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다중화 : 패킷들이 하나의 경로를 공유할 수 있도록 하는 기능

X.25

  •  패킷 교환망을 통한 DCE와 DTE간의 인터페이스 제공
  • ITU-T에서 제정한 국제 표준 프로토콜로, 우수한 호환성
  • 신뢰성과 효율성이 높고, 전송 품질이 우수

X.25의 계층 구조

물리 계층, 프레임 계층, 패킷 계층

LAPB

HDLC의 원리를 이용한 비트 중심의 프로토콜, X.25의 2계층에서 사용

프레임 릴레이

기존 X.25가 갖는 오버 헤드를 제거하여 고속 데이터 통신에 적합하도록 개선한 프로토콜

패킷 교환을 위한 수행 절차

호 설정(Call Setup) → 데이터 전송(Data Transfer) → 호 해제(Call Cleaning)


통신 속도와 통신 용량

통신 속도

   
변조 속도  1초 동안 몇 개의 신호 변화가 있었는지 나타내는 것 (단위 : baud)
신호 속도  1초 동안 전송 가능한 비트의 수 (단위 : bps(bit/sec))
 - 데이터 신호 속도(bps) = 변조 속도(baud) × 변조시 상태 변화 수
 - 변조 속도(baud) = 데이터 신호 속도(bps) / 변조시 상태 변화 수
전송 속도  단위 시간에 전송되는 데이터의 양(문자, 블록, 비트, 단어 수 등)
베어러 속도  데이터 신호에 동기 문자, 상태 신호 등을 합한 속도(단위 :  bps(bit/sec))

통신 용량

단위 시간동안 전송 회선이 최대로 전송할 수 있는 통신 정보량

  • C : 통신 용량
  • W : 대역폭
  • S : 신호 전력
  • N : 잡음 전력
  • B : 대역폭
  • M : 신호 레벨

신호 변환 방식 - 디지털 변조

디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환, 모뎀을 이용

   
진폭 편이 변조(ASK)  2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조
주파수 편이 변조(FSK)  - 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조
 - 1200bps 이하의 저속도 비동기식 모뎀에서 사용
위상 편이 변조(PSK)  - 2진수 0과 1을 서로 다른 위상을 갖는 신호로 변조
 - 한 위상에 1비트(2위상), 2비트(4위상), 3비트(8위상)를 대응시켜 전송하므로, 속도 증가 가능
 - 중 · 고속의 동기식 모뎀에 많이 사용
직교 진폭 변조(QAM)
= 진폭 위상 변조,
직교 위상 변조
 - 반송파의 진폭과 위상을 상호 변환하여 신호를 얻는 변조 방식
 - 고속 전송 가능, 9600bps 모뎀의 표준 방식

(생략)


이동 통신망

셀룰러 시스템

서비스 지역을 셀(Cell)이라고 하는 여러 영역으로 나누고 각 셀마다 기지국을 설치하여 인접 셀 간 상호 간섭을 받지않도록 하고, 떨어진 셀 간에는 동일 주파수 채널을 사용하도록 하는 방식

셀룰러 시스템의 특징

주파수 재사용(Frequence Reuse)

인접하지 않는 셀은 같은 주파수를 다시 사용하여 통화량을 늘리고 회선의 사용 극대화

핸드오프(Hand-off)

기지국 영역을 벗어나 다른 기지국으로 이동할 때, 통화 단절없이 통화 채널을 자동으로 전환하는 기능

로밍(Roaming) 서비스

자신의 홈 교환국을 벗어나 타 교환국에 있어도 서비스를 받을 수 있는 것


(생략)


HDLC 프레임의 구조

플래그 주소부 제어부 정보부 FCS 플래그

플래그(Flag)

프레임의 시작과 끝을 나타내는 고유한 비트 패턴으로, 프레임 시작과 끝 구분, 동기 유지(통화 혼선 방지), 비트 투과성을 이용한 기본적인 오류 검출

주소부(Address Field)

송 · 수신국을 식별하기 위해 사용

제어부(Control Field)

프레임의 종류를 식별하기 위해 사용

정보부(Information Field)

실제 정보 메시지가 들어있는 부분

FCS(Frame Check Sequence Field, 프레임 검사 순서 필드)

프레임 내용에 대한 오류 검출을 위해 사용되는 부분으로, 일반적으로 CRC 코드가 사용됨

HDCL의 프레임 종류

   
정보(I) 프레임  - 제어부가 '0'으로 시작하는 프레임
 - 사용자 데이터를 전달하는 역할
감독(S) 프레임  - 제어부가 '10'으로 시작하는 프레임
 - 오류 제어와 흐름 제어를 위해 사용
비번호(U) 프레임  - 제어부가 '11'으로 시작하는 프레임
 - 링크의 동작 모드 설정과 관리를 함

