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Modem 지식공학실 김병진 목 차 데이터 전송장비 Modem 정의 동작과정 종류 표준 데이터 변환 기법 변조 디지털 데이터, 아날로그 신호 아날로그 데이터, 아날로그 신호 인코딩 디지털 데이터, 디지털 신호 아날로그 데이터, 디지털 신호 2 데이터 전송장비 디지털 & 아날로그 데이터 디지털 & 아날로그 데이터 -> 디지털 & 아날로그 신호 아날로그 CODEC 디지털 인코딩 디지털 DSU 디지털 아날로그 전화 아날로그 변조 디지털 MODEM 아날로그 3 MODEM 변복조기 변조(Modulation) + 복조(Demodulation) 변조(Modulation) 복조(Demodulation) 어떤 속성의 데이터를 아날로그 반송신호 주파수로 변화 전송 후 원래의 데이터로 변환 컴퓨터와 터미널에서 사용되는 디지털 신호를 아 날로그 전송회선에서의 전송에 적합하도록 변조하 여 주고, 변조된 신호를 수신한 다음 복조하여 원 래의 디지털 신호로 변환하여 주는 일종의 신호변 환기 4 MODEM의 동작과정 송신부 수신부 5 MODEM의 분류(1) 동기방법에 따라 비동기식 모뎀 한번에 하나의 글자 1200bps 이하의 저속도 모뎀 변조 방법 - FSK 동기식 모뎀 몇 개의 문자을 묶어서 2400bps이상의 중속도 모뎀 대화형 & 지능형 단말 같은 동기식 단말 변조 방식 – PSK, QAM 대형컴퓨터 사이의 통신 전용선 6 MODEM의 분류(2) 사용가능 거리에 따라 선로 구동기(Line driver) 제한거리(단거리) 모뎀 1마일 미만의 거리 100bps~1Mbps의 속도로 사용 1~20 마일의 거리 100bps~1Mbps의 속도로 사용 장거리 모뎀 일반 음성 선로를 이용 거리 제안 없음 50bps~19,200bps의 속도로 사용 7 MODEM의 분류(3) 통신속도에 따라 저속도 모뎀 중속도 모뎀 1800bps 이하의 모뎀 2400, 4800, 9600bps인 모뎀 고속도 모뎀 48kbps 이상의 데이터 신호속도를 제공 8 MODEM의 분류(4) 사용하는 회선에 따라(장 거리용) 교환 회선용 모뎀 일반 통신망 dial-up 회선을 이용 저속도 및 중속도에서 사용 전용 회선용 모뎀 통신회사 전용라인’ 2선식 혹은 4선식 전용회선을 이용 통신속도에는 거의 제한 없이 사용 9 MODEM의 분류(5) 변조방식에 따라 ASK 모뎀 구조 간단 전송과정에서의 레벨 변동에 약함 근거리 전송 및 소량의 전송에만 이용 FSK 모뎀 1200bps 이하의 비동기식 모뎀으로 널리 이용 원거리 전송용 PSK 모뎀 전송 과정에서의 잡음 및 간섭에 강하고 레벨 및 주파수 변 동도 작기 때문 2400, 4800bps 등의 중속 데이터 전송을 위한 모뎀 QAM 모뎀 9600bps의 중속 데이터 전송을 위해 사용 10 MODEM의 분류(6) 전송방식에 따라 단방향 (simplex) 양방향 교대 전송(half-duplex) 라디오 방송, TV 방송 두 시스템 중에 하나의 시스템만 송신 반이중 통신 소형무전기 교대로 양방향 송신 양방향 동시 전송(fall-duplex) 전화통신 동시에 양방향 송신 11 MODEM의 분류(7) 그 밖의 모뎀 케이블 모뎀 셀룰라 모뎀 유선케이블 방송망 셀룰라 이동 전화망 9.6Kbps ~ 28.8Kbps 멀티포트 모뎀 고속 동기식 모뎀 + 시분할 다중화기 제한된 기능의 멀티플렉서가 혼합 12 MODEM의 표준 AT&T사에 Bell CCIT의 ITU-T 미국 내 유럽쪽에서 V 시리즈 : 아날로그 통신규약 X 시리즈 : 디지털 통신 Microcom사의 MNP 에러검출/수정기증 중 데이터 전송의 양쪽을 검출 데이터 압축 기능 MNP class 1 ~ class 10 13 데이터 변환 기법 변조(Modulation) 디지털 데이터, 아날로그 신호 아날로그 데이터, 아날로그 신호 인코딩(Encoding) 디지털 데이터, 디지털 신호 아날로그 데이터, 디지털 신호 14 디지털 데이터, 아날로그 신호 변조(Modulation) 데이터를 아날로그 반송파로 변환 반송파(정현파) 원거리 통신에 적당한 주파수와 진폭을 가진 아날로그(교 류) 신호 변조의 종류 진폭 편이 변조(ASK:Amplitude Shift Keying) 주파수 편이 변주(FSK:Frequency Shift Keying) 위상 편이 변조(PSK:Phase Shift Keying) 15 ASK(Amplitude Shift Keying) 진폭 편이 변조 데이터의 신호와 전압 변화에 따라 반송파의 진폭 을 변화 데이터 표현 비효율적 반송파 송출(OOK:On-Off Keying) : 1 반송파 송출 중단 : 0 갑작스런 변화에 민감 음성급 회선에서 최고 1200bps 광섬유로 데이터를 전송 16 FSK(Frequency Shift Keying) 주파수 편이 변주 두개의 이진 값에 서로 다른 반송파의 주파수 를 적용(진폭은 동일) 데이터 표현 높은 주파수 : 0 낮은 주파수 : 1 ASK에 비해 잡음 등의 레벨 변동을 받지 않음 비교적 단순한 회로 - 널리 이용 동축케이블을 이용한 근거리 통신망 17 PSK(Phase Shift Keying)(1) 위상 편이 변조 디지털 신호에 대응 반송파의 위상을 각각 다르게 전송 2,4,8 등분으로 위상을 나누어 데이터를 표현 다른 위상에 1비트 또는 2, 3비트를 한꺼번에 할당 2위상 편이 변조방식 2등분된 각각의 서로 다는 위상에 0또는 1을 할당 데이터 표현 1 : 위상의 변화 없음 0 : 180도의 위상변화 18 PSK(Phase Shift Keying)(2) 4위상 편이 변조방식 연속되는 2 비트의 조합(DIBIT)로 분할 바로 직전에 전송한 반송파의 위상을 기준 다음에 전송할 2비트의 종료(4종류)에 의해서 결 정되는 각도만큼 위상변화 권고안 DIBIT CCITT V.26 00 01 11 10 BELL 201 B/C 00 01 11 10 위상 편이각 A 방식 0˚ 90˚ 180˚ 270˚ B방식 45˚ 135˚ 225˚ 315˚ 45˚ 135˚ 225˚ 315˚ 19 PSK(Phase Shift Keying)(3) 8위상 편이 변조방식 연속되는 3비트의 조합(TRIBIT)분할 바로 직전의 반송파를 기준으로 전송할 데 이터의 3비트에 따라 위상의 각도를 조절 CCITT권고 V.27의 위상각 TRIBIT 위상변화 001 000 010 011 111 110 100 101 0˚ 45˚ 90˚ 135˚ 180˚ 225˚ 270˚ 315˚ 20 아날로그 데이터, 아날로그 신호 효율적인 전송 높은 반송 주파수가 필요 주파수 분할 다중화 방식 무선통신의 경우 베이스 밴드 신호(직류신호)를 전송하 는 것은 불가능 별도의 다중화 방식을 택하지 않아도 됨 대역 전송 방식(베이스 밴드 전송 방식) 진폭변조(AM:Amplitude Modulation) 방식 주파수 변조(FAM:Frequency Modulation) 방식 위상 변조(PM:Phase Modulation) 방식 21 대역 전송 방식 진폭변조(AM:Amplitude Modulation) 방식 변조될 신호에 변조지수 (Modulation index)을 사용 주파수 변조(FAM:Frequency Modulation) 방식 입력신호의 진폭과 반송주파 수의 진폭의 비 입력 신호와 반송파를 주파수 에 의해서 변조 위상 변조(PM:Phase Modulation) 방식 입력신호와 반송파를 위상에 의해서 변조 22 디지털 데이터, 디지털 