[펌] 데이터 통신의 기초

http://blog.naver.com/aircjs/20001383119

푸리에변환 : 모든신호를 두가지로 해석 (주파수평면상 해서 <-> 시간평면상 해석)

g(t) = (1/2)c + [n=1->∝합]a_n sin(2pinft) + [n=1->∝합]b_n sin(2pinft)

(data) Analog -> (signal) Analog : [Analog변조 : AM, FM, PM]

(data) Analog -> (signal) Digital  : [시분할변조 : PCM, Codec]

(data) Digital  -> (signal) Analog : [Digital변조 : Modem]

(data) Digital -> (signal) Digital   : [Digital 변환 : CSU, DSU]

AM : SSB, DSB

Digital변조방식 : ASK, FSK, PSK

CSU(수kbps)/DSU(수Mbps) : RZ, NRZ, 맨체스터, 차동맨체스터, AMI

PCM 기본동작

  sampling -> quantization -> coding

  표본화율(표본화 주파수) : 전송신호의 최대 주파수 성분(fm)의 2배(2fm) -> 음성의 경우 8KHz

디지틀 선로를 틍한 디지틀 신호의 전송방식

  그림2-4 부호화에 따른 배이스밴드 전송 파형 참조

  RZ : [Bit stream 1] : +V -> 0V  [Bit stream 0] : -V -> 0V 0으로 복귀

  NRZ : [Bit stream 1] : +V  [Bit stream 0] : -V 0으로 복귀 안함.

  맨체스터 : [Bit stream 1] : 왼쪽 [Bit stream 0] : 오른쪽

  차동맨체스터 : [Bit stream 1] : 전파형반전 [Bit stream 0] : 전파형유지

디지틀 변복조 방식

  ASK(진폭변이변조 amplitude shift keying) 같은 신호를 보내고(1), 안보내고(0)

       x(t) = b(t)Acos(2 pi f t + θ)

             if b(t) = 1 than Acos(2 pi f t + θ)

             if b(t) = 0 than 0

  FSK(주파수변이변조 frequency shift keying)2개의 다른 주파수 f1(1), f2(0)

       if b(t) = 1 than x(t) = Acos(2 pi f1 t + θ)

       if b(t) = 0 than x(t) = Acos(2 pi f2 t + θ)

  PSK(위상변이변조 phase shift keying) θ1과 θ2의 위상차이는 2pi(180')

       if b(t) = 1 than x(t) = Acos(2 pi f t + θ1)

       if b(t) = 0 than x(t) = Acos(2 pi f t + θ2)

  QPSK(4상변조 quadrature phase shift keying) : 00,01,10,11

       if b(t) = 00 than x(t) = Acos(2 pi f t + 45')

       if b(t) = 01 than x(t) = Acos(2 pi f t + 135')

       if b(t) = 10 than x(t) = Acos(2 pi f t + 225')

       if b(t) = 11 than x(t) = Acos(2 pi f t + 315')

데이터전송

 직렬전송 : 한비트씩 차례대로.. RS-232, modem

  병렬전송 : n개의 비트를 n개의 전송회선을 통해 전송, 회선의 증가문제

비동기전송과 동기전송

  필요성 : Clock driftt  -> 송신기 신호의 클럭과 수신기 신호의 클럭이 일치하지 않아 똑같은

                                  비트를 두번 수신하거나 넘겨버리는 현상

  비동기전송방식 : 송수신기가 서로 독립된 클럭에 의해서 동기를 맞추는 전송방식

         [유휴비트 : 스타트비트(비트시간) : 5~8개의 정보비트 : 1~1.5 스톱비트]

         [스타트비트 : 문자 : 스톱비트 : 휴지기간 : 스타트비트 : 문자 : 스톱비트 : 휴지기간]

  동기전송반식 : <- 전송방향  : 동기문자 : 사용자데이터

         문자지향형동기방식 [SYN- : SOH : STX : TEXT : EXT : 오류검출]

         비트지향형동기방식 [시작플래그01111110 : A : C : I : FSC : 종료플래그 01111110]

             -> 정보에 플래그 신호와 같은 신호가 포함되는 경우 오류를 일으키기 때문에

                 이를 방지하기 위해 비트삽입을 한다.(HDLC)

전송방식

  simplex communication (단방향통신) : 정보가 오직 한방향 만으로 전송(TV, 라디오)

  half duplex communication (반이중통신) : 정보의 송수신이 교대로 이루어짐 (무전기)

  full duplex communication (전이중통신) : 두개의 시스템이 동시에 정보를 송수신

데이터 전송속도

  직렬전송 데이터 신호 속도 : S = (1/T) log_2 M[bps]

  병렬전송 데이터 신호 속도 : S = [i=1 -> m 까지 합](1/T) log_2 M[bps]

                                                m : 회선수, T : 신호의 길이, M : 기호의 수

  데이터 변조 속도(1초동안 수행된 변조의 수) B = 1/T [Boud 보오]

채널대역폭(channel bandwidth) : 채널 수용가능 주파수

  C = B log_2 [1+S/N][bps]

