유선 매체와 무선 매체
유선 매체
> 트위스티드 케이블
두 개 이상의 꼬아진 구리도선으로 구성되고 색깔 있는 플라스틱으로 피복된다.
디지털과 아날로그 전송에 사용될 수 있으며 전화선과 건물내 통신회선에 널리 사용된다.
(전선을 꼬는 이유 : 외부의 전기적 잡음으로부터 케이블이 영향을 덜 받게 하기 위해)
트위스티드 케이블의 종류로 UTP 케이블과 STP 케이블이 있다.
>> UTP 케이블
네 쌍 이상의 꼬인 선을 금속 박막에 의한 차단 없이 최종 외부 피복으로 감싼 구조
유연하고 설치가 쉽다. 가격이 싸고 사용하기 쉽다.
>> STP 케이블
UTP 케이블의 외부 피복 내에 각 쌍들마다 얇은 금속 박막으로 감싼 구조이다.
UTP에 비해 비싸다. 금속 박막에 의해 외부로부터의 간섭을 거의 받지 않는다.
>> FTP 케이블
UTP와 STP의 중간 형태로 4쌍 선을 은박쉴드로 보호하는 케이블이다.
주로 공장이나 PC방 등 전문적인 장소에서 쓰는 케이블이다.
> 동축 케이블
외부와의 차폐성이 좋아서 간섭현상이 적다.
트위스트에 비해 가격이 비싸다.
트위스트에 비해 높은 주파수에서 빠른 데이터 전송이 가능하다.
Q. 트위스티드-페어에 비해 동축 케이블이 갖는 장점
A.
용량이 커서 많은 데이터를 한 번에 전송할 수 있다.
주파수에 따른 신호 감쇠나 전송지연 변화가 적다.
> 광 케이블
가는 유리섬유를 이용해 정보를 보낸다.
전기적인 간섭을 받지 않는다.
유리나 플라스틱 이용해 제작한다. (플라스틱은 가격 저렴, 전송손실 높아 단거리용에 사용)
§ 유선 매체의 비교
> 트위스티드 페어 케이블
장점 :
저렴하다. 비교적 안정적이다. 설치가 쉽다.
단점 :
고속 전송에 부적합하다. 감쇄율이 높다. 간섭과 도청에 약하다.
> 동축 케이블
장점 :
설치가 쉽다. 트위스티드 페어 케이블보다 큰 대역폭을 지원한다.
트위- 보다 최대전송속도가 빠르다.
단점 :
트위- 에 비해 가격이 비싸다. 광 케이블에 비해 감쇄율이 높다.
> 광섬유 케이블
장점 :
높은 대역폭을 지원한다. 감쇄율이 낮다. 외부 간섭이나 도청에 강하다.
단점 :
구축비가 비싸고 설치가 복잡하다.
연결 시 매우 정밀한 작업이 요구된다.
무선 매체
물리적 링크가 필요없이 전자기 신호를 통해 신호를 전송하며,
크게 방송용 방송용 무선 라디오파, 지상 마이크로파, 위성 마이크로파 가 있다.
> 방송용 무선 라디오파
고정된 선로 전송지점과 분산 컴퓨터 사이에 무선 링크를 제공한다.
기지국 중심으로 사용자 밀도가 높은 곳이나 광범위한 적용 지역의 서비스에 적합하다.
> 지상 마이크로파
주로 장거리 통신 서비스용으로 전송 매체의 설치가 불가능하거나 설치비용이 비쌀 때 사용
> 위성 마이크로파
2개 이상의 지상 송신국과 수신국이 서로 중계 역할을 하는 위성을 거쳐 데이터를 주고받는 형태
잡음 (동적인 불완전성)
> 백색잡음 (열잡음)
도체내에서 온도에 따른 전자의 운동량의 변화에 기인하는 것으로, 모든 전자장치와 전송매체에서 발생하며
이것을 백색잡음이라고 한다.
> 상호 변조잡음
서로 다른 주파수들이 똑같은 전송매체를 공유하여 이 주파수의 합이나 차를 생성할 때
발생하는 잡음이다.
> 혼선
한 신호채널이 다른 신호채널과 원치 않는 결합을 하여 잡음을 형성하는 것이다.
> 충격성 잡음
전송 시스템에 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡읍이다. 디지털의 경우 상당한 오류를 발생시킨다.
베이스밴드, 브로드밴드
> 베이스밴드 전송방식
10Mbps 혹은 이보다 높은 전송율을 가지는 하나의 전송 채널을 사용
베이스밴드 전송 방식은 디지털 신호를 다른 주파수 영역으로 옮기지 않고 전송한다.
