데이터 통신 - 정보 통신 시스템

이번주 수업의 주요 내용

1. 정보 통신 시스템 개요
2. 통신(정보전송) 시스템의 하드웨어

학습 목표 정보 통신 시스템의 개념과 구성요소, 구성도, 기능의 이해 (하드웨어 내용이라 어렵지만, 익숙해지면 된다..!)

용어
• 신호의 종류
아날로그 신호 : 연속된 형태
디지털 신호 : 수준이 나눠진 불연속적인 형태

진폭 : 신호의 폭
주파수 : 1초동안 진동한 횟수.
위상 : 같은 신호라도(동일한 진폭, 주파수) 언제 시작했는지에 따라 보이는 위치가 다르게 나타날 때 위상이 다르다고 말한다. 

정보통신 시스템

정보 통신 시스템이란 정보를 주고받는 시스템을 말한다.

*시스템 System : 요소 간 절차를 정의, 절차들의 기능을 정의, 기능을 통한 커뮤니케이션 하는 것 / 시스템은 각 구성요소들이 상호작용하거나 상호의존하여 복잡하게 얽힌 통일된 하나의 집합체다. (나무위키)

정보 통신 시스템의 구성

정보 통신 시스템 = 정보 전송 시스템 + 정보 처리 시스템

• 정보 전송 시스템 (데이터 전송계)
데이터를 전송하는 역할. 단말장치 DTE , 정보전송 회선(신호 변환장치와 통신회선) DCE,
통신 제어장치

• 정보처리 시스템 (데이터 처리계)
데이터 가공 및 처리하여 보관하는 역할. 컴퓨터(중앙처리장치 CPU, 입출력 장치(키보드,모니터 등), 기억 장치)와 주변기기로 구성

정보통신 시스템의 분류

• 정보 전송 시스템의 각 기능별 분류
단말 장치 : 정보 입력, 수신
신호 변환장치 : 신호 변조와 복조 (ex. 모뎀)
통신회선 : 신호를 주고받는 매체, 변환된 신호의 이동 통로나 통신망 (ex. 전기선, 케이블)
통신 제어장치 : 컴퓨터와 모뎀 사이에 위치하여 송수신되는 데이터를 처리하기 좋은 형식으로 변환.

• 정보 통신 시스템의 각 유형별 분류

• *정보전송 시스템
  오프라인 처리 : USB, 외장하드 등에 저장하여 통신회선 없이 사람이 직접 전달 *온라인 처리 : 자료 등을 통신회선을 통하여 한 장소에서 다른 장소로 전달
• 정보처리 시스템
  즉시 처리(실시간 처리) : 자료 발생 즉시 처리 배치 처리 : 자료를 모아두었다가 어느 시점에서 한꺼번에 처리

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1. 단말장치 DTE (Data Terminal Equipment)

디지털 데이터를 입출력하는데 사용하는 장치 키보드, 모니터, 프린터 등 컴퓨터와 연결되는 모든 주변 장치. = 단말기 컴퓨터 네트워크에서는 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 자체를 단말장치로 사용

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2. 신호변환장치 DCE (Data Communications Equipment)

송신자의 정보를 전기적 신호로 변환 후 전송매체(통신회선)을 거쳐 전송
전기적 신호는 수신자의 신호 변환장치를 이용해 원래의 정보로 변환
ex. Modem ( Modulator Demodulator ), 전화기, Codec, Digital Service Unit
디지털 신호를 아날로그 신호로 변조 후, 다시 디지털 신호로 복조함.

• 통신망 종류
  - 아날로그망 : 아날로그 신호를 주고받는 네트워크
  - 디지털망 : 디지털 신호를 주고받는 네트워크

- 아날로그 정보 -> 아날로그망 : 전화
- 아날로그 정보 -> 디지털망 : CoDec (카메라->코덱->디지털)
- 디지털 정보 -> 아날로그망 : 모뎀
- 디지털 정보 -> 디지털망: DSU(Digital Service Unit)

모뎀

Modulator Demodulator 의 합성어이다. 회선 종단 장치 DCE 단말장치에서 발생한 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환(변조) Modulator 하여 통신회선으로 전송시키는 역할 통신회선에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환(복조) Demodulator 로 변환(복조)하는 역할

