[데이터통신] 데이터 전송
데이터 전송 방식
- 아날로그 전송
- 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 아날로그 형태인 것(사람의 음성, 화상)
- 신호의 감쇠 현상이 심하기 때문에 증폭기에 의해 신호를 중간에 다시 증폭하여 전송해야 하는데 신호에 포함된 잡음까지 같이 증폭
- 디지털 전송
- 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 디지털 형태인 것
- 신호에 포함된 잡음은 제거하고 0과 1만을 추출하여 증폭되므로 왜곡 현상이 없다
- 아날로그 전송과 비교하여 유지 비용이 적다
- 디지털 신호 변환에 의해 아날로그나 디지털 정보의 암호화가 쉽게 구현 가능
- 전송 용량을 다중화함으로써 효율성이 높음
- 아날로그 전송보다 훨씬 많은 대역폭을 필요로 하고, 전송 거리가 짧기 때문에 증폭기가 많이 사용
데이터 비트의 전송 방법
- 직렬 전송
- 정보를 구성하는 각 비트들이 하나의 전송 매체를 통해 한 비트씩 순서적으로 전송되는 형태
- 하나의 전송 매체만 사용하므로 속도는 느리지만 구성 비용이 적다
- 원거리 전송에 적합
- 병렬 전송
- 정보를 구성하는 각 비트들이 여러 개의 전송 매체를 통해 동시에 전송되는 형태
- 여러 개의 전송 매체를 사용하므로 전송 속도는 빠르지만 구성 비용이 많이 소요
- 근거리 전송에 적합하며 주로 컴퓨터와 주변장치 사이의 데이터 전송에 사용
- 흐름 제어 필요 :
- 수신측이 현재 데이터 수신중임을 알리기 위해 Busy 신호 사용
- 문자와 문자 단위를 식별하기 위해 Strobe 사용
데이터 전송 방향
-
단방향 전송(Simplex)
한쪽 방향으로만 데이터 전송이 이루어지는 방식 -
양방향 전송(Duplex)
- 반이중 전송(Half-Duplex)
- 한쪽에서 데이터 전송이 되면 다른 한쪽에서는 전송이 끝나기를 기다리는 방식
- 전송 방향을 바꾸는 시간이 필요
- 통신 회선이 비교적 적을 때 사용
- 2선식 선로를 두어 송신과 수신을 번갈아 전송
- 전송 지연에 문제가 있으며 반환 시간(Turn-Around Time)이 길다.
- 전이중 전송(Full-Duplex)
- 전송 시간에 구애를 받지 않는다
- 전송량이 많고 통신 회선의 용량이 클 때 사용
- 통신 회선의 효율이 높다
- 4선식 선로를 두어 송신과 수신을 별도로 전송
- 반이중 전송(Half-Duplex)
동기화
송신 측과 수신 측이 정확히 데이터를 주고 받을 수 있도록 양측에 시간을 맞추는 것을 의미. 이 때 양측의 시간을 일치시키는 것을 동기식 전송, 송신 측에 관계없이 수신 측에서 수신 신호로 시간을 식별하는 것을 비동기식 전송이라고 한다.
비동기식 전송
시작 비트, 전송 문자(정보 비트), 정지 비트로 구성된 한 문자를 단위로 전송하며, 오류 검출을 위한 패리티 비트를 추가하기도 한다
- 간헐적으로 시간을 맞춘다
- 독립적, 문자 단위 전송
- 문자와 문자 사이의 휴지 기간이 존재
- 한꺼번에 많은 데이터를 보내면 프레이밍 에러의 가능성이 높아진다
- 약 2Kbps 이하의 저속, 단거리 전송에 사용
- 대화용 전송에 적당
- 버퍼를 적게 사용
- ASK, FSK 방식에 적합
전송 효율 = $\frac{정보 비트}{전송 비트} \times 100\%$
전송 비트 = 정보 비트 + 제어 비트(동기 문자, 오류 검출 비트)
프레이밍 에러(Framing Error) : 송신 측과 수신 측의 샘플링 시점이 달라서 발생하는 오류. 비동기 전송에서 start bit 와 stop bit 사이에 더 많은 비트들을 전송함으로써 오버헤드 비율을 줄일 수 있으나 비트들이 많을 수록 프레이밍 에러가 발생할 가능성이 높아진다.
