4 장 . 데이터 전송기술

1. 4장. 데이터 전송기술 정보통신개론 조용만

2. 4장. 데이터 전송제어 • 4-1 데이터 전송제어 • 1. 전송제어의 역할 • 2. 전송제어 절차의 5단계 • 4-2 데이터링크 제어 • 1. 데이터링크제어의 역할 • 2. 데이터링크제어 절차 • 3. 베이직 데이터 전송제어 절차 • 4. 하이레벨 데이터링크제어 절차(HDLC) • 4-3 데이터 오류제어 • 4-4 데이터 흐름제어(Flow Control) • 4-5 신호 전송 오류 정보통신개론

3. 4-1 데이터 전송 제어 1. 데이터 전송 제어 데이터 전송로의 접속 및 해방, 통신상태의 감시 및 제어, 통신회선의 잡음·왜곡 등에 의한 오류 제어 등을 총칭하여 전송제어라 한다. 정보통신개론

4. 4-1 데이터 전송 제어 • 전송 제어 절차의 5단계 정보통신개론

5. 4-1 데이터 전송 제어 • 기능별로 살펴본 전송 제어 절차의 5단계 정보통신개론

6. 4-2 데이터 링크 제어 • 데이터링크제어 • 데이타 링크 제어란 두 시스템 간의 데이타 전송이 신뢰성있게 이루어질 수 있도록 수행하는 체계적인 제어방법이라 할 수 있다. • 전송단위 • 물리적 선로 : 비트(bit) • 데이터링크(가상선로) : 블록(block) • 이 블록에 대한 체계적인 구조 프레임 • 데이터링크제어의 역활 • 데이터링크 설정, 유지, 해제 • 프레임의 구성 • 프레임 동기화 정보통신개론

7. 논리적인 회선 (프레임 단위의 논리적 전송이 이루어짐) 물리적인 회선 (비트단위의 논리적 전송이 이루어짐) 데이터링크 전송 형태 4-2 데이터 링크 제어 정보통신개론

8. 4-2 데이터 링크 제어 • 데이터 링크 제어 프로토콜 • 베이직 절차: ISO(International Standard Organization)에서 제안한 것으로 매우 간단한 데이타 링크 제어 프로토콜이다. • SDLC(Syncronous Data Link Control) : IBM에서 사용하고 있는 데이타 링크 제어 프로토콜이며 HDLC의 기초가 되었다. • HDLC(High-level Data Link Control) : ISO에서 제안한 고급의 데이타 링크 제어 프로토콜이다. 이 프로토콜은 X.25 망의 LAPB(Link Access Procedure - Balanced), 프레임 릴레이 망의 LAPF(Link Access Procedure for Frame mode), ISDN(Integrated Services Digital Network)의 LAPD(Link Access Procedure on D channel) 등의 기초가 되었다. 정보통신개론

9. 4-2 데이터 링크 제어 정보통신개론

10. 4-2 데이터 링크 제어 • 정보의 종류 • 정보 메시지, 순방향 감시 시퀀스, 역방향 감시 시퀀스 • 헤딩 : 하나의 본문을 전송하는데 필요한 보조 정보 • 전송로의 방향, 상대방 번지, 우선 순위 • 본문 : 실제 정보 데이터 • 순방향 감시 시퀀스 : 송신측으로부터 수신측으로 보내라는 정보 메시지 이외의 제어 정보. • 역방향 감시 시퀀스 : 수신측으로부터 송신측에 전송되는 문의나 지시에 대한 응답 또는 요구 정보통신개론

11. 4-2 데이터 링크 제어 그림 4-5 일반적인 메시지 블록 블록 1 블록 2 블록 3 블록 4 그림 4-6 정보 메시지와 블록간의 관계 정보통신개론

