데이터 통신 장비

1. 데이터 통신 장비 제1절 컴퓨터 시스템 1.1 컴퓨터 시스템의 구성 1.2 하드웨어 1.3 소프트웨어 제2절 통신 제어 장치 2.1 통신 제어 장치의 기능 2.2 통신제어 장치의 구조 2.3 통신제어 장치의 종류 제3절 단말장치 제4절 변복조기 제5절 DTE/DCE 인터페이스

2. 1.1 컴퓨터 시스템의 구성 컴퓨터 시스템의 구성: 중앙 처리장치(CPU)+ 주변장치 •연산장치 •보조기억장치 • 제어장치 •입출력장치 • 기억장치

3. 1.2 하드웨어 • 중앙 처리 장치(CPU; Central Processing Unit) • 통신 제어 장치로부터 입력된 데이터를 처리하고 정보 통신 시스템 전체를 제어하는 핵심 장치 • (!)연산 장치 : 프로그램에 의해서 제어되고 산술연산과 논리연산을 실행. 비교하거나 계산을 담당하는 장치 • (2)제어 장치 : 입출력장치, 기억장치 및 연산장치에게 동작을 명령, 감독, 통제하는 장치 • (3)기억 장치 : 연산을 위한 데이터나 연산을 제어하는 프로그램을 기억하는 장치로 반도체 집적회로 (IC)에 의한 기억소자가 많이 사용 • 기본적인 기능 • - 통신회선과 데이터 송수신 제어 및 부호변환 • - 데이터의 축적, 검색, 갱신 및 처리 • - 데이터통신과 직접 관계가 없는 다른 데이터처리를 시분할로 병렬처리 • - 중앙처리 시스템으로서의 기능을 수행하기 위한 시스템 전체를 제어

4. (2) 입출력 장치 컴퓨터에서 수행할 프로그램과 처리될 데이터를 입력하거나 결과를 출력하는 장치 MMI(Man Machine Interface) : 컴퓨터와 사람이 정보를 주고받는 것 초기의 입력 장치 - 프로그램과 데이터를 카드 천공기를 이용하여 천공카드에 작성한 후 카드 판독기를 사용하여 카드에 있는 정보를 읽어 들이는 방식 최근의 입력 장치 - 키보드, 광학 문자 판독기, 광 펜, 터치 스크린, 마우스 등 - 패턴 인식, 음성 인식 출력 장치 : CRT 단말기, 프린터, 플로터 등

5. (3) 기억 장치 (1) 주기억 장치 : 컴퓨터에 의해 수행될 프로그램이나 데이터를 저장 RAM(Random Access Memory): 데이터를 읽거나 저장하기 위한 메모리 ROM(Read Only Memory) : 메모리에 저장되어 있는 데이터를 읽을 수만 있고 쓸 수는 없는 메모리 처리속도가 빠르지만, 가격이 비싸고 대량의 데이터를 저장할 수 없음 (2) 보조 기억 장치 : 주기억장치를 지원하는 데이터와 프로그램을 기억시키는 장치 속도가 느리지만 많은 양의 데이터 저장 가능하고 가격이 쌈 자기 디스크, 자기 테이프 장치 등

6. 1.3 소프트웨어 일반적으로 데이터 통신시스템의 하드웨어만으로는 사용자의 다양한 통신 요구사항을 만족 시킬 수 없을 뿐만 아니라, 융통성 있는 시스템을 구성하기 어렵다. 그러므로, 이러한 하드웨어를 이용하여 시스템 사용자들의 다양한 통신 응용들을 달성할 수 있도록 하기 위해서 하드웨어 구성요소와 사용자의 통신 응용을 연결해 주는 통신 소프트웨어가 존재한다. (!) 기능 - 장치간에 내장된 소프트웨어들 간의 약속된 데이터 전송(프로토콜)을 위한 데이터 송수신기능을 수행한다. - 통신 소프트웨어에서 통신 H/W(통신제어장치와 단말의 전송제어부)와의 제어 신호 및 데이터를 송수신 하는 구동기(Driver)로서의 기능을 수행하는 통신 하드웨어의 제어기능을 담당한다. -- 이용자(또는 통신용 응용프로그램)와의 연결(interface)제어기능을 수행한다. (2) 프로토콜(Protocol) - 데이터통신 시스템간의 상호통신 약속(또는 통신 규약)이다. -- 즉, 어떤 시스템이 다른 시스템과 통신을 원할하게 수행할 수 있도록 해주는 통신 규약이다. -- 일반적으로, 우리가 가장 많이 사용하고 있는 전화를 사용하는 절차 등과 같은, 가장 간단한 프로토콜(통신규약)의 예를 생각해 보자(NOTE 참조).

