류프리

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.

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.

디지털 신호는 이산적인 신호로, 물리량을 유한의 숫자로 표현하는 것이다. 아날로그 신호를 디지털하기 위해서는 신호뿐만 아니라 시간에 대해서도 디지털화해야 한다. 이때 디지털 주파수 Hz는 아날로그 주파수와 구별해 사용한다.

예를 들면, 전화선을 사용할 경우에 3,200Hz의 아날로그 신호를 가지고 있지만, 3,200Hz의 디지털 신호는 갖고 있지 않다. 3200Hz의 디지털 신호는 1을 의미하는 5V와 0을 의미하는 0V가 1초 동안에 3,200번 반복하는 펄스(pulse)를 의미한다.

그림  43. 디지털 신호

1) 비트 간격(Bit Interval)

하나의 단일 비트를 전송하는데 요구되는 시간으로써 비트율의 역수이다. 즉, 1/비트율이다.

2) 비트율(Bit Rate)

1초 동안 전송되는 비트 수(bps: bit per second)

문제) 디지털 신호가 2,000bps 의 비트율 비트 간격은 얼마인가?

비트간격: 1/ 비트율 = 1/2,000bps = 0.000500bps = 0.000500 * 10⁶ ℳs = 500 ℳs

3) 비트간격과 비트율

주기 대신 비트 간격, 주파수 대신 비트율을 사용한다.

그림  44. 비트간격과 비트율

4) 데이터 전송률의 한계

① 데이터 전송률의 세 요소

• 가역 대역폭

• 사용 가능한 신호 준위

• 채널의 품질(잡음의 정도)

② 데이터 전송률을 계산하는 두 가지 이론적 수식

• 나이퀴스트 수식(Nyquist bit rate) : 잡음이 없는 채널에서 사용

• 샤논 수식(Shannon capacity) : 잡음이 있는 채널에서 사용

5) 나이퀴스트 전송률(Nyquist bit rate) 과 사논 수식(Shannon capacity)

① 나이퀴스트 전송률(Nyquist bit rate)

• 잡음이 없는 채널의 경우 사용

• 대역폭은 채널의 대역폭, L은 데이터를 나타내는 데 사용한 신호 준위의 개수, 전송률은 초당 비트수라고 할 때

전송률 = 2 × 대역폭 × log₂L

• 두 개의 신호 준위를 갖는 신호를 전송하는 3,000Hz의 대역폭을 갖는 무 잡음 채널이 있다. 최대 전송률은 다음과 같이 계산된다.

전송률 = 2 × 3,000Hz × log₂2 = 6,000bps

• 네 개의 신호 준위(각 준위는 2비트를 나타낸다)를 사용하는 신호를 위의 예제와 동일한 채널을 사용하여 보낸다고 하자. 최대 전송률은 다음과 같다.

전송률 = 2 × 3,000Hz × log₂4 = 12,000bps

② 샤논 용량(Shannon capacity)

• 잡음이 있는 채널에서의 최대 전송률을 결정하는 수식이다.

• 대역폭은 채널의 대역폭, SNR은 신호에 대한 잡음 비율, 용량은 bps 단위의 채널 용량이라고 하면

용량 = 대역폭 × log₂(1+SNR)

• 신호 대 잡음의 비율 값이 거의 0인 잡음에 가까운 채널을 생각해보자. 잡음이 너무 강해서 신호가 약해진다. 이 채널에 대한 용량을 계산하면 다음과 같다.

C = 대역폭 × log₂(1+SNR) = 대역폭 × log₂(1+0) = 대역폭 × log₂(1) = 대역폭 × 0 = 0

채널의 용량은 0이다. 대역폭은 고려되지 않았다. 이 채널로는 어떤 데이터도 보낼 수 없다.

• 일반 전화선의 이론적인 최고 데이터 전송률을 계산할 수 있다. 전화선은 일반적으로 3,000Hz(300Hz에서 3,300Hz)의 대역폭을 갖는다. 신호 대 잡음의 비율이 보통 3,162(35dB)이다. 이 채널에 대한 용량을 계산하면 다음과 같다.

C = 대역폭 × log₂(1+SNR) = 3,000 × log₂(1+3,162) = 3,000 × 11.62 = 34,860bps

이는 전화선의 최대 비트율이 34,860bps임을 의미한다.

