라인 끝 부분의 누화 - 내부 노이즈 소스에 대한 케이블의 노이즈 내성을 결정합니다. 일반적으로 한 쌍에서 다른 쌍으로의 상호 간섭이 중요한 값에 도달하고 유용한 신호에 상응하는 내부 간섭을 생성할 수 있는 여러 꼬인 쌍으로 구성된 케이블과 관련하여 평가됩니다.
데이터 전송의 신뢰성(또는 비트 오류율)은 전송된 각 데이터 비트의 손상 가능성을 나타냅니다. 정보 신호가 왜곡되는 이유는 회선 간섭과 제한된 대역폭 때문입니다. 따라서 데이터 전송의 신뢰성을 높이는 것은 회선의 잡음 내성 수준을 높이고, 케이블의 누화 수준을 줄이고, 더 많은 광대역 통신 회선을 사용함으로써 달성됩니다.
추가적인 오류 보호 기능이 없는 기존 케이블 통신 회선의 경우 데이터 전송 신뢰성은 일반적으로 10 -4 -10 -6입니다. 이는 평균적으로 전송된 10 4 또는 10 6 비트 중 한 비트의 값이 왜곡된다는 의미입니다.
통신회선 장비(데이터 전송 장비 - ATD)는 컴퓨터를 통신 회선에 직접 연결하는 엣지 장비입니다. 이는 통신 회선의 일부이며 일반적으로 물리적 수준에서 작동하여 필요한 모양과 전력의 신호 전송 및 수신을 보장합니다. ADF의 예로는 모뎀, 어댑터, 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환기가 있습니다.
ADF에는 통신 회선을 통해 전송할 데이터를 생성하고 ADF에 직접 연결되는 사용자의 데이터 단말 장비(DTE)가 포함되어 있지 않습니다. 예를 들어 DTE에는 로컬 네트워크 라우터가 포함됩니다. 장비를 APD 등급과 DOD 등급으로 나누는 것은 매우 임의적입니다.
장거리 통신 회선에서는 정보 신호의 품질(형태, 전력, 지속 시간)을 개선하고 두 장치 간의 통신을 위한 영구 복합 채널(엔드 투 엔드 채널)을 생성하는 두 가지 주요 문제를 해결하는 중간 장비가 사용됩니다. 네트워크 가입자. LCS에서는 물리적 매체(케이블, 무선 방송)의 길이가 짧은 경우 중간 장비를 사용하지 않으므로 매개변수를 중간에 복원하지 않고도 한 네트워크 어댑터에서 다른 네트워크 어댑터로 신호를 전송할 수 있습니다.
글로벌 네트워크는 수백, 수천 킬로미터에 걸쳐 고품질 신호 전송을 보장합니다. 따라서 증폭기는 특정 거리에 설치됩니다. 두 가입자 사이에 종단 간 회선을 생성하려면 멀티플렉서, 디멀티플렉서 및 스위치가 사용됩니다.
통신 채널의 중간 장비는 사용자에게 투명하지만(사용자는 이를 인지하지 못함) 실제로는 다음과 같은 복잡한 네트워크를 형성합니다. 기본 네트워크컴퓨터, 전화 및 기타 네트워크 구축을 위한 기반 역할을 합니다.
구별하다 아날로그 및 디지털 통신 회선, 다양한 유형의 중간 장비를 사용합니다. 아날로그 라인에서 중간 장비는 연속적인 값 범위를 갖는 아날로그 신호를 증폭하도록 설계되었습니다. 고속 아날로그 채널에서는 여러 개의 저속 아날로그 가입자 채널을 하나의 고속 채널로 다중화하는 주파수 다중화 기술이 구현됩니다. 직사각형 정보 신호의 상태 수가 유한한 디지털 통신 채널에서 중간 장비는 신호의 모양을 개선하고 반복 주기를 복원합니다. 이는 각 저속 채널에 고속 채널 시간의 일정 부분이 할당될 때 채널의 시간 다중화 원리에 따라 고속 디지털 채널을 형성하는 기능을 제공합니다.
디지털 통신 회선을 통해 개별 컴퓨터 데이터를 전송할 때 회선을 통해 전송되는 정보 신호의 매개 변수가 표준화되어 있기 때문에 물리 계층 프로토콜이 정의되지만 아날로그 회선을 통해 전송할 때는 정보 신호가 임의적이기 때문에 정의되지 않습니다. 모양과 관련이 없으며 데이터 전송 장비에서 1과 0을 나타내는 방법에는 요구 사항이 없습니다.
