다 크거나 같아야 하는데, 아래 표에서는 음성, 영상 신호의 대역폭과 이들 신호를 전송할 수 있는 대표적인 전송 매체인 전화선, 동축 케이블의 대역폭을 보여 주고 있다. 신호 대역폭 전송 매체 음성 3,100 hz 전화선 4,000 hz 영상 4 Mhz 동축 케이블 350 Mhz

11 통신 속도 변조 속도 Baudot 코드를 개발한 프랑스 과학자 (Jean Maurice Emile Baudot) 기념 신호 속도의 한 단위로 초당 발생한 이산 조건 (discrete condition)이나 신호 사건 (signal event)의 수 한 신호 사건을 1비트로 정의할 경우 baud는 bps와 동일한 의미 1초간에 전송 할 수 있는 부호 단위의 수를 의미 한다. B=1/T [Band] 예) 주파수 변조에서 1 또는 0을 나타내는 교류 신호의 1비트 분의 시간이 5[ms]일때 변조 속도는? B = 1/0.005 =200[Baud] 데이터 신호 속도 1초간에 전송할 수 있는 비트 수를 의미한다. (BPS : Bits Per Second) S = n/T = n * 1/T = n * B [bps] 예) 1200[Baud]의 4위상 변조의 경우에는 하나의 변환점으로 2비트를 전달하므로 2400[bps]이다. 데이터 전송 속도 데이터 회선을 통하여 보내지는 문자(character),단어(word),블록(block) 등의 수 이다. (단위 : [캐릭터/초], [워드/초], [블록/초]) 보오 속도 = (bps 속도)/(단위 신호당 비트 수) 예) 표준 속도가 50보오인 데이터 전송에서 1분간에 전송할 수 있는 문자의 수는?(1자를 8단위로 할 경우) l = baud/n * 60 = 50/8 *60=375[자/분]

12 전송 속도 전송 속도는 두 가지 단위에 의해 표현되는데, bps와 baud(보오)가 바로 그것이다. bps는 초당 전송되는 비트수를 나타내며 baud는 초당 전송되는 단위 신호의 수를 나타낸다. 이렇게 두 가지 단위가 사용되는 이유는 하나의 이진 비트를 디지탈 신호로 표현할 때 다양한 갯수의 단위 신호, 예를 들면 0.5, 1, 2 개 등의 단위 신호로 표현할 수 있기 때문이다. 이 두 가지 단위 중에서 bps는 사용자 측에게 중요한 의미를 가지게 되고 baud는 전송 장비 구현자에게 중요한 의미를 가지게 된다

13 통신로 용량 샤논의 정리 C = W log2(1+S/N) [bit/sec]

14 7. 전송 제어 방식 전송 제어란 데이터를 원할하게 전송하기 위하여 전송하기 전에 상대방 접속과 확인 등의 사전 처리와 데이터 전송이 종료한 시점에서 정확히게 데이터의 전송이 이루어졌는지 상호 확인하고, 회선을 단절하는 등의 사후 절차를 의미한다. 단말 장치 (DTE) 신호 변환 장치 (DCE) 신호 변환 장치 (DCE) 통신 제어 장치 (DCE) 컴 퓨 터 (DCE) 주 변 장 치 전용회선 교환기 교환회선 통신회선 데이터 전송계 데이터 처리계

15 전송제어 절차 회선제어기능 데이터의송수신에필요로하는논리적인링크확립 데이터의송수신이이루어지는제어기능 전송제어절차
통신을시작해서종료하기까지의단계 다섯단계로구성 1단계 : 데이터의 통신회선의 접속 2단계 : 데이터 링크의 설정 3단계 : 정보 메시지의 전송 4단계 : 데이터 링크의 해제 5단계 : 데이터 통신회선의 절단 전송제어절차종류 BASIC 절차 HDLC 절차

16 회선 구성(Line configuration)
둘 이상의 장치가 하나의 링크에 연결되는 방식을 말하며, 두 장치간에 전송이 발생할 때 중간적인 장치를 거치지 않고 직접적으로 신호가 전송되는 경우를 직접 링크(direct link)라 한다. 토폴로지(Topology)에 의한 구분 Point-to-Point MultiPoint/MultiDrop 중첩성에 의한 구분 단방햔 전송 반이중 전송 전이중 전송