정보가 전송되기 위해서는 전자기 신호로 변환되어야 한다. 데이터는 아날로그나 디지털이 될 수 있다. 여러 전압 값을 가지면서 연속적으로 변화하는 신호를 아날로그(analog) 신호라 하고, 미리 정해진 전압의 값(유한 개)만 갖는 신호를 디지털(digital) 신호라 한다. 데이터 통신에서는 흔히 아날로그는 주기신호를 사용하거나 디지털 신호는 비주기신호를 사용한다.

그림  34. 아날로그 신호와 디지털 신호

(１) 아날로그 신호

자연계에 포함되어 있는 연속적인 파형인 아날로그 신호는 주기신호와 비 주기신호로 분류할 수 있다. 주기 신호는 다시 정현파와 비 정현파로 분류할 수 있다. 비 정현파에는 계단파, 직선파, 삼각파 등이 있는데, 대표적인 예가 컴퓨터 내부의 클록(Clock) 파형이다.

그림  35. 아날로그신호

1) 주기 아날로그 신호

① 연속적으로 반복된 패턴으로 구성된다.

② 사이클(cycle) – 하나의 완성된 패턴

그림 36. 주기 신호

2) 비주기신호

① 시간에 따라 반복된 패턴이나 사이클이 없이 항상 변한다. 그래서 신호는 반복된 패턴이 없다.

그림 37. 비주기신호

3) 정현파의 3가지 특성

정현파(싸인파, sine wave)는 아날로그 주기신호의 가장 기본적인 형태이다. 3가지 특성으로는 진폭(amplitude), 주파수(frequency), 위상(phase)이 있으며, 여기에 연관된 지식에 대해서 알아봅니다.

① 진폭(amplitude)

• 신호의 크기나 또는 세기를 나타내며 단위는 V(volt, 볼트)이다. 예를 들면 음성의 크기가 진폭이다.

• 신호의 높이를 말한다.

• 특정 순간의 신호 값이다. 전압(Voltage), 전류(amperes), 전력(watts)

그림 38. 위상과 주파수는 같지만 진폭이 서로 다른 두 신호

② 주기(period)와 주파수(frequency)

• 주기(T): 하나의 사이클을 완성하는데 필요한 시간(초 단위)

• 주파수(F): 주기의 역수(1/t), 1초에 완성되는 주기의 횟수 or 1초 동안 생성되는 신호 주기의 수

• 단위는 HZ(cycle/second, 헤르츠) 이다.

• F(주파수) = 1 / T(주기), T(주기) = 1 / F(주파수)

 주파수는 시간에 대한 신호의 변화율이다. 짧은 기간내의 변화는 높은 주파수를 의미하며, 긴 기간에 걸친 변화는 낮은 주파수를 의미한다.

③ 위상(phase)

• 임의의 시간에서 반송파 사이클의 상대적인 위치를 의미한다. 단위는 °(degree, 도) 이다.

• 시간 0시에 대한 파형의 상대적인 위치를 말한다.

• 시간축을 따라 앞뒤로 이동될 수 있는 파형에서 그 이동된 양을 말한다.

• 첫 사이클의 상태를 표시한다.

그림  41. 위상간의 관계

4) 주파수 대역의 종류

① 음성: 300 ~ 3,400Hz

② HF(High Frequency) : 3 ~ 30MHz

③ VHF(Very High Frequency): 30 ~ 300MHz

④ UHF(Ultra High Frequency): 300 ~ 3000MHz

⑤ SHF(Super High Frequency): 3,000 ~ 30,000MHz

5) 대역폭(Bandwidth)

복합신호의 대역폭은 신호에 포함된 최고 주파수와 최저 주파수 사이의 차이를 말한다.

그림  42. 주기와 비주기 복합 신호의 대역폭

(１) 접속 규격 표준안

1) ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication, 국제전기통신연합 전기통신표준화 부문)

① V 시리즈

• 공중전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

• V.24: 기능적 절차적 조건에 대한 규정이다.

ü RTS: 송신 요청 신호

ü CTS: 송신 준비 완료

• V.28: 전기적 조건에 대한 규정이다.

ü 현재 장비의 사용 전압 등에 대한 규정

② X 시리즈

• 공중 데이터 교환망(PSDN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

• 디지털 데이터를 전송하기 위해 개발된 신규 터미널 인터페이스이다.

