[데이터통신] 회선 공유 기술
회선 공유 기술
하나의 컴퓨터에 여러 개의 단말기가 원거리에서 접속할 경우 단말기 각각에 직접 접속하는 것은 통신 회선의 비용이 높아지므로 경제적인 시스템을 구축할 수 없다.
따라서, 단말기로부터 근접한 곳에 통신 회선을 공유할 수 있는 장비 및 프로그램을 설치하여 다수의 단말기가 컴퓨터에 접속할 수 있도록 하는 것이 경제적이다.
이처럼 통신 회선을 공유하는 장비 및 프로그램에는 통신 회선을 정적
으로 나누어 사용하는 다중화기와 동적
으로 사용하는 집중화기가 존재한다.
다중화기
하나의 고속 통신 회선을 통해 일정한 시간이나 주파수를 규칙적으로 나누어 사용하는 방식
- 여러 개의 채널들이 하나의 통신 회선을 통하여 결합된 신호의 형태로 전송되고 수신측에서 다시 이를 여러 개의 채널 신호로 분리하는 역할 수행
- 전송 효율을 높일 수 있다는 것이 가장 중요한 특징
- 구조가 단순, 규칙적인 전송에 사용
- 입출력 각각의 채널 대역폭이 동일
- M개의 입력 회선을 M개의 출력 회선으로 다중화하는 장치
- 입력 회선의 수는 출력 회선의 수와 같아야 한다
- 모든 단말기가 항상 사용하는 것이 아니므로 통신 회선에 분배된 시간이나 주파수가 낭비되는 단점 존재
집중화기
하나의 고속 통신 회선을 통해 하나의 단말기만을 사용할 수 있도록 제한
하나의 단말기가 고속의 통신 회선을 사용하고 있는 동안 다른 단말기에서 요청한 자원은 버퍼에서 대기
- 통신 회선을 효율적으로 사용할 수 있으나 각 단말기에서 요청한 신호에 의한 충돌의 문제가 존재
- 구조가 복잡하며, 불규칙적인 전송에 사용
- 입출력 각각의 채널 대역폭이 다르다
- 입력 회선의 수는 출력 회선의 수보다 같거나 많아야 한다
-
M개의 입력 회선을 N개의 출력 회선으로 집중화하는 장치
- 전위 처리기(FEP: Front End Processor)
특정한 컴퓨터 시스템이 많은 양의 통신 처리 능력을 갖게 해주는 역할을 수행하는 장치
다중화기 분류
주파수 분할 다중화(FDM
: Frequency Division Multiplexing)
통신 회선의 주파수를 여러 개의 작은 대역 폭으로 분할하여 여러 대의 단말기가 동시에 사용할 수 있도록 한 방식
- 채널 간의 상호 간섭을 막기 위해 보호 대역이 필요(대신 채널의 이용률을 저하)
- 전송 매체의
유효 대역폭
이 클 때 사용 - 전송 매체를 지나는 신호는 아날로그 신호
- 비용 저렴, 구조 간단
- 비동기식 전송이며, 멀티 포인트 방식에 적합
- 모뎀의 역할을 겸하므로 별도 모뎀이 필요 없음
- 전송 지연없이 실시간 전송 가능
- 누화 잡음 및 상호 변조 잡음이 발생
시간 분할 다중화(TDM
: Time Division Multiplexing)
한 통신 회선의 대역폭을 일정한 시간 폭(Time Slot)으로 나누어 여러 개의 단말기가 하나의 통신 회선을 사용할 수 있도록 하는 기술
- 전송 매체의
유효 전송률
이 클 때 사용 - 전송 매체를 지나는 신호는 디지털 신호
- 고가의 비용, 복잡한 기술
- 별도의 모뎀 필요, 누화 잡음 및 상호 변조 잡음이 발생하지 않음
- 전송 지연 없이 실시간 전송이 가능
- 대역폭이 낭비되지 않음
동기식 시분할 다중화(STDM
: Synchronous TDM)
모든 단말기에 고정된
시간 폭을 제공
- 매체의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송률을 능가할 때 사용
- 전송할 데이터가 없는 단말 장치에도 타임 슬롯을 할당(전송 용량의 낭비가 크다)
- 고가의 가격, 접속에 소요되는 시간이 늘어난다
- 전송 용량보다 많은 터미널 수에 접속할 수 없다
- 다중화된 회선의 데이터 전송률
>=
접속 장치들의 데이터 전송률의 합
비동기식 시분할 다중화(ATDM
: Asynchronous TDM, 통계적/지능적/확률적)
접속된 단말기 중 실제로 전송할 데이터가 있는 단말기에만 시간 폭을 제공
- 매체의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송률을 능가하지 않을 때 사용하는 다중화 방식
- 전송 매체상의 전송 프레임마다 해당 채널의 시간 슬롯이
가변적
으로 할당 - 전송 용량의 낭비가 적다
- 저가의 가격, 접속에 소요되는 시간이 단축
- 같은 속도일 경우 동기식 다중화기보다 더 많은 수의 터미널에 접속 가능
- 다중화된 회선의 데이터 전송률
<
접속 장치들의 데이터 전송률의 합
코드 분할 다중화(CDM
: Code Division Multiplexing)
아날로그 형태인 음성을 디지털 신호로 전환한 후 난수를 부가하여, 여러 개의 디지털 코드로 변환해 다중화하는 것으로 각 채널에 고유한 코드를 부여하여 해당 코드를 가진 단말기만을 인식하게 하는 방식
- 확산 대역 방식(하나의 채널로 전달되는 데이터가 여러 경로를 통해 전달)
- 다원 접속 방식은 FDMA, TDMA, CDMA를 모두 사용
