8장. 전송매체

유선매체

트위스티드 케이블(Twisted-Pair Cable)

전화선으로 쓰임 

 

물리적 구조
두 개 이상의 꼬아진 구리도선으로 구성
케이블 안의 특정 도선을 색깔 있는 플라스틱으로 피복

전송특성
두 선을 서로 꼬아서 서로 간섭에 대한 영향을 줄임 => 평행적으로 하면 간섭이 일어난다고 함
각 쌍은 1인치 당 꼬인 횟수가 서로 다르도록 구성하여 전자기적 간섭을 최소화 함

 

특성

유연하며 설치가 쉬움

RJ-45 커넥터 사용

가격이 싸고 사용하기 쉬움

최대전송거리 100m에 20~100 MHz 의 대역폭을 제공(Cat. 5E 기준)

요즘엔 다이렉트 배열을 많이 사용한다.

 

종류
UTP(Unshielded Twisted-Pair) 케이블
STP(Shielded Twisted-Pair) 케이블

 

UTP 케이블 (Unshielded Twisted-Pair Cable)

네 쌍 이상의 꼬인 선을 금속 박막에 의한 차단 없이 최종 외부 피복으로 감싼 구조
회선의 성능에 따라 Category 1~ 7등급으로 나눔

==> 학교나 사무실에서 사용하는 회선 : CAT.5E (1Gbps)

==> 가정에서 사용하는 것 : CAT.6 (1Gbps)

 

STP 케이블(Shield Twisted-Pair Cable)

UTP 케이블의 외부 피복 내에 외부 전자기 간섭으로부터 보호를 위해 각 쌍들마다 얇은 금속 박막으로 감싸고 이 막은 땅에 접지

UTP에 비해 비쌈 

설치가 복잡 ==> UTP에 비해 박막을 따로 또 싸기 때문에 비싸고 복잡한 것임

금속 박막에 의해 외부로부터의 간섭을 거의 받지 않음

FTP

STP 케이블과 같이 각 쌍마다 은박쉴드로 보호하여 외부 간섭으로부터 보호하는 케이블

제작이 UTP 케이블보다 어렵고 주로 공장이나 PC방 등 전문적인 장소에서 쓰는 케이블

 

 

동축케이블(Coaxial Cable)

외부와의 차폐성이 좋아서 간섭현상이 적음
전력손실이 적음 ==> 중심 도체에서만 흐르기 때문에 전력손실이 적음
트위스티드페어에 비해 높은 주파수에서 빠른 데이터 전송이 가능

바다 밑이나 땅속에 묻어도 성능에 큰 지장이 없음
수백 Mbps의 고속전송도 가능

 

광 케이블(Optical-fiber Cable)

가는 유리섬유(석영)를 이용해 정보를 보냄

전기적인 간섭을 받지 않음
전송속도가 높고, 대역폭이 넓고 오류가 적음

LED, 광원장치, 광탐지기

 

구조

코어(core)

높은 굴절률의 투명한 덮개로 빛이 통과하는 통로 역할

클래딩(cladding)

코어보다 낮은 굴절률의 투명한 덮개로 코어 외부를 싸고 있으며 빛을 반사

코팅(coating)

코어와 클래딩을 보호하기 위해 합성수지로 만든 피복을 이용해 외부를 감쌈

종류

굴절율의 모양에 따라서 종류가 나뉘고 있음

다중모드 계단형 광섬유 : 다른 반사각 동시에 전송, 단거리

다중모드 언덕형 광섬유 : 계단형에서 모드분산의 영향을 줄이기 위해 사용

 

특징

넓은 대역폭(100MHz ~ 3.3GHz)을 제공하며 외부 간섭에 영향을 받지 않음

아주 빠른 전송속도

매우 낮은 전송 에러율

케이블의 크기가 상대적으로 작고 가벼움
설치 시 고도의 기술이 요구됨

태핑(tapping)이 어려워 네트워크 보안성이 큼 ==> 도청이 힘들다

 

 

 

무선매체

방송용 무선 라디오파(Radio Frequency Wave)

무선 라디오파 == 전파

공기(대기) 통과, 직진전파

특성

감쇄 정도가 적음

대역 확산의 경우 여러 주파수를 동시에 사용 가능

지향성인 마이크로파와는 달리 다 방향성임

자연적, 인공적 물체에 의한 반사로 인해 많은 전송 경로로 전송

 

지상 마이크로파(Terrestiral Microwave)

장거리의 수십 Mbps의 데이터 전송 속도를 제공하며 주로 장거리 통신
서비스용으로 전송 매체의 설치가 불가능하거나 설치비용이 비쌀 때 사용

파라볼라 = 접시형 안테나

 

