[Chapter 04] 유선 및 무선 데이터 전송

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1️⃣ 통신선

🩶 통신선에 대한 이해

• 전송매체: 신호를 한쪽에서 다른 쪽으로 전달하는데 사용되는 물질
  • ex. 공기, 전선
• 신호: 데이터를 한쪽에서 다른쪽으로 옮기는데 사용되는 파형, 데이터 흐름
• 통신선: 유선 전송매체 (무선보다는 유선이 더 멀리 보냄)
• 외부의 힘에 의해, 통신선에 흐르는 신호는 간섭을 받음
  • 저항 발생 → 신호가 감소 (신호가 전부 전송되지 못함)
  • 외부 간섭 → 신호 변형
  • → 전송 매체의 고유 특성
• 통신선의 역할
  1. 외부의 영향을 덜 받게
  2. 최대한 멀리까지 신호 전송

🩶 주요 통신선의 특징

• 꼬임선 (외부 간섭 약함)
  • 두 선을 꼬아 사용
  • 이더넷에 사용
  • 10 ~ 100Mbps의 속도로 100 ~ 1km까지 연결
  • 도청 가능
• 동축선 (외부 간섭 중간)
  • 중앙 구리선을 피복으로 감쌈, 피복 주변 그물망 형태
  • 10Mbps ~ 1Gbps의 속도로 1 ~ 10km까지 데이터를 전송
  • 도청 가능
• 광섬유 (외부 간섭 강함)
  • 빛을 이용해서 데이터 전송
  • 수백 km 전송 가능
  • 비용 비쌈
  • 도청 불가능

🩶 전력선 통신

• 전력선 통신 (PLC)
  • 통신선 설치 어렵 or 가입자가 적을 것 같은 곳에 사용
  • 전력선에 고주파 전송
  • 변압기 통과 할 때 문제 발생 (간섭 강함)

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2️⃣ 무선 전송의 특징

🩶 주파수 특성

• 문 밖에서 고음보다 저음 잘 들림
• 고음 (고주파)
  • 직진 성향
  • 물체 만나면 반사
  • 저음에 비해 정보량 많음
• 저음 (저주파)
  • 확산 성향
  • 투과성 좋음
  • 벽 만나면 뚫고 나감
  • 방향성 없음
  • 정보량 적음
• 무선통신 시스템은 낮은 주파수 사용 ~ 높은 주파수 사용까지 다양
• 같은 조건 아래 신호를 더 멀리 보내는 것?
  • 낮은 주파수 사용 통신 시스템 > 높은 주파수 사용 통신 시스템
• 높은 주파수는 투과성이 나쁘지만, 많은 양의 정보 전달 가능

🩶 주파수 스펙트럼

• 주파수 스펙트럼에는 일정영역마다 이름 있음
• 가장 낮은 주파수 대역은 음파, 음파 위로 라디오, 마이크로웨이브, 적외선, 가시광선, 자외선, X-레이 영역
• 라디오는 라디오 주파수 대역 사용 통신 장비
• x-레이 영역의 주파수 사용하는 통신장비 → 매우 빠른 속도로 데이터 전송 가능
  • but 인체에 해로워서 자외선 이상의 무선통신 장치 없음

🩶 주파수 영역별 특징 - 라디오

• 음파영역
  • 가청 주파수 대역
  • 인간이 들을 수 있는 소리신호 위치한 영역
  • 시끄러움 → 무선 통신 시스템 없음
• 라디오 영역
  • 라디오
• RFID: 라디오 주파수 사용해서 사물 식별

🩶 주파수 영역별 특징 - 마이크로웨이브

• 마이크로 영역: 300MHz에서 30GHz사이의 주파수
• 자유롭게 통신기기 제작할 수 있는 영역
• 와이파이, 위성통신, GPS
• 이동 통신 주파수 현황

위 화살표는 단말에서 기지국으로

아래 화살표는 기직국에서 단말으로 간다는 뜻

🩶 주파수 영역별 특징 - 적외선

• 적외선 사용 통신 장비: 리모컨
• 유선 전송매체 광섬유: 자외선, 가시광선, 적외선 주파수 영역 사용

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3️⃣ 다중접속

🩶 다중접속의 필요성

• 전파 자원 한 사람만 사용 → 낭비
• 다중접속: 동일한 주파수 대역에서 여러 사람이 접속 가능하게 하는 것
• 다중접속 방식
  • 주파수 분할 다중접속 (FDMA)
  • 시분할 다중접속 (TDMA)
  • 코드분할 다중접속 (CDMA)

🩶 주파수 분할 다중접속 (FDMA)

• 주파수 분할 다중접속: 사용 가능한 전체 대역폭 잘게 쪼개 유저에게 나눠줌
• 고속도로의 여러 차선과 비슷
• 대표 통신기기: 라디오, TV
• 1세대 무선통신망 (1G) 가 사용

🩶 시간 분할 다중접속 (TDMA)

• 시간 분할 다중접속: 하나의 채널을 여러 사람이 나누어 씀
  • 디지털 신호에만 적용 가능
• A, B, C 3명이 번갈아가며 짧게 짧게 데이터 전송 방식 (사람은 못느낌)
• 시분할 시스템과 비슷

🩶 코드 분할 다중접속 (CDMA)

• 복잡, 칩 모형 예시

🩶 CDMA: 칩 모형

• A, B, C 세 사람이 칩이라 불리는 같은 크기의 판 가짐
• 칩에 있는 어떤 구멍도 다른 칩의 구멍과 겹치지 않음
• 발신
  • 유저들은 각자의 칩에 뚫린 구멍에 보내려는 데이터 씀
  • 이때 겹치는 구멍이 없어서, 데이터 같이 작성해도 안겹침

• 수신
  • 전달된 데이터에 칩을 겹쳐 구멍 보면 그게 내 데이터
  • 모든 유저한테 같은 데이터 전달
  • 칩 구멍 모르면 내 데이터 모름 → 도청에 강함

• 칩 시퀸스: 칩의 구멍 역할 (유심 칩 안에 들어있음)

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💻 Reference

데이터통신과 네트워킹 | 조성호 - 교보문고