       C : 최대전송속도, B : 채널대역폭(Hz), N : 평균잡음전력, S : 평균신호전력

       희망사항 : C를 높이기 위해서는 B와 S를 높이고 N을 낮춰야 하지만 통상적으로

                      S를 높이면 N도 올라감, B만 높이는 방법으로 CDMA방식

전송매체

  평형2선식 : 송수신간 2선의 구리심선을 평행하게 연결시킨 케이블

     RC > LG, 표피효과, 근접효과, 와류손실, 저주파 특성좋음, 잡음, 전화용, 300~3000Hz

  꼬임2선식 : 평형2선식의 양심선간 간섭현상을 상쇄시키기위해 꼰 케이블

     RC↓ = LG↑, 전송손실영향↓, 거리조정으로 원하는 특성, 저주파 특성, 손실감소,

     LAN, 통합배선용

  동축케이블 : 두 심선의 도체가 중심축을 같이하는 케이블

     세심동축(4.44/1.18mm), 표준동축(9.6/2.6mm), 특성임피던스 Z.=50, 75[ohm]

     고주파특성좋음, 저주파차단, 안테나, 급전선용, CATV용 케이블

  도파관 : 금속성도체로 구성된 튜브, 초고주파(microwave)를 전송 ㅁ,ㄴ,ㅇ형등이 있음

  광섬유케이블 : 굴절률이 다른 두 물질로 만든 케이블(안쪽 코어, 바깥쪽 클래드)

      코어의 굴절률이 놓고 클래드의 굴절률이 낮음, 경계면에서 반사되어 전송이 진행

      single mode(step index), multi mode(step index, gradid index)

      잡음/신호 왜곡/누화가 없다, 가늘어서 시공이 어려움, 광대역, 대용량 매체에 사용

      광케이블 신호전송에 영향

         (1) 광에너지가 외부 방출 및 내부흡수로 인해 신호가 작아지는 현상

              - 산란손실 : 광섬유제조시 밀도나 성분불균형에 의해 발생 -> 광손실

              - 흡수손실 : 금속이온 불순물, 수분에 의한 손실

              - 구조불완전손실 : core/clad 경계면에서 미세한 구조상 변경

              - 마이크로밴딩손실 : 불균일한 외부압력이 가해지면 층이 구부러짐

         (2) 분산 : 광파형의 퍼짐현상으로 정보전송용량을 제한

              - 모드분산 : 전파모드별 속도가 다르기 때문에 발생

              - 재료분산 : 석영굴절률이 빛의 파장에 따라 변함

              - 구조분산 : 광원에서 방출하는 빛의 파장에 폭이 있는 경우

       케이블에서의 신호전송에 영향을 주는 것들

            Noise, crosstalk(누설), loss(손실), distortion(왜곡) => 광케이블에서는 거의 없음

       광케이블비교

구분	모드 분산	광파 손실	중계지 간격	전송 대역폭	수광 효율	core 직경	clad 직경
SIMM	○	큼	가까움	좋다 5~60 MHz	좋다	50um	125um
GIMM	X	중간	중간	중간 100~수GHz	중간	50um	125um
SISM	X	작음	멀다	넓다 10GHz 이상	나쁘다	10um	125um

       광섬유굴절률에따른분류

구분	core 굴절률	굴절률분포	분산	전송대역	모드분류
SI	그래드 경계면에서 급격하게 변화	불연속	대	협대역(수10MHz)	SM, MM
GI	완만하게 변화	연속	소	광대력(수GHz)	MM

       광섬유모드에의한분류

SM	core내 전파모드가 하나인 경우	광대역	분산소	손실 작음	장거리고속대용량
MM	core내 전파모드가 다수인 경우	협대역	분산대	손실 큼	단거리소용량

  자유공간 : 지상파과 공간파 이용, 송수신간 정보전송

      지상파통신 : 육상이동통신, 직접파, 반사파, 지표파, 회절파 이용

      공간파통신 : 단파통신, 대륙간 전리층 이용

      위성반사파 : 위성통신, 광역통신가능, 망구축비용저럼, 자연잡음(날씨등), 태양계잡음

                        육상이동통신, 위성통신

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  종류           100KHz     1MHz     16MHz     100MHz     비고

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  UTP cat3       2Km        700m       100m          -          10Base-T

  UTP cat4       3Km        260m       150m          -              -

  UTP cat5       3Km        260m       160m        100m       100Base-T

  UTP cat5+                                                100m      1000Base-T

  STP              3Km        400m       250m        150m

  동축케이블                                             180~500m  10Base-2/10Base-5

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  microwave 시스템 주파수 대역

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  주파수 대역                :  대역명칭

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  3[Hz] ~ 30[KHz]        :  VLF(very low frequency)

  30[KHz] ~ 300[KHz]    :  LF(low frequency)

  300[KHz] ~ 3[MHz]    :  MF(medium frequency)

  3[MHz] ~ 30[MHz]     :  HF(high frequency)

  30[MHz] ~ 300[MHz]  :  VHF(very high frequency)

  300[MHz] ~ 3[GHz]    :  UHF(ultra high frequency)

  3[GHz] ~ 30[GHz]      :  SHF(super high frequency)

  30[GHz] ~ 300[GHz]   :  EHF(extremely high frequency)

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  위성통신 링크의 주파수 대역

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  주파수 대역                :  주파수 범위(GHz)

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  C Band                     :  4 ~ 8

  Ku Band                    :  12.5 ~ 18

  Ka Band                    :  27 ~ 40

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UHF대역

  TRS : 371MHz ~ 381MHz(수신) 389MHz ~ 399MHz(송신)

           무전기, Trunked Radio System = MCA (Multi channel Access)

  CDMA(SKT) : 824MHz ~ 829MHz(수신), 869MHz ~ 894MHz(송신)

  GPS : 1575MHz

  PCS : 1750MHz ~ 1780MHz(수신), 1840MHz ~ 1870MHz(송신)

  IMT2000 : 1885MHz ~ 2025MHz(수신), 2110MHz ~ 2200MHz(송신)