[Network] 신호의 개념, 데이터 전송 시 고려 사항, 부호화

오늘은 신호의 개념, 데이터 전송 시 고려 사항, 부호화의 개념과 방식에 대해 간략하게 정리할 것이다.

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  1   신호의 개념

신호란 정보의 전송과 관련된 개념으로 형태(파형)에 따라 전자기 신호, 광 신호, 음성 신호 등의 다양한 형태를 취한다.
이러한 신호는 사인 함수나 코사인 함수처럼 이미 특성이 알려진 신호를 활용해 원래의 신호 형태로 바꾸어 나타낼 수 있다.
아래는 코사인 파형을 갖는 전자기 신호의 함수이다.

코사인 전자기 신호

 

이때 f는 주파수, t는 주기(시간), A는 진폭, w는 각 주파수(위상변화율), 세타는 위상을 뜻하고 f는 Hz 단위, w는 라디안/초 단위를 사용한다. 주파수 f와 주기 t는 t = f분의 1로 표현한다.

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  2   데이터 전송 시 고려사항

1) 감쇄
- 감쇄란 전송 도중 흡수되거나 열에 의해 변화되어 전자파의 에너지 손실이 발생하는 것을 의미한다.
- 감쇄가 일어나면, 수신지에서 정보를 검출하기 곤란해져 전파 거리가 감소된다.

2) 왜곡
- 왜곡이란 여러 개의 주파수로 구성된 신호가 링크 상에서 상이한 주파수로 인해 서로 감쇄되고 지연되어 수신 신호가 전송 신호 일치하지 않는 현상이다.
- 이러한 왜곡 현상을 보상하는 장치가 '등화기' 이며, 다양한 주파수를 증폭하는 기능을 수행한다.

3) 잡음
- 도전체에서 전자의 열 운동으로 인해 광원이 만드는 광자수의 불확실함 때문에 발생하는 현상이다.
- 잡음이 없다면 고속으로 비트 정보를 전송할 수 있다.

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  3   부호화

1) 부호화의 정의
- 부호화란 0과 1로 이루어진 비트 정보를 전기 신호로 변환하는 과정이다.
- 0은 음의 전압 값을 갖는 신호로, 1은 양의 전압 값을 갖는 신호로 변환한다.

비트 정보의 신호 변환

2) 부호화 방식
1. 맨체스터 코딩
- 임의의 비트 구간의 절반에만 펄스가 존재하는 방식이다.
- 1은 왼쪽의 1/2 구간에 펄스가 존재하고, 0은 오른쪽의 1/2 구간에 펄스가 존재한다.
- 신호의 발생이 용이해 널리 사용되고 있다.

2. 차등 맨체스터 코딩
- 1은 앞단의 신호의 위치를 반대로 변화하고 0은 앞단의 상태를 그대로 유지한다.
- 맨체스터 코딩과 달리 극성이 아닌 천이 여부가 중요하다.
- 전송 필요 전력을 감소해주고 잡음의 영향을 최소화해준다는 장점이 있다.
- 토큰링 방식을 활용하는 LAN에 사용된다.

3. 바이폴라 방식 (AMI)
- 주로 DSU 장비에서 사용된다.
- 비트 정보 0은 0의 전위를 가지고, 비트 정보 1은 앞단 신호의 반전된 전위를 가지도록 부호화 하는 방식이다.

4. 듀오 바이너리 (복류)
- 두 개의 비트 정보 1 사이에 있는 비트 정보 0의 개수가 홀수/짝수인지에 따라 파형을 구성하는 부호화 방식이다.
- 비트 정보 0이 짝수개 존재하면 앞단의 1 신호와 동일한 상태를 유지한다.
- 비트 정보 0이 홀수개 존재하면 앞단의 1 신호와 반대 상태를 유지한다.

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