7. 제2절 통신 제어 장치 2.1 통신 제어 장치의 기능 통신 제어 장치(CCU:Communication Control Unit) - 컴퓨터와 통신 회선 사이에 위치하여, 공통의 통신회선에 대한 관리기능을 수 행 한다. -- 단말장치와의 통신에서 컴퓨터 측의 통신용 제어 기능을 담당한다. -- 단말장치와의 통신을 위한 제어기능을 컴퓨터와 분담한다. -- 고도의 통신제어기능을 갖는 통신장치를 "통신제어 처리장치 (CCP:Communication Control Processor)"라고 한다. 기능 -- 데이터 전송회선과의 전기적 인터페이스(interface) -- 문자의 조립 및 분해 -- 버퍼링(bufferring) -- 오류 검출, 오류 제어용 확장 비트의 부가 -- 전송 제어 -- 회선의 감시, 접속 제어

8. 통신 제어 장치의 기능 --통신접속에 따른 기능 --데이터 전송에 따른 기능 교환 접속제어 기능 .일반 회선 네트워크: 메시지 전달을 위한 물리적 교환 회선의 경로 설정 및 해제에 대한 제어 .패킷 교환망: 논리적 교환 경로의 설정과 해제에 대한제어 통신 방식 제어 기능: 정보통신 방식의 제어 및 송신권 확보를 위한 제어 .정보통신 방식 -단방향 통신 방식 -반이중 통신 방식 -전이중 통신방식 다중 접속 제어 기능 .분기 회선의 경우: 제어되는 종국의 주소 .패킷 교환망의 경우: 가상 회로 마다 부여되는 논리 채널 번호 등에 의한 논리적인 기능 우회 중계 회선 설정 기능 통신 회선의 장애가 발생하면 우회 경로 또는 중계 경로를 통하여 정보의 전송 ---신회성 높은 시스템을 구성.

9. 통신방식 • 일반적으로 정보를 교환하는 방식은 강의실에서 교수가 학생들에게 강의하는 것과 같이 일방적으로 전달하는 형태(단방향(simplex))가 있는가 하면, 동시에 쌍방이 주고 받는 대화(전이중(full-duplex))나 또는 회의에서 처럼, 한 사람이 얘기할 때 들어 주고 그 사람의 말이 끝나면 다른 사람이 얘기하는 등의 형태(반이중(half-duplex))가 있을 수 있다. 이러한 정보전달 개념은 데이터 통신의 통신방식에서도 이용된다. • 분리된 두 장치간의 데이터 통신을 행할 때, 데이터 전송의 방향을 결정하기 위한 방식을 • "통신방식"이라고 한다. • * 통신방식의 종류에는 정보 교환의 방향에 따라 다음과 같이 분류된다. • # 단방향(simplex)통신방식 • # 반이중(half_duplex)통신방식 • # 전이중(full_duplex)통신방식

10. 단방향 통신방식 전이중 통신방식 반ㅁ이중 통신방식

11. 데이터 통신 --호스트 컴퓨터, 통신제어장치, 데이터 전송회선, 단말장치 4개의 요소를 기본으로 구성.