• X.20: 비동기식 전송을 위한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

• X.21: 동기식 전송을 위한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

• X.25: 패킷 전송을 위한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

ü 패킷 전송 방식은 현재 인터넷에서 사용하는 방식이다.

2) EIA(Electronic Industries Association, 전자공업협회)

① RS-232C

• 공중전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

• DTE/DCE의 물리적, 전기적 접속 규격을 말한다.

• 기본적 모뎀의 연결 방식이지만 프린터, 마우스 등 외부장치의 접속규격으로도 사용한다.

• 9pin, 15pin, 25pin 규격이 있다.

• 2번핀은 송신을 담당하고 3번핀은 수신을 담당한다.

• ISO2110, V.24, V.28을 사용하는 접속 규격이다.

② RS-449

• 고속 데이터 통신을 위한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

3) ISO(International Standards Organization)

① ISO 2110

• 공중전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격을 말한다.

• 주로 기계적 조건에 대한 규정이다.

(2) PSTN과 PSDN

1) PSTN(Public Switched Telephone Network)

DTE에서 정보를 전송하기 위해서는 DCE(신호변환장치)를 이용해야 한다. 만약 DCE가 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network) 과 연결이 된 경우에는 모뎀(Modem)이 DCE가 되며, 공중데이터 교환망(PSDN: Public Switched Data Network) 과 연결이 될 경우에는 DCE는 CSU/DSU가 될 수 있다.

그림  22. 은 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network) 을 이용하여 통신을 할 경우에 구성되는 DTE와 DCE간의 구성도이다. 전화선(아날로그 방식)을 이용하기 때문에 DCE는 모뎀으로 구성되었으며, DTE와 DCE간의 접속 규격으로는 RS-232를 사용한다.

그림  23. DTE와 DCE(Modem) 구성

2) PSDN(Public Switched Data Network)

그림  SEQ 그림 24.은 공중데이터 교환망(PSDN: Public Switched Data Network)을 이용하여 통신을 할 경우에 구성되는 DTE와 DCE간의 구성도이다. 데이터 전송망을 이용하기 때문에 DCE는 CSU 또는 DSU로 구성되었다.

그림  24. DTE와 DCE(CSU/DSU) 구성

모뎀(Modem)과 CSU(Channel Service Unit)/DSU(Data Service Unit)의 차이점은 모뎀은 디지털을 아날로그 신호로 변·복조 하는데 반해서 CSU/DSU는 디지털을 디지털 신호로 변·복조한다.

(3) RS-232C

1) 데이터 회선종단장치(신호변환장치, DCE)와 단말장치(터미널, DTE) 사이의 물리적 전기적 접속규격이다.

2) 25핀(PIN)으로 구성된 커넥터를 말한다.

3) 주요 핀의 기능

② DCD(Data Carrier Detect) : DCE가 선로 쪽으로부터 감지할 수 있는 크기의 신호를 수신하고 있음을 DTE에 통보한다.

③ FG(Frame Ground): 보호용 접지 회로.

④ TXD(Transmitted Data): 송신 데이터

⑤ RXD(Received Data): 수신 데이터

⑥ RTS(Request To Send): 송신 요청

⑦ CTS(Clear To Send): 송신 준비 완료

⑧ DSR(Data Set Ready): DCE 정상 상태

⑨ SG(Signal Ground): 신호 접지

⑩ DTR(Data Terminal Ready): DTE 정상 상태

⑪ RI(Ring Indicator): 링 감지 신호

제1항 정보통신의 구성요소

그림11. 데이터 통신 시스템의 구성

(１) 단말장치(DTE: Data Terminal Equipment)

1) 개념

① 최종적으로 데이터를 송수신하는 기능을 수행하는 장치를 말한다.

② 통신 시스템과 사용자의 접점에 위치하여 데이터를 입력하거나 처리된 결과를 출력하는 기능을 하는 장치를 말한다.

③ PC나 CRT뿐만 아니라 컴퓨터에 연결되는 일반적인 입출력 장치를 의미한다.

2) 구성

그림12. DTE 구성

① 입·출력장치

• 입력된 데이터를 2진 신호로 변환하고, 처리된 데이터를 문자, 숫자, 영상의 형태로 변환하는 기능을 가진다.

