[데이터 통신]Data Transmission

• 송신자의 디지털 신호가 모뎀과 같은 트렌스 미터를 거쳐 아날로그 신호로 바뀌고 다시 수신자가 받을 때 리시버를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꿔서 받는다.

• 데이터 전송은 전송 매체(transmission medium)을 토해 송신가와 수신기 사이에서 이루어 진다. 이 전송 매체는 유도(guided)와 비유도(unguided)가 있는데 유도에는 동축 케이블, 광섬유 케이블 등이 있고 비유도에는 공기, 진공, 해수 등이 있다.

• Direct Link : 직접 링크란 두 장치간의 전송에 다른 중간 장치를 거치지 않고 바로 연결하는 것을 말한다.
  point-to-point : 2개의 디바이스가 다이렉트 링크 된것.
  multi-point : 2개 이상의 디바이스가 같은 전송 매체를 공유하는것.

• simplex : 오직 한방향으로만 신호 전송이 가능.
  half duplex : 양방향 통신은 가능하지만 동시에 불가능.
  full duplex : 양방향 통신이 가능한것. 채널이 2개 사용해서 동시 이야기 가능.

• = V * T => V = f * 
  수식이 이와 같은 때 빛의 속도와 전자의 속도를 같다고 본다면 빛의 속도는 3*10^8이기 때문에 파장이나 주기중 하나만 알면 나머지를 구할 수 있다.

• 빨강이 보라보다 파장이 더 길고 속도가 더 빠르다.

• 같은 파장의 신호를 비교했을 때 고주파는 진동이 많아 속도가 느리다. 그래서 굴절에 약해 얼마 가지 못한다.

• 신호는 여러 개의 주파수로 만들어 진다. 스펙트럼은 신호가 가지는 주파수의 범위이다.
  절대 대역폭은 제일 큰 주파수와 작은 주파수의 차이이다.
  유효 대역폭은 주파수가 밀집되어 있는 영역에서 center frequency의 3db아래까지 영역을 말한다.
  직류 성분이 신호안에 있으면 평균 진폭은 0이 아니게 되고 f=0이 존재하게 된다.

• 일반적인 디지털 파형은 무한대의 대역폭을 가진다 -> 실제 전송 시스템에서는 제한된 대역의 주파수만 수용한다. -> 데이터 전송률을 제한한다.(대역폭이 넓을 수록 수직같아짐)->제한을 많이하면 왜곡이 발생할 수 있음

• Data : 전달할려고 하는 정보
  Signal : 데이터의 전자기적 표현
  Signaling : 적절한 전송 매체로 시그널을 물리적으로 전파하는 것
  Transmission : 신호 전파와 처리를 통한 데이터 통신

• 목소리의 주파수는 100Hz에서 7kHz까지 분포한다. 하지만 전화기 소리 처리 대역은 300~3.4kHz이다. 기술적으로 더 늘릴 수는 있지만 처리하기가 힘들다 그래서 짤려나가도 듣는데 상관없어서 버린것이다.

• 디지털 신호 방식의 장점은 아날로그 신호 방식에 비해 가격이 싸고 잡음에 강하지만 아날로그에 신호에 비해 감쇄가 크다. 

• 아날로그 Data는 동일 스펙트럼 영역을 가지는 전자기 Signal로 표현될 수 있다.
  디지털 Data는 2개의 다른 전압을 가지는 디지털 Signal로 표현될 수 있다.

• 디지털 데이터는 모뎀을 통해 아날로그 신호로 바꿀 수 있다.
  아날로그 데이터는 코덱을 통해 디지털 신호로 표현될 수 있다. 

• 아날로그 전송는 아날로그 신호만 전송한다. 아날로그 신호는 시간이 갈수록 감쇄하기 때문에 중간마다 amplifer를 두어 증폭시키는데 잡음도 같이 증폭된다.

• 디지털 전송은 감쇠, 잡음이 안생길 정도의 거리에서만 한다. 디지털 데이터를 표현하는 아날로그 신호를 디지털 전송할 때 중간 중간 리피터를 두어 아날로그 신호로부터 디지털 데이터를 만들고 다시 아날로그 신호를 생성하여 전송한다. 디지털 신호도 마찬가지로 손실이 누적되어가는 디지털 신호를 리피터가 디지털 데이터로 복구하고 다시 데이터로부터 신호를 만들어 보낸다.

