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전송이론 및 전송장비

전송이론 및 전송장비. 목 차. Digital 데이터 전송 데이터 전송의 개요 전송 방법에 따른 분류 전송 방향에 따른 분류 데이터 전송 방식 Analog 데이터 전송 방식 Digital 데이터 전송 방식 디지털 통신망의 동기 방식 Asynchronous Synchronous. 전송 매체 UTP cable Coaxial cable 광 cable 전송장비 설명 DSU CSU 기타. Digital 데이터 전송. 데이터 전송의 개요

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전송이론 및 전송장비

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  1. 전송이론 및 전송장비

  2. 목 차 • Digital 데이터 전송 • 데이터 전송의 개요 • 전송 방법에 따른 분류 • 전송 방향에 따른 분류 • 데이터 전송 방식 • Analog 데이터 전송 방식 • Digital 데이터 전송 방식 • 디지털 통신망의 동기 방식 • Asynchronous • Synchronous • 전송 매체 • UTP cable • Coaxial cable • 광 cable • 전송장비 설명 • DSU • CSU • 기타

  3. Digital 데이터 전송 • 데이터 전송의 개요 • Source와 Destination 사이 부분의 정보 전송을 취급하는 것으로 동축 케이블이나 광케이블, 또는 공기와 같은 매질을 통해 이루어짐 • 회선 구성 형태에 따른 분류 • Point to Point 방식 • 전송매체가 두 장치간의 직접 링크를 제공 • Multipoint 방식 • 여러 개의 장치가 동일한 전송 매체를 공유하여 사용 • Loop 방식 • 교환방식 • ATM • Frame relay 등

  4. 전송 방법에 따른 분류 • 직렬 전송 • 한 개의 전송선을 이용하여 한 문자를 이루는 각 비트들을 차례로 전송하는 방식 • 전송 속도가 느림 • 전송로비용이 저렴 • 원거리 전송에 사용 • 직/병렬 변환 회로가 필요 • 병렬 전송 • 여러 개의 전송선을 사용하여 한 문자를이루는 각 비트들을 동시에 전송하는 방식 • 전송 속도가 빠름 • 전송로 비용이 상승 • 근거리 전송에 이용 • 직/병렬 변환 회로가 필요 없음 송신측 (DTE) 수신측 (DTE) 0 0 송신측 (DTE) 송신측 (DTE) 1 1 2 2 . . . . n-2 n-2 n-1 n-1 기준신호선 기준신호선

  5. 전송 방향에 따른 분류 • 단 방향 전송 (Simplex) • 한쪽 방향으로만 데이터의 전송이 이루어지는 방식으로 TV 및 teletext, 컴퓨터와 프린터간, 컴퓨터와 키보드 간 등을 예로 들 수 있음 • 양 방향 전송 (Duplex) • 반 이중 방식 (Half-Duplex) • 양쪽의 교신자가 모두 전송할 수 있으나, 어떤 일정 시각에서는 한 방향으로만 전송이 가능한 방식 • 데이터 전송 방향을 바꾸는데 소요되는 시간 (Turn round time)이 필요 • 전송 회선의 용량이 적거나 전송 데이터 양이 적을 때 사용 • 2선식 회선으로 구성 • 전 이중 방식 (Full-Duplex) • 양쪽의 교신자가 동시에 데이터 전송을 행할 수 있는 방식 • 양측이 시간에 구애 받지 않고 데이터 송.수신이 가능 • 전송 회선의 용량이 크거나 전송 데이터 양이 많을 때 사용 • 4선식 회선으로 구성

