데이터 통신(1장. 정의)

데이터 통신의 정의

데이터통신이란 데이타 처리 장치간의 통신을 뜻한다. 여기서, 데이타 처리 장치란 호스트 컴퓨터, 단말기, PC (Personal Computer), Workstation, 현금 인출기, POS (Point-Of-Sales) 단말기 등 데이타를 처리하는 모든 장치를 가리킨다.

•  데이터 통신은 기존의 음성, 화상, 영상 통신 등과 비교해 볼 때 다음과 같은 특징을 갖는다.
•  첫째, 음성, 영상 통신은 송신 측에서 송신한 내용이 수신 측에 거의 실시간적으로 도착해야 하지만 데이터 통신은 이러한 실시간성을 요구하지 않는다.
• 둘째, 음성, 화상, 영상 통신에 있어서는 전송한 내용에 어느 정도의 에러가 발생하더라도 크게 문제가 되지 않지만 데이타 통신에 있어서는 전송한 내용에 대한 정확성이 보장되어야 한다.
• 참고로, 컴퓨터 통신, 정보 통신이라는 말이 데이타 통신과 거의 같은 의미로 사용되기도 하나 이 용어들의 구체적인 의미는 다음과 같으므로 유의하기 바란다.
• 컴퓨터 통신 : 데이타 통신의 한 종류로써 특별히 컴퓨터들 간의 통신만을 별도로 구분하여 지칭할 때 사용하는 말이다.
• 정보 통신 : 데이터 통신의 보다 발전된 개념으로 데이타, 음성, 화상, 영상 등이 데이타 통신을 기초로 해서 종합적으로 서비스되는 경우의 통신을 말한다. 그러나, 어떤 경우에는 홈 쇼핑, 온 라인검색 등과 같은, 정보 제공 호스트, 정보 검색 단말기 등의 가공된 데이타 처리 장치들 간의 통신을 지칭하기도 한다.

디지털 신호와 아날로그 신호

• 데이터가 전송 매체를 통해 전송되기 위해서는 우선 적절한 형태의 전기 신호로 변환되어야 한다.
• 전기 신호는 디지털 신호와 아날로그 신호로 구분되는데 각각의 특징은 다음과 같다.

     디지털 신호 : 대상의 내용을 정해진 몇 개의 신호 값 만으로 표현한다. 대표적인 예로는 +5 volt, 0 volt, -5volt 등

     의 세 개의 신호 값만으로 0과 1의 이진 데이타를 표현하는 경우가 될 것이다.

     아날로그 신호 : 일정 범위 내의 모든 신호 값이 내용의 표현을 위해 사용된다. 정현파(sine wave)의 신

     호가 대표적인 예가 될 것이다.

 

• 데이터는 전송을 위해 기본적으로 디지털 신호 형태로 표현되지만 필요할 경우 다시 아날로그 신호로 변환되어 전송된다.
• 음성, 화상, 영상 등의 경우는 이와 반대로 기본적으로 아날로그 신호 형태로 표현되지만 필요할 경우 다시 디지털로 변환되어 전송된다.

대역폭과 전송 속도

• 전송 신호와 전송 매체의 속도 및 용량은 대역폭 또는 전송 속도에 의해 표현된다.
• 대역폭은 신호가 차지하고 있는 주파수 범위(스펙트럼)의 크기 또는 전송 매체가 수용할 수 있는 주파수 범위의 크기를 말한다. 전송 매체의 대역폭은 일반적으로 전송하고자 하는 신호의 대역폭보다 크거나 같아야 하는데, 아래 표에서는 음성, 영상 신호의 대역폭과 이들 신호를 전송할 수 있는 대표적인 전송 매체인 전화선, 동축 케이블의 대역폭을 보여 주고 있다.

신호	대역폭	전송 매체	대역폭
음성	3,100 hz	전화선	4,000 hz
영상	4 Mhz	동축 케이블	350 Mhz

• 전송 속도는 두 가지 단위에 의해 표현되는데, bps와 baud가 바로 그것이다. bps는 초당 전송되는 비트 수를 나타내며 baud는 초당 전송되는 단위 신호의 수를 나타낸다. 이렇게 두 가지 단위가 사용되는 이유는 하나의 이진 비트를 디지탈 신호로 표현할 때 다양한 개수의 단위 신호, 예를 들면 0.5, 1, 2 개 등의 단위 신호로 표현할 수 있기 때문이다. 이 두 가지 단위 중에서 bps는 사용자 측에게 중요한 의미를 가지게 되고 baud는 전송 장비 구현자에게 중요한 의미를 가지게 된다

데이터통신 시스템 모델

• 데이터 통신에 관련된 시스템들을 아래 그림과 같이 간단한 그림에 의해 나타낸 것을 데이타 통신 시스템 모델이라 한다.

