08. 정보 전송 방식

정보통신 시스템에서 통신 비용을 줄이고 효율적으로 전송을 하기 위한 방법으로 하나의 회선에 복수 개의 시스템을 연결하거나 몇 개의 회선을 공유하는 방식 등이 있다. 물리적인 매체(전송 회선)와 전송 장치(모뎀)에 연결하는 통신 회선의 수에 따라 2선식과 4선식으로 분류된다.

2선식(2W, 2Wire)은 TX+와 RX+, TX-와 RX-를 쌍으로 연결하여 사용하는 방식으로 모든 디바이스가 마스터가 되는 반∙이중 통신을 베이스로 통신하는 방법이다. 아래의 그림처럼 TX+와 RX+를 상대방의 TX+와 RX+에 연결을 하고 반대로 –선도 하나의 선으로 두개의 라인에 결선을 합니다.

2선식 통신 방식은 DATA+선과 DATA-선을 2가닥의 전선(Twisted Pair)을 사용하여 통신하며 모든 디바이스가 마스터(master)로서 멀티 마스터 구조로 운영된다. 이 통신 라인을 통하여 송신 및 수신이 이루어지며 Half Duplex 방식으로 운영된다. 모든 디바이스는 자신이 보내고 싶을 때 데이터를 송신하게 되며 데이터 충돌(Data Collision)을 막기 위해 Echo Mode 또는 Non-echo Mode(ACK)를 사용한다. 하지만 2선 방식은 송∙수신 되는 데이터가 충돌(Data Collision)할 수 있으며, 반∙이중 통신 방식으로 양방향 통신에 제한이 있다. 이를 개선하기 위해서 나온 방식이 4선식 방식이다.

 

4선식(4W, 4Wire)은 신호선과 공통 접지선이 4개의 선으로 구성되며 양방향 통신의 경우에 상∙하 전송시 별도의 전송로를 사용한다. 아래의 표처럼 마스터와 슬래이브간에 결선을 합니다.

 

마스터	슬래이브
RX+	TX+
TX+	RX+
RX-	TX-
TX-	RX-

 

4선식 방식은 2선식 방식이 가지는 단점을 보완하고 반∙이중 통신이 아닌 전∙이중 통신 방식으로 통신을 합니다.

 

(１) 통신 회선의 접속 방식

컴퓨터와 단말기를 연결하는 방식에는 점-대-점 회선 방식, 다지점 회선 방식, 집중 회선 방식, 다중 회선 방식이 있다.

 

1) 점-대-점 회선 방식(point to point line, peer to peer)

점-대-점 회선(point to point line, peer to peer) 구성은 컴퓨터 시스템과 단말기를 전용 회선으로 직접 연결하는 형식이다. 단말기를 여러 대 연결할 경우에도 일대일 연결이므로 언제든지 데이터의 송∙수신이 가능하다. 이 방식은 전화 회선 구성에도 이용되는데 교환기를 이용하여 공중회선을 사용할 수 있다. 응답 속도가 빠르므로 고속 처리에 이용된다.

 

그림  48. 점-대-점 회선 방식

            

             특징을 다시 한번 정리해보자.

① 컴퓨터 시스템과 단말기를 전용회선으로 직접 연결한다.

② 단말기를 여러 대 연결할 때도 일-대-일로 연결하므로 언제든지 데이터를 송∙수신할 수 있다.

③ 이 방식은 전화회선을 구성하는 데도 이용하는데, 교환기를 이용하여 공중회선을 사용할 수 있다.

④ 응답속도가 빨라 주로 고속 처리에 이용된다.

 

그림  49. 점-대-점 회선방식

 

 

 

1) 다지점 회선 방식(multipoint line, multidrop line)

다지점 회선(multipoint line, multidrop line)은 컴퓨터 시스템에 연결된 한 개의 전송 회선에 여러 대의 단말기를 연결한 형식이다. 여기서 사용되는 전송 회선은 대부분 한 개의 전용 회선이므로 한 시점에는 한 단말기만이 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있다. 반면에 컴퓨터로부터 데이터를 수신할 경우에는 여러 대의 단말기가 데이터를 동시에 수신할 수 있다.