• 왜 디지털 통신을 하는가
  1. 디지털 회로 및 장비의 크기와 값이 싸졌슴
  2. 증폭기 대신 리피터를 사용함으로 데이터의 무결성을 유지
  3. 아날로그 장비보다 디지털 장비가 광대역 전송을 구현하기 쉽고 쌈
  4. 아날로그보다 암호화 하기 쉬움
  5. 아날로그와 디지털 데이터 모두를 디지털신호로 취급함으로써 유사한 방법으로 처리가능

• 동기화 통신, 비동기화 통신 - 동기화는 송수신자 클락이 일치해야한다. 클락이 일치함으로 데이터가 정확하게 전송되지만 주기적인 동기화로 오버헤드가 많이 발생한다.

• 주요 손상 원인 
    디지털 - 비트에러 / analog - 신호 퀄리티 하양
  1. 감쇄 및 감쇄 왜곡
  2. 지연 왜곡
  3. 잡음

• 음성 데이터를 볼 때 어느 정도 이상의 크기 이상만 인식을 한다. 그런데 감쇄가 계속 반복되면 증폭기가 있어도 데이터가 변한다. 목소리는 여러 개의 주파수가 모여서 만들어 지는데 감쇄는 주파수마다 다르게 발생한다. 이러한 이유로 감쇄로 인한 소리가 변경될 수 있는데 그래서 과거 증폭기를 개발할 때 주파수 별로 다르게 증폭되도록 개발했다고 한다.

•  지연 왜곡 : 케이블 통신에서 발생한다. 중심주파수에서 멀어 질수록 에너지가 적고 딜레이를 더 많이 받는다. 그래서 주파수별 도착 시간이 다르다. 음성에서 f1 f2 f3 f4 f5 f6으로 도착해야 되는데 f3과 f4가 딜레이가 발생했다면 f1 f2 - f3 f5 f6 f7이 될수도 있다. 이렇게 되면 다른 데이터가 된다. 디지털 전송에서는 1bit 데이터 변경으로도 심한 오류를 야기할수 있으니 조심해야한다.

• 노이즈는 다른 것보다 규칙이 없어 처리하기가 힘들다.
    Thermal noise : 전자의 열로 발생하는 노이즈, 어쩔수 없이 전체 주파수에 발생하는거라 white noise라고도 부름
    Intermodulation noise : 서로 다른 주파수의 신호들이 전송 매체를 공유할 때 발생. 주파수의 합이나 차 신호 생성으로 발생
    Crosstalk : 누화, 통신 케이블내 여러개의 통신선이 있는데 하나의 선에 있던 에너지가 다른 선에 영향을 줄 때 생긴다. 통화중 혼선이 발생하는 이유이다.
    Inpulse noise : 충격 잡음으로 전선 주위에 번개와 같은 큰 전자기적 에너지가 가해졌을 때 데이터가 영향을 받는것을 말한다. 규칙이 없어 예측할 수 없고 속도가 빠른 디지털 데이터에겐 치명적이다.

• channel capacity는 해당 채널상에서 최대 전송률을 말한다.
    데이터 전송률 : 데이터의 통신 속도로서 단위는 bps이다.
    대역폭 : 통신 매체에 따라 제한된 전송 신호의 대역폭
    Noise : 잡음의 평균 레벨
    Error rate : 0또는 1이 1과 0으로 바뀐 비율

• Hz는 1초당 진동 수이다. 한번 진동 했을 때 뽈록이는 2개가 생긴다. 2개의 데이터(bit)를 넣을 수 있다.

• Nyquist Bandwidth : 대역폭이 B Hz일때 최대 데이터 전송률은 C = 2B bps라는 공식을 남겼다. 여기서 한번의 진폭에 1개가 아닌 다수의 데이터를 넣는 Multi Level Signaling을 하다면 B Hz에서의 전송률은 C=이 된다.

• Shannon capacity formula : 은 신호 대 잡음비이고 수식은 다음과 같다.
                     
                     이것으로 채널 용량을 구한다. 

    

  4.ropagation