TCP/IP - 물리층 (Physical Layer) : 심화

데이터와 신호

• 데이터와 신호의 차이: 데이터는 전송해야 할 정보이며, 신호는 그 데이터를 물리적 매체를 통해 전송하기 위한 전기적, 광학적 신호로 변환된 형태입니다.
• 신호의 유형:
  • 아날로그 신호: 연속적인 값(예: 음성, 라디오 신호)을 가짐.
  • 디지털 신호: 불연속적인 값(0과 1)으로 표현.

* 아날로그 신호

• 주기 신호와 비주기 신호:
  • 주기 신호는 패턴이 반복되며, 대표적으로 정현파가 있습니다.
  • 비주기 신호는 패턴이 반복되지 않습니다.
• 정현파의 3가지 특성:
  1. 진폭: 신호의 최대 세기. Amplitude 
  2. 주기/주파수: 신호가 한 사이클을 완료하는 데 걸리는 시간과 1초 동안의 주기 수. Frequency 
  3. 위상: 특정 시간에 신호가 주기 내에서 어디에 위치하는지를 나타내는 값. Phase 

* 디지털 신호

• 디지털 신호는 두 개 이상의 준위를 가질 수 있으, 비트로 데이터를 표현합니다.
• 비트율: 초당 전송되는 비트의 수.
• 비트 길이: 전송 매체에서 한 비트가 차지하는 물리적 거리.

전송 장애

• 감쇠: 신호가 전송 중 에너지를 잃는 현상.
• 왜곡: 신호의 모양이 변형되는 것.
• 잡음: 신호 전송 시 발생하는 불필요한 신호 간섭. 주로 열 잡음, 유도된 잡음, 혼선, 충격 잡음 등이 있습니다.
• 데이터 전송률: 나이퀴스트 및 섀넌 공식으로 잡음이 없는 채널과 있는 채널에서 데이터 전송률을 계산할 수 있습니다.(계산하는 법 알아야 함.)

* 디지털 전송

• 디지털-대-디지털 변환: 디지털 신호를 전송할 때 변환되는 과정. 주로 회선 부호화, 블록 부호화, 스크램블링이 사용됩니다.
  • 회선 부호화: 데이터를 전송 가능한 신호로 변환.
  • 블록 부호화: m비트 데이터를 n비트로 변환하여 에러 감지 및 동기화 문제 해결.

* 아날로그 전송

• 디지털-대-아날로그 변환: 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 과정.

• ASK(진폭 편이 변조): 진폭을 변형하여 0과 1을 구분.
• FSK(주파수 편이 변조): 주파수를 변형하여 데이터 전송.
• PSK(위상 편이 변조): 위상을 변형하여 데이터를 구분.
• QAM(직교 진폭 변조): 진폭과 위상을 함께 변형하여 데이터를 표현.

다중화

• 다중화(Multiplexing): 하나의 전송 매체를 여러 신호가 동시에 사용할 수 있도록 하는 기술.

• FDM(주파수 분할 다중화): 신호를 서로 다른 주파수 대역으로 나누어 전송.
• TDM(시분할 다중화): 여러 신호가 시간에 따라 교대로 전송 매체를 사용하는 방식.
• WDM(파장 분할 다중화): 광섬유에서 빛의 파장을 나누어 전송.

 

전송 매체

• 유도 매체: 꼬임쌍선, 동축 케이블, 광섬유처럼 물리적 경로를 통해 신호를 전달하는 매체.
  • 꼬임쌍선: 신호 간섭을 최소화하기 위해 꼬인 두 개의 도선.
  • 동축 케이블: 높은 주파수에서 신호를 전송하는 케이블.
  • 광섬유: 빛을 이용해 신호를 전송하는 매체로, 매우 빠른 속도와 높은 대역폭을 제공합니다.
• 비유도 매체(Unguided Media): 공기를 통해 전송하는 신호로, 무선통신에서 사용됩니다.
  • 라디오파: 전방향성으로 모든 방향으로 신호가 전송됨.
  • 마이크로파: 가시선을 통해 신호를 전송하며 주로 일대일 통신에 사용됨.
  • 적외선: 짧은 거리에서 벽을 통과하지 않고 통신에 사용.