② 전송제어장치

• 통신망에 접속된 컴퓨터와 단말장치간에 효율적이고 원활한 정보를 교환하기 위하여 갖추어야 할 제어기능과 방식을 말한다.

(２) 신호변환장치(DCE: Data Circuit Equipment)

1) 개념

① 컴퓨터나 단말장치의 데이터를 통신회선에 적합한 신호로 변경하거나, 그 반대의 기능을 수행한다.

② 다양한 형태의 정보(음성, 데이터, 화상 비디오 등)는 적합한 신호로 변환되어 송신된다.

2) 아날로그 신호와 아날로그 신호

① 전화기는 아날로그 데이터(음성)를 아날로그 신호로 변환하여 전송하는 장치이다.

② 전화기의 송화기는 음성 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜주는 장치이다.

③ 전화기의 수화기는 전기적 에너지를 다시 음성 에너지로 변화시켜주는 장치이다.

3)디지털 신호와 아날로그 신호

① 원격지에서 서로 정보를 주고 받기 위해서는 생성된 정보가 정보의 변환, 즉 전기 신호로 변환되어 송신된다.

② 여러 전압의 값을 가지면서 연속적으로 변화하는 것을 아날로그 신호라고 하며, 미리 정해진 전압 값(유한 개)만 갖는 것을 디지털 신호라고 한다.

그림13. 아날로그 신호와 디지털 신호

③ 모뎀(Modem)은 디지털 데이터를 아날로그 형태의 전기적 신호로 변경하여 전송(변조:modulation) 하거나 아날로그 형태의 전기적 신호를 디지털 데이터로 변환(복조:demodulation) 하는 장치이다.

그림14. 모뎀을 이용한 신호 변환

4) 아날로그 신호와 디지털 신호

① 코덱(CODEC)은 아날로그 데이터를 전송하기 위해 디지털 신호 형태로 변환시키고 또 이러한 디지털 형태를 원래의 아날로그 데이터로 복구시키는 장치를 말한다.

그림15. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환

② 펄스코드변조(PCM: Pulse Code Modulation) 방식을 이용하여 데이터를 변환한다. 아날로그 정보를 표본화, 양자화, 부호화하는 과정을 통해 디지털 신호(펄스 부호)로 변환하고 전송하고, 이를 다시 받아 원래의 아날로그 정보로 복구시키는 것이다.

그림16. PCM 과정

③ 이 방식을 사용하는 대표적인 통신 장비로는 디지털 망에 사용하는 회선 종단 장치(DCE)인 디지털 서비스 유닛(DSU)이 있다. 잡음에 강하기 때문에 행성의 우주 탐사선 영상 전송, 위성 텔레비전의 음악 프로 등 무선 통신에 이용되고 있고 앞으로도 활용 분야도 클 것으로 전망된다.

5) 디지털 신호와 디지털 신호

① 디지털 망을 이용할 경우에는 신호의 형식을 바꿀 필요는 없고, 단지 원거리로 전송할 수 있도록 신호의 레벨만 높여주면 된다.

② 디지털 회선을 통해 디지털 데이터나 신호를 전송하기 위해서 단극성(unipolar)의 신호를 양극성(bipolar) 신호로 변환하여 신호를 전송해야 한다.

③ 수신측에서는 양극성(bipolar) 신호를 단극성(unipolar) 신호로 변환해야 한다.

그림17. DSU를 이용한 신호 변환

통신회선을 유도매체와 비유도 매체로 분류할 수 있다. 유도매체는 유선 통신을 말하며, 비유도 매체는 무선통신을 말한다.

그림 4. 전송매체의 종류

제1항 유도매체

(１) 꼬임쌍선(Twisted-Pair Cable)

Twisted-Pair Cable은 두 줄의 동선을 꼬아 하나의 도선에 피복한 방식을 일컬으며 외부로부터 오는 전자파 장애를 억제하는 것이 목적입니다. 실드 처리 유무에 따라서 비차폐선(Unshielded Twisted-Pair) 과 차폐선(Shielded Twisted-Pair)로 구분합니다.

그림5. 비차폐 대 차폐 꼬임쌍선

1)  UTP(Unshielded Twisted-Pair, 비차폐선)

두 선간의 전자기 유도를 줄이기 위하여 서로 꼬여져 있는 케이블이며 제품 전선과 피복만으로 구성되어 있다. 보통 일반적인 랜(LAN) 케이블에 사용된다.