  6. 데이터 전송 방식 • Analog 데이터 전송 방식 • 전송하고자 하는 bit stream을 전화선 대역의 반송파 주파수로 변조하여, analog 전송회선을 이용하여 전송하는 방식 • 단말과 MODEM과의 연결은 EIA RS-232c, ITU-T V.24 • Modem(Modulation and Demodulation) • DCE의 한 종류로 단말로부터의 디지털 신호를 음성 대역 (0.3 ~ 3.4kHz)내의 반송 주파수를 사용하여 디지털 변조한 후 변조된 아날로그 반송파를 전송 회선을 통해 전송하거나, 전송 되어 온 피변조 아날로그 반송파를 다시 디지털 복조하여 단말에 디지털 신호를 제공하는 장치 • Modem의 구조 • 송신부 구조 • 변조기 • Scrambler : 데이터 패턴을 random하게 하여 수신측에서 동기를 잃지 않도록 하며, 전송로 대역폭 내에 신호의 스펙트럼이 넓게 분포되게 하여 수신측 등화기가 최적의 상태를 유지하도록 해 줌 • 부호기 : 전송로의 특성에 맞게 부호로 변환시킴 • 대역제한 여파기 (BPF) • 증폭기와 변압기 Analog 전송 회선 DTE Modem Modem DTE

  7. 수신부 구조 • 복조기 • Descrambler : ISI, 다경로 확산, 잡음 및 페이딩에 의한 왜곡을 방지시키는 역할 • 복호기 • 대역 제한 여파기 • 자동이득 조절기 • 변조 방식 • 저속 데이터 전송 방식 • 1,200bps 이하의 비동기식 전송에 사용하며 변조방식으로 FSK 사용 • 중속 데이터 전송 방식 • 2,400, 4,800, 9,600 bps 동기식 전송에 사용되며 변조 방식으로는 PSK, APK와 같은 변조 방식이 사용됨 • 고속 데이터 전송 방식 • 48 kbps 이상의 속도를 지원하며 VSB-AM 이나 SSB-AM을 이용하여 대역폭을 줄이고 있음

  8. Digital 데이터 전송 방식 • 전송하고자 하는 bit stream을 그대로 전송할 수 있는 디지털 전용 회선을 이용하여 전송하는 방식 • 전송 방법 Digital 전송 회선 DTE DSU/CSU DSU/CSU DTE 출력 (오류) 입력 잡음 잡음 잡음있는 전송구간 a. 리피터가 없을 때 출력 (무오류) 입력 잡음 잡음 1Km 재생성 리피터 재생성 리피터 b. 리피터가 있을 때

  9. Baseband 전송 • 동기 데이터 전송 방식 • 전송 효율이 좋아 중고속 데이터 전송에 이용 • 비동기 데이터 전송 방식 • 저속 데이터 전송에 이용 • 단말의 송수신 동작이 망내 clock에 동기 되어 있지 않음 • Stuff 동기 데이터 전송 방식 • 비동기식 데이터 전송 방식으로 전송 효율은 비교적 양호한 방식이나 hardware가 복잡 • 단말의 송수신 동작이 망내 clock에 동기되어 있지 않음 • 데이터 전송 시, 적절히 여분의 무효 pulse를 삽입시켜 전송함으로써 단말과 망 내 clock을 동기 시켜 전송하는 방식

  10. Digital hierarchy (TDM) - 비동기식 디지털 다중화 계위 ITU-T NAS 한국 유럽 Bearer군 3.2kbps 6.4kbps 12.8kbps 0차군 전송속도 64Kbps 64Kbps 64Kbps 64Kbps CH수 1 1 1 1 1차군 전송속도 1.544Mbps 1.544Mbps 2.048Mbps 2.048Mbps CH수 24 24 30 30 2차군 전송속도 6.312Mbps 6.312Mbps 6.312Mbps 8.448Mbps CH수 24 x 4 = 96 24 x 4 = 96 30 x 3 = 90 30 x 4 =120 3차군 전송속도 32.064Mbps 44.736Mbps 44.736Mbps 34.368Mbps CH수 96 x 5 = 480 96 x 7 = 672 90 x 7 =630 120 x 4 =480 4차군 전송속도 97.728Mbps 274.176Mbps 139.264Mbps 139.264Mbps CH수 480 x 3 = 1,440 672 x 6 = 4,032 630 x 3 = 1,890 480 x 4 =1,920 5차군 전송속도 397.2Mbps 564.992Mbps 139.264Mbps CH수 1,440 x 4 = 5,760 1,890 x 4 =7,560 1,920 x 4 =7,680

