1 통신.

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1 1 통신

2 학습목표 목차 통신의 개념을 살펴보고 통신 시스템의 구조를 학습한다.
아날로그와 디지털 신호에 대한 개념을 이해하고 전송하는 방법과 종류를 설명한다. 전송 매체의 개념과 종류를 살펴보고 각 전송 매체의 특징을 학습한다. 목차 통신의 이해 아날로그 통신 /디지털 통신 전송 매체

3 01_통신의 이해 통신의 개념 통신(Communication) : 송신자와 수신자가 전송 매체인 통신로를 이용하여 상호 간에 데이터(정보)를 주고받는 행위 데이터(Data) : 현실 세계에서 관찰이나 조사를 통해 수집, 생산되는 사실이나 측정값 정보(Information) : 현실 세계에서 발생한 여러 데이터를 가공·처리하여 만든 것으로, 약속이나 관습에 따라 의미를 부여한 것 통신의 역사 인류 최초의 통신은 말(언어) 청각을 이용한 북, 시각을 이용한 봉화, 비둘기나 말과 같은 동물을 이용한 통신은 도구를 이용한 원거리 통신 인류 최초의 근대적 통신 방법 : 모스(Morse) 부호를 이용한 전신 전화 : 음성을 전기 신호로 바꾸어 전송하고, 이를 다시 음성으로 재생하여 두 사람 사이의 통화를 가능하게 하는 통신 도구 컴퓨터의 등장 전기 통신에 이은 또 하나의 큰 변혁 미래의 유망한 산업으로 대표되는 생명 기술(BT, Bio Technology), 나노 기술(NT, Nano Technology), 정보 기술(IT, Information Technology) 등의 지식 기반 정보 산업은 정보 통신 기술을 바탕으로 하기 때문에 이들 산업과 더불어 통신 기술은 더 빠르게 발전할 것으로 예상

4 01_통신의 이해 통신 관련 용어 통신 시스템의 구성과 표준 데이터 통신(Data Communication)
데이터 전송(Data Transmission) 기술과 데이터 처리(Data Processing) 기술을 결합한 통신 기술을 의미 컴퓨터 통신 데이터 통신의 한 종류로서 특별히 컴퓨터 간의 통신만을 지칭할 때 사용하는 용어 정보 통신(Information Communication) 데이터 통신보다 발전한 개념으로, 2진 데이터뿐 아니라 음성, 화상, 영상, 멀티미디어 등을 종합적으로 서비스하는 통신 통신 시스템의 구성과 표준 데이터 통신 시스템(Data Communication System) 하나의 단말 장치가 원거리에 있는 다른 단말 장치에 통신 회선을 통해 정보를 전송하는 시스템 데이터 처리계 : 정보를 처리·가공·저장 컴퓨터, 주변 기기 데이터 전송계 : 데이터 전송을 담당 단말 장치(DTE), 데이터 전송 회선, 통신 제어 장치

5 01_통신의 이해 DTE(Data Terminal Equipment)
컴퓨터 시스템에 접속되어 데이터를 입·출력하는 데 사용하는 장치 데이터 전송 회선 DCE(신호 변환 장치)와 전송 회선(Data Transmission Line)으로 구성 통신 제어 장치 전송 회선과 단말 장치를 연결하여 송·수신되는 데이터를 조립이나 분해하여 처리하기 좋은 형태로 변환

6 01_통신의 이해 역사적인 통신 시스템 SAGE(Semi-Automatic Ground Environment)_1958년
미국에서 군사적인 목적으로 개발된 반자동 지상관제 시스템으로 세계 최초의 데이터 통신 센터에 있는 컴퓨터와 항공 레이더망을 연결하고, 항공기로부터 전달된정보를 컴퓨터로 분석한 다음 다시 항공기에 명령을 전달하는 시스템 SABRE(Semi-Automatic Business Research Environment)_1963년 세계 최초의 상업용 데이터 통신 시스템으로 항공기 좌석 예약 시스템 CTSS(Compatible Time Sharing System)_1964년 세계 최초의 시분할 시스템으로 호환성 시분할 시스템 ARPANET(Advanced Research Project Agency NETwork)_1969년 미국 국방부의 고등 연구 계획국이 개발한 컴퓨터 네트워크로 최초의 유선 패킷 시스템이자 인터넷의 시초가 된 통신 네트워크 시스템

7 02_아날로그 통신/디지털 통신 아날로그 데이터/디지털 데이터
아날로그 데이터(Analog Data) : 주어진 구간에서 연속적인 값을 가지는 데이터로, 전기나 전류처럼 시간에 따라 연속적으로 변화하는 물리량을 그대로 표현 디지털 데이터(Digital Data) : 이산 값(discrete value)을 가지는 데이터로, 아날로그 데이터를 임의의 시간에 대한 물리량으로 정수화하여 표현 디지털 데이터를 0과 1의 상태로만 생성, 저장, 처리하는 부호화 기술 각각의 부호 상태를 비트(bit)라는 단위로 표현

