데이터통신 핵심내용 - 1

데이터통신 핵심요약

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1. 데이터와 신호, 전송 기본

• 아날로그 vs 디지털: 아날로그(연속값), 디지털(불연속값)
• PCM 변환 3단계: 표본화(Sampling) → 양자화(Quantizing) → 부호화(Encoding)
• 샘플링 정리(Nyquist): 샘플링 주파수 ≥ 2 × 최고 주파수(f_max)
• 전화 1회선 PCM 전송률: 8,000Hz × 8bit = 64kbps
• Eye Pattern: ISI(심볼간 간섭) 측정, 눈의 상하폭=잡음여유, 좌우폭=샘플링주기

2. 라인코딩(Line Coding) & 디지털 신호

방식	특징	비고
Unipolar	+V, 0 사용, DC성분↑, 동기화 어려움	거의 사용 안함
Polar (NRZ, RZ, Biphase)	+V, -V 사용, DC성분 상쇄	Manchester(비트 중앙 반전, 동기화↑)
Bipolar (AMI)	+V, 0, -V 교대로 사용, DC성분 최소	전화망 등

• 맨체스터(Manchester) 코딩: 비트 중앙에서 항상 신호 반전(동기화↑)
• 양자화 잡음: 원 신호와 양자화 값의 차이, 레벨↑시 감소

3. 전송 속도, 대역폭, 채널 용량 공식

용어	공식/정의	단위
비트율(bit rate)	보오율 × 신호당 비트수	bps
채널 용량(샤논)	C = W × log₂(1+S/N)	bps
대역폭(Bandwidth)	최고주파수 - 최저주파수	Hz

• 나이퀴스트(이상적, 잡음 無): C = 2W × log₂M

4. 전송 방식 & 매체

방식	설명	예시
단방향(Simplex)	한쪽 방향만 전송	방송, 키보드
반이중(Half-duplex)	양방향 교대로 전송	무전기
전이중(Full-duplex)	양방향 동시 전송	전화, LAN

• 직렬 전송: 한 번에 한 비트(USB, LAN)
• 병렬 전송: 여러 비트 동시(컴퓨터 내부 버스)
• 동기식/비동기식: 프레임/문자 단위, 플래그/시작·종료 비트

매체	특징	예시
TP(UTP/STP)	저렴, 카테고리 등급, RJ-45	랜선, 전화선
동축케이블	내부·외부 도체, 주파수 넓음	TV 안테나
광섬유	빛, 대역폭↑, 잡음강함	백본, 장거리
무선(RF)	이동성↑, 전파대역(VLF~EHF)	Wi-Fi, 휴대폰

5. 다중화(Multiplexing)

방식	원리	활용
FDM	주파수 분할, 각 신호에 대역 할당, guard band	라디오, CATV
WDM	광통신, 파장 분할	광섬유
TDM	시분할, 타임슬롯 할당(동기/비동기)	디지털 전화, 데이터통신
CDM	코드 분할, 확산코드	CDMA

• SONET/SDH: 광통신 동기식 다중화 표준(OC-1, OC-3 등)
• Multiplexer/DEMUX: 다중화/복구 장치

6. 네트워크 토폴로지 & 회선구성

토폴로지	특징	암기 포인트
메시	모든 노드가 점대점, 링크수 n(n-1)/2	대역폭↑, 설치비용↑
스타	중앙 허브, 설치/관리 쉬움	허브 장애=전체 장애
트리	스타 확장, 계층적	현대 LAN 표준
링	순환 연결, 신호가 한 방향	장애시 전체 마비
버스	공유 백본, 드롭라인	설치 쉬움, 재구성 어려움

7. 교환 방식 & 데이터링크 계층 제어

구분	특징	암기 포인트
회선교환	연결형, 회선 독점, 실시간, 전화망	연속적 데이터에 적합, 비효율
패킷교환	패킷 단위, 공유, 효율↑, 인터넷	가상회선(연결형), 데이터그램(비연결형)
메시지교환	전체 메시지 저장 후 전달	지연↑, 현재는 사용 안함

• ARQ(Stop-and-Wait, Go-back-N, Selective Repeat): 오류 검출시 재전송
• FEC(Hamming 등): 리던던시로 수신측에서 직접 오류 정정
• 슬라이딩 윈도우: 흐름제어+오류제어, 윈도우 크기, ACK 번호
• Polling/Selection: Master-Slave 방식, Polling=Slave→Master, Selection=Master→Slave