 

단말기와 컴퓨터의 통신로를 구성하는 방법에는 폴링(polling)과 선택(selection), 경쟁(contention)이 있다.

폴링(polling)은 단말기에서 컴퓨터로 데이터를 전송할 경우에 이용된다. 이 방법에서는 컴퓨터 감시 프로그램 쪽에서 신호를 보내 송신할 데이터의 유무를 주기적으로 검사한다.

선택(selection)은 컴퓨터가 특정 단말기를 지정하여 데이터를 전송할 경우에 이용되는데, 특정 단말기를 지정하는 제어 문자를 데이터의 앞에 포함시켜 데이터를 전송한다. 물론 한 개의 데이터를 여러 대의 단말기에 동시에 전송할 수 있다. 경제적이며 회선을 짧은 시간 동안 운영하므로 주로 조회 처리를 위한 방법 등에 이용된다.

경쟁(contention)은 단말 장치들이 서로 경쟁하여 회선에 접근하며 가장 간단하며 비효율적이다.

 

그림  50. 다지점 회선방식

 

         특징을 다시 한번 정리해보자.

① 컴퓨터 시스템에 연결된 전송 회선 1개에 단말기를 여러 대 연결한다.

② 여기서 사용하는 전송 회선은 대부분 전용회선 1개라 한 시점에서는 단말기 하나만 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있다.

③ 반면, 컴퓨터에서 데이터를 수신할 때는 단말기 여러 대가 동시에 수신한다.

 

그림  51. 다지점 회선방식

 

2) 집선 회선 방식(concentration line)

집선 회선(line concentration line) 방식은 일정 지역내의 중심에 집선 장치를 설치하고 여기에 여러 대의 단말기를 연결하는 방식이다. 집선 장치는 단말기에서 저속으로 전송되는 데이터를 모아서 컴퓨터에 고속으로 전송하는 역할을 한다. 컴퓨터와 집선 장치 사이는 고속의 단일 회선을 연결하거나 단말기의 수보다 적게 연결할 수 있다. 이 방식은 통신 회선을 효율적으로 사용할 수 있고, 다지점 회선 방식처럼 단말기의 회선 사용률이 낮을 경우에 적합하다.

 

         특징을 다시 한번 정리해보자.

① 일정한 지역 내에 있는 중심 부분에 집선 장치를 설치한 후 여기에 단말기를 여러 대 연결하는 방식이다.

② 컴퓨터와 집선 장치 사이는 속도가 빠른 단일회선으로 연결하거나 연결한 단말기 수보다 적은 수로 연결할 수 있다.

③ 이 방식은 통신회선을 효율적으로 사용할 수 있으며, 다지점 회선 방식처럼 단말기의 회선 사용률이 낮을 때 적합하다.

 

그림  52. 집선 회선 방식

 

 

3) 회선 다중 방식(multiplexing line)

회선 다중(multiplexing line) 방식은 집선 회선 방식과 유사하다. 일정 지역 내에 있는 여러 대의 단말기를 지역의 중심에 설치된 다중화 장치(multiplexer)에 연결하고, 다중화 장치와 컴퓨터 사이는 대용량 회선으로 연결하는 방식이다. 다중화 통신 회선은 회선 사용률이 비교적 높은 단말기의 데이터 통신에도 적용할 수 있다.

 

특징을 다시 한번 정리해보자.

① 집선회선 방식과 사용 방법은 비슷하다

② 일정한 지역에 있는 단말기 여러 대를 그 지역의 중심 부분에 설치된 다중화 장치(Multiplexer)에 연결하고 다중화 장치와 컴퓨터 사이는 대용량 회선으로 연결한다.

