정보통신공학 Chap 1. Data Communications, Data Networks, and the Internet - 1

 

- Transmission system utilization, need to make efficient use of transmission facilities that are typically shared among a number of communicating devices; multiplexing

 

1. Transmission System Utilization (전송 시스템 활용) 및 Multiplexing (다중화)

• 전송 시스템 활용의 필요성: 대부분의 통신 시스템에서는 다수의 장치가 동일한 전송 시설을 공유합니다. 이를 효율적으로 사용하기 위해 다양한 방법이 필요합니다.

• Multiplexing (다중화): 여러 신호나 데이터를 하나의 전송 매체를 통해 동시에 보낼 수 있도록 하는 기술입니다.

• TDM (Time Division Multiplexing): 시간을 나누어 각 신호가 정해진 시간 슬롯에 데이터를 전송.

• FDM (Frequency Division Multiplexing): 주파수를 나누어 각 신호가 서로 다른 주파수 대역을 사용.

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• To communicate, a device must interface with the transmission system.

 

2. Device Interface with Transmission System (장치와 전송 시스템의 인터페이스)

• 통신을 위해 각 장치는 전송 시스템과의 인터페이스를 구성해야 합니다.

• 인터페이스는 물리적 연결뿐 아니라, 전기적/논리적 신호의 정의도 포함됩니다.

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• Once an interface is established, signal generation is required for communication.

• For synchronization ( timing ) between TX and RX, the receiver must be able to determine when a signal begins to arrive and when it ends and also know the duration of each signal element.

 

 

3. Signal Generation (신호 생성) 및 Synchronization (동기화)

• 신호 생성: 통신을 위해 데이터를 신호(전기적, 광학적)로 변환해야 합니다.

• 동기화의 중요성:

• TX (송신기)와 RX (수신기)의 타이밍 일치: 수신기는 신호가 언제 시작하고 끝나는지, 각 신호 요소의 지속 시간을 알아야 합니다.

• 예시:

• 비동기 통신: 스타트 비트와 스톱 비트를 사용해 신호 시작과 끝을 표시.

• 동기 통신: 송신기와 수신기가 같은 클럭을 공유하여 타이밍을 맞춥니다.

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- Exchange management is about a variety of requirements for communication between TX and RX; conventions for establishing a connection.

 

 

4. Exchange Management (교환 관리)

• 통신 설정 규칙:

• 연결을 설정하기 위한 절차와 규칙이 필요합니다.

• 프로토콜에 의해 정의되며, 예시로는 TCP의 3-way Handshake(연결 설정 과정)가 있습니다.

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• In all communications systems, there is a potential for error; transmitted signals are distorted to some extent before reaching their destination. Error detection and correction are required in circumstances where errors cannot be tolerated.

 

5. Error Detection and Correction (오류 검출 및 수정)

• 오류 발생 원인:

• 신호 왜곡, 노이즈, 전송 경로의 문제 등으로 인해 데이터가 손상될 수 있습니다.

• 오류 검출 방법:

• Parity Bit (패리티 비트): 전송되는 데이터에 검증용 비트를 추가.

• Checksum (체크섬): 데이터 블록 전체의 합을 전송하여 오류를 검출.

• CRC (Cyclic Redundancy Check): 다항식을 사용한 강력한 오류 검출 기법.

• 오류 수정 방법:

• FEC (Forward Error Correction): 수신 측에서 오류를 자체적으로 수정할 수 있게 함.

• ARQ (Automatic Repeat reQuest): 오류가 감지되면 송신 측에 재전송을 요청.

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• Recovery techniques are needed in situations in which an information exchange, such as a database transaction or file transfer, is interrupted due to a fault somewhere in the system. The objective is either to be able to resume activity at the point of interruption or at least to restore the state of the systems involved to the condition prior to the beginning of the exchange.

 

6. Recovery Techniques (복구 기술)

• 시스템의 장애로 인해 데이터 교환(예: 파일 전송, 데이터베이스 트랜잭션)이 중단될 경우 필요한 기술.

• 복구 목표:

• 중단된 시점에서 재개하거나,

• 교환 시작 전 상태로 복구할 수 있어야 합니다.

• 예시: 데이터베이스 시스템에서는 트랜잭션 롤백(rollback)을 통해 일관성을 유지.

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• Flow control is required to assure that the ( source ) node does not overwhelm the ( destination ) node by sending data faster than they can be processed and absorbed.

 

7. Flow Control (흐름 제어)

• 필요성: 송신 노드가 데이터를 너무 빠르게 보내면 수신 노드가 이를 처리하지 못해 문제가 발생할 수 있습니다.

• 흐름 제어 기법:

• Stop-and-Wait: 수신 확인(ACK)을 받을 때까지 송신을 중지.

• Sliding Window: 여러 프레임을 연속적으로 보내되, 윈도우 크기만큼 수신 확인을 받으면 다음 데이터를 전송.

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• Congestion control techniques may be required to assure that the system (network node or router ) is not overwhelmed by excessive demand for transmission services.

 

8. Congestion Control (혼잡 제어)

• 혼잡 발생 원인: 네트워크 노드(라우터 등)가 지나치게 많은 데이터를 처리하게 되면 혼잡이 발생합니다.

• 혼잡 제어 방법:

• Traffic Shaping: 송신 속도를 제어하여 네트워크의 혼잡을 줄입니다.

• TCP Congestion Control: 혼잡 감지 시 전송 속도를 줄이는 방법(Congestion Avoidance, Slow Start, Fast Retransmit 등).

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• Message formatting has to do with an agreement between two parties at the same layer as to the form of the data to be exchanged or transmitted, such as the binary code for characters.

 

9. Message Formatting (메시지 형식화)

• 메시지 형식화의 중요성:

• 통신의 양쪽이 데이터를 동일하게 해석할 수 있도록 데이터 형식을 정의해야 합니다.

• 예: 문자 인코딩 (ASCII, UTF-8), 데이터 구조 정의 (JSON, XML).