주파수 분할 다중화기(FDM)

  • 통신 회선의 주파수를 여러 개로 분할하여 여러 대의 단말 장치가 동시에 사용할 수 있도록 한 것
  • 전송 신호에 필요한 대역폭보다 전송 매체의 유효 대역폭이 큰 경우에 사용
  • 다중화기 자체에 변 · 복조 기능이 내장되어 있어 모뎀을 설치할 필요가 없음
  • 다른 다중화기에 비해 구조가 간단하고 가격이 저렴함
  • 대역폭을 나누어 사용하는 각 채널들 간의 상호 간섭을 방지하기 위한 보호 대역(Guard Band)이 필요
  • 보호 대역(Guard Band) 사용으로 인한 대역폭 낭비 초래
  • 저속(1200baud 이하)의 비동기식 전송, 멀티 포인트 방식, 아날로그 신호 전송에 적합

OSI 참조 모델에서의 데이터 단위

프로토콜 데이터 단위

  • 물리 계층 : 비트
  • 데이터 링크 계층 : 프레임
  • 네트워크 계층 : 패킷
  • 전송 계층 : 세그먼트
  • 세션, 표현, 응용 계층 : 메시지

패킷 교환 방식의 개요

  • 메시지를 일정 길이의 패킷으로 잘라 전송
  • 패킷 장애시 재전송을 위해 패킷 교환시 저장 및 전송 후 폐기
  • OSI 7계층의 네트워크 계층
  • DTE, DCE 사이 접속 규정은 X.25
  • 패킷망 상호간 접속 프로토콜은 X.75
  • 공중 데이터 통신망에서 패킷의 분해 조립(PAD)와 관련된 권고안은 X.3
  • 하나의 회선을 여러 사용자가 공유하여 회선 이용률이 높음
  • 수신 측에서 분할된 패킷 재조립
  • 대화형 응용 가능
  • 망의 안정성, 장애시 우회가능, 데이터 전송 적합

패킷 교환 방식의 종류

   
가상 회선 방식  - 단말기 상호간에 논리적인 가상 통신 회선을 미리 설정하여 송신지와 수신지 사이의 연결을 확립한 후에 설정된 경로를 따라 패킷들을 순서적으로 운반하는 형식
 - 통신이 이루어지는 컴퓨터 사이의 데이터 전송의 안정, 신뢰성 보장
 - 패킷의 송 · 수신 순서 같음
 - 통신 과정 : 호 설정 → 데이터 전송 → 호 해제
데이터 그램 방식  - 연결 경로 설정 없이 인접한 노드들의 트래픽(전송량)을 감안하여 패킷을 독립적으로 운반
 - 패킷마다 전송 경로가 다르며, 송 · 수신 순서 다를 수 있음

패킷 교환망의 기능

  • 패킷 다중화
  • 경로 제어(Routing)
  • 논리 채널
  • 순서 제어
  • 트래픽 제어(Traffic Control) : 교착 상태(Dead Lock) 방지
  • 오류 제어

샤논(Shannon)의 정의

잡음이 있는 경우

C = W · log_2(1+S/N)[bps]

C : 통신 용량, W : 대역폭, S : 신호 전력, N : 잡음 전력

잡음이 없는 경우

C = 2B · log_2(M)

B : 대역폭, M : 신호 레벨


(생략)


2^6 = 64


(생략)


펄스 코드 변조(PCM)

화상, 음성, 동영상 비디오 등 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변조하는 방식, CODEC이용

펄스 변조

   
연속 레벨 변조  펄스 진폭 변조(PAM), 펄스 폭 변조(PWM), 펄스 위상 변조(PPM), 펄스 주파수 변조(PFM)
불연속 레벨 변조  펄스 수 변조(PNM), 펄스 부호 변조(PCM), 델타 변조(△M)

