신호

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데이터 통신을 할 경우 통신을 위해 정보를 전자기 신호 혹은 광신호로 변환해 전송매체를 통하여 전송한다. 이러한 신호에는 아날로그 신호와 디지털 신호로 크게 나뉜다.

아날로그 신호 : 음성, 진동 등 연속적으로 변하는 전자기파

디질털 신호 : 컴퓨터 등 데이터를 일련의 이산 값들로 표현하기 위해 사용되는 신호, 즉 무한한 단계들의 비연속적인 파형, 아날로그 신호보다 저렴하고 잡음에 둔하지만 감쇄현상으로 의미가 왜곡되어 피해를 입을 수 있다.

아날로그 데이터 : 연속적인 값

디지털 데이터 : 불연속적인 값 (이산적(discrete))

위와 같은 신호들은 주기적 신호와 비주기적 신호로 나뉜다.

아날로그 신호의 구성요소

진폭 : 신호의 높낮이 (볼트(V전압), 암페어(A전류), 와트(W전력) 등)

위상 : 0시에 대한 파형의 상대적 위치

주기 : 신호의 한 사이클 시간 T = 1/f (sec)

주파수(Hz(hertz)) : 초당 생성(반복)되는 사이클(주기)의 수 f =1/T

주기 T = 1/f, 주파수 f =1/T 주기와 주파수는 반비례 관계

주파수의 단위는 1hertz 부터 10^3(2^10) 단위로 커지면서 kilohertz=10^3HZ, Megahertz=10^6HZ ... 이있다.

주파수 스펙트럼과 대역폭

대역폭과 스펙트럼은 밀접한 관계를 갖고있다

스팩트럼은 특정 신호를 구성학는 모든 정현파 신호의 조합

대역폭은 전송 주파수의 범위 즉 채널의 용량(수)과 같다.

주파수의 스팩트럼이 10^4와 10^5, 대역폭은 약 9MHz(90000hz)

음성 대역폭이 300hz~3300hz으로 3KHz의 대역폭을 갖는다면 스팩트럼 10^4와 10^5 사이에서 30개의 채널을 사용할 수 있다.

즉, 대역폭이 넓으면 채널을 많이 가진다.

높은 주파수는 낮은 주파수에 비해 대역폭이 더 넓기때문에 높은 주파수가 낮은 주파수에 비해 전송 속도가 빠르다.

가시->빨->...->보->자외선 순으로 높은 주파수를 갖는다. FM, AM라디오중 FM라디오가 높은 주파수 영역을 사용

주파수가 높으면 파장이 짧고 낮으면 길다.(자외선이 피부에 안좋은 거랑 비슷한가..?)

음성의 대역폭 300Hz~3300Hz

데이터 대역폭 600Hz~3000Hz

디지털 신호

주파수 대신 비트율 : 1초 동안 전송된 비트수 (bps)

디지털 신호에선 아날로그 신호의 주파수 스펙트럼과 다르게 서로 다른 진폭을 갖는 무한한 주파수를 포함하고있다. 디지털 신호에서 통신을 할 때 진폭을 갖는 구성요소를 같이 전송하기 때문에 수신측에서 디지털 신호를 수신할 수 있게된다.

채널용량

위에서 대역폭을에 대해설명했는데. 채널용량은 전송매체가 가진 대역폭 보다 좁은 주 대역폭을 갖는 신호만을 전송할 수 있다.

전송매체의 대역폭은 전송 가능한 비트율의 상한성이고, 최대 비트율이 채널용량이 된다. (아날로그의 대역폭)

대역폭 W는 매 초당 2W개의 전위 값을 전송할 수 있다.

채널용량이 잡음이 없다는 가정하에 C = 2Wlog2L 이다.

샤논은 신호에 잡음이 있다고 하여 새로운 공식을 제시 C = Wlog2 (1 + S/N) S/N(Signal to noiseratio(SNR)) = 10log10 (P1/P2)dB 즉, C = Wlog2 (1 + 10Log10 (P1/P2)db) *P1,P2는 비교 대상의 데시벨(데시벨은 상대적)

30dB의 전형적인 신호대 잡음전력을 가지고 있다면

SNR = 30dB = 10log10(p1/p2) P1/P2=10^3(1000)/1

 

데이터그램 방식 각 전송 패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리하여 교환하는 방식 특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어 버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송할 수 있으므로 더욱 신뢰 짧은 메시지의 패킷들을 전송할 때 효과적/재정렬 기능 필요함

 

가상회선 방식 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행 회선 교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장하여 일정한 전송률 보장은 못한다 비교적 긴 메시지의 전송 시 더 효과적 이미 확립된 접속을 끝내기 위해서 Cleae Request 패킷을 이용