12. 통신제어장치의 기능과 구성 -- 컴퓨터 시스템에 있어서 입출력제어 기능의 역할은 통신회선 또는 단말의 복수회선 전송제어, 입출력 데이터의 버퍼링 기능을 수행한다. --통신회선과 컴퓨터 사이를 연결하는 인터페이스로서 통신처리장치(CP), 통신제어처리장치(CCP), 통신제어장치(CCU)가 있다. •통신제어처리장치(CCP), • 통신제어장치(CCU)

13. 통신제어처리장치(CCP), --컴퓨터 시스템에 들어온 문자 및 블록을 분해해서 통신회선으로 송출하는 역할과 역으로 통신회선에 들어온 신호를 조립하고, 문자 또는 블록으로 컴퓨터 시스템으로 전달해 주는 역할을 한다. • 통신제어 장치의 기능 • 수신 데이터의 샘플링과 직.병렬 변환 • 2. 송신 데이터의 샘플링과 직병렬변환(비트 분해) • 3. 전송로와 인터페이스 기능 • 4. 비트에서 문자로서의 조립, 문자 비트의 분해 • 5. 전송제어 기능(회선제어, 오류 제어 등) • 6. 문자에서 블록으로 조립, 블록에서 문자로의 분해 • 7.블록제어 메시지로의 조립, 메시지에서 블록으로의 분해 • 8. 전송 속도와 컴퓨터 처리속도와 속도차 정합문제

14. 통신제어 장치의 종류 -- 데이터 전송회선에서 들어온 신호를 통신제어 장치는 일단 버퍼에 들어온 후 비트 단위로 분해하거나 문자로 조립하기도 한다.버퍼링의 구성차이에 따라 4가리로 나누어지다. 1. 비트 버퍼 방식 2. 문자 버퍼 방식 3. 블록 버퍼 방식 4. 메시지 버퍼 방식

15. 1. 문자 버퍼방식 -- 문자 단위의 버퍼링으로서 컴퓨터가 하는 전송제어의 순서조작을 한다. .수신된 비트를 문자로 조립 .송신된 문자를 비트로 분해 .블록이나 프레임의 오류 검풀 부호를 추가, 오류제어(오류검출) .응답에 대한 타이머 감시 .전송제어 문자의 판정과 블록 경계의 식별(베이직 순서)

16. 2. 메시지 버퍼 방식 -- 호스트 집중형의 네트워크에서는 한대의 대형 컴퓨터에 다수의 단말을 접속하면 통신제어장치에 많은 부담이 걸린다. 그래서 문자 버퍼방식과 같이 문자만을 다루지 않고 통신제어장치가 메시지의 조립과 분해도 행한다는 것이 이방식이다.-통신제어장치의 부담이 다소 적어잔다.

17. 통신제어처리장치 -- 메시지의 단위로 중앙처리장치와 데이터를 주고 받을 수 있는 장치로서 즉 분해, 조립까지도 CCP에서 하기 때문에 컴퓨터측에서의 부담은 거의 없다. 소위 통신에 관계되는 제어는 모두 통신제어처리 장치로 통하고 통신제어장치와는 조금 구별하고 있다.CCP는 컴퓨터에 가까운 장치이며 이것을 분류하면 다음과 같다 1. 전치처리장치(FEP: Front End Processor) 2. 단말 인터페이스 프로세서(TIP: Terminal Interface Processor)

18. 전치처리장치(FEP: Front End Processor) -- 호스트 컴퓨터와 통신망사이에 놓여 있으며 데이터의 집.배신 혹은 메시지의 교환 등의 메시지 처리는 내장한 프로그램으로 미리 처리해버려 호스트 컴푸터에는 필요한 정보만 보내는 것 단말 인터페이스 프로세서(TIP: Terminal Interface Processor) -- 프로세서는 복수의 단말에서 저속 회선에서 보내오는 메시지를 일단 축적하고, 한가닥의 고속 통신회선에 의해서 호스트 컴퓨터로 보내는 동작을 한다.

