📖 CS/정보통신공학

정보통신공학 Chap 4 Transmission Media(교재)

정람지 2025. 4. 9. 21:51

ℹ️ 책정리

 
 

어김없이 끝으로 갈수록 날아가는 정신력..

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ℹ️ 굣님요약 정리!

 

📡 Transmission System

• TX(transmitter) → (Layer 1 장치) → RX(receiver)

• Layer 1 장치: 리피터, 앰프, 허브, 커넥터 등 물리 계층 장치

 

⏱️ Delay 종류

• Transmission Delay: 프레임의 비트를 신호로 변환하는 데 걸리는 시간

→ 전송률(Transmission rate, 링크 성능)에 영향 받음

 

• Propagation Delay: 비트 1개가 송신지 → 수신지까지 가는 데 걸리는 시간

→ 전송 거리(Link length)에 영향 받음

 

🎼 Signal & Bandwidth

• 신호는 여러 주파수의 조합

• 절대 대역폭: 신호를 구성하는 주파수 범위

예: 10, 20, 30GHz → BW = 30 - 10 = 20GHz

 

📊 Analog vs Digital Signal

항목 아날로그 디지털
감쇠 속도 느림 빠름 → 더 많은 repeater 필요
노이즈 제거 어려움 (amplifier 사용) 쉬움 (repeater 사용)
왜곡/간섭 영향 큼 상대적으로 적음

 

 

🔌 Modem vs Codec

• Codec: 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환

• Modem: 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환

 

🔁 Repeater vs Amplifier

구분 Repeater Amplifier
노이즈 제거 가능 불가능
신호 품질(SNR) 증가 감소
사용처 디지털 아날로그

 

 

🧭 Transmission Media

• Direct Link: 오직 물리 계층 장치만 포함된 연결

• Point-to-Point: 두 장비만 연결 → 동시 전송 시 충돌 발생

• Multi-point: 3개 이상 장비 공유 링크 → 충돌 가능성 존재

 

📶 Channel Bandwidth & Data Rate

• 채널 대역폭이 크면 더 많은 데이터 전송 가능

→ 단, 노이즈, 감쇠, 간섭 등을 고려해야 함

 

• 단위: Hz 또는 bps (ex. 10GHz = 10Gbps)

 

• 고주파:

• 더 많은 대역폭 제공 → 빠른 전송 가능

• 감쇠가 심함 → 커버리지 짧음

• 더 작은 안테나 설계 가능

 

📈 Shannon’s Law

 

Data Rate ∝ Bandwidth × log₂(1 + SNR)

 

• 데이터 전송속도 증가를 위해선 BW와 SNR 둘 다 증가시켜야 함

• SNR = 신호세기 / 노이즈세기

 

📉 Impairments 정의

• Attenuation: 거리/주파수/매체에 따라 신호 감쇠

• Delay Distortion: 주파수별 전파속도 차이로 위상 불일치 발생

• Noise: 의도하지 않은 외부 신호

 

🧪 Media 특성 비교 (100m 기준)

특성 Twisted Pair Coaxial Optical Fiber
주파수 낮음 중간 높음
대역폭 100Mbps 수백 Mbps ~ Gbps 수십 Gbps ~ Tbps
오류율 높음 중간 낮음
감쇠 큼 중간 작음
최대 거리 수백 m 수 km 수십~수백 km
사용자 수용 적음 중간 많음
비용 저렴 중간 비쌈

 

 

🧵 Twisted Pair 유형

• UTP: 차폐 없음

• FTP, F/UTP, S/FTP: 외부 간섭 줄이기 위한 차폐 존재

 

📉 Signal Power 관계 (TP 기준)

• Pt: 송신 신호 세기

• Pr: 수신 신호 세기 (거리, 주파수에 반비례)

• Pc: 근처 송신기에서 유도된 크로스토크

 

지표 설명 좋음 기준
Insertion Loss (AdB) Pt/Pr → 감쇠량 작을수록 좋음
NEXT Loss (NextdB) Pt/Pc → 크로스토크 제거량 클수록 좋음
ACR Pr/Pc Pr > Pc가 되도록 설계

 

 

🌐 유선 미디어 응용

• TP: 전화, 이더넷, 가입자 회선

• Coax: CATV, 해저 케이블, 이더넷, WAN

• Optical Fiber: 고속 이더넷, 해저 통신, 광대역 WAN

 

📡 안테나 유형

• Omnidirectional: 한 평면에서 전방향 균등 방사

(예: 라디오, 핸드폰, Wi-Fi)

 

• Directional: 특정 방향에 집중

(예: 위성TV, LAN 연결, 섹터 기지국)

 

📻 고주파 무선 통신 범위

주파수 용도 전파 방식
30MHz~1GHz FM 라디오, TV Radio LoS
1~30GHz 위성, 전자렌지, Wi-Fi Radio LoS
30GHz 이상 적외선, 가시광선 Optical LoS

 

 

📡 Microwave 통신

• Terrestrial: 지상 마이크로파, 고정 Parabolic 안테나, LoS 필요

 

• Satellite:

• Uplink (고주파): 지상 → 위성

• Downlink (저주파): 위성 → 지상

• 반복기(repeater)로 신호 재전송

• 가입자는 다운링크 속도에 민감 → 더 빠르게 설계

 

📶 무선 전파 전파 방식

주파수 전파 방식 예시
~2MHz Ground wave AM 라디오
2~30MHz Sky wave 군통신, 아마추어 무선
30MHz~ Radio/Optical LoS FM, 위성통신, Wi-Fi

 

 

💡 정리 요점

• 전송 성능은 BW, SNR, 링크 길이, 매체 특성에 의해 결정됨

• 고주파는 빠르지만 감쇠에 약하므로 설계 시 트레이드오프 고려

• 디지털 통신에서는 리피터 중심, 아날로그는 앰프 중심

• 채널 설계는 Pr > Pc 조건 만족하도록 해야 함

 

 

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