8 02_아날로그 통신/디지털 통신 아날로그 신호/디지털 신호
신호 : 데이터를 통신 회선을 통해 전송할 수 있는 상태로 변환시킨 것을 의미 아날로그 신호 주파수에 따라 연속적으로 변하는 전자기파를 말함 여러 가지 매체를 통해 전송 가능하며 잡음에 민감 디지털 신호 오로지 트위스티드 페어나 동축 케이블 등의 동선 매체를 통해 전송되는, 일련의 전압펄스 아날로그 신호에 비해 잡음에 강하고 여러 형태의 물리적 현상을 이용하여 편의상 전기적인 두 상태(0과 1)로 대응시켜 나타냄 아날로그 신호에 비해 비용이 저렴하고 전송 에러에 의한 손상을 비교적 쉽게 복구할 수 있다는 장점

9 02_아날로그 통신/디지털 통신 부호화 : 아날로그 데이터나 디지털 데이터를 신호로 바꾸는 과정
데이터 정보 하나하나에 대해 2진 표현으로 바꾸는 방법 부호 체계 : 모든 문자 집합에 대한 부호 집합을 의미 부호화 방법 : 아날로그 부호화 2가지, 디지털 부호화 2가지 디지털 데이터의 아날로그 부호화(디지털 데이터 ↔ 아날로그 신호) 디지털 데이터는 반송 신호의 세 가지 특성인 진폭, 주파수, 위상 중 하나를 변조하거나 이들을 적절히 결합하여 변조함으로써 부호화 부호화에 주로 사용되는 장치는 모뎀(MODEM, MOdulator & DEModulator; 변복조기)으로 PSTN(Public Switched Telephone Network; 공중전화망)에서 주로 사용 진폭 편이 변조(ASK) 방식, 주파수 편이 변조(FSK) 방식, 위상 편이 변조(PSK) 방식, 진폭 위상 편이 변조 방식

10 02_아날로그 통신/디지털 통신 디지털 데이터의 디지털 부호화(디지털 데이터 ↔ 디지털 신호)
이진 값을 나타내는 두 개의 다른 전압을 사용하여 부호화하는 방식으로 컴퓨터에서 처리된 디지털 데이터를 다른 주파수 대역으로 변조하지 않고 직류 펄스 파형으로 그대로 전송 공중 데이터 교환망(PSDN, Public Switched Data Network)에서 전송하는 방식으로 속도가 빠르고 전송 품질이 우수하지만 장거리 전송에는 부적합 DSU(Digital Service Unit) : 디지털 데이터에 대한 디지털 부호화를 위한 변환 장치

11 02_아날로그 통신/디지털 통신

12 02_아날로그 통신/디지털 통신 아날로그 데이터의 아날로그 부호화(아날로그 데이터 ↔ 아날로그 신호)
아날로그 데이터를 같은 대역폭을 갖는 아날로그 신호로 바꾸거나 다른 주파수대를 사용하는 새로운 아날로그 신호로 만들기 위하여 반송파를 변조 전화기와 방송망 시스템에서 많이 이용

13 02_아날로그 통신/디지털 통신 아날로그 데이터의 디지털 부호화(아날로그 데이터 ↔ 디지털 신호)
공중 통신망과 사설 교환기의 발전으로 전송과 교환을 디지털 방식으로 하게 됨에 따라 음성 데이터를 디지털 형태로 표현할 필요성 아날로그 데이터를 디지털 신호로 상호 변환하는 장치가 코덱(CODEC, COder & DECoder) 코덱은 펄스 코드 변조 방식(PCM, Pulse Code Modulation)을 통해 디지털 부호화를 수행 펄스 코드 변조(PCM, Pulse Code Modulation) 표본화(Sampling) : 연속적인 아날로그 데이터에서 일정 시간마다 신호의 값을 추출하는 과정으로 샤논의 표본화 이론을 바탕으로 함 펄스 진폭 변조(PAM) : 표본화에 의해 추출된 신호 양자화(Quantization) : 표본화된 신호 값을 미리 정한 불연속적인 유한 개의 값으로 표시하는 과정 양자화를 수행한 파형은 원래 신호의 파형과 차이가 생기는데, 이를 ‘양자화 오차’혹은‘양자화 잡음’이라 함 부호화(Encoding) : 양자화 과정을 통해 나온 결과 값은 정수이고 그 정수 값을 이진 값으로 변환하는 것