12. 4-2 데이터 링크 제어 • 블록 전송 : 정보 메시지를 일정 길이의 블록으로 분할 • 정보 메시지의 구성과 전송 형태 • 5종류의 정보 메시지 • SOH, STX, ETB, ETX 등의 4종류의 전송제어 문자가 이용 • BCC(Block Check Character)필드 : 에러 검사 정보용 필드 • ASCII : 수평/수직 패리피 • EBCDIC : 수평 패리티 정보통신개론

13. 4-2 데이터 링크 제어 정보메시지 그림 4-7 베이직 데이터 전송제어 절차의 프레임 구조들 정보통신개론

14. 4-2 데이터 링크 제어 • 단말(국 : Station) • 데이터가 통신망에 접속되어 있어서 데이터를 송신, 수신, 처리하는 장치와 그것이 설치되어 있는 장소의 총칭” • 주국, 종국, 제어국, 종속국으로 구별 • 데이터는 언제나 주국으로부터 종국 방향으로 흐른다. • 송신권 제어방법 • 컨텐션 방식 • 폴링/셀렉팅 방식 정보통신개론

15. 4-2 데이터 링크 제어 • 주국 • 어는 시점에서 종국에 정보 메시지를 송신하는 관계를 갖고 있어서 정보 전송을 확실하게 수행하는 책임을 가진 국을 말함 • 종국 • 어는 시점에서 주국으로부터 정보 메시지를 수신할 수 있는 상태에 있는 국을 말한다. • 제어국 • 데이터 통신 시스템에 접속되어 있는 모든 국의 메시지를 전송 상태제어, 감시, 이상 상태로부터의 회복을 제어하는 국을 말한다. • 종속국 • 제어국 이외의 국을 말한다. 정보통신개론

16. 4-2 데이터 링크 제어 A (주국) B (종국) 데이터 흐름 A (종국) B (주국) 데이터 흐름 그림 4-8 베이직 순서에 대한 국의 관계 정보통신개론

17. 4-2 데이터 링크 제어 베이직 절차에서의 데이터 전송의 예 다음과 같이 insa라는 헤딩과 hello1, hello2로 구성된 정보메시지의 전송과정을 간단히 살펴본다. • 메시지를 전송하고자 하는 송신측은 수신측에게 데이터 링크 설정을 요청한다. (ENQ) • 수신측은 여기에 대해서 긍정 응답을 보낸다. (ACK) • 송신측은 하나의 정보 프레임으로 헤딩 정보를 보낸다. (insa) • 수신측은 여기에 대해서 (에러 없이 수신했다는) 긍정 응답을 보낸다. (ACK) • 송신측은 하나의 정보 프레임으로 본문 메시지 첫 부분을 보낸다. (hello1) • 수신측은 여기에 대해서 긍정 응답을 보낸다. (ACK) 정보통신개론

18. 4-2 데이터 링크 제어 • 하이레벨 데이터링크제어 절차(HDLC) • 전송제어 명령을 별도로 정의 • 고속의 통신에 적합 • 프레임의 구성 단위는 비트(비트지향형) • 문자가 아닌 2진 비트열을 중심으로 전송 프레임을 구성 • 프레임 단위로 전송하는 링크제어절차 • HDLC의 특징 • 전송 효율의 향상 : 연속적으로 전송가능. • 신뢰성 향상 정보통신개론

19. 4-2 데이터 링크 제어 표 4-4 주용 제어 명령어들 HDLC에는 데이터 전송 방식에 정규 응답 모드(NRM), 비동기 응답 모드(ARM), 비동기 균형 모드(ABM) 등의 3가지가 있는데, 데이터 링크 설정시 원하는 전송 모드에 따라 거기에 맞는 데이터 링크 설정 명령, 즉 SNRM, SARM, SAMB 중의 하나를 사용한다. 정보통신개론

