CS/24_2 컴퓨터통신

[3주차] Electronics & Signals (2)

안정민 2024. 10. 14. 20:21

1. Various Signal Process of Transmitter

(1) 통신 시스템의 송신측에서 신호를 만들어 통신 케이블로 보내는 과정 6단계 

① 정보 생성

- 송신할 정보를 생성

- 텍스트, 이미지, 비디오 등 다양한 형태일 수 있음

② 부호화

- 신호 변조를 위해 부호화 -> 전송 중 발생 가능한 오류를 줄임

- 신호의 신뢰성을 높이는 방법

③ 프레이밍

- 부호화된 신호를 프레임으로 나누어 전송

- 프레이밍은 데이터의 시작과 끝을 구분하고, 데이터 무결성을 확인하는데 도움을 줌

④ 변조

- 생성된 정보를 전송 가능한 신호로 변환

- 변조 과정에서는 디지털 -> 아날로그 혹은 아날로그 -> 디지털 변환이 가능

⑤ 통신 포트를 통해 전송

- 준비된 신호를 통신 포트를 통해 통신 케이블로 내보냄

- 통신포트는 신호를 물리적으로 연결된 케이블로 전달하는 역할

⑥ 통신 케이블을 통한 전송

- 통신 포트를 통해 전달된 신호는 통신 케이블을 통해 수신 측으로 전송

- 이 과정에서 신호는 케이블을 따라 이동, 수신 측에서 다시 디코딩 및 복호화 과정을 거쳐 원래의 정보로 복원

 

(2) 통신 시스템의 송신측에서 신호를 만들어 무선으로 보내는 과정

① 정보 생성

- 송신할 정보를 생성

- 텍스트, 이미지, 비디오 등 다양한 형태일 수 있음

② 부호화

- 신호 변조를 위해 부호화 -> 전송 중 발생 가능한 오류를 줄임

- 신호의 신뢰성을 높이는 방법

③ 변조

- 프레이밍 과정 생략

- 생성된 정보를 전송 가능한 신호로 변환

- 변조 과정에서는 디지털 -> 아날로그 혹은 아날로그 -> 디지털 변환이 가능

④ 증폭

- 부호화된 신호를 증폭하여 전송거리를 늘림

- 신호가 충분히 강하지 않으면 수신 측에서 제대로 수신이 불가능하기 때문에 중요한 단계

⑤ 안테나로 전송

- 증폭된 신호를 안테나로 보내 무선 주파수 (RF) 신호로 변환

- 안테나는 이 RF 신호를 공중으로 방사하여 수신 측으로 전송

 

 

2. Long Distance Communication

- 장거리 통신 시 발생 가능한 2가지 문제 : ① 인코딩 혹은 변조  ② 캐리어 선정

① 인코딩 혹은 변조 **  인코딩 Encoding 은 이진 데이터를 물리적 통신이 가능한 형태로 변환하는 것
(디지털데이터 ->디지털 신호)

현대의 전화, 라디오, TV등의 통신 장치들은 모두 전자적으로 신호 인코딩
이를 위해서 전자기 스펙트럼의 다른 주파수 대역을 이용해 신호를 변조하고 전송


[컴퓨터에서 사용하는 세 가지 주요 인코딩 방식]

① 전압을 통한 인코딩 : 구리 케이블을 활용해 전압 변화를 이용해 메시지 인코딩

② 광신호를 이용한 인코딩 : 광섬유를 통해 유도된 빛의 비트로 메시지 전달, 대용량 데이터 쾌속 전송 가능

③ 전파를 통한 인코딩 : 변조된 전자기파를 통해 무선으로 신호를 보냄

인코딩은 1과 0을 다음과 같이 실제적이고 물리적은 것으로 변환하는 것을 의미 
- 전선의 전기 비트
- 광섬유의 광 비트
- 공간으로의 전자기파 비트

=> NRZ 인코딩과 맨체스터 인코딩을 통해 달성 가능

1. NRZ (Non-Return to Zero) 인코딩
특징: 가장 간단한 인코딩 방식으로, 높은 신호와 낮은 신호를 사용하여 데이터를 표현합니다. 일반적으로 +5V 또는 +3.3V가 1을 의미하고, 0V가 0을 의미합니다.
다양한 환경에서의 사용:
광섬유: 1을 밝은 LED나 레이저 빛으로, 0을 어두운 상태로 나타냅니다.
무선 네트워크: 1을 캐리어 파형이 있는 상태로, 0을 파형이 없는 상태로 표현합니다.
장점과 단점: 구현이 간단하지만, 긴 연속 1 또는 0의 경우 동기화 문제가 발생할 수 있습니다.

2. 맨체스터 (Manchester) 인코딩
특징: NRZ보다 복잡하지만, 동기화에 강하고 노이즈에 덜 민감합니다. 신호의 변화를 통해 비트를 표현합니다.
상승하는 변화를 1로, 하강하는 변화를 0으로 인식합니다.
응용:
구리선에서는 전압 변화를, 광섬유에서는 LED의 밝기 변화를 이용하며, 무선에서는 전자기파의 세기 변화를 사용하여 비트를 표현합니다.




** 변조 Modulation 는 이진 데이터를 사용해 파동을 조작하는 것 
(아날로그 데이터, 디지털 데이터 -> 아날로그 신호or 디지털 신호)
파동을 조작하여 정보를 전달하도록 변경하거나 변조하는 것




(1) 아날로그 변조 (Analog to Analog)
아날로그 데이터의 진폭에 따라 
AM에서는 진폭 변조, 즉 캐리어 사인파의 변조 또는 높이가 변화
FM에서는 주파수 변조, 즉 캐리어파의 주파수 또는 흔들림이 변화
PM에서는 위상 변조, 즉 파동의 주어진 주기의 위상 또는 시작점과 끝점이 변화
 ② 캐리어 선정  
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