14 02_아날로그 통신/디지털 통신 아날로그 전송/디지털 전송 아날로그 전송 아날로그 신호를 통신 회선을 이용해 전송
거리에 따라 신호 세기가 감소하는 감쇠 현상이 발생하기 때문에 이를 복원하기 위해 증폭기(Amplifier)를 이용하여 신호를 증폭 다중화 방법으로 주파수 분할 다중화(FDM, Frequency Division Multiplexing)를 이용하기 때문에 누화 및 잡음에 민감 공중 전화망(PSTN, Public Switched Telephone Network) 디지털 전송 디지털 신호를 전송 제한된 거리에서는 별도의 장비 없이 전송이 가능 장거리 통신에서는 리피터(Repeater)를 이용하여 에러를 줄일 수 있음 리피터는 수신된 디지털 신호를 재생하여 새로운 디지털 신호로 재전송하기 때문에 아날로그 전송과는 달리 증폭에 따른 왜곡 현상을 막을 수 있음 시분할 다중화(TDM, Time Division Multiplexing)를 사용하므로 아날로그 전송보다 더 쉽고 저렴하게 전송 가능 공중 데이터망(PSDN, Public Switched Data Network)

15 02_아날로그 통신/디지털 통신 디지털 전송의 장점
초고밀도 집적 회로(VLSI) 등의 발전으로 디지털 회로의 크기는 작아지고 가격도 점점 낮아지고 있음 아날로그 증폭기와 달리 리피터는 잡음과 다른 신호 장애를 누적시키지 않아서 더 낮은 품질의 회선을 사용하거나 데이터를 더 멀리까지 전송하더라도 데이터의 충실성(Fidelity)이 유지됨 암호화 기술을 적용하기 쉬움 음성, 영상, 데이터 등 모든 형태의 정보를 통합하여 수용하는 것이 가능

16 02_아날로그 통신/디지털 통신 전송 에러 : 전송하는 과정에서 발생하는 오류를 말하며, 이러한 오류들은 전송의 품질을 저하시키는 원인 감쇠(Attenuation) 현상 : 감쇠 현상은 데이터의 전기적 전송 신호가 전송 매체를 통과할 때 흡수되거나 산란되면서 신호의 세기가 감소하는 현상 왜곡(Distortion) 감쇠 왜곡(Attenuation distortion) : 전송로 상에서 감쇠로 인해 발생되는 왜곡으로 특히 아날로그 데이터 전송에서 많이 발생 지연 왜곡(Delay Distortion) : 주파수에 따른 서로 다른 전송 지연 때문에 원래의 신호가 다른 형태로 일그러지는 현상 상호 변조 왜곡(Intermodulation distortion) : 전송로에 2개 이상의 신호가 입력되는 경우 주파수끼리 상호 가감 작용으로 입력 주파수와는 다른 주파수가 발생되는 현상 잡음(Noise) 열잡음(Thermal Noise) : 시스템이나 전송 매체의 저항에 의한 열에너지의 영향 때문에 발생하는 잡음으로 모든 전기 장치나 전송 매체에서 발생하기 때문에 완벽하게 제거할 수는 없음 누화(Crosstalk) : 인접 전송로의 상호 간섭에 의해 발생되어 통신의 품질을 저하시키는 요인을 말함 충격성 잡음(Impulse Noise) : 짧은 시간 동안 평균치보다 큰 세기로 발생하는 잡음으로 비연속적이고 불규칙적인 진폭 특성이 있음. 전송로의 전기적 충격에 의해 발생하며 디지털 데이터 전송에서 주요한 에러 발생 요인 간섭(Interference) : 어떤 통신 회선의 정보 전달을 방해하는 에너지로, 혼선을 야기하는 잡음 또는 외부 신호를 의미

17 03_전송 매체 유선 매체 유도 매체라고도 하는 유선 매체는 우리 주변에서 가장 많이 사용하는 매체
트위스티드 페어(TP, Twisted Pair) 두 개의 절연된 도선이 서로 꼬인 선으로, 보통 꼬임선 또는 와선이라고 함

18 03_전송 매체 동축 케이블(Coxial Cable)
디지털 신호와 아날로그 신호를 둘 다 전송할 수 있으며, 내부의 단일 전선과 그를 감싸는 원통형의 외부 도체로 구성되어 있는 케이블

19 03_전송 매체 광케이블(Optical Fiber)
전기적 신호를 광원에 의해 광 신호로 변화시킨 후 이를 유리 도체 내로 반사시키는 빛의 전반사 특성을 이용하여 데이터를 전송하는 케이블

20 03_전송 매체 무선 매체 무선 통신 눈에 보이는 전송로를 이용하여 정보를 송·수신하는 유선 통신과는 달리 대기 혹은 진공 상태를 통과하는 전파를 이용하여 정보를 전달하는 통신

21 03_전송 매체 라디오파(radio wave)
방향성이 없는 무선파(AM, FM, VHF, UHF)를 이용하기 때문에 마이크로파처럼 꼭 접시형(파라볼라) 안테나를 사용할 필요가 없음 지상 마이크로파(Terrestrial Microwave) 접시형(파라볼라) 안테나를 이용하는데, 유선 전송 매체 설치가 곤란한 지역(예⃞ 습지대, 사막)에 유용하며 주로 장거리 통신 서비스용으로 쓰임

22 03_전송 매체 위성 마이크로파(Satellite Microwave)
통신 위성이 통신의 중계 역할을 하여 지상에 위치한 두 개 이상의 송·수신국을 연결하기 위해 사용되는 주파수

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