[정보통신] 데이터 통신

목차

• 데이터 통신
• 변조와 복조
• 전송 코드
• 전송 방식과 전송 효율

 데이터 통신이란 한 지점에서 다른 지점으로 정보 (데이터, 메시지)를 전달하는 것을 말합니다.  이 포스팅에서는 데이터 통신에 어떤 방식들이 있는지 확인하고, 데이터 통신의 3대 요소를 확인합니다. 그리고 변조의 의미와 종류, 방식을 확인합니다. 그다음 데이터를 송수신하기 위한 전송코드를 확인합니다. 전송방식에은 어떤 것들 (방향, 모드, 동기 등)이 있는지 보고, 전송 효율 (동기, 비동기)에 대해서 봅니다.

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데이터 통신

데이터 통신의 3대 요소

통신이란 어느 한 지점에서 다른 지점으로 정보를 전달하는 것입니다. 이때 전달하는 정보 (메시지)가 데이터라면 이것이 데이터 통신입니다.

 

데이터 통신에 영향을 주는 2가지 요소

• coding : 메시지가 상호 이해가 되어야함
• noise : 통신 시 간섭이 발생할 수 있음

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변조와 복조

 유무선 통신에서 데이터 (음향, 영상 등)를 보낼 때는 전송방식에 적합한 주파수 (혹은 Pulse)로 변환해야 합니다. 이 변환을 변조 (mouldation)이라고 합니다. 즉, 변조(modulation)란 전송 신호 (baseband signal)를 높은 주파수의 대역에 해당하는 반송파 신호 (carrier signal)에 싣는 것을 말합니다.

 그리고 변조된 데이터를 원본 신호로 되돌리는 것을 복조 (Demodulation)이라고 합니다. 일상생활에서 많이 접할 수 있는 변조방식은 라디오에 쓰이는 AM, FM 이 있습니다.

 

변조의 종류

• 아날로그 변조 - AM, FM, PM
• 디지털 변조 - ASk, FSK, PSK

 

아날로그 변조

• 진폭 변조 (Amplitude Modulation, AM) : 베이스밴드 신호의 순간 진폭에 비례하여 반송파 신호의 순간 진폭을 변환시키는 변조방식
• 주파수 변조 (Frequency Modulation, FM) : 반송파 신호의 진폭을 일정하게 한채 베이스밴드 신호를 주파수 변화로 변환
• 위상 변조 (Phase Modulation, PM) :반송파 신호의 진폭은 일정하게 두고, 베이스밴드 신호를 주파수 위상각의 변화로 변환

진폭 변조와 주파수 변조의 예 (출처 : 위키백과 진폭변조)

 

 

Pulse : 정보의 디지털화 

-  매우 짧은 시간 동안 진행되는 네모모양의 전자기 파형. 주로 디지털 녹음에서 쓰이는 변조 방식

Pulse 예시 (출처 : 나무위키 "변조")

 

펄스의 3대 요소

• 진폭 (amplitude)
• 폭 (width)
• 위치 (position)

펄스 코드 변조 (Pulse Code Modulation) :아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것

• 표본화 (sampling)
• 양자화 (quantization)
• 부호화 (encoding)

 

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전송코드

코드(code)

코드란 암호, 부호, 프로그램코드, 규칙, 관례, 법규 등 많은 뜻을 내포한다.

 

• Baudot 코드 : 5비트로 32개 문자 표현
• ASCII 코드 : 7비트로 128개 문자 표현 (America Standard Code for Information Intercahgne)
• 패리티 비트 (parity bit) : 전송 오류제어를 위한 비트
• BCD 코드 (Binary COded Decimal) : 10진 숫자 표현
• EBCDIC 코드 (Extended BCD Interchage Code) : 8비트로 256개 문자 표현. IBM 컴퓨터 내부용
• 유니코드 (unicode): 시스템의 호환성과 확장성 고려. 4 바이트계. 만국 공통 국제문자코드. IBM, MicroSOft, SunMicrosystems

 

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전송방식과 전송 효율

 

전송 방향에 따른 구분

단방향 전송 (simplex transmission)

- 정보의 전달 방향이 한 방향인 데이터 전송 방식

예 : 라디오, 텔레비전, 키보드 (키보드 -> 컴퓨터), 모니터, 자동차 일방통행

 

반이중 전송 (half-duplex transmission)

- 정보의 전달 방향이 교대로 이루어진다. (무전기를 생각해 보면 됨) 방향별로 통신채널이 필요해서 총 2개의 통신채널을 사용. 정보 흐름 방향을 바꿀 때 일정 시간이 필요 (텀)

예 : 무전기

출처 : 나무위키 (무전기)

전송 모드에 따른 구분

병렬 전송 (parallel transmission)

- 부호화된 코드의 모든 비트를 동시 (병렬)에 전송. 근거리 데이터 전송에 용이

 

직렬 전송 (serial transmission)

- 원거리 데이터 전송에 용이

 

전송 동기(synchronization)

직렬 전송에 한해 수신된 비트들을 문자 단위로 구분 (쪼개기)할 필요가 있습니다.

• 비트 동기 (bit)
• 문자 동기 (character)

 

문자 동기 (character)

먼저 비트 동기로 문자를 검출을 하고, 비트들을 그룹 지어 원하는 문자로 구성합니다.

문자의 총 비트수와 전송 속도를 안다면 정확하게 비트들을 세어서 문자를 구성할 수 있습니다.

* 문제점 : 어떤 비트가 문자의 첫 번째인가?

 

문자동기에는 다음 2가지 동기식 전송과 비동기식 전송이 있습니다.

 

동기식 전송 (synchronous trnasmission) : 데이터 블록을 한꺼번에 전송

synchronous trnasmission (출처 :  IBM)

 

비동기식 전송 (asynchronous transmission, start/stop transmission) 한문자씩 전송

asynchronous trnasmission (출처 :  IBM)

 

문자들 사이에 시간제약이 없습니다. 문자의 첫 번째 비트를 시작 펄스 (start pulse, start bit)를 이용하여 검출하고, 문자의 끝을 정지 펄스 (stop pulse, stop bit)를 이용해 검출합니다.

 

전송 효율 (참고)

전송 효율 = 정보비트수 / 총 전송 비트수 * 100%

 

1000개의 문자를 ASCII 코드로 전송한다면?

 

동기식 전송의 전송 효율

• 총 전송비트수 = (1000+3) * 8비트/문자 = 8024 비트
• 정보 비트 수 = 1000 문자 * 8비트 / 문자 = 8000비트
• 전송 효율 = 99.70% = 8000/8024 * 100%

 

비동기식 전송의 전송 효율

* 각 글자별로 오버헤드 비트 (start pulse, stop pusle) 2개 사용

• 총 전송비트수 = 1000문자 * 10비트 /문자 = 10000비트
• 정보비트수 = 1000문자 * 8비트/문자= 8000비트
• 전송효율 = 80.0%

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참고

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%84%ED%8F%AD_%EB%B3%80%EC%A1%B0

진폭 변조 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.1?topic=synchronization-asynchronous-transmission 

Asynchronous transmission

https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.2?topic=synchronization-synchronous-transmission 

Synchronous transmission

https://namu.wiki/w/%EB%B3%80%EC%A1%B0(%ED%86%B5%EC%8B%A0) 

변조(통신) - 나무위키