동기식 전송
미리 정해진 수만큼의 문자열을 한 블록(프레임)으로 만들어 일시에 전송하는 방식
- 연속적으로 시간을 맞춘다
- 종속적, 블록(프레임) 단위 전송
- 송신, 수신 양쪽의 동기를 유지하기 위해 타이밍 신호를 계속적으로 공급하거나 동기 문자를 전송
- 프레임 단위로 전송하므로 속도가 빠르다
- 시작/종료 비트로 인한 오버헤드가 없고, 휴지 기간이 없으므로 전송 효율이 좋다
- 단말기는 반드시 버퍼 기억장치에 내장하여야 한다
- PSK, QAM 방식에 적당
- 문자 동기 방식 : SYN 등의 전송 제어 문자에 의해 동기를 맞추는 방식으로 BSC 프로토콜에서 사용
- 비트 동기 방식 : 데이터 블록의 처음과 끝에 8비트의 플래그 비트를 표시하여 동기를 맞추는 방식으로, HDLC/SDLC/ADCCP 프로토콜에서 사용(전송 에러 검출을 위해
FSC
(Frame Check Sequence) 이용)
데이터 전송 형태
베이스밴드 전송(기저 대역 전송, Baseband Transmission)
원래의 신호를 다른 주파수 대역으로 변조하지 않고 전송하거나 정보를 0과 1로 표시하고 이것을 직류의 전기 신호로 전송하는 방식
- 보통 하나의 회선에 하나의 채널을 사용
- 10Mbps 이하의 전송 속도
- 소규모 데이터 전송에 적합
- 신호는 양방향으로 진행
- 모뎀이 필요 없어 비용이 저렴하나 전송거리가 짧음
- 단극 RZ, 양극 NRZ-L, NRZ-M, Bipolar, Manchester 등이 있다
- CSMA/CD 방식, Token Ring 방식에서 채택
브로드밴드 전송(반송 대역 전송, Broadband Transmission)
디지털 신호를 반송파의 진폭, 주파수, 위상 등으로 변환하여 아날로그를 전송하는 방식
- 회선당 20 ~ 30개의 채널을 사용
- 150Mbps 이하의 전송속도
- 대규모의 멀티미디어에 적합한 방식
- 신호는 단방향으로 진행
- Token Bus 방식에서 채택
데이터 전송 속도
- 데이터 신호 속도(bps)
부호를 구성하는 데이터의 비트 수가 1초 동안에 얼마나 전송되었는가를 나타내는 단위데이터 신호 속도(bps) = 변조 속도(Baud) X 변조 시 상태 변화 수
- 변조 속도(Baud)
신호의 변조 과정에서 1초 동안 몇 회의 변조가 행해졌는가를 나타내는 것을 의미.B = $\frac{1}{T}$ T: 단위 시간당 펄스의 수
$= \frac{bps}{변조 시 상태 변화 수}$ -
베어러 속도
보통 베어러 속도를 반송 속도라고 하며 데이터 신호에 동기 신호와 상태 신호를 합한 속도(단위 bps = bit/sec) - Nyquist의 공식
잡음이 없는 채널의 전송 속도(bps)와 주파수(W)의 관계식$C = 2W\log_2L$
C : bps / W : 대역폭 / L : 신호 레벨 - Shannon의 공식
잡음이 있는 채널의 전송 속도(bps)와 주파수(W)의 관계식$C=W\log_2(1+S/N)$
C : bps / W : 대역폭 / S/N : 신호 대 잡음비
데이터 전송 코드
Baudot 코드
- 초기의 전송용 코드로 5비트로 구성
- 오류 검출 코드가 없다
- 코드의 확장 기능이 있다
- 텔렉스(최초의 문자 전송 시스템으로 문자 정보를 텔렉스 교환기를 사용해서 전송하는 시스템) 코드로 이용
ASCII Code
- (American Standard Code for Information Interchange)
- ISO에서 제정한 코드이며 7비트(패리티 비트 추가 시 8비트)로 구성된 데이터 통신용 코드
- 순차적인 코드(알파벳이나 숫자가 순서적 코드로 되어 있다)
- 정보 문자와 제어 문자로 구분
ASCII 코드 제어 문자
- 전송 제어 : 통신 선로의 데이터 흐름을 제어
- SOH(Start Of Head) : 머리말의 시작
- STX(Start of TeXt) : 본문의 시작 혹은 머리말의 종료
- ETX(End of TeXt) : 본문을 종료
- EOT(End Of Transmission) : 전송의 종료, 링크 해제를 요청
- ENQ(ENQuire) : 링크 설정 요청, 상대국의 응답을 요청한다
- ACK(ACKnowledge) : 긍정적인 응답, 다음 프레임을 요청
- DLE(Data Link Escape) : 보조적인 제어 문자, 통신망에서 전송 제어 문자를 구분
- NAK(Negative AcKnowledge) : 부정적인 응답 및 재전송 요구
- SYN(SYNchronous) : 시간 맞춤 행위를 위한 동기 문자
- ETB(End of Transmission Block) : 블록의 종료를 표시
- 포멧 제어 : 데이터의 출력 및 정보의 레이아웃을 제어
- BS(Back Space)
- HT(Horizontal Tabulation)
- LF(Line Feed)
- VT(Vertical Tab)
- FF(Form Feed)
- CR(Carriage Return)
- 장치 제어 : 단말기의 보조 장치를 제어
- 정보 분리 : 데이터의 논리적 요소를 분리
- US(Unit Separator)
- RS(Record Separator)
- GS(Group Separator)
- FS(File Separator)
BCD(Binary Coded Decimal)
컴퓨터 내부 코드로 10진수를 표현하기 위하여 주로 사용
데이터 비트가 6비트
로 구성되므로 총 64개의 문자 표현이 가능
EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)
IBM 컴퓨터의 내부 코드로 사용되며 컴퓨터와 컴퓨터 사이에 데이터 전송 코드로 사용
8비트로 구성되며 총 256문자 표현이 가능
UNICODE
서로 다른 언어를 사용하는 컴퓨터들이 문제없이 통신하도록 모든 문자 체계를 하나의 문자 집합으로 만든 것. 숫자와 글자(키와 값)가 1:1 매핑된 형태의 코드
Character set = UTF(Unicode Transformation Format) : 포함시키고자 하는 문자 집합을 정의
- UTF-8
- 하나의 문자를 1 ~ 4바이트의 가변 길이로 표현
- 현재 인터넷에서 가장 많이 쓰이면 인코딩이며 뛰어난 크로스 플랫폼 호환성을 지님
- 웹, 데이터베이스에서 주로 사용
- UTF-16
- 모든 문자를 2바이트의 고정 길이로 표현
- 바이트 순서가 정해지지 않아 리틀/빅 에디안 문제가 발생하기 때문에 인터넷 상에서의 사용을 권고하지 않음
- 윈도우 계열에서 사용
- UTF-32
- 모든 문자를 4바이트의 고정 길이로 표현
- 저장 공간의 낭비가 심하다는 단점이 존재
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