신호 기저대역 전송( Baseband Transmission) 일대일 부호화 전송 모든 신호요소가 -/+의 동일한 부호를 가질때 양극형(polar) 2진 데이터 -> 각 데이터 비트와 신호요소 단극형(Unipola) 디지털 데이터를 그대로 보내거나 또는 형태만 다른 디지털 데이터로 바꾸어 디지털 신호형태로 전송 논리 상태에 따라 음/양의 전압으로 표시 원거리 전송시 감쇄현상 컴퓨터와 단말장치의 통신, Lan, PCM에서 사용 23 디지털 데이터, 디지털 신호 단류방식 복류방식 비트 펄스사이에 전위 0을 유지하지 않고 계속 펄스를 전송하는 방식이다. 바이폴라(Bipolar)방식 특정 비트 펄스와 다음 비트펄스 사이에 반드시 0의 상태로 일 정시간동안 유지 한 수 다음 신호를 보내는 방식 각 펄스간에 반드시 0전위가 존재 NRZ 방식 수신측에서 0전압으로 고정시키고 전압변화를 검토하여 전송 0 : +/- 전압발생 1 : - 전압 발생 RZ방식 가장 간단한 방식, 수신측에서 각 신호의 1/2기간으로 판독 최적치 유지가 어려움, 잡음에 약하므로 LAN에 주로 사용 0 : 0전압 1 : (+)또는 (-)전압 발생 0 : 0전위 1 : 교대로 +/- 전압 차분(Differentia)방식 전압과는 무관 다이코드(Dicode)방식 극성이 바뀜 : 0 바뀌지 않음 : 1 계속되는 전송 비트의 내용에 따라서 (+)와 (-)전위 0 -> 1 : + 전위 1 -> 0 : - 전위 변하지 않으면 0전위 CMI(Coded Mark Inversion)방식 0 : - -> + 전압 변할 때 1 : 변하지 않음 24 아날로그 데이터, 디지털신호 디지털화(digitization) 아날로그 데이터 -> 디지털데이터 코텍(CODEC : COder + DECder) 디지털 신호를 원래의 아날로그 데이터로 복구 낮은 잡음율과 왜곡과 무관 경제적-LSI의 가격 하락 높은 안전도 – 간단한 암호화 기법 워성통신에서의 이용 펄스 코드 변조(PCM)과 델타 변조(DM) 25 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 펄스코드변조 방식 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 표본화 양자화(Quantization) Shannon의 표본화 정리 양자화 잡음 인코딩(Encoding : 부호화) 26 PAM 표본화 아날로그 데이터 신호 -> PAM 펄스를 생성 Shannon의 표본화 정리 “발생되는 아날로그 신호를 디지털화 하기 위한 표본화 과정에 있 어서 최고 주파수의 두 배의 비율로 주기적인 표본화를 시도하면 그 신호를 정확하게 잡을 수 있고 후에 다시 생성해 낼 수 있다.” 음성급의 회선의 표본화 : 초당 6,000회 실제체널 4KHz 음성급 회선의 대역폭 : 300 ~ 3400Hz 보호밴드 – 근접한 채널로부터의 간섭 보호 표본화 횟수 8K(초당 8000번) 한사이클당 2회 27 양자화와 부호화 양자화 PAM펄스 ->정량화 -> 디지털 신호 최대 아날로그 신호의 진폭을 양자화 레벨의 숫자 로 나누어 각 간격에 대표 값을 설정(등급화) 부호화 PCM신호를 전송을 위한 디지털 신호로 변환 NRZ 28 양자화 잡음을 제거 양자화 잡음 근사치들이 반올림 될 때 ->약간의 오류 양자화 잡음을 제거하는 방법 비선형 부호화 기법 각 양자화 래벨이 다른 간격을 갖도록 작은 진폭의 신호 -> 좁은 레벨의 간격 큰 진폭의 신호 -> 넓은 레벨의 간격 압축팽창기능을 사용하는 기법 PCM 펄스 생성이전에 입력되는 아날로그 신호에 대해압 축팽창함수를 사용 진폭이 작고 주파수 대역이 높은 신호의 왜곡을 줄임 입력측의 약한 신호 -> 큰 이득 강한 신호 -> 약한 이득 29 30