20. HDLC 프레임의 구성 트레일러 헤더 CRC적용 범위 프레임 정보통신개론

21. HDLC 프레임의 구성 • 플래그(F : Start/Stop Flag) • 플래그는 시작과 종결을 표시하는 8비트의 특정 비트 패턴 • 주소영역(A : Address) • 명령을 수신하는 복수의 2차국 또는 1개의 복합국의 지정 또는 그 응답을 송신하는 2차국 또는 복합국을 식별 • 제어 영역(C : Controll) • 정보 프레임(Information Frame : I프레임) : 정보의 영역을 가지며, 정보 메시지 전송에 사용되고, 명령/응답은 이 형식에만 있다. • 관리 프레임(Supervisory Frame : S프레임) : 데이터링크의 감시에 사용하며 정보 영역을 갖지 않는다. • 비번호제 프레임(Unnumbered Frame : U프레임) : 모드의 설정, 이상 상태의 보고 등의 제어에 사용되고, 데이터 전송의 동작 모드를 설정한다. • 데이터 블록(Data Block) • 실제적인 정보 메시지(사용자 데이터)나 제어 정보를 전송하는데 사용 • 프레임 검사 순서 영역(FCS : Frame Check Sequence) • 시작 플래그와 종결 플래그 사이의 내용이 정확히 전송되는가를 확인 검사하는 오류검출용으로 16비트로 구성 • 오류 검출 방식으로는 중복검사(CRC : Cyclic Redundancy Check) 부호가 사용. 정보통신개론

22. HDLC에서의 데이타 전송의 예 • 왼쪽 시스템은 오른쪽 시스템에게 데이터 링크 설정을 요청한다. (SNRM : 정규 응답 모드 사용) • 오른쪽 시스템은 여기에 대해서 긍정 응답을 보낸다. (UA) • 왼쪽 시스템은 0 번과 1 번 데이터를 보낸다. (I(0),data; I(1),data) • 오른쪽 시스템은 0 번과 1번, 2 번 데이터를 보낸다. (I(0),data; I(1),data; I(2),data) • 왼쪽 시스템은 수신한 0 번, 1 번, 2 번 데이터에 대해서 긍정 응답을 보낸다. (RR(3)) (이 예에서 알 수 있는 것처럼 RR(n)은 n-1 번 까지의 데이터는 에러 없이 받았고 현재 n 번의 데이터를 기다리고 있다는 것을 뜻한다.) • 오른쪽 시스템은 3 번과 4 번 데이터를 보낸다. (I(3),data; I(4),data) 정보통신개론

23. 데이터 전달 모드 • 정규응답모드(NRM) • 기본형 절차의 폴링/셀렉팅 방식에 대응, 불균형 구성 • 비동기응답 모드(ARM) • 기본형 절차의 회선 쟁탈 방식에 대응, 불균형 구성 • 비동기평형 모드(ABM) • 복합국은 반드시 이 모드로 동작 • 상대방 복합국의 허가 없이도 전송을 개시할 수 있는 것으로 x.25프로토콜에서 사용 정보통신개론

24. Transparent transmission • 일반문자 데이터 또는 비트 패턴과 제어문자 데이터 또는 비트 패턴이 하나의 데이터 블록 내에 같이 전송될 수 있도록 하는 일. • 베이직 절차와 HDLC에서는 각각 문자 스터핑(character stuffing) 또는 비트 스터핑(bit stuffing)이라는 기법을 사용 텍 스 트 Stuffing 그림 4-12 문자 스터핑 텍 스 트 Stuffing 그림 4-13 비트 스터핑 정보통신개론

25. 3. 데이터 오류 제어 데이터 전송시 발생하는 오류를 찾아내어 이를 복구시키는 기능으로서 일반적으로 비동기식 통신의 경우는 패리티 비트(Parity Bit)나 CRC (Cyclic Redundancy Check)를 추가하여 수신 데이터에서 오류를 찾아내고 동기식 통신의 경우는 전송 프레임의 순서를 검색하여 전송오류를 검색한다. ① 오류제어를 위한 보편적인 방법 정보통신개론