  11. 동기식 디지털 다중화 계위 • 기존의 비동기식 디지털 계위 신호를 대부분 수용할 수 있으며 B-ISDN의 NNI 표준으로 사용할 수 있도록 변형해서 확장 시킨 것이 동기식 디지털 다중화 계위이며 155.52Mbps(STM-1)가 기본 전송 속도임 • STM-1 신호는 기존의 비동기식 디지털 계위 신호인 DS-1,DS-2,DS-3,DS-1E,DS-2E,DS-3E,DS-4E로부터 동기식 다중화 과정을 거쳐 만들어진다 • STM-1 신호를 STM-n으로 변환 할 때는 byte interleaving multiplexing 과정이 이용됨 DS-1 Synchronous Multiplexing (동기식 다중화) DS-2 DS-3 DS-4E STM-1 Byte Interleaved Multiplexing DS-3E DS-2E . . . DS-1E

  12. 디지털 통신망의 동기 방식 • Asynchronous 동기 방식 • 데이터의 송신 및 수신을 위해 사용되는 Clock이 상대측과 서로 독립적으로 운용되면서, 송신될 정보가 있을 때마다 정보의 시작, 정지 (start/stop)를 수신측에 알려 주는 데이터 전송 형태로 한 문자씩 전송하며 다음과 같은 특징을 갖음 • 정보 전송 형태는 문자 단위로 동기가 이루어지며, 송신측과 수신측이 항상 동기 상태에 있을 필요는 없음 • 데이터 내에 동기 신호를 포함시켜 데이터를 전송 • 문자는 7~8bit로 구성 • 각 문자의 앞에는 1개의 start bit, 뒤에는 1~2개의 stop bit를 가짐 • 문자와 문자 사이에는 휴지 시간이 있을 수 있음 • 전송 대역폭이 넓어짐 홀수,짝수 또는 미사용 7~8 데이터 비트 휴지 상태 시작비트 1, 1.5, 2

  13. Synchronous 동기 방식 • 미리 정해진 수만큼의 문자열을 한 묶음으로 만들어서 일시에 전송하는 방식 • 송신측과 수신측이 항상 동기 상태에 있으면서 (같은 clock 주파수로 동작) 블록이나 프레임 단위로 전송하는 방식 • 데이터와 Clock을 위한 2회선이 필요함 • 블록 전송 시에는 동기용 문자(SYN)을 , 프레임 전송 시에는 Flag를 앞에 붙여서 수신측에 블록이나 프레임의 시작을 알림 • 송신이 비교적 길이가 긴 블록이나 프레임 단위로 이루어지기 때문에 수신측에서는 반드시 Buffer를 가지고 있어야 함 • 동기식 전송방식은 Bit 동기와 Block 동기의 두 종류가 있음 • Bit 동기 • 송신되어 온 동기 타이밍 신호, 수신 데이터로부터 추출한 타이밍 신호를 이용하여 각 비트의 위치를 맞추는 방식 • Block 동기 • Block 단위로 동기를 맞추는 방식으로 문자 지향형 동기 방식과 비트 지향형 동기방식으로 구분되어짐 • 문자 지향형 동기 방식 • 블록 앞에 동기용 문자 SYN을 사용하는 방식으로 BSC 또는 BASIC 프로토콜에서 사용 • 비트 지향형 동기 방식 • 프레임의 앞과 뒤에 flag라는 01111110의 특수 비트열을 사용해 동기를 맞추는 방식으로 SDLC 또는 HDLC 프로토콜에서 사용

  14. 동기식 전송 방식 SYN SYN 1개 이상의 SYN 문자 제어문자 제어문자 데이터 문자 < 문자 지향형 동기 방식의 Frame> F F 8bit의 Flag 8bit의 Flag 제어 field 데이터 field 제어 field < Bit 지향형 동기 방식의 Frame>