③ 다중화 통신회선 방식은 회선 사용률이 비교적 높은 단말기에서 데이터를 송∙수신할 때도 적용할 수 있다.

 

그림  53. 회선 다중 방식

 

 

(２) 통신 회선의 이용 방식

데이터가 전송되는 전송 회선을 이용하는 방식에 따라 단일(simple) 방식, 반∙이중(half duplex) 방식, 전∙이중(full duplex) 방식이 있다.

 

4) 단일 방식(simplex)

단일(simplex) 방식은 데이터를 한쪽 방향으로만 전송할 수 있는데 주로 단말기에서 컴퓨터 방향으로만 데이터를 전송할 수 있다. 반대 방향의 경우는 잘 사용되지 않는다.

 

5) 반∙이중 방식(half duplex)

반∙이중(half duplex) 방식은 양방향으로 전송할 수 있으나 동시에 양방향으로 데이터를 전송할 수는 없고, 거래 지향성 시스템(transaction oriented system)에서 주로 볼 수 있다. 단말기에서 데이터를 입력할 동안 컴퓨터에서 단말기로 데이터를 보낼 수 없고 그 반대의 경우도 성립한다.

 

6) 전∙이중 방식(half duplex)

전∙이중(full duplex) 방식은 데이터를 동시에 양 방향으로 전송할 수 있어 고속 처리에 적합하다.

 

전송 선로를 이용하는 세 가지 방식을 요약하면 다음과 같다.

(３) 데이터 전송 방식

데이터 전송 방식에는 데이터를 보내는 방법에 따라 직렬 전송과 병렬 전송, 송∙수신측 간의 시간적 위치에 따라 동기식과 비동기식으로 나눌 수 있다.

그림  54. 데이터 전송방식

 

컴퓨터는 정보를 전송할 때 1비트씩이 아니라 1바이트 또는 그 정수배의 단위로 전송한다. 이 때 1바이트를 하나의 회선에 분해하여 전송하는 것을 직렬 전송이라하고, 복수 개의 회선을 이용하여 전송하는 것을 병렬 전송이라 한다.

 

1) 직렬 전송

직렬전송(serial transmission)은 데이터의 최소 요소인 한 문자를 구성하는 각 비트가 하나의 전송 선로를 통하여 차례로 전송되는 방식이다. 송∙수신측간에 1개의 전송 회선으로 통신할 수 있어 대부분의 데이터 통신 시스템에서 이용되고 있다.

 

그림  55. 직렬 전송

 

직렬 전송은 하나의 회선으로 순차적으로 전송하기 때문에 전송 시간이 많이 걸리는 단점이 있고, 송신 시에는 문자열을 비트열로 바꾸는 병렬/직렬 변환기가 필요하고 반대로 수신 시에는 비트열을 문자열로 바꾸는 직렬/병렬 변환기가 필요하다. 하나의 전송로만 사용하므로 설치가 쉽고 비용이 적게 드는 장점이 있다. 대표적인 사용 예로는 RS-232C 통신 등이 있다.

 

 

2) 병렬 전송

병렬 전송(parallel transmission)은 한 문자를 동시에 전송 선로를 통하여 전송하는 방식이다. 컴퓨터와 단말기 또는 DTE와 DCE간의 거리가 멀면 전송 선로의 비용이 비싸다는 단점이 있지만 속도가 빠르다는 장점도 가진다. 대표적인 사용 예로는 컴퓨터와 하드 디스크의 연결 등을 들 수 있다.

 

그림  56. 병렬 전송

 

데이터의 정확한 송·수신을 위해서는 동기가 맞아야 한다. 송신 측은 데이터를 한 번에 1비트씩 전송하므로 수신 측은 수신된 비트 열에서 한 글자 또는 블록의 시작과 끝을 알아야 한다. 따라서 송∙수신 측은 각 비트의 전송 율과 전송 시간과 간격 등에 관한 약속을 정해야 한다.