26. ② 오류제어방식의 분류 정보통신개론

27. ③ 오류검출부호를 이용한 에러 검사 기법 ⓐ 수직 패리티 검사 방식(Vertical Parity Check) : 오류검출 방식 중 가장 간단한 방법으로 송신되는 프레임의 각 문자 끝에 한 비트의 패리티비트를 붙여 전송하는 것이다. 패리티 비트의 값을 정하는 방식에 따라 짝수 패리티(Even Parity)방식과 홀수 패리티(Odd Parity) 방식이 있다. 짝수 패리티는 프레임내의 1의 개수를 짝수가 되도록 하는 것이고, 1의 개수를 홀수가 되도록 하는 방식이 홀수 패리티이다. 예) 홀수 패리티를 사용하는 ASCII전송에서 전송할 ASCII부호값이 '1110001' 이면 8비트 문자정보내에 '1'의 개수가 홀수개가 되도록하기 위해서는 패리티비트를 '1'로 세트해야한다. 수신측에서는 수신된 문자정보내에 '1'의 개수가 홀수개이면 전송중에 에러가 발생하지 않은 것으로 간주하고 짝수개이면 에러발생으로 판단한다. 정보통신개론

28. ⓑ 블럭 페리티 검사 (block parity check) 방식 : 동기식(synchronous) 전송 방식에 사용되는 블럭 페리티 검사는 1bit 페리티 체크 코드의 단점을 보완한 것으로 오류 검출 및 정정 기능까지도 수행할 수 있다. 정보통신개론

29. ⓒ 군 계수 검사(Group count check) 방식 : 전송 하고자 하는 데이터 내에 "1"의 갯수를 2진수로 부호화한 후 2진수의 특정한 위치만을 전송 데이터에 추가하여 전송하는 방법이다. 예를들어 전송 데이터가 100110010일 경우 1의 갯수가 4개이므로 4bit의 2진수로는 0100가 된다.여기서 00만 전송 하기로 송수신측이 약속되어 있으면 전송 데이터에 이것을 부가하여 전송한다. 그러므로 실제 전송 되는 데이터는 "10011001000"가 된다. 수신측에서는 먼저 00을 추출한후 전송된 데이터의 내부에 "1"의 갯수가 "0000"(0 개), "0100"(4개), "1000"(8개), "1100"(12개)가 존재하게 되면 에러가 없는 것으로 간주한다. 정보통신개론

30. ⓓ 순환 중복 검사(cyclic redundancy check : CRC) 방식 : 실제 데이터통신에서 데이터는 임의의 길이를 가지므로 제약점을 갖지 않는 제어 방식이 필요하다. 이 방식은 HDLC, X.25, 무선 데이터 통신등현재 가장 널리 사용되고 있다. 정보통신개론

31. k bit 데이터 프레임에 대하여 송신기에는 m bit의 프레임 검사 순서(frame check sequence: FCS)를 생성 하는데 k+m개 비트로 이루어진 전송 프레임이 미리 정해져 있는 숫자로 나누어 질 수 있도록 m을 정한다. 그러면 수신기는 수신된 프레임을 같은 숫자로 나누어 나머지가 없으면 에러가 없는 것으로 간주한다. FCS를 만드기 위해서는 생성 다항식이 이용된다. 다음의 예에서 CRC 방식에 의한 오류 제어 과정을 구체적으로 알아 보기로 한다. 정보통신개론

32. CRC 계산시의 사칙연산은 carry를 고려하지 않는다.1 + 1 = 0 (carry는 생각하지 않음)0 - 1 = 1덧셈 연산은 뺄셈 연산과 결과가 같으며 XOR 연산과도 같다. 정보통신개론

33. 정보통신개론

34. 정보통신개론

35. 정보통신개론

36. 이상에서 발생한 에러를 E(x)로 표시하면 수신 데이터 Pe″(x)는 Pe″(x) = P″(x) + E(x)가 되며 E(x)가 G(x)의 배수값이 되면 G(x)로나누어도 나머지가 "0"이 되므로 G(x)를 신중히 선택하여야 한다. CRC 방식은 연속적인 데이터 흐름이 가능하며 ARQ(자동반복요청)방식과 조합하면 일정한 오류율을 얻을 수 있다. 정보통신개론