19. 통신제어장치의 기능 범위

20. 제4절 변복조기 디지털 신호는 300~3400Hz의 전화 대역의 주파수로 변화시키지 않으면 케이블 내에 존재하는 코일(직류신호는 통하지 않는다)을 통과시킬 수 없다. 디지털신호(직류신호아날로그 신호)로 변환하는 이유는 신호를 보다 정확히 멀리 전송하기 위함. 변조(Modulation): -- 컴퓨터나 단말 장치의 디지털 신호를 아날로그 통신 회선에 적합하도록 변환. - 정보의 내용은 변질시키지 않고 주파수만 변화시킴 - 주파수가 낮은 정보를 고주파인 반송파(carrier)에 실어 전송 - 아날로그 변조방식 : 아날로그 신호를 아날로그 신호로 - 디지털 변조방식 : 디지털 신호를 아날로그 신호로 - 펄스부호 변조방식 : 아날로그 신호를 디지털 신호로 - 디지털 신호를 디지털 신호로 복조(Demodulation): --통신 회선을 통하여 입력된 변조 신호를 다시 원래의 디지털 신호로 변환. 그림2.10참조

21. 동기 방식 • 데이터를 교환하기 위해서 전송매체로 연결되는 두 장치 사이에는 많은 협력이 요구된다. 전형적으로 데이터는 전송매체의 관점에서 보면 한 번에 한 비트씩 전송된다. 이때 송신측과 수신측의 비트들에 대한 타이밍(전송율, 전송 시간, 또는 간격 등)이 정확히 맞아야 한다. 이를 위한 전송방식을 송수신에 대한 동기방식 이라고 한다. • 동기는 데이터 통신에서 매우 중요한 문제이다. • 데이터를 정확하게 송수신하기 위해서는 송신측에서 송신한 비트열을 수신측에 서 정확히 • 복원할 필요가 있다. 이를 위해서는 수신측에서 수신신호의 타임슬 롯(time slot: 1비트 시간)의 • 간격을 어떻게 식별하는가 하는 문제가 발생한다. 이를 동기 문제라고 한다. • 즉, 동기는 통신당사자(장치)간에 송수신 식별 방식으로, 양단간의 타임슬롯의 속도가 다를 경우 • 이들이 신호를 주고 받는데 발생할 수 있는 표본화 (Sampling)의 타이밍 일치성을 보장. • * 동기화 방식에는 비동기방식과 동기방식 등이 있다.

22. 동기식(synchronous) 전송 : 프레임(frame) 단위로 전송 문자 위주(character-oriented) : BSC(Binary Sychronous Communication) 비트 위주(bit-oriented) : HDLC(High-level Data Link Control) LAP-B(Link Access Procedure-Balanced)

23. 문자 위주(character-oriented) : BSC(Binary Sychronous Communication) SYN(Synchronous) : 프레임의 시작과 끝을 나타냄 SOH(Start Of Header) : 다음 필드가 헤더임을 나타냄 Header : 주소나 경로배정 정보 등을 포함한 헤더 STX(Start Of teXt) : 헤더의 끝이며, 다음 필드가 정보임을 나타냄 Text : 전송하고자 하는 정보 ETX(End Of teXt) : 정보 필드가 끝났음을 나타냄 BCC(Block Check Code) : 프레임의 오류를 검출하는데 사용

24. 플랙(flag) : 프레임의 경계를 식별(01111110의 비트 시퀀스) 주소부 : 스테이션의 주소 제어부 : 프레임의 유형, 수신 확인 등을 나타내는 제어 정보 정보 : 전송하고자 하는 정보 FCS(Frame Check Sequence) : 프레임의 오류를 검출하기 위한 코드

25. (예제 4.1) 100개의 문자로 구성된 한 문장을 전송하고자 한다. 비동기식과 동기식(HDLC) 전송할 때의 전송 효율을 비교하라. 단, HDLC의 프레임 포맷에서 주소부와 제어부는 각각 8비트이며, FCS는 16비트이다. 효율= 정보비트/전송한 전체비트 *100 100문자(100×8=800비트)를 보내려면 1000비트를 전송한다. 따라서, 비동기식 전송의 효율은 80%이다. HDLC프로토콜에서의 한 프레임의 오버헤드는 48비트이고, 정보는 800비트이므로 총 848비트를 전송한다. 따라서, 동기식 전송의 효율은 94.3%이다.

