[Edwith] 통신의 기초 1강. 통신의 기본 개념

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통신의 기초 강좌소개 : edwith

1. 통신의 기본 개념

1. 통신이란?
   사람 / 기계들 간에 여러 종류의 매체를 이용해 정보를 전달하는 과정을 말함. 상대방에게 자신의 의사를 정확히 전달한다.

3요소

• 송신자 (보내는 자) + 수신자 (받는 자)
• 통신 매체 (채널, 링크, 회신)
• 프로토콜 (통신을 위한 적절한 절차를 말함. 통신규약)

2. 정보 통신
   정보: 데이터를 수집, 가공해 목적에 따라 정돈해놓은 유용한 상태.
   통신: 멀리 떨어져 있는 사람 / 기계들 간에 여러 종류 매체를 이용해 정보를 전달하는 과정.

형태

• 단방향: 방송, 이메일 등 한쪽으로만 신호가 전달
• 양방향: 전화 등 통신기기가 서로 정보를 주고받는 교신 형태
  Full duplex (전이중) : 동시다발적 교신 가능
  Half duplex(반이중) : 한쪽이 전달하면 다른 쪽은 받기만 해야 함

3. 정보통신 방식

• 회선교환 방식: 통신 기간 동안 두 통신노드 사이를 독점적으로 연결하는 것. 전화교환국 시스템으로 생각하면 된다.
  서로 다른 두 사람이 전화를 했다면, 다른 누구도 두 사람이 통화에 사용하는 회선을 빼앗을 수 없음. (통화중 신호)

• 일단 연결되면, 아무런 데이터가 오고가지 않아도 (침묵 등) 점유… 이용률이 높은 편이 아님.

• 패킷교환 방식: 회선은 누구나 공유.
  보내는 쪽과 받는 쪽이 데이터를 작은 ‘패킷’ 단위로 보내고 받음. 패킷 단위로 네트워크 자원을 사용. 현재 가장 많이 사용되는 방식이며, 회선 독점이 없어 회선 이용률이 높다.
  패킷 단위별로 서로 다른 네트워크 경로를 타고 갈 수 있으며, 목적지에 도착한 뒤에는 다시 순서대로 정렬된다.

빠르고 정확하게 정보를 목적지까지 전달할 수 있는 방법.

• 패킷 헤더에는 ‘목적지 주소’, 바디에는 전달할 내용을 붙여서 네트워크에 주입. 헤더에 명시된 주소를 따라 적절한 경로로 목적지 도달.

4. 데이터와 신호

데이터는 가공(processing)을 거쳐 정보가 된다. 정보를 상대방에게 전송할 때는 ‘신호’로 변환해 전송한다. 따라서 정보를 신호로 변환하는 과정이 필요하다.
(생각) -> 말, 편지, 그림, 캠코더 등등 여러 가지 신호의 형태로 전송하는 식.

즉, 정보를 상대방에게 전송하려면 ‘전송 매체’를 통해 정보를 전자기 형태의 신호(signal)로 변환해야 한다.

정보의 형태에도 두 가지 구분이 있듯, 신호의 형태도 두 가지 구분이 있다.

• 아날로그: 연속적으로 변화하는 물리량으로 표현한 것 (곡선)
• 디지털: 0과 1로 이산적 표현.

따라서, 디지털 / 아날로그 데이터(정보)를 디지털/아날로그 신호로 변환해 전송할 수 있으므로 경우의 수는 총 4개.

아날로그 데이터 -> 아날로그 신호로 전달하는 방법 = 유선전화망.

 

모뎀 - modulation + demodulation을 합친 말.

디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 장치. End user가 입력한 디지털 데이터가 모뎀을 거쳐 아날로그 신호로 변환된 뒤, 유선전화망을 거쳐 목적지까지 도착해 demodulation을 거쳐 데이터를 받는 것.

 

코덱

아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하기 위한 장치. (목소리라는 아날로그 데이터를 디지털로 전송하려면 코덱으로 먼저 변환해 주어야 함)

 

부호화장치(DSU)

디지털 데이터 -> 디지털 신호로 변환하는 장치.