37. ④ 에러 정정 기법 오류제어는 오류검출과 오류정정의 2단계 제어 절차를 수행하는데, 오류를 검출한 후 오류를 정정하는 기법에는 전진오류정정(FEC : Forward Error Correction)방식과 오류가 검출될 경우 송신측에 프레임 재전송을 요구하는 재전송 기법(BEC : Backward Error Correction)이 있다. BEC는 자동반복요청(ARQ : Automatic Repeat Request)라고도 한다. 전진오류 정정방식(FEC)은 통신회선에서 발생된 오류를 정정하기 위한 것으로서 전송하기 전에 전송한 정보에 오류정정을 위한 비트를 추가하여 전송하면, 수신측에서는 이를 수신하여 오류발생을 검출하여 정정을 행하는 것으로 자기정정방식이라 부르기도 한다. 정보통신개론

38. ⓐ 전진오류 정정방식(FEC) : 데이터 통신에서 두 지점 사이에 자료를 전송도중 발생한 오류를 회복하는 방법으로, 송신 측에서 자료를 보낼 때 오류 회복을 가능하게 하는 많은 수의 추가 정보를 함께 보내어 오류가 발생하더라도 수신 측에서 그를 감지하고 복구할 수 있도록 하는 방식이다. • 단일 비트 에러 정정(Single bit error correction) • 에러가 발생한 위치를 알아야 함 • 7비트 데이터의 단일 비트 에러 정정을 위해서는 8가지의 상이한 상태를 구별할 패리티 비트가 필요 • 해밍코드 • 코드의 구성 • 연산방법 • 1의 값을 가진 비트의 위치값을 이진수로 Exclusive-OR한다. 정보통신개론

39. 최종형태(전송) • 수신측 에러 검출 및 정정 방법 • 에러가 없는 경우 • 수신한 데이터내의 1의 값을 갖는 비트의 위치값을 계산 • 결과가 0000 이므로 에러 없음 정보통신개론

40. 에러가 발생한 경우 • 수신 프레임 • 연산과정 • 결과가 1011 이 나왔고, 십진수로 변환하면 11이라는 값이 나오므로 11번째 비트에 에러 발생 • 에러정정 : 비트값이므로 0은 1로, 1은 0으로 변환 정보통신개론

41. ⓑ Automatic ReQuest for repetition(ARQ, 자동 재전송 요구) : 데이터 전송시 에러의 복구를 위한 방법의 하나로 수신 측에서 데이터의 이상 유무를 수신(acknowledge)신호로 알려주어, 에러가 났을 경우 데이터를 자동으로 다시 전송하도록 하는 방식이다. • 에러 복구 • Stop-and-Wait ARQ • 송신측이 하나의 프레임을 전송 • 수신측에서는 해당 프레임의 에러유무를 판단 • 에러가 없을 경우 송신측에게 ACK를 전송 • 에러가 있는 경우 NAK를 전송하여 재전송 유도 • 특징 • 흐름제어 방식 중에 가장 간단한 형태 • 한번에 한 개의 프레임만 전송 • 한 개의 연속적인 블록이나 프레임으로 메시지를 전송할 때 효율적 • 전송되는 프레임의 수가 한 개이므로 송신측이 기다리는 시간이 길어져 전송효율 저하 • 송ㆍ수신측 간의 거리가 멀수록 각 프레임 사이에서 응답을 기다리는 데에 낭비되는 시간 때문에 효율 저하 정보통신개론

42. 동작 과정 • 송신측은 데이터 전송후 ACK, NAK를 받을 때 까지 대기 • 수신측은 수신 프레임에 대하여 에러검사를 수행 • 에러가 없으면 ACK를 송신 • 에러가 있으면 NAK를 송신 • 송신측에서는 NAK를 수신할 경우 프레임을 재전송 • 3번 프레임의 전송 중 에러가 발생한 경우 • 수신측은 NAK를 전송 • 송신측은 NAK를 수신하면 3번 프레임을 재전송 정보통신개론