  15. 전송 매체 • UTP Cable • 가장 보편적인 종류의 구리선으로 전화 및 LAN 장비간 또는 LAN 장비와 컴퓨터간을 연결하는데 쓰임. 두 선간의 전자기 유도를 줄이기 위하여, 절연된 구리선이 서로 꼬아져 있으며 연선 상의 각 신호는 두 선 모두를 필요로 함. 전화기나 데스크탑 컴퓨터들은 때로 여러 개의 접속을 필요로 하기 때문에, 하나의 케이블 내에 두 쌍 이상의 연선이 들어 있는 것을 사용하기도 함. • UTP Cable의 종류 • 여러 가지 종류의 UTP Cable이 있으나 일반적으로 Category 3,4,5 Type의 Cable을 많이 쓰고 있으며 connector type으로는 RJ (Registered Jack) Type의 connector가 주로 쓰이고 있음

  16. RJ-45 Device • UTP Cable과 연계하여 사용하는 end connector로써 가장 많이 쓰이는 Connector임 • 8개의 색깔이 있는 twisted wire가 연결 되어 있음 (4 Pair) • Ethernet, Fast Ethernet,Gigabit Ethernet 등을 지원 • Fast Ethernet의 경우 8개의 wire중 4개를 사용 • Straight-through, Crossover, rolled 의 3 가지 종류가 있음 • Straight-through : 양쪽의 Cable이 같은 sequence를 가짐 • Crossover : 한쪽 끝의 첫번째 wire가 다른 쪽 끝의 3번째 wire와 matching • rolled : 양쪽 끝이 서로 다른 sequence를 가짐 (Console)

  17. Cabling the Campus • 올바른 Cable type을 채워 넣기

  18. Coaxial Cable • 동축케이블은 아날로그와 디지털 신호 모두를 전송할 수 있는 매체로 CATV에서는 아날로그 신호를, 근거리통신망에서는 주로 디지털 신호를 전달한다. 동축케이블은 10 Mbps 이상의 정보 전송량을 갖는데, 중앙의 구리선에 흐르는 전기신호는 그것을 싸고 있는 외부 구리망 때문에 외부의 전기적 간섭을 적게 받고, 전력손실이 적어 고속 통신선로로 많이 이용되고 있다. 또 동축케이블은 바다 밑이나 땅속에 묻어도 그 성능에 큰 지장이 없다. 값은 광섬유에 비해서는 싸지만, UTP보다는 훨씬 비싸다.

  19. BNC Connector • Coaxial Cable을 연결하는 장치로 10Base2, 10Base5 와 같은 예전의 Ethernet 또는 T1/E1 , T3/E3와 같은 WAN 인터페이스에 주로 사용되는 Connector임 • 다른 Coaxial Cable용 Connector에 비해 연결이 간편함 • 외형으로는 두 가지 외형이 있는데, 한가지는 Point to point 방식으로 연결되는 경우고, 다른 하나는 회선이 끝나지 않았을 때 사용되는 T형이다.

  20. 광 Cable • 광섬유는 광파장이 유리나 플라스틱 섬유를 따라 움직이며 정보를 전송하는 것과 관련된 매체와 기술을 말한다. 광섬유는 기존의 구리선보다 더 많은 정보를 운반할 수 있으며, 일반적으로 전자기의 간섭을 받지 않으므로, 신호를 재 전송할 필요가 없다. • 광섬유 선로 상의 전송은 일정 거리 간격마다 신호 재생을 해주는 리피터가 필요하다. 유리섬유는 구리선의 경우 보다, 케이블 외부에 더 많은 피복재를 필요로 한다. 새로운 회선의 설치에는 많은 비용이 들어가기 때문에, 전화국으로부터 일반 가입자들에게까지 광케이블이 완전하게 포설된 지역이 아직은 그리 많지 않다. • 광섬유 Cable은 광섬유에 입사되는 광의 모두를 Fiber 내부로 반사 시켜 전파 시키는 전반사의 원리를 이용하고 있음