특성 

접시형 안테나를 사용하며 고지대에 위치

=> 기상이나 장애물에 영향을 받음

=> 가시선 조건 때문에 고지대에 위치한다

?) 가시선 : 가시선 전파는 전자기파 또는 음파가 직선으로 전달되는 것을 의미한다.
장거리에 대해 높은 데이터 전송률을 제공

높은 구조물이나 기상 조건에 영향을 받음

 

위성 마이크로파(Satellite Microwave)

2개 이상의 지상 송신국과 수신국이 서로 중계 역할을 하는 위성을 거쳐 데이터를 주고받는 형태

 

 

고정 위성 서비스

하나이상의 위성을 사용하여 지표면의 고정 지점간에 제공하는 전파통신서비스

지구국 : 지표면의 고정지점에 위치한 무선국
우주국 : 위성상에 설치된 무선국

음성, 데이터, 영상 등의 서비스제공, SkyLife

 

이동 위성 서비스 == 궤도 위성

고정된 지구국-이동체간 혹은 이동체-이동체간의 신호 교환에 위성을 이용하는 통신 서비스

광범위한 통신영역, 짧은 접속시간, 지상통신망과의 접속 용이, 고 신뢰성 거리에 무관한 통신비용 등의 이점 제공

 

 

무선매체의 장점

많은 통신량
향상된 error gate
통신 비용의 감소

 

 

무선매체의 단점

Point-to-Point 네트워크 구성만 가능
전송지연
통신의 비밀 보장이 어려움
사용주파수가 높아질수록 기후현상(비,눈 등)에 의한 신호의 감쇄가 심함
고장의 경우에 수리가 불가능
일반 microwave 통신과의 상호장애를 피하기 위해 지구국은 항상 교외에 위치해야 함

 

전송경로의 불완전성

동적인 불완전성(Fortuitous Distortion)

백색잡음(열잡음)

도체 내에서 온도에 따른 전자의 운동량의 변화에 기인

잡음 세력이 시간에 대해 전혀 무작위 한 진폭 가짐 ==> 가우시안 잡음 

 

상호 변조잡음(INter Modulation Noise)

서로 다른 주파수들이 똑같이 전송 매체를 공유할 때 서로의 합과 차에 대한 신호를 계산함으로써 발생하는 잡음

 

혼선(Crosstalk) == 누화

한 신호채널이 다른 신호채널과 원치 않은 결합을 하여 잡음을 형성하는 것

- 동일선로 다중화전송 : 전화혼선

- 마이크로웨이브 링크 : 반사

- 다른선로신호강함 : 유도

- 전선 길이가 김

- 신호세기 커짐

- 높은 주파수 대역

 

충격성 잡음(Impulse Noise)

전송 시스템에 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음
충격성 잡음에 의한 에러의 발생

스트로저 교환기(기계식 교환기)의 충격성 잡음

- 낙뢰

- 선로접점불량

- 계전기 동작

 

에코

전송선에서 임피던스의 변화가 있을 경우 약해진 신호가 송신 측으로 되돌아오는 것을 뜻함

신호 대 에코 비율 15dB 미만

에코억제기

 

위상의 변화

충격에 의해서 잡음이 발생을 하여 위상과 진폭에 대해 영향을 준다

연속적인 위상의 변화를 위상 지터라고 함

불연속적인 위상의 변화를 위상 히트라고 함

 

진폭변화
신호의 진폭이 갑작스럽게 순간적으로 변하는 것을 의미

증폭기 고장났을 때 ==> 회로상에서 저항 접점들이 깨끗하지 못할 때

 

라디오 페이딩 (Radio Fading)
전파의 세기가 시간에 따라 변화하는 현상

고주파 발생 => 마이크로웨이브 => 장거리전화

라디오 : 무선통신 라디오파(전파)

 

정적인 불완전성(Systematic Distortion)

손실
신호의 전송 중 신호의 세기가 약해지는 것을 뜻함

진폭감쇄왜곡

전송되는 신호가 주파수 별로 다른 감쇄율을 보이는 것

- 손상된 신호의 복구
리피터 : 디지털 신호를 증폭
폭기 : 아날로그 신호를 증폭

 

지연 왜곡
전송매체를 통한 신호의 전달 속도가 주파수에 따라 변하는 현상

전송속도 결정원인 ==> 지연 왜곡
주파수와 위상의 관계

주파수 편이(frequency offset)

송신되는 주파수가 수신부에서 다른 주파수로 바뀌어 수신되는 것
주파수 분할 다중화 기법의 사용 시에 주로 발생

 

바이어스 특성 왜곡

펄스를 만들기 위해 슬라이스 되는 변복조기의 출력에서 펄스의 길이가
시스템적인 왜곡에 의해 길어지거나 짧아지는 것