43. Go-Back-N ARQ • 연속적 ARQ(continuous ARQ) • 수신응답 대기의 오버헤드 감소 • 특징 • 프레임의 수신은 순차적 • 프레임에 순서번호를 삽입 • 포괄적 수신확인 • 에러 발생 프레임 부터 모두 재전송 • 동작과정 • 수신측이 4번 프레임이 잘못되었음을 인지하고 NAK를 전송 • 송신측은 4번부터 모두 재전송 정보통신개론

44. Selective Repeat • 연속적 ARQ • 에러가 발생한 프레임만 재전송 • 특징 • 송신측과 수신측은 동일한 크기의 Sliding-window를 보유 • 수신측은 프레임의 순서에 상관없이 수신 • 각각의 프레임에 대한 수신확인을 수행 • 동작과정 • 에러가 검출된 4번 프레임에 대해서만 재전송 수행 정보통신개론

45. 정보통신개론

46. 4. 데이터 흐름 제어(Flow Control) 통신을 원하는 실체간에 전송되는 데이터의 양이나 전송속도를 조절하는 기능을 말하며, 핵심은 송신속도가 수신측의 처리능력을 초과하지 않도록 조정한다는 데 있다. • 정지-대기 방식(Stop-and-wait ARQ) 흐름제어 방식 • 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 흐름제어 방식 • Sliding-window(연속적 ARQ) • 송신측의 송신된 하나의 프레임과 수신측의 수신확인 프레임간의 1:1대응 방식을 탈피 • 송수신측에 버퍼를 이용한 전송방식 • 수신측의 응답방식은 포괄적 수신확인 허용 • 특징 • 수신측으로부터 응답 메시지가 없더라도 미리 약속한 윈도우의 크기만큼의 데이터 프레임을 전송 • 송수신 윈도우 사이즈 동일 • 수신측에서는 확인 메시지를 이용하여 송신측 윈도우의 크기를 조절, 전송속도 제한 정보통신개론

47. 동작과정 • 최대 윈도우 크기 : (0~7) • 빗금 친 부분 • 송신측 : 전송 가능 범위 • 수신측 : 수신 가능 범위 • 처음에 시스템 A와 B는프레임 0(F0으로 표현)에서시작, 7개 프레임을 송신할수 있는 윈도우를 가짐 • 시스템 A는 프레임(F0,F1,F2)을 전송 • 윈도우 4개로 줄어듬 • 시스템 B는 그러고 나서 ACK3(포괄적 수신확인)을 전송 • 시스템 A는 프레임 3, 4, 5, 6의 전송을 진행 • ACK4를 시스템 A에게 전송 • 그러면 시스템A는 하나의 응답만을 받았으므로 윈도우를 하나 늘려 7번 프레임부터 2번 프레임까지 4개의 프레임을 전송할 수 있음 정보통신개론

48. Stop-and-Wait와 Sliding-window의 특징 정보통신개론

49. 5. 신호 전송 오류 ① 신호 감쇄 : 신호가 전송매체를 통과하는 거리가 멀어짐에 따라 신호의 세기가 점점 약해지는 현상 ② 지연 왜곡(Delay Distortion) : 데이터 통신에서 신호가 전달될 때 주파수에 따라서 전송속도가 다르게 되고, 이에 따라서 전송 경로 상의 지연이 틀리게 되어 수신 측에서 신호가 왜곡되는 현상 ③ 잡음(Noise) : 통신에서 오류를 유발시킬 수 있는 불필요한 신호로 신호전송과정에서 원하지 않았던 신호 성분이 추가된 것을 말한다. 여러 전송 오류중 잡음은 전송에러를 발생시키는 가장 큰 요인이다. 정보통신개론