- 전송 용량 증가, 전송 품질 및 보안성 향상
- 이동 통신에 사용되는 통신 방식
-
WAP(Wireless Application Protocol, 무선 응용 프로그램)
무선 단말기상에서 인터넷을 이용할 수 있도록 해주는 프로토콜의 총칭WAP에서 사용되는 주 언어가 WML(무선 마크업 언어)이며 휴대 전화와 같은 소형 이동 장비에 맞게 XML 기반으로 설계
HTML을 수신하는 경우 이를 컴파일해서 최적화된 이진 데이터로 변환하여 이동 단말에 송신 -
Cell
전파 출력을 낮추어 발사하면 전파가 미치는 영역은 좁아지지만 서비스 지역을 여러 개의 작은 영역으로 분할할 수 있게 된다. 작은 영역마다 기지국을 두어 주파수를 발사하면 동일한 주파수를 다른 작은 영역에서도 사용할 수 있게 된다.이 때, 작은 영역을 셀이라고 하며 일정한 영역을 여러 개의 셀로 구분하여 사용하면 채널 수를 셀의 영역 수의 배수만큼 늘릴 수 있다는 장점이 있다
- Hand-Off
이동 전화 이용자가 하나의 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는 과정에서 통화가 끊기지 않게 이어주는 기능-
소프트(Soft) 핸드오프
기지국과 기지국 간에 발생하는 핸드오프 방식으로 하나의 기지국이 이동 전화 이용자의 채널을 먼저 확보하여 연결한 후, 현재 사용 중인 채널의 연결을 끊는 방식 -
하드(Hard) 핸드오프
교환기와 교환기 간에 발생하는 핸드오프 방식으로 기지국이 기존 신호를 끊은 뒤 다른 기지국으로 신호를 넘기는 방식 -
소프터(Softer) 핸드오프
기지국 내 섹터 간에 발생하는 핸드오프 방식으로 같은 기지국 내의 특정 섹터에서 통화하다가 다른 섹터 영역으로 통화 접근을 할 때 소프트 핸드오프와 같은 방법으로 통화 채널을 연결
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Roaming
이동 통신 가입자가 가입된 관리 지역을 벗어나 어디서나 자유롭게 통신할 수 있는 기술 -
Bluetooth
휴대폰끼리 또는 휴대폰과 PC 간에 사진이나 벨소리 등의 파일을 전송하는 무선 전송 기술 -
L2CAP(Logical Link Control And Adaptation Protocol)
블루투스 베이스밴드의 상위에 위치하는 프로토콜이며 상위의 프로토콜 스택에 대하여 다중 통신 기능, 데이터의 분할과 조합, 오류 제어, 인증, 암호화를 정의기본적으로 Connection-Oriented 프로토콜을 제공하지만 Connectionless 방식도 제공한다. 하지만 Connectionless 방식은 많이 사용 되지 않는다. 고정된 최대 크기 만큼의 Reliable한 전송을 제공한다. L2CAP의 전송 Reliability는 설정이 가능하며 3가지 정책이 사용 가능하다.
- 재전송를 하지 않는다
- 모든 전송이 실패하기 전까지 재전송 시도
- 특정 시간(0-1279 miliseconds) 후까지 ack이 오지 않았을 경우 패킷을 버리고 큐에 보관된 다음 패킷을 전송.(이 경우는 시간에 따라서 데이터가 전송되어야 할 경우 유효하다)
역 다중화기(Inverse Multiplexer)
하나의 통신 회선으로 데이터를 전송받은 것을 두 개의 음성 대역 회선으로 나누는 장치
광대역 통신 회선을 사용하기 않고 9600bps 이상의 광대역 속도를 얻을 수 있어 통신 비용을 줄일 수 있다
- 고속의 선로를 두 개의 낮은 선로로 전송한 후 다시 원래 속도로 변환
- 두 개의 음성 대역 회선을 이용하여 광 대역 통신 속도를 얻을 수 있다
- 두 회선의 전송 속도의 차이로 상대적인 전송 지연이 발생할 수 있고 이를 조절하기 위한 순환 기억 장치 필요
- 여러 가지 변화에 대응해 여러 가지의 전송 속도를 얻을 수 있다
- 음성 대역의 변/복조기 역할을 수행
위성 통신
인공위성을 통하여 지구상의 어느 곳이든 통신할 수 있도록 하는 통신 방법
- 주로 3 ~ 30GHz인
SHF
(Super high frequency, 초고주파) 주파수를 이용하여 통신 위성의 중계를 거쳐 먼 거리까지 통신하는 방식 - 항상 마주 보이는 안테나가 있어야 통신이 가능(많은 곳에 위성 중계기가 필요)
- 하나의 정지 위성 Cover 비율이 이론적으로 지구 표면에 42.4%이므로 3개의 정지 위성만 있으면 극 지역을 제외한 지구상의 어떤 지점과도 통신이 가능
- 점 대 점에서만 가능
- 전송 지연이 존재
- 지구국은 교외에 설치해야 한다(동일 채널 잡음이 발생하므로)
- 보안성이 떨어지며 기후에 영향을 받는다
- 위성 통신의 기본 구조
- 기기계 : 구조계, 자세 제어계, 열 제어계, 전력계, 추진계, 원격 측정 명령계
- 통신계 :
- 위성 중계기(트랜스 폰더) : 지구국(지상)으로부터 송신되어 온 신호 주파수를 송신 주파수로 바꿔 증폭하는 역할 수행
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