17 회선 원칙(line discipline)
링크상의 장치(송신기와 수신기)들의 상태를 설정하는 것이다. ENQ 설정 Point-to-Point 방식에 이용되는 방식 ENQ : 먼저 데이터를 받을수 잇는지를 묻는 질의 ACK : 준비가 되어 있다는 확인 응답 NAK : 준비가 되어 있지 않다는 부정응답 EOT : 모든 데이터를 전송 했다는 전종종료 ACK Data 데이터 종료 ACK Data ACK EOT 종료 시간 시간

18 주국과 종속국 경쟁 방식 Poll/select 중앙집중방식 비중앙제어방식
두 종류다 미리정해진 제어국이 다른제어국의 발신권을 제어하는 방식 경쟁 방식

19 흐름 제어 링크상의 장치(송신기와 수신기)들의 상태를 설정하는 것이다. ENQ Point-to-Point 방식에 이용되는 방식
ACK : 준비가 되어 있다는 확인 응답 NAK : 준비가 되어 있지 않다는 부정응답 EOT : 모든 데이터를 전송 했다는 전종종료 WT ACK Data WT ACK Data WT ACK EOT 시간 시간

20 1]베이직 제어 절차(Basic control procedures)
컴퓨터와 단말기 사이에서 일정한 전송 제어 문자를 사용하여 구성한 정보 메시지를 오류없이 전송한다. 베이직 절차는 간단한 데이타 링크 제어 환경을 위해서 제안되었는데 다음과 같은 특징들을 가지고 있다. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 코드셋 내의 10개의 전송 제어 문자를 사용하여 통신을 제어한다. 저속 통신에 사용된다. 프레임의 구성 단위가 문자이다. (이러한 프레임을 문자 지향형(character-oriented) 프레임이라 한다.) 베이직 제어 절차의 10 개의 전송 제어 문자와 사용 용도는 다음과 같다

21 프레임 구조 베이직 절차에서는 사용자 데이타를 '정보 메시지'라 부르는데, 그 구조는 아래 그림과 같다.
베이직 절차의 프레임에는 명령 및 응답 전송에 사용되는 제어 프레임과 사용자 데이타 전송에 사용되는 정보 프레임의 2가지 종류가 있다. 아래 그림에서는 이 중에서 정보 프레임의 5 가지 형태를 보여 주고 있다 위 그림에서 볼 수 있듯이, 사용자 데이타인 '정보 메시지'는 적절히 분할되어 1개 이상의 정보 프레임으로 전송된다. 각 정보 프레임의 맨 마지막 필드인 'BCC 필드'는 에러 검사 정보용 필드이다. 문자 코드로 ASCII 코드를 사용할 때는 여기에 수평 수직 패리티가 들어가게 되고 EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) 코드를 사용할 때는 수평 패리티만이 들어가게 된다

22 데이터 링크 프로토콜 데이터 링크 층 구현에 사용된 규약

23 데이터 링크 프로토콜 데이터 링크 프로토콜 비동기 프로토콜 동기 프로토콜 비트 스트림에 있는 각 문자를 독립적으로 다룸
전체 비트 스트림을 같은 크기의 문자들로 나누어 처리

24 비동기 프로토콜 주로 모뎀에서 사용하며, 시작과 정지 비트, 문자 사이에 가변 길이 갭을 가짐

25 Xmodem Xmodem Ward christiansen에 의해 PC간의 전화선 통신을 위한 파일 전송 프로토콜 설계(1979) 반이중 stop-and-wait ARQ 프로토콜

26 XMODEM 프레임

27 XMODEM 프레임 XMODEM 프레임 SOH(헤더 시작) : 1 바이트
헤더 : 2 바이트(순서 번호, 순서번호 유효성 검사) 데이터(Binary, ASCII, Boolean, Text 등) : 128 바이트 CRC : 데이터 필드 오류 검사

