정보통신 개론 03-20 (정리) 정보통신 시스템의 구성

정보통신 시스템의 구성

• 정보전송 시스템
  • 데이터를 전송하는 역할
  • 데이터를 얻어내는 곳 → 단말장치 : 정보의 입력과 수신
  • 데이터를 보내는 구간 → 회선 (정보전송 회선 / 신호 변환장치와 통신 회선) : 변조와 복조 (예: 모뎀)
  • 정상적인 동장이 되기 위해서 제어해주는 장치 → 통신 제어장치 : 컴퓨터 ↔ 모뎀 사이의 데이터를 처리하기 좋은 형식으로 변환
• 정보처리 시스템 (연산해주고 가공해주는 곳)
  • 데이터 가공 및 처리하여 보관하는 역할 :
  • 컴퓨터와 주변기기로 구성 (가장 핵심적인것은 중앙처리장치, 기억장치, 입출력 장치, 임베디드 : 필요한것만 빼와서 사용하는 시스템)
    • 중앙처리장치 → 컴퓨터에서 입력되는 데이터를 가공, 처리, 축적, 수정, 변경, 추가
    • 기억장치와 입출력 장치 → 컴퓨터에서 데이터를 저장하는 저장 장치와 입출력 장치로 구성

정보통신 시스템은 전송과 처리로 나뉘어진다.

전송 → 단말장치 , 전송 회선, 제어장치, 변환장치 (모뎀)

처리 → 중앙처리장치, 기억장치와 입출력장치

정보통신 시스템의 분류

• 구조별 분류
  • 정보전송 시스템 : 정보전송 하드웨어, 정보전송 소프트웨어
  • 정보처리 시스템 : 정보처리 하드웨어, 정보처리 소프트웨어

• 우리가 쓰이는 형식은 오프라인 처리 / 온라인 처리 / 즉시 처리/ 배치처리 로 분류된다.
  • 정보전송 시스템 :
    • 오프라인 → 단순 데이터를 들고 가는것과 비슷
    • 배치 처리 → 일들을 루틴으로 처리시킨다. 데이터를 모아서 필요한 시점에 처리한다 (즉시 처리도 가능하다.)
    • 온라인 → 연결되어 있는 상태에서 처리
    • 즉시 처리
  • 정보처리 시스템 :
    • 즉시처리
    • 온라인 / 배치 처리

 

 

통신 시스템의 하드웨어

• 단말 장치 ( 데이터를 입 / 출력 하는데 사용되는 장치 )
  • 컴퓨터와 연결되는 모든 주변 장치
  • 처리는 안에서 하고 내보내는것을 담당한다
• 공통적으로 ‘제어’ 라는 단어가 들어간다.
• 단말장치의 종류와 기능
  • 점차 지능화 되어가고 있으며 특수 용도에 맞게 발전하고 있다.

일반적으론 단말장치와 범용 단말장치로 분류된다.

보통 용도에 따라 분류된다.

통신 시스템의 하드웨어

• 단말 장치 ( 데이터를 입 / 출력 하는데 사용되는 장치 )
  • 컴퓨터와 연결되는 모든 주변 장치
  • 처리는 안에서 하고 내보내는것을 담당한다
  
• 공통적으로 ‘제어’ 라는 단어가 들어간다.
• 단말장치의 종류와 기능
  • 점차 지능화 되어가고 있으며 특수 용도에 맞게 발전하고 있다.

일반적으론 단말장치와 범용 단말장치로 분류된다.

보통 용도에 따라 분류된다.

통신 시스템의 하드웨어

• 단말 장치 ( 데이터를 입 / 출력 하는데 사용되는 장치 )
  • 컴퓨터와 연결되는 모든 주변 장치
  • 처리는 안에서 하고 내보내는것을 담당한다
• 공통적으로 ‘제어’ 라는 단어가 들어간다.
• 단말장치의 종류와 기능
  • 점차 지능화 되어가고 있으며 특수 용도에 맞게 발전하고 있다.

일반적으론 단말장치와 범용 단말장치로 분류된다.

전송 시스템 → 오프라인 / 배치 처리, 온라인 즉시 처리

처리 시스템 → 즉시 처리, 온라인 / 배치 처리

즉시 ⇒ 바로 처리

배치 ⇒ 모아서 처리

단말장치 → 데이터 입출력 장치

단말장치는 보통 용도에 따라 분류되고, 범용 단말 장치와 단말 장치로 분류된다.

