데이터 통신 전송매체

전송매체

전기신호의 전송을 위한 전송회선. 실제로 전송하는 물리적인 통로

물리적 도체 기반인 전자기적 또는 관학적 신호를 전송하는 유선매체와 특별한 도채 없이도 전자기적 신호를 송수신하는 무선매체로 나뉜다.

유선매체

장비 간 연결 통로를 제공하는 선 현태의 전송수단

물리적 특성에 따라 트위스티드 페어 케이블, 동축 케이블, 광케이블로 구분된다

트위스티드 페어 케이블

구조

두개 이상의 구리 도선이 꼬아진 모양, 접지선과 신호선을 구분하기 위해 특정 색깔의 플래스틱으로 절연하고 있다.

전송 특성

서로 근접해 있는 두 가닥의 도선에 전기가 통할 경유 전자기적 간섭이 잘생한다. 두 도선을 평행상태로 위치하면 한 선에 흐르는 신호는 다른 선에 간섭을 일으키게 된다. 하지만 두 선이 직각으로 위치하게 되면 두 선이 서로 간섭에 대한 영향을 거의 받지 않게 된다. 이런 이유로 두 선을 가능한 직교 상태로 위치시키기 위해 두 가닥씩 꼬게 된 것(한 선에서 방출된 파장과 서로 엇갈리게 되어 파장을 상쇄), 또한 각 쌍은 1인치당 꼬인 횟수가 서로 다르도록 구성되 전자기적 간섭을 최소화 한다.

종류

외부 전계, 자계로부를 차단하기 위한 얇은 금속 박막으로 둘러싸있는 유무에 따라 STP(Shielded TP), UTP(Unshieded TP)

• STP는 초기 LAN선 UTP는 최근 LAN선

내부 케이블을 은박이 감싸고 있는 FTP(Foiled TP)

동축 케이블

동축 케이블은 디지털 신호와 아날로그 신호를 모두 전송할 수 있으며 트위스티드 페어 케이블보다 높은 전송용량을 갖는다.

구조

중앙의 도선을 절연체가 감싸고 있으며 외부의 전류로부터 보호하기 위하여 싸고 있는 외부구리망 위에 최종적으로 절연체가 덮고 있는 구조를 이룬다. 중앙 내부 도선을 외부 구리망이 감싸고 있기 때문에 외부의 건기적 간섭을 적게 받고, 전력손실이 적으며 넓은 대역폭과 빠른 전송 특성으로 인해 고속 통신선로로 많이 이용된다. 위와같은 특성을 가지고 있어 바다 밑이나 땅속에 묻어도 그 성능에 큰 지장이 없다.

특성

전력손실과 외부와의 차폐성이 좋아 간섭 현상이 적다

트위스티드 페어보다 뛰어난 주파수 특성으로 인해 높은 주파수에서 빠른 데이터 전송 가능

BNC커넥터 사용

수백 Mbps의 고속 전송 가능

광케이블

광섬유(매우 얇은 유리섬유)를 몇 백 가닥씩 묶어 케이블로 만든 것으로 빛을 이용해 정보를 보내기 때문에 전기적인 간섭을 받지 않는다.

구성

코어, 클래딩, 코팅으로 구성

코어 - 높은 굴절률의 투명한 유리(빛이 통과하는 통로)

클래딩 - 코어를 감싸며 거울과 같은 역할을 수행

코팅 - 피복

특성

보통 100MHz 이상의 대역폭을 갖는 네트워크나 LAN과 LAN을 연결, 전화 네트워크나 대도시 네트워크 백본 전송용으로 사용

종류

빛의 모드 수에 따라 단일 모드와 다중모드로 나뉜다. 다중모드는 광섬유 코어의 굴절률 변화 모야에 따라 계단형 모드(SI:Step Index)와 언덕형 모드(GI:Graded Index)로 분류된다.

분류

종류	단일모드	계단형 다중모드	언덕형 다중모드
코어 재료	석영	석영	석영
클래딩 재료	석영	석영	석영
코어 직경(마이크론)	9~10	50	50
클래딩 직경(마이크론)	125	125	125
전송대역폭	10GHz/km	수십 MHz/Km	수백 MHz~ 수 GHz/km
용도	대용량(100Mbps 이상),장거리 공중망	고속 장거리 LAN, 데이터 링크용	LAN, 데이터 링크용

단일모드

코어의 지름을 줄이고 코어와 클래딩 간의 굴절률을 줄여 직진하는 빛만 지나가도록 한다. 데이터 손실이 다중모드에 비해 적어 장거리 신호전송에 사용. 지름이 작으면 광섬유의 접속에 고도의 기술이 필요하다.

다중모드

하나의 코어 내에 약간씩 다른 반사각을 갖는 광선을 동시 전송할 수 있도록 설계된 것. 30MHz/km

계단형 다중모드

코어 내의 굴절률 분포가 일정하게 재조된 강섬유로 경계면에서 전반사된 빛이 계단 모양으로 진행. 제조가 용이해 가격이 저렴하며 근거리 단파장용으로 사용. 입사된 빛의 입사각 조건에 따라 각 모드 간의 지연 시간 차가 생기는 특성을 가지고 있다. 이 특성을 모드 분산이라고 하며 이로인해 전송속도가 제한된다.