  21. 광 Cable의 종류 • Single mode fiber • Core내를 전파하는 mode가 1개 (HE11) • 모드간 간섭이 없음 • 고속, 대용량 전송이 가능 • Core의 직경이 작아 (3~10m)제조 및 접속이 어려움 • 가격이 비쌈 • multi mode fiber • Core 내를 전파하는 mode가 여러 개임 • 모드간 간섭이 일어남. 따라서 전송 대역이 제한됨 • 고속, 대용량 전송이 불가능 • Core의 직경이 비교적 크기 때문에 (30~90 m) 제조 및 접속이 용이함 • Single mode fiber에 비하여 가격이 쌈

  22. Implementation Optical Fiber • 일반적으로 네트워크 장비에서 광 Type 을 지원하는 경우는 Ethernet, FDDI, High-speed WAN 인터페이스 (Packet over SONET, ATM OC-3,12 등…)등이 있음 • 광 인터페이스를 도입 할 때, 가장 유의해야 할 점은 광 Cable을 사용하여 전송하는 구간의 거리로써 각각의 거리에 따라 다양한 mode의 인터페이스 type을 적용 • 양단간 전송 mode가 일치해야 함 • Cisco Gigabit Ethernet 광 인터페이스 (예) • Multi-mode • SX (short wave length) : 850nm, 500m (Core size 50 micron) • LX/LH (Long Wavelength/Long Haul) : 1300nm, 500M ~1km • Single mode • LX/LH : 1300nm, 10km • ZX : 1550nm, 70km MM 광 인터페이스 MM 광 인터페이스 MM 광 인터페이스 SM 광 인터페이스 <GBIC> <GBIC Connection>

  23. 전송장비의 설명 • 근거리 전송 장비의 개요 • CSU/DSU는 근거리통신망에 사용되는 통신기술로부터 나온 디지털 데이터 프레임들을 광역통신망에 보낼 수 있도록 적절한 프레임으로 변환하는 외장형 모뎀 크기의 하드웨어 장치이다. 예를 들어, 만약 자신의 집에서 웹 관련 비즈니스를 하려면 T-1 정도의 디지털 전용회선을 전화회사로부터 빌려야하는데, 이때 자신의 집과 전화회사에 각각 1개씩의 CSU/DSU를 설치해야한다. • CSU는 광역통신망으로부터 신호를 받거나 전송하며, 장치 양측으로부터의 전기적인 간섭을 막는 장벽을 제공한다. CSU는 또한 전화회사에서 테스트 목적으로 보내는 신호에 대해 루프백 반향을 할 수 있다. DSU는 회선제어를 관리하고, RS-232C, RS-449 또는 근거리통신망으로부터의 V.35 프레임들과 T-1 회선상의 TDM DSX 프레임 사이의 입출력을 변환한다. DSU는 타이밍 에러와 신호재생을 관리한다. DSU는 DTE로서 컴퓨터와 CSU 사이에서 모뎀과 같은 인터페이스를 제공한다. • CSU/DSU는 별개의 제품으로 만들어지지만, 때로는 라우터와 함께 통합되기도 한다. CSU/DSU의 DTE 인터페이스는 보통 V.35나 RS-232C 또는 이와 비슷한 직렬 인터페이스와 호환성이 있다.

  24. DSU (Digital Service Unit) • DTE로부터 받은 직렬 Unipolar 신호를 전화국까지 전송하기 위하여 Bipolar 신호로 변환하고, 이 변환된 디지탈 신호가 실선으로 전송되는 동안 에러에 대한 면역성을 가지기 위하여 적절한 신호변환을 통해 비트 밀도를 조정한다. • DSU는 4W 실선을 이용하여 가입자와 전화국 PCM 장비간에 디지탈 Bipolar 신호로 데이타를 전송한다. • 초기 DSU는 56K 만 제공하였으나 근래에는 2.4/4.8/9.6K 등 저속도와 64K까지 제공하는 All Rate DSU 가 주류이다. • DSU는 회선의 전압차를 이용하여 ‘0’ (0 V)과 ‘1’ (+3/-3V)을 표현하여 데이타를 전송한다.