26. 비동기방식 기본적인 개념을 길지 않은 비트열을 전송하도록 하여 타이밍 문제를 피하도록 하는 것이다. 즉, 데이터는 한 번에 짧은 비트열을 전송하고 동기화는 각 전송 비트열의 내무에서만 유지하도록 한다. 이 때 각 문자열 내부의 타이밍은 송수 신기의 내부적인 타이밍슬롯을 이용한다. 이를 위해서 일정한 길이의 데이터(예를 들어, 8비트의 한 문자)전후에 스타트 비트(ST: Start Bit)와 스톱 비트(SP: Stop bit)를 첨가하여 전송한다. 어떤 비트열도 전송되지 않을때는 송수신기의 회선은 휴지상태(idle: 항상 1의 상태)가 된다.

27. * 전송할 내용이 있을 경우에는 스타트비트(0상태)를 전송하여 회선을 1에서 0상 태로 변화하게 한다. 수신측에서는 타임슬롯의 1/2 시간동안 0상태를 유지함을 감지하여 데이터의 수신을 준비한다(즉, 이때 부터 한 문자가 전송될 것임을 알고 샘플링(Sampling)을 시작한다). • * 이 때 타임슬롯이 다소 어긋날 수 도 있으나 전송속도가 빠르지 않고 샘플링 대상의 데이터가 그다지 많지 않을 경우는 타임슬롯의 중간에서 샘플링이 가능 하다. • * 송신측의 송신클럭에 관계없이 수신신호 클럭으로 타임슬롯의 간격으로 비트를 식별한다. • * 결정된 수만큼(예,8비트)의 샘플링이 완료되면 최후의 스톱비트를 확인하고 종 료된다. • * 300 - 2400 bps정도의 비교적 지 속의 데이터 전송에 사용된다. • * 단점은 실제 의미있는 전송데이터 중 ST와 SP비트로 인해서 약 20%의 전체 회선의 이용효율을 저하시킨다.

28. 진폭변조(AM: Amplitude Modulation) --반송파의 진폭을 저주파 신호파형에 대응하여 변화시키고 송신하는 방식 --수신측에서는 검파회로에 의해서 진폭의 변동분을 검출해서 다이 원신호로 재생.

34. 동기 방식 • -송신측과 수신측 사이에 동기를 취하면서 전송하는 방식. • -타이밍이 벗어나면 보낸 문자가 다른 문자로 변해 버리기 때문에 이것을 방지하기 위하여 • 동기(Synchronization)를 취하는 부호를 보냄. • 동기 방식의 종류 • 비트 동기 방식: 비트 단위로 동기를 취하는 방식으로 연속 동기 방식, 조보 동기방식이 있다. • 문자 동기방식: 문자 단위로 동기를 하는 방식. • 프레임 동기 방식: HDLC 순서에 의해 동기를 취하는 방식이다.

35. 비트 동기 방식 • -비트 단위로 타이밍을 맞추는 연속동기방식과 비동기방식(조보 동기방식)이 있다. • 비동기방식(조보 동기방식) • --비동기식(Asynchronous)은 데이터 전송회선을 이용하는 경우, 비트 동기를 취하는데 각 문자 • 데이터 (통상 8비트)의 전후에 스타트 비트와 스톱 비트를 부가해서 직렬 전송한다. • --송수신 단말간에 비트 동기와 문자 동기를 동시에 취할 수 있다. • --비트 동기를 취하는데 스타트 비트와 스톱 비트를 사용하기 때문에 스타트/스톱 동기 방식이라 부른다. • --1문자씩 순서를 갖추어 맞춘다는 뜻에서 조보 동기방식이라 부른다.