신호 변환 장치는 정보를 전기적 신호로 변환

DCE 에는 모뎀과 인터페이스 카드가 포함 / 네트워크로 연결되는 물리적 수단 (단말 장치를 영어로 표현 한 것 같은 느낌이 있다.)

 

• 신호 변환장치
  • 송신자 의 정보를 전기적 신호 로 변환한 후 전송매체(통신회선) 을 거쳐 전송된다.
  • 전기적 신호 는 신호 변환장치를 이용해 원래의 정보로 변환된다.
  • DCE : 단말의 역할을 한다. → 신호변환, 전송 신호의 동기 제어 송수신 확인 , 전송 조작 절차 (프로토콜) 의 제어 등을 담당

축약해서 송신자 ↔ 수신자 사이에서 정보 → 신호변환 장치 → 전기신호 로 변환된다. (전기신호가 들어갈땐 정보로 출력)

• 신호는 아날로그 신호와 디지털 신호로 나뉘어진다. **중요
• 한 주기로 본다. (일정한 시간)
• 아날로그
  • 주기적인 신호들이 합쳐지면 해당 그래프처럼 볼 수 있다.
  • 비슷하다 (Analogous) 에서 파생되었다.
  • 연속적으로 변하는 신호
  • 자연스럽다.
  • 음성, 음악, 텔레비전 영상, 그림, 사진
    • 단순 삐~ 하는 소리 → 순음 (예시 아날로그 신호의 모습을 하고 있다.)
  • 전압값이 여러개이다.
• 디지털
  • 손가락에서 유래되었다. (Digit)
  • 인공적이다.
  • 이산적인 신호 (신호를 일정한 시간별로 잘라서 샘플링한다. (샘플링 주기라고 한다.) / 크기별로 끊는것은 양자화 라고 한다. (Quantization) )
  • 전압 값이 정해져있다.
  • 단말장치, 컴퓨터, 팩스
• 디지털 → 아날로그로의 변환을 세밀하게 할 때는 두가지 방법이 있다.
  • 주기를 더 세밀하게 나눈다. (구간이 짧아졌기 때문에 데이터가 더 늘어난다.) → 샘플링
  • 크기를 더 세밀하게 나눈다. → 양자화 (아무리 세분화 해도 정확한 값을 얻어낼 순 없다.)
  • X : 주기 Y : 크기 (진폭)
• 아날로그 → 디지털 → 정확한 아날로그 : 할 수 없다. (최대한 비슷하게는 가능하다.)
• 정보의 가치에 따라서 비트를 정한다 . (1비트 : 2V)

불규칙한 아날로그 신호와 규칙적인 디지털 신호

 

• 신호 변환장치를 이용한 정보전송 과정
  • 변조와 복조 기능을 수행하는 장치
  • 일반적으로 병렬-직렬 처리된다. (동시에 들어오니 묶어서 하나의 처리 과정을 거쳐서 내보낸다. )
  • 나갈때에는 아날로그 신호로 내보낸다.
  • 정보전송 과정
    • 변조 과정을 거친 후 송신 : 아날로그→디지털 → 아날로그
    • 복조 과정을 거쳐 수신부에 디지털 신호로 입력 : 아날로그 → 디지털 → 아날로그
  • 왜 디지털로 관리할까 ? ** 중요
    • 각각의 전송로 상에서 기계적인 노이즈가 존재해 신호 감쇄가 일어난다.
    • 따라서 중간에 노이즈를 필터링을 하고 신호를 키워주는 작업이 필요하다.
    • 아날로그 같은 경우엔 최종적으로 감쇄가 많이 되어 도착 할 수있다.
    • 디지털로 관리할 시에 디지털 신호는 정확히 0과 1로 이루어져 있기 때문에 손실이 거의 없다.
    • 디지털 신호 같은 경우엔 깨지게 되면 블록 단위로 깨지며, 단순 1비트가 깨져도 티가 안난다.
    • 신호 변환장치
      • 송신자 의 정보를 전기적 신호 로 변환한 후 전송매체(통신회선) 을 거쳐 전송된다.
      • 전기적 신호 는 신호 변환장치를 이용해 원래의 정보로 변환된다.
      • DCE : 단말의 역할을 한다. → 신호변환, 전송 신호의 동기 제어 송수신 확인 , 전송 조작 절차 (프로토콜) 의 제어 등을 담당
        • 신호는 아날로그 신호와 디지털 신호로 나뉘어진다. **중요
        • 한 주기로 본다. (일정한 시간)
        • 아날로그
          • 주기적인 신호들이 합쳐지면 해당 그래프처럼 볼 수 있다.
          • 비슷하다 (Analogous) 에서 파생되었다.
          • 연속적으로 변하는 신호
          • 자연스럽다.
          • 음성, 음악, 텔레비전 영상, 그림, 사진
            • 단순 삐~ 하는 소리 → 순음 (예시 아날로그 신호의 모습을 하고 있다.)
          • 전압값이 여러개이다.
        • 디지털
          • 손가락에서 유래되었다. (Digit)
          • 인공적이다.
          • 이산적인 신호 (신호를 일정한 시간별로 잘라서 샘플링한다. (샘플링 주기라고 한다.) / 크기별로 끊는것은 양자화 라고 한다. (Quantization) )
          • 전압 값이 정해져있다.
          • 단말장치, 컴퓨터, 팩스
        • 디지털 → 아날로그로의 변환을 세밀하게 할 때는 두가지 방법이 있다.
          • 주기를 더 세밀하게 나눈다. (구간이 짧아졌기 때문에 데이터가 더 늘어난다.) → 샘플링
          • 크기를 더 세밀하게 나눈다. → 양자화 (아무리 세분화 해도 정확한 값을 얻어낼 순 없다.)
          • X : 주기 Y : 크기 (진폭)
        • 아날로그 → 디지털 → 정확한 아날로그 : 할 수 없다. (최대한 비슷하게는 가능하다.)
        • 정보의 가치에 따라서 비트를 정한다 . (1비트 : 2V)
        