데이터 통신 시스템 모델

• 여기서, DTE (Data Terminal Equipment)는 호스트 컴퓨터, 단말기, PC, 워크스테이션 등의 사용자 시스템을 나타내며 DCE (Data Circuit-terminating Equipment)는 모뎀, DSU (Digital Service Unit) 등과 같이 망으로부터의 선로 종단 기능과 사용자 장치와 전송 선로(매체) 사이의 신호 변환 기능을 수행하는 장치를 나타낸다.
• 이러한 데이타 통신 시스템 모델은 기본적으로는 장거리 망(Wide Area Network)을 위해 사용되는 것이지만 근거리 망(Local Area Network)에 대해서도 적용시킬 수 있다.
• 참고로, 위의 DTE, DCE에 해당되는 장치를 ISDN에서는 TE (Terminal Equipment), NT (Network Termination)라 부르고 있다.

반응형

Dial-Up 모뎀

• 사용자 시스템들이 전화망을 통해 데이타 통신을 하고자 할 때 필요한 장치가 바로 Dial-Up 모뎀이다. 이 모뎀에 대해서는 아래 표에서와 같이 다양한 속도와 전송 방식 등을 지원하기 위한 여러 가지 표준 규격이 제정되어 있다. 현재 56.6 Kbps까지의 규격이 제정되어 있는 상태다.

ITU-T Recommendation	Data Rate(bps)	Dial-Up	Half-Duplex	Full-Duplex
v.29	9,600		X	X
V.32	9,600	X		X
V.32 bis	14,400	X		X
v.33	14,400			X
V.34	28,800	X	X	X
V.90	56,600	X	X	X

• 위에서 ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication part)는 UN 산하의 전신 전화에 관한 국제 표준 기관을 나타내며 'Dial-up'은 전화망을 통한 통신을 지원한다는 뜻이고 'Half-Duplex', 'Full-Duplex' 등은 양방향 교대 전송, 양방향 동시 전송을 의미한다. 'X'는 '해당됨'을 의미한다.

케이블 모뎀

• 사용자 시스템들이 유선 케이블 방송망을 통해 데이타 통신을 하고자 할 때 필요한 장치가 바로 케이블 모뎀이다. 이 케이블 모뎀의 최대 데이타 속도, 사용 주파수 범위, 최대 대역폭 등에 관한 규정은 아래와 같다.

최대 전송 속도(Mbps)	주파수 범위(MHz)	최대 대역폭(MHz)
상향: 10, 하향: 36	상향: 5-42, 하향: 54-750	상향: 6, 하향: 6

 

셀룰라 모뎀

• 사용자 시스템들이 셀룰라 이동 전화망을 통하여 데이타 통신을 하고자 할 때 필요한 장비가 셀룰라 모뎀이다. 각 업체에서 제공하고 있는 셀룰라 모뎀의 속도는 대략 9.6 Kbps에서 28.8 Kbps이다.

 

통신망 모델

• 데이터 통신을 하는데 있어서는 많은 경우 데이타 통신을 위한 전용의 망을 이용하게 된다. 이 망을 데이타 통신망이라 부른다.
•  이 데이타 통신망은 분류 기준에 따라 여러 가지로 나누어진다. 거리를 기준으로 할 때 LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network)으로 나누어지며, 교환기 사용 유무를 기준으로 할 때 교환망 (switching network), 방송망 (broadcasting network)으로 나누어진다. 망의 연동 유무를 기준으로 할 때는 단일망 (single network), 연동망 (network of multiple networks)으로 나누어진다.
• 이 데이타 통신망에 대한 일반적인 모델은 WAN, 교환망, 단일망을 기준으로 아래의 그림과 같이 표시한다.　

통신망 모델

• 위의 그림에서 s는 station, n은 node, l은 link를 의미한다. Station은 DCE(회선 종단 장치)를 포함한 사용자 시스템을 나타내며 node는 데이터의 중계 및 교환 기능을 하는 장치(일반적으로 교환기)를 나타내고 link는 station과 node 또는 node와 node 사이의 연결로를 나타낸다.