36. 연속 동기 방식 --데이터를 보내는 신호선과 동기신호를 보내는 신호선의 2개의 선을 설치하여 보내는 방법. (현재로서는 1개의 신호선으로 데이터와 동기신호를 중복해서 보내는 방법을 사용. 수신측에서는 서로 중복된 신호에서 동기신호가 제거된 데이터만을 꺼내 사용) --비트마다 동기를 취하기 때문에 한번에 긴 데이터를 보낼 수 있다. --1문자마다 스타트 비트와 스톱 비트가 필요한 비동기와 비교해볼 때 전송효율과 전송속도가 높다. --동시에 긴 데이터를 송신할 수 있다고 하더라도 한계가 있으므로 적당한 길이의 블록으로 나누어 전송하지 않으면 안된다. --블록으로 나눈 것을 어떤 형태로 검출하는가에 따라서 문자 동기방식과 프레임 동기 방식으로 나눈다.

37. 문자 동기방식 송신하는 경우 하나의 문자(통상 8비트)의 앞에 특별한 비트패턴을 부가해서 송출하는 방법. 일반적으로 ‘01101000’을 사용. 이 패턴은 좌에서 차례로 보내고 수신측에서는 이 패턴을 감시하여 문자를 검출. 이 패턴을 전송제어 문자 또는 SYN 부호(SYNchronous idle)이라 한다. SYN부호는 전송을 확실하게 하기 위해 통상 2개 이상 계속해서 보낸다. 수신측에서는 SYN부호를 감시함에 따라 동기를 취한 후 8 비트씩 순번에 따라 꺼내서 1문자를 수정하게 된다. SYN 부호를 2개 이상 계속해서 보냄에 따라 어떤 원인에 의해 동기가 벗어나도 다음에 보내오는 SYN 부호에 따라 다시 동기를 취할 수 있다.

38. 플래그(프레임) 동기 방식 HDLC 전송제어 절차에서 체용하고 있는 동기방식으로 데이터를 송신할 때 데이터 블록 구간을 플래그 순서(flag sequence)로 식별. 이 특별한 비트패턴(“011111110”)을 동기용으로 송신 데이터의 처음과 끝에 부가해서 보냄. 플래그 동기는 전송할 데이터가 없어도 항상 전송로에 일정한 비트 패턴을 보내 동기를 취하고 있다. 실제로 플래그 뿐만 아니라 프레임 체크 시퀸스(FCS)가 데이터 전후에 부가하고 있다. FCS는 16 비트 이며, 이 중에 CRC의 결과가 들어 있다. 개시 플래그와 종결 플래그 사이의 데이터가 플래그 순서(“01111110”:1이 6개)와 동일한 형식을 갖지 않도록 하려면 송신측에서는 전송하는 데이터의 1이 5개 연속될 댸 그 다음에 0을 삽입하고, 수신측에서는 수신된 데이터가 1이 5개 연속될 댸 그 다음의 0을 제거하는 조작을 행하게 된다.

39. 플랙(flag) : 프레임의 경계를 식별(01111110의 비트 시퀀스) 주소부 : 스테이션의 주소 제어부 : 프레임의 유형, 수신 확인 등을 나타내는 제어 정보 정보 : 전송하고자 하는 정보 FCS(Frame Check Sequence) : 프레임의 오류를 검출하기 위한 코드

40. 연속파 변지 - 진폭변조(Amplitude Modulation: AM) -각도 변조- 주파수 변조(frequency Modulation:FM) - 위상변조(Phase Modulation:PM) 변조방식 - 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation:PAM) 펄스 변조- -펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation:PWM) -펄스 부호 변조(Pulse Position Modulation:PPM) 펄스 부호 변조(Pulse Code Modulation:PCM)

41. 아날로그 신호의 변조 방식