        
        • 신호 변환장치를 이용한 정보전송 과정
          • 변조와 복조 기능을 수행하는 장치
          • 일반적으로 병렬-직렬 처리된다. (동시에 들어오니 묶어서 하나의 처리 과정을 거쳐서 내보낸다. )
          • 나갈때에는 아날로그 신호로 내보낸다.
          • 정보전송 과정
            • 변조 과정을 거친 후 송신 : 아날로그→디지털 → 아날로그
            • 복조 과정을 거쳐 수신부에 디지털 신호로 입력 : 아날로그 → 디지털 → 아날로그
          • 왜 디지털로 관리할까 ? ** 중요
            • 각각의 전송로 상에서 기계적인 노이즈가 존재해 신호 감쇄가 일어난다.
            • 따라서 중간에 노이즈를 필터링을 하고 신호를 키워주는 작업이 필요하다.
            • 아날로그 같은 경우엔 최종적으로 감쇄가 많이 되어 도착 할 수있다.
            • 디지털로 관리할 시에 디지털 신호는 정확히 0과 1로 이루어져 있기 때문에 손실이 거의 없다.
            • 디지털 신호 같은 경우엔 깨지게 되면 블록 단위로 깨지며, 단순 1비트가 깨져도 티가 안난다.

신호는 아날로그 (곡선) 디지털 (0,1) 로 나뉘어져 있다.

신호 변환장치는 변조와 복조 기능을 수행하고 수신부에 디지털 신호를 전달한다.

디지털 신호로 관리하는 이유는 아날로그 신호는 감쇄가 많이 되어 도착 할 수 있기 때문에, 0과 1로만 이루어져 있는 디지털 신호는 손실이 거의 없고, 깨지게 되면 블록 단위로 깨진다.

 

 

모뎀

• 예 : 랜카드 / 라우터는 공유기
• 모듈레이터와 DE모듈레이터의 합성어이다.
• 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전송시키는 역할을 한다.
• 송신부
  • 데이터 부호화기, 변조기, 스크램블러, 주파수 체배기
• 수신부
  • 동화기 , 대역 제한 여파기(검증하고 출력한다 : 필터링 ), 자동 이득 조절기(신호에 대한 크기를 조절시킨다.) , 복조기 , 데이터 복호화기, 스크램블러(암호화) 의 역기능인 디스크램블러 등
    • 스크램블러 ⇒ 디지털 신호의 순서를 재배치 후 정해둔 순서로 통신 (스크램블 된 신호는 깨져도 원복이 가능하다.)

모뎀끼리는 아날로그 신호를 송수신 하고 각각의 송수신 장비에는 디지털 신호를 송수신한다.

• 아날로그에서는 디지털 신호 데이터를 송수신 할 수 없어 주변 노이즈에 강한 대응력을 보이는 전압으로 변조한다.
  • 단순 전화로 예를 들자면 통화를 하면서 발생하는 열이 노이즈를 발생시킨다.