28 YMODEM YMODEM XMODEM과 유사한 프로토콜 데이터 단위 : 1024 바이트
전송을 정지하기 위해 2개의 CAN을 송신한다 ITU-T CRC-16은 오류 검사용 동시에 여러 개의 파일 전송 가능

29 ZMODEM ZMODEM BLAST(Blocked Asynchronous Transmission) Kermit
XMODEM과 YMODEM의 특징을 조합한 새로운 프로토콜 BLAST(Blocked Asynchronous Transmission) 슬라이딩 윈도우 흐름 제어를 이용한 전이중 방식 Kermit 콜롬비아 대학에서 개발 가장 많이 사용되고 있는 비동기 프로토콜 파일전송 프로토콜 단말 에뮬레이션 프로그램

30 동기 프로토콜 LAN, MAN, WAN에서 사용

31 동기 프로토콜(계속) 문자-중심 프로토콜 비트-중심 프로토콜 프레임 또는 패킷을 문자의 연속으로 해석
프레임 또는 패킷을 비트의 연속으로 해석

32 문자-중심 프로토콜 비트-중심 프로토콜보다 비효율적이므로 오늘날 거의 사용되지 않는다
BSC(Binary synchronous communication)

33 문자-중심 프로토콜(계속) BSC(Binary Synchronous Communication) IBM에 의해 1964년에 설계
점-대-점과 다중점 구성에 사용 가능 stop-and-wait ARQ 흐름 제어와 오류 정정을 이용한 반이중 전송을 지원 전이중 전송 또는 슬라이딩 윈도우 프로토콜은 지원하지 않음

34 문자-중심 프로토콜(계속) BSC 프로토콜 제어문자 Character ASCII Code Function ACK 0 ACK 1
DLE ENQ EOT ETB ETX ITB NAK NUL RVI SOH STX SYN TTD WACK DLE and 0 DLE and 1 US NULL DLE and < STX and ENQ DLE and ; Function Good even frame received or ready to receive Good odd frame received Data transparency maker Request for a response Sender terminating End of transmission block; ACK required End of text in a message End of intermediate block in a multiblock transmission Bad frame received nothing to send Filler character Urgent message from receiver Header information beings Text beings Alerts receiver to incoming frame Sender is pausing but not relinquishing the line Good frame received but not ready to receive more

35 BSC 프레임 BSC 프레임

36 문자-데이터 프레임 데이터 프레임

37 BSC 프레임 헤더를 포함한 BSC 프레임 SYN (SYNchronous idle) : 동기 문자,
SOH (Start of Heading) : 헤딩 시작 - STX (Start of Text) : TEXT(본문) 시작, 헤딩 종료, 전송할 데이터 집합의 시작 - DLE (Data Link Escape) : 데이터 투과성을 위해 삽입 (전송제어문자와 전송 테이터 구분하기 위한 보조적인 제어의 목적) - ETX (End of Text) : TEXT 종료 - ENQ (ENQuiry) : 상대국의 응답을 요구 - EOT (End Of Transmission) : 전송 종료 - ACK (ACKnowledge) : 긍정 응답 - NAK (Negative AcKnowledge) : 부정 응답

38 문자-다중 프레임 전송 다중 프레임 전송 메시지 텍스트를 여러 개의 블록으로 나누어 전송

39 문자-중심 프로토콜(계속) 다중 프레임 전송

40 문자-제어 프레임 제어 프레임 명령어 전송에 사용

41 문자-제어 프레임 제어 프레임 3가지의 목적에 사용 연결 설정(establishing connections)
데이터 전송시 흐름 유지 및 오류 제어 연결 해제(terminating connection)

42 문자-제어 프레임

43 문자-데이터 투명성 데이터 투명성 데이터에 들어 있는 제어문자를 실제 제어문자로 인식하지 못하도록 비트 스터핑(bit stuffing) 이용

44 비트-중심 프로토콜 보다 짧은 프레임에 많은 정보를 전송 문자-중심 프로토콜에 있는 투명성 문제 해결

45 비트-중심 프로토콜 SDLC(Synchronous Data Link Control)
IBM에 의해 1975년에 개발 HDLC(High-Level Data Link Control) ISO에 의해 1979년에 개발 LAPs(LAPS, LAPD, LAPM, LAPX, etc) ITU-T에 의해 1981년 이후로 개발되어 왔음 PPP, frame relay ITU-T와 ANSI에 의해 개발

46 HDLC HDLC 모든 비트-중심 프로토콜은 ISO에서 규정한 상위-레벨 데이터 링크 제어와 연관됨