동일 케이블 상에는 한 번에 1개의 신호밖에 송출할 수 없다.
베이스밴드 신호의 감쇠현상으로 먼거리에서는 신호의 세기가 약해지므로 약 1Km 이내의 거리에 주로 사용된다.
제어방식으로 CSMA/CD 방식이 채용된다.
베이스밴드 LAN의 구현은 버스구조로 쉽게 구현할 수 있다는 점과 가격이 싸고 설치, 유지보수가 쉽다.
> 브로드밴드 전송방식
아날로그 신호로 변조하여 전송하는 방식이다.
동일 케이블을 이용할 경우 전송량은 베이스밴드 전송방식보다 우수하다.
브로드밴드 전송방식은 아날로그 신호로 전송하기 때문에 증폭기를 사용할 수 있다.
따라서 잡음이나 감쇠현상으로부터 데이터가 손상되는 것을 막으면서 수십 Km까지 전송할 수 있다.
주로 동축케이블을 사용하며 디지털 신호에 비해 먼 거리로의 전송이 가능하다.
여러 개의 채널 사용하기 위해 주파수 분할 다중화 방식을 사용한다.
다중화 기법
다중화란 여러 터미널에서 전송되는 복수개의 데이터가 하나의 전송로를 공유하여 전송하는 것이다.
- 주파수 분할 다중 방식 : 하나의 회선을 다수의 주파수 대역으로 분할
- 시분할 다중 방식 : 하나의 회선을 시간간격으로 분할
- 코드분할 다중 방식 : 확산 대역을 이용하여 대중화
압축
압축이란 같은 양의 정보를 더 작은 크기의 데이터로 표현하는 기술을 의미한다.
> 압축의 종류
데이터 압축 : 일반적인 Text 압축을 말한다.
영상 압축 : 일반적으로 화상이나 그래픽 데이터 압축을 말한다. 중복성 제거해 필요 비트수 줄이는게 목적
>> 데이터 압축의 종류
- 패킹
압축기법 중에서 가장 간단한 방법이다. 연속되는 문자가 있을 경우 몇 개가 반복되는지 세어 3개로 줄인다.
- 허프만 코딩 (스퀴징)
평균적인 코드 길이를 줄이는 통계적인 압축방식이다.
출현 빈도가 높은 문자에 짧은 부호, 낮은 문자에 긴 부호를 할당한다.
장점 ) 압축률이 높고 압축하기 간단하다.
단점 ) 압축된 파일과 각각의 트리를 같이 저장해야 한다.
- 크런칭
스퀴징의 단점을 보안한 것이다.
압축 파일 내에 트리 정보를 기록할 필요가 없어서 파일 크기가 클수록 압축 효일이 증가한다.
하지만 파일 크기가 작을 때는 압축 효율이 떨어지게 된다.
>> 영상 압축의 종류
- 무손실 압축
무손실 압축이란 압축한 데이터가 복원했을 때 복원 데이터가 압축 전 데이터와 완전히 일치하는 것을 말한다.
압축률이 낮다는 단점이 있다.
- 손실 압축
손실 압축은 복원한 데이터가 압축 전의 데이터와 일치하지 않는다.
압축률이 좋으며 주로 동화상 압축에 많이 사용된다.
§ 압축기법 분류 방식
> 압축한 데이터의 복원성에 따른 분류
무손실기법, 손실기법
> 압축 매커니즘에 따른 분류
Run-Length 인코딩 방식 : 특정 문자나 데이터의 반복성을 이용
Difference Mapping : 서로 인접한 데이터 값의 차이를 이용
패턴 치환 : 자주 있는 패턴의 데이터 블록을 하나의 압축 부호어로 할당
허프만 기법 : 출현 빈도가 높은 문자에 짧은 부호, 낮은 문자에 긴 부호어 할당
LZW 압축 기법 : 연속된 문자열들에 대한 표를 만들고 같은 문자열이 발견되면 표를 참조한다.
장점 ) 속도가 빠르고 압축 효율이 높다.
단점 ) 파일 크기가 작을 때는 효율이 떨어지며, 연속된 두 개의 문자열이 없을 경우 압축할 수 없다.
> 데이터 압축 기법
Packed decimal 압축 기법 : 아스키코드 대신 BCD코드 사용해 한바이트로 두문자를 전송
Character suppression 압축 기법 : 연속적으로 반복되는 문자들을 하나의 문자와 길이로 대체
Relative 인코딩 압축 기법 : 특정 기준값과의 차이만을 전송
§ 정지/동영상 압축 기법
중복성 제거, 영상 표현하는 비트수 줄이는 기법 사용
- JPEG
정지 화상을 압축하는 기술표준이다. 손실 기법과 무손실 기법을 수학적으로 구현했다.