 

 

 

디지털 서비스 유닛 (DSU)

• 디지털망에 사용하는 회선 종단 장치 (DCE)
• 디지털 회선을 이용해 디지털 데이터나 신호를 먼 곳까지 안전하게 전송할 수 있도록 단극성 신호를 양극성 신호로 변환한다.
  • 각 데이터의 타이밍을 맞춰준다.

 

모뎀 → 랜카드와 비슷 (모뎀이 없으면 인터넷에 연결도 못함) / 신호 변환 장치, 송신부 수신부 존재

아날로그 → 디지털 신호 일때는 노이즈에 강한 대응력을 보이는 전압으로 변조

라우터 → 공유기

DCE (데이터 커뮤니케이션 이큅먼트)→ 단극성 신호를 양극성 신호로 변환한다. (데이터의 타이밍을 맞춰준다.)

통신 회선

• 데이터를 전송하는 통로
  • 전송 선로는 유선과 무선으로 구분된다.
• 통신기기 사이를 연결하는 역할을 한다.
• 유선 선로
  • 꼬임선
    • 구리선 두 가닥을 균일하게 꼬아서 여러 다발로 묶어 보호용 피복선을 입힌 케이블
    • 트위스티드 페어 케이블이라고도 한다.
    • 간섭 현상을 줄이려고 전선을 꼬아서 사용한다.

• 동축 케이블
  • 케이블 방송에서 많이 사용된다.
  • 내부에 있는 단열 구리선과 외부 도체로 구성된다.
  • 높은 주파수에서 도선의 실효 저항이 상승하는 트위스티드 페어 케이블의 결점을 보완한 것이다.
  • 초창기때 대부분 동축 케이블을 사용했다.
  • 수십~500Mbps 의 전송 속도를 갖고있다.
  • 아날로그용으로 많이 사용된다.
  • 트렌드가 동축 케이블 → UTP / 광케이블 로 바뀌고 있다.

 

• ,광섬유 케이블 (빛)
  • 지름의 굵기가 0.1mm 정도인 석영을 케이블 안에 여러 가닥 넣어서 레이저광의 전반사 현상을 이용해 데이터를 전송하는 원통형 선로
  • 장점
    • 고속이면서 감쇄 영향도 상대적으로 아주 낮다.
    • 케이블이 작고 가벼우며 오류 발생률도 매우 낮다.
  • 단점
    • 가격이 비싸다.
    • 정교한 납땜 기술이 필요하다.

• 무선 선로
  • 지형 기후에 따라 전파 방법이 다르다.
    • 대기 등에서 전자기파를 이용하여 데이터를 전송하는 비유도체
    • 마이크로파와 라디오파로 분류된다.
  • 마이크로파
    • 강으로 분리된 지역에 유선선로를 설치할 때 발생하는 어려움과 높은 비용이 드는 문제를 해결해준다.
    • 위성 마이크로파
      • 지상에서 상공에 위성을 띄워 놓고 지상의 여러 송수신국을 서로 연결해준다.
      • 상호 간의 간섭을 방지하기 위하여 업링크 주파수는 다운링크 주파수보다 높은 대역을 사용한다.
      • 중계역할 밖에 안한다. (받은 것을 보내주는 역할만 한다.)
    • 정지궤도 위성
      • 고정된 것처럼 관측되는 통신 위성
    • 지상 마이크로파
      • 극초단파 전송 또는 마이크로파 라디오라고도 한다.
      • 장거리 통신에 더 적합하다.
      • 주로 높은 지대에 설치하기 때문에 중계소가 필요하다.
  • 라디오파
    • 방향성이 없다. → 주로 방송용으로 이용한다.
    • 안테나를 정해진 위치에 설치하지 않아도 된다.
    • 디지털 통신에서는 전송률이 높지 않다는 단점이 있다.
• 이동 통신
  • 이동체 상호 간에 일어나는 무선 통신을 의미한다.
  • 이동국 , 기지국 , 교환국으로 구성된다.
    • 이동국 → 통신 단말기
    • 기지국 → 이동국과 교환국을 연결하는 기능을 한다.
    • 교환국 → 이동통신망과 일반 공중망을 연결하는 기능을 한다.

 

통신회선은 무선과 유선으로 분리된다.

유선 → UTP (트위스티드 페어 케이블) , 동축 케이블 (트위스티드 페어 케이블의 결함을 보완 ,구리/ 아날로그에 적합 , 요즘엔 UTP / 광케이블 사용하는 추세), 광케이블 (레이저광의 전반사 , 석영 / 현재는 해저 광케이블 주로 사용 )

무선 → 공기(마이크로파 : 위성, 지상 마이크로파 / 라디오파 )