  25. CSU (Channel Service Unit) • CSU는 가입자 DTE 장비 (MUX, Router, FRAD)의 Unipolar 신호를 Bipolar 신호로 변환해 주는 기능과 CSU의 회선을 전화국의 T3 MUX에 직접 접속할수 있도록 T1/E1 프레임을 생성하는 것이다. • CSU에서 Channel이라는 의미는 T1/E1 프레임의 64K Time Slot을 의미하며, T1의 경우 24개 64Kbps Time Slot으로 구성되어 1.544Mbps의 속도를 제공하며, E1의 경우에는 32개 64Kbps Time Slot으로 구성되어 2.048Mbps의 속도를 제공한다. • 그러므로 CSU의 회선속도는 항상 T1 또는 E1이며, 채널 속도는 가입자가 원하는 만큼 T1/E1 속도 범위내에서 Nx56K 또는 Nx64K로 자유롭게 조정할 수 있다.

  26. WAN Serial Connection • Serial 전송이란 데이터의 bit를 single channel을 통해 전송하는 기법 • 주로 WAN 구간과 같은 장거리 전송에 사용되어지며, 전송에 사용되는 serial channel들은 각각 specific electromagnetic or optical frequency range를 갖는다 • DTE vs DCE Serial cable구간 Modem CSU/DSU Male Female DTE DCE DCE (Data Communication Equipment) End of the WAN providor’s side of the communication facility Responsible for clocking DTE (Data Terminal Equipment) End User’s device on WAN link S S S S

  27. 라우터와 같은 WAN 전송장비에서 사용되는 Serial Cable은 여러가지 종류가 있는데 각각의 특성에 따라 올바르게 선택하여 사용해야 함 • EIA/TIA 232 • EIA/TIA-449 • V.35 • X.21 • EIA-530 DB-15/ E1 BNC Cable V.35 Octal Cable V.35 Cable

  28. 기 타 • 국내 회선 서비스 • 전용 회선 서비스 • 기업이나 개인에게 일정한 속도의 회선을 제공해 주는 서비스로 현재 한국통신, 데이콤, SKTelecom, G&G등에서 제공하고 있음 • Analog ~ Digital, 2.4K ~ 45M/광 Core 까지 다양한 속도를 제공 • DACS (Digital Access and Cross-connect System)를 통해 n x 64Kbps의 속도를 제공 <한국 통신 전용회선 망 구성도> <DACOM 전용회선 망 구성도>

  29. Frame relay 서비스 • 2계층 전송 protocol인 Frame relay를 사용하여 망을 구축한 Service Provider가 제공하는 공중망 서비스로써 전용선에 비해 가격이 싸고 , 망 사업자가 전체 망을 관리하므로 네트워크 운용이 효율적임 • DLCI와 CIR값을 사용하여 가입자에게 일정량의 대역폭을 보장하고 고속의 통신을 구현 • 공중망 서비스로써 전용망에 비해 보안이 떨어짐 • 한국통신(HiNET-F)과 데이콤등을 통해 서비스가 제공됨 • 접속 회선 : 56/64Kbps ~ 2.048Kbps • 전송 회선 (CIR -Committed Information Rate) : 0 ~ 1024Kbps • PVC 접속 서비스를 제공 <Frame relay 서비스 구성도>

  30. 초고속 국가망 서비스 • 정부의 정보화 고속도로 계획에 의거 한국통신, 데이콤이 함께 참여하여 구축한 ATM 망으로 최초 서비스 제공 시에는 공공기관이나 교육기관 및 문화/의료기관을 대상으로 서비스를 제공하였으나 현재는 일반기업에게도 서비스를 제공 중임 • ATM PVC 서비스를 제공 • CBR, nrt-VBR (서비스 제공중), rt-VBR,ABR,UBR (제공 예정) • 전용 회선 (대행) 서비스 • Frame relay (연동) 서비스

  31. 초고속 국가망 구축도

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