펄스 코드 변조 순서

(송신측) 표본화 → 양자화 → 부호화

(수신측) → 복호화 → 여파화

   
표본화 (Sampling)  - 연속적 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출
 - 샤논의 표본화 이론 : 어떤 신호가 의미를 지닌 최고 주파수보다 2배 이상의 주파수로 균일한 간격동안 채집되면 원래 신호의 모든 정보를 포함함
 - 표본화 횟수 = 2배 × 최고 주파수
 - 표본화 간격 = 1 / 표본화 횟수
양자화 (Quantizing)  - 표본화된 PAM 신호를 유한 개의 부호에 대한 대표값으로 조정
 - 실수 형태의 PAM신호를 반올림하여 정수형으로 만듦
 - 양자화 잡음 : 표본 측정값과 양자화 파형의 오차
 - 양자화 레벨 : PAM 신호를 2진수로 표현할 수 있는 레벨
 양자화 레벨 = 2 ^ (표본당 전송 비트 수)
부호화 (Encoding)  양자화된 PCM 펄스의 진폭 크기를 2진수로 표시
복호화 (Decoding)  수신된 디지털 신호(PCM)을 PAM 신호로 표시
여파화 (Filtering)  PAM 신호를 원래의 입력 신호인 아날로그 신호로 복원하는 과정

(생략)


TCP/IP

TCP/IP의 계층

   
응용 계층  - 응용 프로그램 간 데이터 송수신
 - TELNET, FTP, SMTP, HTTP
전송 계층  - 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공
 - TCP, UDP
인터넷 계층  - 데이터 전송을 윟나 주소 지정, 경로 설정
 - IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP
링크 계층  - 실제 데이터(프레임)를 송수신하는 역할
 - Ethemet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C

오류 검출 방식

   
패리티 검사
(Parity Check)
 - 전송 비트에 패리티 비트(Parity Bit)를 추가하여 오류 검출
 - 간단하지만, 2개의 bit에 동시 오류 발생시 검출 불가
 - 오류 검출만, 수정 불가
 - 홀수/짝수 수직 패리티 체크와 홀수/짝수 수평 패리티 체크
순환 중복 검사
(CRC)
 - 다항식 코드를 사용하여 오류를 검출
 - 동기식 전송에서 주로 사용
 - HDLC 프레임의 FCS(프레임 검사 순서 필드)에 사용되는 방식
 - 집단 오류 검출, 검출율이 높아 많이 사용
궤환 전송 방식  수신측에서 받은 데이터를 송식측으로 돌려보내 원본 데이터와 비교하여 오류가 있는 경우 재전송
자동 연속 방식  동일 데이터를 2번 이상 전송하여 두 데이터 비교
해밍 코드  - 수신측에서 오류가 발생한 비트를 검출한 후 직접 수정
 - 1비트의 오류만 수정 가능, 정보 비트 외에 잉여비트가 많이 필요
 - 전송 비트 중 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ..., 2^n 번쨰 오류 검출을 위한 패리티 비트로 사용
상승 코드 방식  - 순차적 디코딩과 한계값 디코딩으로 오류 수정
 - 여러 비트 오류 수정 가능

DTE/DCE 접속 규격

단말장치(DTE)와 회선 종단 장치(DCE) 간 접속을 수행하기 위한 기계적, 전기적, 물리적, 논리적 조건을 정의한 규격, OSI 참조 모델의 물리 계층에 관계

접속 규격 표준안

     
ITU-T V 시리즈  공중 전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격
 - V.24 : 기능적, 절차적 조건에 대한 규정
 - V.28 : 전기적 조건에 대한 규정
X 시리즈  공중 데이터 교환망(PSDN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격
 - X.20 : 비동기식 전송을 위한 DTE/DCE 접속 규격
 - X.21 : 동기식 전송을 위한 DTE/DCE 접속 규격
 - X.25 : 패킷 전송을 윟나 DTE/DCE 접속 규격
IEEE RS-232C  공중 전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE/DCE 접속 규격
 - V.25, V.28, ISO2110을 사용하는 접속 규격과 기능적 호환성을 가지며, 현재 가장 많이 사용

RS-232 커넥터

  • 25핀으로 구성
  • 거리는 15m이하
  • 데이터 신호 속도는 최고 20kbps
  • 전이중/반이중, 동기/비동기 모두 대응

HDLC 데이터 전송 모드

   
표준(정규) 응답 모드
(NRM)
 - 반이중 통신을 하는 포인트 투 포인트 또는 멀티 포인트 불균형 링크 구성에 사용
 - 종국은 주국의 허가(Poll)가 있을 때에만 송신
비동기 응답 모드
(ARM)
 - 전이중 통신을 하는 포인트 투 포인트 또는 불균형 링크 구성에 사용
 - 종국은 주국의 허가(Poll) 없이도 송신이 가능하지만, 링크 설정이나 오류 복구 등 제어 기능은 주국만 가능
비동기 균형(평형) 모드
(ABM)
 - 포인트 투 포인트 균형 링크에서 사용
 - 혼합국끼리 허가없이 언제나 전송 가능

 

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