언덕형 다중모드

계단형 특성인 분산의 영향을 줄이기 위해 클래딩쪽으로 갈수록 굴절률을 감소하게 만든 광섬유로 입사각이 달라지더라도 시간차가 거의 없다.

특징

넓은 대역폭을 갖는다. 3.3GHz, 낮은 전송 에러율(빛의 펄스 형태)

외부 간섭에 전혀 영향을 받지 않고 태핑이 어려워 보안적인 측면에 강점을 제공

케이블의 크기가 상대적 작고 가볍다

설치,유지,보수가 어렵다는 단점

광송신기는 DTE에서 사용되는 정상적인 전기신호를 광신호로 변환하고 광수신기는 역으로 변환

무선매체

특별한 도체 없이도 공기 중의 전파를 이용하여 정보를 전송하는 매체. 무선 라디오, 지상 마이크로파, 위성 마이크로파 등

방송용 무선 라디오파

FM, AM 등

고출력 단일 주파수의 경우 저출력에 비해 원거리 전송이 가능하며 감쇄 정도가 적다

전송률이 비교적 낮다

지상 마이크로파

케이블 TV

장거리에 대해 수십 Mbps의 데이터 전송속도를 제공

지구 대기를 통한 가시거리 마이크로웨이브 통신은 50Km 이상 가능

대기를 통해 통신이 이루어지므로 높은 구조물이나 기상 조건에 영향을 받는다.

위성 마이크로파

장거리 전화, TV방송 등에 사용

2개 이상의 지상 송신국과 쉰국이 서로 중계역할을 하는 위성을 거쳐 데이터를 주고받는 형태

높은 대역폭 지원 500MHz

전송지연으로 음성 전송에는 부적합

전송경로의 불완전성

전송 과정에서 여러 가지 원인에 의해 송신신호와 달라지게 된다. 열, 전자기장, 물리적 특징 등 불완전성을 뜻하며 전송손상이라고도 한다.

동적인 불완전성

백색잡음

도체 내에서 온도에 따른 전자의 운동령의 변화에 기인하며 시간에 대해 전혀 무작위한 진폭을 갖는다.

데이터 전송 시에는 전송 후의 신호세력이 전송로의 백색잡음 세력보다 커야 한다. (신호 대 잡음 비 30데시벨 이상이 바람직)

열잡음을 N이라고 하면 N=KTW (K는 볼츠만의 상수 1.37*10^-23, T는 절대온도, W는 대역폭)

상호변조잡음

서로 다른 주파수들이 전송매체를 공유할 때 주파수들이 서로의 합과 차에 대한 신호를 계산함으로써 발생하는 잡음

상호변조란 독립된 두 개의 채널의 신호가 변조를 일으켜 제 3채널의 대역에 속하는 주파수를 만드는 것

혼선

한 신호채널이 다른 신호채널과 원치 않은 결함을 하여 잡음을 형성하는 것

충격성 잡음

낙뢰 등의 자연현상에 의하거나 선로의 접정불량 등에 의해서 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음이 발생하는 경우, 주로 기계적인 충격에 의해 발생하며 데이터 전송에 에러를 발생하게 하는 중요한 원인

에코

전송선에서 임피던스(뭔가 방해하는 정도)의 병화가 있을 경우 약해진 신호가 송신측으로 되돌아오는것(메아리)

위상의 변화

연속적인 위상의 변화는 위상 지터, 불연속적인 순간 변화는 위상 히트

진폭 변화

증폭기의 고장에 기인하는데 가변저항의 접정이 깨끗하지 못하든지 스위치 동작에 의해 새로운 부하가 걸리거나, 회로 추가, 유지보수 진행 중, 다른 전송경로가 선택되었든지 하는 경우

라디오 페이딩

페이딩은 전파의 세기가 시간에 따라 변화하는 현상, 보통의 고주파에서 이런 페이딩 현상이 자주 발생.

장파의 경우 이온층을 이용하므로 이온층의 변화에 따라 여러 가지 전파 경로가 생기는데 이런 경로가 다른 전파끼리 간섭하여 매우 심각한 진폭이나 위상의 변화를 가져오기도 함

정적인 불완전성

손실

신호의 전송 중 신호의 세기가 약해지는 것

진폭감쇄왜곡

전송되는 신호는 주파수별로 다른 감쇄율을 보인다 .도달한 수신신호 세력을 측정하여 보면 주파수별로 신호세력의 크기가 다르게 나타난다. 이러한 감쇄왜곡에 의해 손상된 신호를 일정 거리마다 복구가 필요해 리피터 혹은 증폭기를 사용해 복구한다.

리피터 - 디지털 신호를 0과 1로 구별한 후에 새로운 신호를 생성, 정송하기 때문에 감쇄현상을 줄인다.

증폭기 - 아날로그 신호를 증폭기를 사용해서 신호의 세기를 증폭시켜 감쇄현상을 줄인다.

지연왜곡

전송매체를 통한 신호의 전달속도가 주파수에 따라 변하는 현상 때문에 발생

주파수 편이

송신되는 주파수가 수신부에서 다른 주파수로 바뀌어 수신되는 것

바이어스와 특성왜곡

변복조기의 출력은 펄스를 만들기 위해 슬라이스 된다. 이때 시스템적인 왜곡은 펄스의 길이를 늘이거나 줄일 수 있다.

1비트 이상 늘어나면 양성 혹은 마킹 바이어스, 짧아지면 음성 혹은 스페이스 바이어스 라고 한다