 

 

3) 비동기식 전송

비동기식 전송(asynchronous transmission)이란 동기식 전송을 하지 않는다는 의미가 아니다. 블록 단위가 아닌 글자 단위로 동기 정보를 부여해서 보내는 방식이다. 시작·정지(start-stop) 전송이라고도 하며 한 번에 한 글자씩 주고 받는다.

 

그림  57. 비동기식 전송방식

 

 

각 글자의 시작 비트(start bit)는 1비트로 구성되며 값은 0을 가진다. 다음은 보낼 정보를 가지는 데이터 비트(data bit)열로써 5~8비트로 구성된다. 그 다음으로는 전송 되는 문자가 정상적인지를 점검하는 패리티 비트(parity bit) 1비트가 온다. 마지막으로 정지 비트(stop bit)가 오며 1비트, 1.5비트 또는 2비트중 하나를 사용한다. 비동기식으로 문자를 전송하기 때문에 문자와 문자 사이에는 일정치 않는 유휴시간이 있을수 있다.

 

4) 동기식 전송

동기식 전송(synchronous transmission)은 데이터를 글자가 아닌 블록 단위로 전송한다. 즉 송신측과 수신측 사이에 미리 정해진 숫자 만큼의 문자열을 한 묶음으로 만들어 일시에 전송한다.

 

그림  58. 동기식 전송방식

 

문자 동기는 전송되는 데이터의 블록 앞에 특정 동기 문자인 SYN(00010110)을 붙여 동기를 맞추고 실제 데이터 블록의 앞에는 STX(0010000), 뒤에는 ETX(0011000)가 추가되어 전송 데이터의 시작과 끝을 구별한다.

 

그림  59. 문자 동기식 전송방식

 

비트 동기 방식은 전송 단위를 비트 묶음으로 보고, 비트 블록의 처음과 끝을 표시하는 특별한 비트인 플래그 패턴을 추가해 전송한다. 비트 동기 방식의 대표적인 예는 HDLC(High level Data Link Control)라는 프레임 동기 방식으로 플래그 비트(01111110)를 사용해 데이터의 처음과 끝을 구분한다.

 

그림  60. 비트 동기식 전송방식

 

 

(４) 캐스팅 모드의 전송 방식

캐스팅 모드(casting mode)는 통신에 참여하는 송신자와 수신자의 수를 의미한다. 캐스팅 모드에는 유니캐스트(unicast), 브로드캐스트(broadcast), 멀티캐스트(multicast) 및 애니캐스트(anycast) 등 여러 종류가 있다.

 

그림  61. 캐스팅 모드의 전송 방식

 

1) 유니캐스트

유니캐스트(unicast)는 정보를 송수신할 때 송신 노드와 수신 노드가 각각 하나인 경우이다.

 

2) 브로드캐스트

브로드캐스트(broadcast)는 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 모든 수신 가능 노드에 데이터를 전송하는 경우이다. 라디오나 TV 통신이 대표적인 예다.

 

3) 멀티캐스트

멀티캐스트(multicast)는 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 하나 이상의 수신 노드에 데이터를 전송하는 경우이다. 이때 송신 노드는 수신될 노드를 미리 정한다. 전자우편 서비스를 할 때 주소록을 미리 등록하여 보내는 방식이 멀티캐스트의 대표적인 예이다.

 

 

4) 애니캐스트

애니캐스트(anycast)는 송신 노드가 네트워크에 연결된 수신 가능 노드 중에서 한 노드에 데이터를 전송하는 경우이다. 몇 대의 프린터 서버가 연결된 네트워크에서 송신 노드가 특정 수신 노드인 프린터 서버를 지정하지 않고 출력 서버에 출력하라는 명령을 주어도 프린트를 수행하고 있는 프린터 서버를 피해 다른 프린터 서버에서 출력할 수 있는 방식이다.