그림6. UTP 케이블

2) STP(Shielded Twisted-Pair,차폐선)

쉴드는 연선으로 된 케이블 겉에 외부 피복 또는 차폐재가 추가되는 것을 말한다. 이것은 외부의 노이즈를 차단하거나 전기적 신호의 간섭을 줄이는데 효과가 있다.

그림7. STP 케이블

(２)동축 케이블(Coaxial Cable)

동축 케이블은 아날로그와 디지털 신호 모두를 전송할 수 있는 매체로써 CATV에서는 아날로그 신호를 사용하고 근거리 통신망에서는 디지털 신호를 사용합니다. 또한 동축 케이블은 10Mbps 이상의 정보 전송량을 갖는데 중앙의 구리선에 흐르는 전기신호는 그것을 싸고 있는 외부 구리망 때문에 외부의 전기적 간섭을 적게 받고, 전력 손실이 적어서 고속 통신 선로로 많이 이용되고 있습니다.

그림8. 동축케이블

(３)광섬위 케이블(Optical Fiber)

빛 신호를 전달하는 가느다란 유리 또는 섬유의 일종인 광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블 형태로 만든 것이다.

그림9. 광섬유 케이블

제2항 비유도 매체

그림10. 비유도 매체의 종류

(１)라디오파(Radio wave)

통신 장비의 이동이 빈번하고 통신 회선을 이용하기 어려운 지역간의 통신에 이용하도록 무선 주파수를 사용하는 방식을 말하며, 주로 TV나 휴대폰 등의 음성 전송에 사용된다.

(２) 위성 마이크로파(Microwave)

지상에서 쏘아 올린 마이크로 주파수를 통신 위성을 통해 변환 증폭한 후 다른 주파수로 지상에 송신하는 방식으로 위성 통신에 사용된다.

1) 특징

① 적도면 상공 약 35,800Km 정도 높이에 위치한다.

② 위성 통신 시스템은 통신위성, 지구국, 채널로 구성된다.

③ 대역폭이 넓어서 고속∙대용량 통신이 가능하고 통신 비용이 저렴하다.

④ 데이터 전송 시 반드시 통신위성을 거쳐야 하므로 전송 지연 시간이 길다.

제1항       통신의 3대요소

1)    정보원(Source)

①  정보를 처리하여 전송하는 장치를 말한다.

2)    수신원(Destination)

①  전송된 정보를 수신하는 장치를 말한다.

3)    전송매체(Transmission Media)

①  정보원과 수신원을 연결하는 통신회선을 말한다

표0.1 정보통신의 3대요소

제2항       데이터 통신 시스템(Data Communication System)

표 0.2 데이터 통신 시스템의 기본 구성

1)    개념

①  지리적으로 원거리에 분산되어 있는 복수의 최종 사용자 간의 데이터 통신 서비스를 제공하는 각종 장치 및 프로그램들의 집합을 말한다.

②  데이터 통신 시스템은 데이터 전송계와 데이터 처리계로 구분된다.

2)    데이터 전송계

정보의 이동(전송)을 담당한다.

표0.3 데이터 통신 시스템의 기본 구성

①  단말장치(DTE: Data Terminal Equipment)

•   통신 시스템과 사용자의 접점에 위치하여 데이터를 입력하거나 처리된 결과를 출력하는 기능을 담당하는 장치이다.

•   입출력 제어 및 송∙수신 제어기능과 저장기능을 수행한다.

②  데이터 전송회선

•   전송 신호를 송·수신하기 위한 통로를 말한다.

•   신호변환장치(DCE: Data Circuit Equipment) : 단말 장치와 통신 회선 사이에서 적합한 신호나 데이터로 변환시켜주는 장치로서 데이터 회선 종단 장치라고도 하며, MODEM, CODEC, DSU 등이 있다.

•   통신회선: 데이터가 실질적으로 전송되는 선로로서, 꼬임선, 동축케이블, 광섬유 케이블 등의 전송 매체가 있다.

③  통신제어장치(CCU: Communication Control Unit)

•   데이터 전송회선과 컴퓨터를 연결하는 장치로써, 전송 오류 검출, 회선 감시등과 같은 통신제어 기능을 수행한다.