5. 통신망의 종류

   • 규모에 의한 분류

     • LAN: Local Area Network (근거리 통신망)
       근거리 컴퓨터 연결용. 수 Km 반경까지.
       전송매체: 전화선, 동축케이블, 광섬유 등

     • LAN 정도가 도시규모로 확장되면 MAN(Metropolitan)
       이보다 큰 규모는 WAN.

     • WAN: ‘공중망’ 이용. 수천Km까지.
       국가 / 대륙 간을 연결하는 전 섹계 네트워크 망.
       서로 다른 컴퓨터 시스템 / 통신시스템 연결,
       장거리 데이터전송, 효과적인 네트워크 관리,
       위성 및 케이블로 대륙 간 연결하는 등… 고급기술

WAN 규모의 크기에서 복잡한 형태로 네트워크 통신을 수행하기 위해
Protocol이 만들어짐.
다양한 컴퓨터 및 통신시스템을 연결하기 위한 통신 규약인 셈.

 

6. 전자기파
   전기장 + 자기장을 합쳐 이르는 말. 전기 -> 자기 유도, 다시 자기 -> 전기 유도하는 형태임.
   전자기파는 ‘파장’이 있음. 높이와 높이 사이의 거리를 말함.
   (몸에 해로운 건 ‘파장이 짧은’ 것들임.)

일반적으로 전자기파를 사용해 “통신”함 (신호를 넣어 보냄)
파장의 장단여부에 관계없이 속도는 동일하다. 속도는 ‘빛’. (가시광선이 전자기파의 일부임)

주파수: 같은 모양의 파동이 1초에 몇 번 반복되는지를 말함. 단위는 Hz.
초당 파동이 몇 번 진동하는지를 나타낸다고 보면 된다. 실제로 파장보다는 진동수를 더 많이 사용한다.

(광케이블… 높은 주파수 사용.)

 

 

“단위” 관련 설명.

• MB = 백만. GB = 10억 정도 (계량단위).
• 8bit = 1 byte (256가지) / 1KB = A4용지 반 / 500페이지 책 한 권 = 1MB.

작아지는 단위. 대충 1000배 차이라고 보면 된다.

• Mili(밀리) = 10^ -3
• Micro = 10^ -6
• Nano = 10^ -9
• Pico = 10 ^ -12

7. 전송매체 (무엇을 통해 신호를 전달할 것인가)

• 유선 매체: Twisted Pair / Coaxial Cable / Optical Fiber.
  TP = 많이 쓰이고 저렴한 형태. 두 개의 전선 꼬아놓은 형태. 효율성 낮음
  Coaxial Cable = 넓은 주파수 범위. 더 많은 데이터 전송이 가능. 장거리 전화망 / 유선 TV / 근거리 통신망 등등이 해당함.
  광섬유 = 플라스틱 / 유리 섬유로 만들어지고, 아주 넓은 대역폭과 빠른 속도, 높은 보안성. 예전에는 비용이 비쌌지만 요즘은 보급 잘되는 편.

• 무선 매체: 어떤 파장의 전자기파를 사용하느냐에 따라 다름.
  긴 파장 = 라디오. 단방향성 무선통신.
  짧은 파장은 다시 ‘지상 마이크로파’ / ‘위성 마이크로파’ 로 나뉜다.

지상 = 지상 안테나에서 다른 안테나로 신호를 직진으로 쏘아보냄. 따라서 높은 곳에 설치하며, TV / 셀룰러 통신 / 무선 LAN 사용.

위성 = 안테나 -> 위성 -> 다른 안테나로 전달하도록.

 

적외선 = 단거리 통신에 사용. 방향성이 있으며, 저렴하다 (리모콘 생각하면 됨)

위성 - Point to Point도 가능하고, 한 곳에서 받아 여러 안테나로 쏘아보내는 것도 가능하다. (장거리 전화, GPS, TV중계)

정지위성: 지구 자전속도와 동일한 속도로 돌고 있음.

GPS = 지구상에 도는 GPS 위성이 대략 20개. 이 위성이 끊임없이 돌면서 지구에 계속 신호를 쏘는 것. 내가 가진 디바이스가 여러 인공위성이 쏘아보낸 신호를 수신하면, 내 절대적인 위치를 계산할 수 있다.