통신 기본이론
통신의 정의
- 원거리에서 음성 또는 데이터의 형태로 정보를 주고 받는 것
- 아날로그 : 연속적으로 변화하는 값을 표현
- 디지털 : 정보의 변환, 저장, 전송, 복원에 이르는 과정을 0 또는 1 의 숫자로 이루어진 데이터로 처리
통신의 종류
1. 유선통신
송/수신 양자가 전선으로 연결되고, 전선에 의해 신호가 매개되는 전기 통신을 총칭
장점 : 안정된 정보 전달, 보안성이 우수, 대용량 정보 전송이 가능
단점 : 특정 장소에 별도 설치, 전선이 연결된 곳에서 사용 가능
2. 무선통신
선을 사용하지 않고 전파를 사용하여 원거리로 데이터 정보를 전달하는 통신기술
장점 : 전송 가능 범위내에서 자유롭게 사용
단점 : 유선통신에 비해 보안성이 취약
3. 무선통신 전달 방법
전자기파 : 자외선, 가시광선과 같은 빛과 전파를 포함하는 포함관계
적외선, 자외선, 가시광선, 전파를 구분하는 기준은 진동수로 나뉨. 3kHz ~ 3THz까지 범위는 전파
전파는 파동을 이용하여 전달, 파동의 진폭을 바꾸거나, 주파수를 바꿔서 전달 가능
ASK ( Amplitude Shift Keying, 진폭 변이 변조 ) : 진폭의 크기를 이용하여 0 과 1 을 구분
디지털 클럭이 1일때는 높은 진폭을 0일때는 낮은 진폭을 보내는 AM 디지털 전송 방식.
진폭에 정보가 담겨있기 때문에 감쇄에 의한 영향을 많이 받아 장거리 및 대용량 전송에 적합하지 않다.
ASK는 구조와 원리가 간단하지만, 전압을 조정하는 방식이라 상대적으로 잡음의 영향을 많이 받는다.
FSK (Frequency Shift Keying, 주파수 변이 변조 ) : 주파수를 바꿔가면서 0 과 1 을 구분
디지털 클럭이 0일때는 낮은 주파수 1일때는 높은 주파수를 보내는 FM 디지털 전송 방식.
주파수에 정보를 담기 때문에 전송선로 상태에 강함. 전송선로에서 감쇄, 왜곡, 누화, 간섭은 발생하지만, 어떤 경우에도 주파수 변화는 없다. 예외적으로 송수신기가 모두 움직일 때 도플러 효과가 유일.
PSK ( Phase Shift Keying, 위상 편이 변조 )
반송파의 위상을 각각 다르게 하여 디지털 데이터를 전송하는 방식
M진 PSK의 M은 2^n을 의미( M = 2^n )하며 1회 변조 시 전송되는 비트 수
일정한 진폭을 유지하므로 전송로에 의한 레벨 변동 및 심벌 에러에 강하고, 변복조회로가 단순
통신방식
- 직렬통신과 병렬통신
장치간의 정보를 주고받는 데이터 전송에서, 데이터의 송수신에 관한 방식
통신방식의 종류 : 전송방식에 따라 분류
직렬통신 : 한번에 하나의 비트 전송
병렬통신 : 한번에 여러 개 비트 전송
2. 단방향 통신방식
통신 채널을 통해 한쪽 방향으로만 데이터를 전송하는 방식
송/수신 측이 고정되어 있는 통신방식 (ex. TV, Radio)
3. 양방향 통신방식
참고 문헌 : '데이터 통신', 오창환 저, 한국학술정보(주)
1) 반이중 통신방식 (Half Duplex)
양방향 통신 가능
송신의 경우 수신장치는 수신만 가능한 통신 방식 ( ex, 무전기, 모뎀을 이용한 통신 )
양방향 데이터 전송이 가능하지만 동시에 송신을 하게 되면 전송로에서 충돌이 발생
2) 전이중 통신방식(Full Duplex)
데이터 전송과 송신이 동시에 이루어지는 통신 방식
송신과 수신 회선이 따로 있어, 양쪽에서 동시에 송수신이 가능한 통신 방식
데이터를 동시에 전송해도 충돌이 발생하지 않아 편리하고 성능이 좋으나, 회선 구축 비용이 많이든다는 단점 ( ex, 전화기 )
4. 동기 (Synchronous) / 비동기(Asynchronous) 통신방식
1) 동기식 통신 방식
Clock 신호 필요, Clock 신호를 이용하여 두 장치간 동기화
한 문자 단위가 아니라 미리 정해진 수 만큼 문자열을 한 묶음으로 만들어서 한 번에 전송
전송 단위로 취급되는 데이터를 프레임이라고 함
프레임의 구성은,시작을 알리는 부분, 프레임의 길이와 수신 측 주소 등 정보를 갖는 제어 부분, 사용자 데이터를 담는 부분, 프레임의 끝을 알리는 부분,
데이터와는 별도로 송신 측과 수신 측이 하나의 기준 clock으로 동기신호를 맞춰 동작
2) 비동기식 통신 방식
비동기식 통신방식: 장치간 동기화 되어 있지 않은 통신 방식
송신 측과 수신 측의 clock에 상관없이 시간을 쪼개서 서로 송수신 속도를 Baud rate을 정해서 맞춘다. 이때 한 번에 한 문자씩 송수신하며 데이터 길이, 시작 비트, 정지 비트를 포함하여 보내는 방법을 사용
각 data의 앞과 뒤에 start bit, stop bit 를 붙여 전송 ( 시작, 끝 구분 )
시작 비트와 정지 비트 사이의 간격이 가변적이므로 불규칙적인 전송에 적합
필요한 접속장치와 기기들이 간단하므로 동기 방식보다 장비가 저렴
통신 인터페이스
- 통신 인터페이스 정의
통신 인터페이스는 전자 장치간에 데이터를 주고받는 규칙과 방식을 정의하는 규격
2. 통신 인터페이스 종류
RS-232 : 단거리, 저속 통신에 주로 사용되는 직렬 통신 표준
RS-422 : RS-232 의 단점을 보완한 중거리, 고속 통신용 직렬 인터페이스
RS-485 : RS-422 을 개선하여 다중지점, 장거리 통신을 가능하게 하는 직렬 통신 규격 CAN ( Controller Area Network ) : 자동차, 산업제어 시스템에 사용되는 고안전성 통신 프로토콜
I2C ( Inter – Integrated Circuit ) : 마이크로컨트롤러와 주변 장치 간의 단거리 통신에 최적화된 통신 프로토콜
통신 프로토콜
- 통신 프로토콜 정의
통신 프로토콜 또는 통신 규약은 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고 받는 양식과 규칙의 체계
2. 통신 프로토콜의 역할
데이터 형식 : 데이터의 구조와 순서를 정의 (ex, 데이터는 헤더, 페이로드, 트레일러로 구성)
전송 방식 : 데이터를 어떻게 보내고 받을지 결정 (직렬 or 병렬, 동기 or 비동기)
오류 제어 : 전송 중에 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정하는 방법을 제공
흐름 제어 : 송신 장치와 수신 장치 간의 데이터 전송 속도를 조절하여 데이터 손실을 막음