제1항       데이터와 정보

1)    데이터(Data)

①  컴퓨터 분야에서의 데이터는 옮기거나 처리하기에 좀더 편리한 형태로 바뀌어져 있는 정보를 말한다. 오늘날의 컴퓨터나 전송매체에 관련하여 데이터는 바이너리나 디지털 형태로 변환되어 있는 정보를 말한다.

②  통신에서 데이터는 종종 아날로그 정보(예를 들어 전화를 통해 전달되는 음성 등)와 구별하여 특히 디지털 형태로 변화시킨 정보만을 의미하는 경우가 있다.

③  현실 세계를 단순히 관찰하거나 측정하여 수집하고 생산한 사실이나 측정치를 말한다.

④  어떤 현상을 표현하나 의미를 부여할 수 없는 상태

2)    정보(Information)

①  데이터가 현실 세계로부터 단순한 관찰이나 측정을 통해서 수집한 사실이나 값을 의미하는데 반하여 어떤 상황에 관한 의사 결정을 할 수 있게 하는 지식으로서 데이터의 유효한 해석이나 데이터 상호간의 관계를 말한다. 따라서 정보는 데이터를 처리 가공한 결과라고 할 수 있다.

3)    정보화(Informationization)

①  정보를 생산하거나 유통 또는 활용하여 사회 각 분야의 활동을 가능하게 하거나 그러한 활동의 효율화를 도모하는 것을 말한다. 생산과 처리, 축적, 유통, 공급에 관련된 기술이 발달하고 공장이나 사무실에 전자 정보 기기가 도입되어 사무 자동화가 이루어지고, 생산 기술이나 경영 전략에 정보의 활용이 활발하게 진행된 상태이다.

4)    데이터와 정보의 진화과정

데이터(Data) – 정보(Information) – 지식(Knowledge) – 지능(Intelligence)

제2항       정보통신과 데이터통신

1)    정보통신(Information Communication)

①  개념

•   컴퓨터와 통신기술의 결합에 의하여 통신 처리 기능은 물론이고 정보처리 기능에 정보의 변환, 저장 과정이 추가된 형태의 통신을 말한다.

•   원격지의 컴퓨터와 컴퓨터 또는 단말기와 컴퓨터를 통신 회선으로 연결하여 정보나 데이터를 주고 받는다.

②  특징

•   정보통신은 전송속도가 빨라 다량의 정보를 신속하게 전송할 수 있다.

•   정보통신은 전송거리나 시간에 구애 받지 않고 데이터를 전송할 수 있으며, 에러 제어 방식을 채택하여 데이터의 신뢰성을 높여준다.

2)    정보통신의 발전과정

①  최초의 통신

•   몸동작이나 언어, 각종 물리적 도구를 이용했다.

•   정보를 연기나 소리, 빛, 새 등을 이용했다.

②  전신 (1세대)

•   전신은 최초의 전기 통신이다.

•   1837년 미국의 모스가 발명한 방식으로 유선으로 연결된 두 지점 사이에서 데이터를 전기적 펄스 형태로 전송했다.

•   1844년 워싱턴과 볼티모어 사이에서 모스 부호를 사용해 처음으로 통신했다.

③  전화 (2세대)

•   전화는 1876년 미국의 그레이엄 벨이 최초로 발명했다.

•   1878년에 에디슨이 탄소식 전화기를 개발했다.

•   탄소식 전화기의 원리는 송화기에서 사람의 음성을 기계적 에너지로 변환 후 이것을 다시 전기적 에너지로 변환하여 수화기로 전달하며, 수화기에서는 전기적 에너지를 다시 기계적 에너지로 변환한 뒤 사람의 음성으로 변환한다.

④  데이터통신 (3세대)

초기의 데이터 통신은 주로 컴퓨터와 원거리에 설치된 단말기를 통신회선으로 연결하여 정보를 송∙수신하려는 목적으로 사용되었다.

•   1946년 세계 최초의 전자계산기 애니악(ENIAC)을 개발했다.

•   1950년 사무처리에 전자계산기를 도입했다.

•   1958년 세계 최초의 정보통신 시스템 SAGE(Semi-Automatic Ground Environment)가 개발되었다. 미국 공군에 설치되었으며, 미국과 캐나다를 포함하는 북미지역의 비행물체에 대한 조기경보시스템이다. SAGE는 북미 지역에 분산되어 있는 레이더를 중앙관제센터의 컴퓨터와 통신회선을 사용하여 연결하고, 각 지역에서 발생되는 정보를 관제센터의 컴퓨터로 전송하고 처리하여 적 비행기나 미사일등의 공격이 탐지되면 이를 요격하기 위해 만들어졌다.