• 모뎀의 종류
  • 설치 장소에 따라서
    내장형 모뎀: 컴퓨터 내부 카드 형식
    외장형 모뎀: 컴퓨터 외부 독립
    .
  • 전송 속도에 따라서
    저속 : ~1200 bps(bit/sec)
    중속 : 1200~9600bps
    고속 모뎀 9600~ bps
    .
  • 대역폭에 따라서
    (전송 회선이 있을 때, 회선의 크기. 주어진 시간에 보낼 수 있는 데이터의 크기)
    음성 이하 대역 : ~50bps 이하 전송속도
    음성 대역 : 대부분 9600bps, 300~3300bps 전송속도
    광대역 : 48000bps, 96000bps, 240000bps 이상 전송속도
    .
  • 동기 방식에 따라서
    (동기 : 상대방은 받을 준비를 하고 있고, 자신은 줄 준비를 하고 있는 상태)
    동기식 모뎀 : 동기식 방식을 사용하며, 중속 이상 모뎀에 사용
    비동기식 모뎀 : 비동기식 방식을 사용, 저속 모뎀에서 사용
    .
  • 변조 방식에 따라서
    진폭 편이 변조 : 진폭 편이 변조 방식 사용, 구조가 간단하고 가격이 저렴하다
    주파수 변이 변조 : 저속, 비동기식 모뎀에 주로 사용
    위상 편이 변조 : 중속과 고속 모뎀의 전송에 주로 사용
    진폭 위상 편이 변조 : 고속 모뎀 등에 사용

DSU 디지털 서비스 유닛

‘디지털망’ 에 사용하는 회선 종단 장치(DCE)
디지털 정보 -> 디지털 신호 -> 디지털 정보
디지털 회선을 이용해 디지털 데이터나 신호를 먼 곳까지 안전하고 손쉽게 전송하도록
단극성 신호를 양극성 신호로 변환 (신호 레벨을 올려준다)
컴퓨터 레벨에서 사용하는 신호와 전송에 사용하는 디지털 신호의 레벨이 다르기 때문에 신호를 증폭시켜줘야한다.

3. 통신회선

데이터를 전송하는 통로
통신기기 사이(단말장치, 컴퓨터들 사이에서 연결하는 역할)
데이터 전송선로 또는 정보전송 매체
유선선로, 무선선로로 구분한다.
데이터 전송속도와 대역폭에 영향을 준다.

유선선로

전기 - 꼬임선(전화선), 동축 케이블
빛 - 광섬유 케이블

• 꼬임선 (트위스티드 페어 케이블) 전자기 간섭 현상을 줄이려고 전선을 꼬아서 사용.
  (전자기 간섭현상? 전류 -> 자기장 영향 -> 전류 영향)
  꼬임선 한 가닥 - 전화선
  꼬임선 여러가닥 - 컴퓨터 LAN 케이블

종류
UTP : 보편적으로 많이 사용.
FTP : 알루미늄은박을 감싼 후 꼬임
STP : 차폐처리된 선이 두개씩 꼬인 상태
STP>FTP>UTP 순으로 전자기 간섭을 덜 받음

• 동축 케이블
  내부의 단열 구리선, 외부 도체 구리망으로 구성
  내부 도체와 외부 도체 사이 절연물질(플라스틱)
  외부 도체는폴리에틸렌으로피복으로부터 보호.
  유선TV전송, 근거리 통신망, CATV 등 고주파 신호의 광대역 전송과 장거리 전화 전송
  높은 주파수에서 도선의 저항이 상승하는 꼬임선 단점 보완.

• 광섬유 케이블
  케이블 안에 여러가닥의 유리섬유를 넣어서 레이저광의 전반사 현상을 이용해 데이터 전송하는 원통형 통로
  장점 : 대역폭이 넓어 고속 전송 가능, 감쇄 영향도 상대적으로 낮음. 전기선이 아니라서 전자기장 영향 없어 오류 발생률 낮음
  단점 : 비싸다. 만들기 어렵다. 연결할 부위를 일직선으로 만들어야 해서 정교한 납땜 기술 필요.
  발광기에서 0과 1을 구현하려고 빛을 끄거나 켜서 프로토콜(약속)을 만들어 수광기로 보낸다. 빛의 속도로 보내기 때문에 굉장히 빠르다.
  전기 신호 -> 광신호 -> 전기 신호

무선선로

전파에 의해서 데이터를 주고 받음.
전파 - 마이크로파(위성방송), 라디오파
‘전자기파를 이용’하여 데이터를 전송하는 비유도체

• 마이크로파
  방향성이 있음. 주파수 2~40GHz (1Hz : 1초에 1번 진동)
• 라디오파
  방향성이 없음 주파수 30kHz ~ 1GHz. 방송용

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리피터 ( 중계기 )

감쇄된 신호를 신호를 증폭시켜 원래대로 만들어주는 역할을 한다.
회선을 확장할 때 사용.

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알고 넘어가야하는 중요한거 !
단말장치는 그냥 컴퓨터.
정보 전송 시스템 -> 단말장치, DCE, 통신회선
회선 -> 속도, 대역폭 영향
아날로그 데이터, 디지털 데이터
진폭, 주파수, 위상의 차이에 따라 다양한 네트워크가 구성
용어, 약어 정리해놓기 (ex. DCE, DTE, STP>FTP>UTP)