망 토폴로지

• 데이타 통신망은 여러 가지 구조(모양)를 취할 수 있는데 이 통신망의 구조(모양)를 토폴로지(topology)라고 한다. 대표적인 토폴로지들로는 아래와 같은 것들이 있다.

topology

• 위의 Point-to-point 토폴로지는 두 개의 사용자 시스템이 하나의 링크를 통해 직접 연결된 구조이다.
• Point-to-multipoint 토폴로지는 하나의 주(master) 시스템과 여러 개의 부(slave) 시스템들이 하나의 링크를 통해 직접 연결되어 있는 구조이다. Multi-drop line 구조라고도 한다.
• Bus 토폴로지는 여러 사용자 시스템들이 하나의 링크를 통해 직접 연결되어 있으며 서로 동등한 권한을 가지고 통신을 할 수 있는 구조이다.
• Tree 토폴로지는 bus 토폴로지의 한 확장된 형태로 적절한 분기 장치를 사용하여 링크를 덧붙여 나갈 수 있는 구조이다.
• Star 토폴로지는 중앙에 교환기와 같은 통신 제어기를 두고 각각의 링크를 통하여 사용자 시스템들을 연결시키는 구조이다.
• Ring 토폴로지는 각각의 인접 사용자 시스템들끼리 서로 연결되어 전체적으로 링 형태를 이루는 구조이다.
• Mesh 토폴로지는 각 사용자 시스템들이 임의의 다른 사용자 시스템들과 직접적으로 상호 연결되어 전체적으로 mesh 형태를 이루는 구조이다.
• 위의 토폴로지들 중 (a)는 두 시스템 간의 연결에, (b)는 호스트와 여러 단말기들 간의 연결에, (c) ~ (f)는 LAN에, (g)는 WAN에 주로 사용된다.

전송 매체

• 데이터 통신에 사용되는 전송 매체는 크게 유선 전송 매체와 무선 전송 매체로 나누어진다. 유선 전송 매체는 hardwire, guided 전송 매체라고도 하며 무선 전송 매체는 softwire, unguided 전송 매체라고도 한다.
• 유선 전송 매체에는 데이터를 전기 신호 형태로 전송하는 가공 나선, 트위스티트 패어 (twisted pair), 동축 케이블 (coaxial cable) 등이 있으며 데이타를 광 신호 현태로 전송하는 광 섬유 (optical fiber)가 있다.
• 무선 전송 매체에는 공기, 진공, 해수 등이 해당된다. 그러나, 무선 전송 매체에 대한 구분은 보통 VLF (Very Low Frequency), LF (Low), MF (Medium), HF (High), VHF (Very High), UHF (Ultra High), EHF (Extreme High) 등과 같이 전송 주파수 대역의 구분에 의해 이루어진다. 물론 파형 대역을 기준으로 할 경우에는 장파, 중파, 단파, 초단파, 극초단파 등으로 나누어진다.
• 무선 전송의 특별한 방식으로 유도 무선이 있는데, 여기에서는 금속 도관 등이 무선 전송의 통로로 사용된다.

유선 전송 매체

• 3 가지의 대표적인 유선 전송 매체인 트위스티드 패어, 동축 케이블, 광섬유의 구조는 다음과 같다.
• 트위스티드 패어 : 피복된 두 개의 선이 적절한 간격으로 꼬여져 있다.
• 동축 케이블 : 중앙에 내부 도선이 있고 그 바깥에 절연체가 있으며 그 바깥에 외부 도선이 있다. 가장 바깥에는 보호 피복이 감싸고 있다. 전송 신호는 내부 도선을 따라서 흐르며 외부 도선은 외부의 전파 간섭을 차단하는 역할을 한다. /
• 광섬유 : 중앙에 코어가 있고 그 바깥에 클래딩이라고 하는 반사막이 있으며 그 바깥을 보호 피복이 감싸고 있다. 신호는 중앙의 코어를 통해서 전송되는데 필요할 경우 클래딩(반사막)에 의한 반사를 이용한다.

광섬유

유선 전송 매체 특성 비교

• 트위스티드 패어, 동축 케이블, 광섬유에 대한 최대 데이타 속도와 대역폭은 아래 표와 같다.

유선 전송 매체 특성 비교

무선 주파수 대역

• 각 무선 주파수 대역의 주파수 범위와 주요 용도는 다음과 같다.

무선 주파수 대역

대표적 무선 주파수 대역

• 무선 주파수 대역들 중 데이타 통신에 유용한 대표적 세 가지는 아래와 같은 셀룰라 라디오 (cellular radio), 지상 마이크로웨이브 (microwave : MW), 위성 마이크로웨이브 등이다.
• 셀룰라 라디오 : 800 ~ 900 MHz 대역의, 셀룰라 이동 전화망에 사용되는 주파수 대역을 말한다.
• 지상 마이크로웨이브 : 2 ~ 40 GHz 대역의, 가시(可視)적인 위치에 있는 두 지역 간의 대량 데이터 전송에 사용되는 주파수 대역을 말한다.
• 위성 마이크로웨이브 : 비(非) 가시적인 위치에 있는 지역 간에도 통신이 가능하도록 위성을 설치하여 중계하는 데 사용되는 2 ~ 40 GHz 대역의 주파수 대역을 말한다.

대표적 무선 주파수 대역