•   1963년 아메리카 항공사의 좌석예약시스템인 SABRE가 개발되었으며, 데이터 통신이 경영에 도입된 최초의 사례이다.

•   1963년 미국의 메사추세츠 공과대학에서는 CTSS(Compatible Time Sharing System)이라는 시스템을 개발하여 여러 사용자가 대형 컴퓨터를 공유하여 동시에 사용할 수 있도록 하였다.

⑤  정보통신 (4세대)

자원등을 공유하고 통신회선을 효율적으로 이용하여 비용을 절감하려는 목적에서 시작한 통신 서비스이자 체계를 말하며, 통신기술과 컴퓨터기술을 융합한 형태이다.

•   1968년 MULTICS라는 대규모의 시분할시스템이 발표되었다. MULTICS는 대형 컴퓨터와 사용자가 통신회선을 사용하여 연결하는 본격적인 데이터 통신 시스템이라 할 수 있다.

•   1969년 세계 최초의 패킷 교환망인 ARPANET(Advanced Research Project Agency Network) 통신망 개발되었다. 미국 국방성에서 개발한 ARPA 네트워크는 종래의 데이터 통신에서 강조한 컴퓨터의 공동 이용보다는 통신 네트워크의 개념을 강조한 컴퓨터 네트워크이다. 데이터 통신이 컴퓨터와 단말기기간에 전화선을 사용한 연결이 주된 목적이지만, 컴퓨터 네트워크는 컴퓨터 상호간의 통신을 강조한 것으로써 분산된 컴퓨터 자원의 공동이용, 통신회선의 효율적인 사용 및 비용 절감을 목적으로 설계된 새로운 형태의 통신 네트워크이다.

•   1970년 미국 하와이 대학에서 설치한 최초의 라디오 패킷 통신 방식을 적용한 ALOHA(Additive Links On-line Hawaii Area) 컴퓨터 네트워크 시스템을 개발하였다.

•   1974년 IBM에서는 자사의 컴퓨터가 네트워크를 구축하기 위하여 SNA(System Network Architecture)라는 프로토콜을 발표하였다. 이후 대부분의 컴퓨터 제조회사가 고유의 네트워크 아키텍쳐를 개발하였다. 국제표준화기구 ISO에서는 서로 다른 구조의 네트워크 프로토콜을 통일하기 위한 방안으로 OSI라는 프로토콜을 1978년부터 10년 기간 동안에 개발하기로 결정하였다.

•   1975년 상업용 패킷 교환망 TELENET, TYMNET등이 서비스를 시작하였으며 패킷 교환 방식을 사용하는 통신 네트워크는 전화와 같은 기본적인 통신에 비해 다양한 통신서비스를 제공하므로 부가가치통신망(VAN) 이라고 불린다.

•   1980년 디지털 기술을 이용한 VAN, ISDN을 개발했다.

•   1990년 위성통신을 이용한 데이터통신과 이동통신, 인터넷 보급이 시작됐다.

3) 데이터 통신(Data Communication)

①  개념

•   정보와 기계 사이에 2진 형태로 표현된 디지털 정보를 송∙수신하고 처리한다

•   정보처리장치 등에 의하여 처리된 정보를 기계 장치간의 통신을 말한다.

②  데이터 통신 시스템의 특징

•   고속·고품질의 통신 서비스를 제공한다.

•   고성능의 에러 제어 방식을 사용하여 시스템 신뢰도가 높다.

•   대형 컴퓨터와 대용량 파일을 공동으로 이용할 수 있다.

•   분산 처리 방법을 활용한다.

•   원격지의 정보처리기기 사이의 효율적으로 정보를 교환한다.

4) 정보통신과 데이터 통신의 차이

①  일반적으로 정보통신은 상호간에 정보를 교환하는 모든 행위를 말하는 것으로 광범위한 개념이며, 이에 반해 데이터통신은 컴퓨터에서 처리된 정보를 송∙수신하는 것을 의미한다.

②  지금은 정보통신의 범주에 포함되는 데이터 통신을 정보통신이라고도 하기 때문에 데이터통신과 정보통신은 같은 개념으로 사용되고 있다.