평균 25:1의 압축률이다.
- M-JPEG
동영상의 한 프레임을 JPEG로 압축, 재생한다.
MPEG에 비해 효능 및 화질이 떨어진다.
- H.261
동영상 압축 알고리즘이다. 높은 압축률과 실시간 압축을 지원한다.
- MPEG
동영상을 압축하는 기술표준이다.
기본 아이디어는 프레임과 프레임 사이의 반복성을 제거하는 것이다.
MPEG-1 : 저장매체의 동영상 압축표준
MPEG-2 : MPEG-1에 비해 좀 더 고급화된 압축 기법
MPEG-3 : MPEG-1 , MPEG-2가 주로 영상쪽이라면 MPEG-3은 주로 음성쪽에 중점을 두어 개발하였다.
MPEG-4 : 기존의 전화선 이용해 동영상 전송하기 위한 표준
MPEG-7 : 동영상 데이터 검색과 전자상거래 등에 적합하게 개발된 차세대 동영상 압축 기술
MPEG21 : MPEG관련 기술을 통합한 기술 표준
LAN
LAN의 정의 : 제한된 지역 내에 있는 다수의 독립된 컴퓨터 기기들로 하여금
상호 통신이 가능하도록 하는 데이터 통신 네트워크
LAN의 분류
> 신호 전송 방식
베이스 밴드, 브로드 밴드
> 토폴로지
버스, 링, 스타, 트리
> 매체 접근 방식
이더넷, 토큰 링, 토큰 버스
> 전송 매체
동축 케이블, 광 케이블, 꼬임선
> 신호 전송 방식
- 베이스 밴드(기저대역) :
디지털 신호인 0과 1의 직류 신호를 변조없이 그대로 수신측에 전송하는 방식이다.
전송매체에 채널을 하나만 형성하여 전송한다.
감쇠현상으로 장거리 통신보다 1km 이내의 근거리 통신에 주로 사용된다.
- 브로드 밴드
브로드 밴드 방식은 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하여 수신측에 전송한다.
아날로그 신호에는 증폭기를 사용할 수 있으므로 잡음이나 감쇠현상으로부터 데이터 손상을 막으며
수십 km까지 전송할 수 있다.
> 토폴로지
성형 : 고장 발견이 쉽고 유지 보수가 쉽다. 중앙 전송 제어 장치가 고장나면 네트워크는 동작이 불가능하다.
버스형 : 현재의 랜은 거의 버스형이나 링형이다. 설치하기 쉽고 케이블 비용이 감소한다. 재구성이나 결합 분리가 어렵다.
링형 : 광 섬유의 특성에 잘 부합된다. 광케이블을 사용할 경우 대규모 LAN에 채용되고 있다.
단순하며 설치와 재구성이 쉽다. 링을 제어하기 위한 절차가 복잡하다.
> 전송 매체
- 트위스티드 페어 : 두 줄의 도선을 쌍으로 꼬아 만든 케이블로 어느 정도의 잡음에 내성을 가지고 있는 케이블이다.
- 광케이블 : 데이터 신호의 빛에 의해 전송된다. 높은 속도를 제공한다.
LAN의 분류 - 매체 접근 제어 방식
베이스밴드용 CSMA/CD 방식은 원래 Xerox사가 이더넷 랜의 일부분 기술로 개발하였다. // cs마싯디?
이더넷에서 사용하는 엑세스 제어 방법이 CSMA/CD 방법이다.
CSMA/CD는 버스형 근거리 네트워크에서 많이 사용하는 엑세스 제어기법이다.
많은 스테이션의 사용자가 하나의 회선에 동시 접근하면 신호가 겹쳐서 신호가 손상되거나 소실될 가능성이 생긴다.
충돌을 피하면서 많은 양의 프레임을 전송하기 위해 매체 접근 메커니즘이 필요하다.
CSMA/CD은 스테이션이 채널의 상태를 감지해 충돌을 피하는 매체 접근 방식이다.
매체 접근 제어(MAC) 방식 :
공유하고 있는 전송매체에 대한 채널의 할당 문제를 해결하는 방식이다.
- CSMA/CD : 스테이션이 채널의 상태를 미리 감지해 충돌을 피하는 방식
- 토큰 링 : 토큰이라는 짧은 프레임을 사용해 데이터를 보낼 권리를 정해 데이터를 정하는 방식
- 토큰 버스 : 토큰 링 방식과 이더넷이 결합된 형태로 물리적으로는 버스 형태를
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