다음은 통신 네트워크에 적용되는 것입니다. 정보 전송 모드:
· 단방향, 송신기와 수신기가 하나의 통신 채널로 연결되어 정보가 한 방향으로만 전송되는 경우(텔레비전 통신 네트워크의 경우 일반적임)
· 반이중(half-duplex), 두 개의 통신 노드가 하나의 채널로 연결된 경우 이를 통해 정보가 한 방향으로 교대로 전송된 다음 반대 방향으로 교대로 전송됩니다(이것은 정보 참조, 요청-응답 시스템에 일반적임).
· 이중(duplex): 두 개의 통신 노드가 두 개의 채널(순방향 통신 채널과 역방향 채널)로 연결되어 정보가 반대 방향으로 동시에 전송되는 경우. 이중 채널은 결정 및 정보 피드백이 있는 시스템에서 사용됩니다.
전환된 전용 통신 채널. TSS에서는 전용(비교환) 통신 채널과 이러한 채널을 통한 정보 전송 기간 동안 전환되는 채널을 구분합니다.
전용 통신 채널을 사용하는 경우 통신 노드의 송수신 장비는 지속적으로 서로 연결됩니다. 이는 정보 전송을 위한 시스템의 높은 수준의 준비, 더 높은 통신 품질 및 대량의 트래픽 지원을 보장합니다. 전용 통신 채널을 갖춘 네트워크 운영 비용이 상대적으로 높기 때문에 채널이 충분히 로드된 경우에만 수익성이 달성됩니다.
고정된 양의 정보를 전송하는 기간 동안만 생성되는 교환 통신 채널은 높은 유연성과 상대적으로 저렴한 비용(트래픽 양이 적음)이 특징입니다. 이러한 채널의 단점: 전환 시간 손실(가입자 간 통신 설정), 통신 회선의 특정 섹션 점유로 인한 차단 가능성, 낮은 통신 품질, 상당한 양의 트래픽으로 인한 높은 비용.
통신 회선을 통해 전송되어야 하는 소스 정보는 개별적(컴퓨터 출력 데이터)이거나 아날로그(음성, 텔레비전 이미지)일 수 있습니다.
개별 데이터 전송두 가지 유형의 물리적 코딩 사용을 기반으로 합니다.
ㅏ) 아날로그 변조정현파 반송파 신호의 파라미터를 변경하여 코딩을 수행하는 경우;
비) 디지털 코딩직사각형 정보 펄스 시퀀스의 레벨을 변경함으로써.
아날로그 변조는 동일한 정보 전송 속도에서 디지털 코딩보다 폭이 훨씬 작은 신호 스펙트럼을 생성하지만 이를 구현하려면 더 복잡하고 값비싼 장비가 필요합니다.
현재 아날로그 형식의 소스 데이터는 통신 채널을 통해 이산 형식(1과 0의 시퀀스)으로 점점 더 많이 전송되고 있습니다. 이산 변조아날로그 신호.
아날로그 변조. 이는 좁은 주파수 대역의 채널을 통해 개별 데이터를 전송하는 데 사용되며, 대표적인 예로 전화 네트워크 사용자에게 제공되는 음성 주파수 채널이 있습니다. 이 채널은 300~3400Hz의 주파수로 신호를 전송합니다. 즉, 대역폭은 3100Hz입니다. 이 대역은 허용 가능한 품질의 음성 전송에 매우 충분합니다. 음성 채널의 제한된 대역폭은 전화 네트워크의 다중화 및 채널 전환 장비 사용과 관련이 있습니다.
개별 데이터를 전송하기 전에 원래 이진수 시퀀스의 반송파 사인파가 변조기-복조기(모뎀)를 사용하여 전송 측에서 변조됩니다. 역변환(복조)은 수신 모뎀에서 수행됩니다.
디지털 데이터를 아날로그 형식으로 변환하는 세 가지 방법 또는 아날로그 변조 방법에는 세 가지가 있습니다.
· 진폭 변조, 전송된 정보 비트의 순서에 따라 정현파 진동 반송파의 진폭만 변경되는 경우: 예를 들어 1을 전송하면 진동의 진폭이 크게 설정되고 0을 전송하면 작게 설정됩니다. , 또는 반송파 신호가 전혀 없습니다.
· 주파수 변조, 변조 신호(전송된 정보 비트)의 영향을 받을 때 정현파 발진의 반송파 주파수만 변경됩니다. 예를 들어 0을 전송하면 낮고 1을 전송하면 높습니다.
· 위상 변조, 전송된 정보 비트의 시퀀스에 따라 정현파 진동의 반송파 위상만 변경되는 경우: 신호 1에서 신호 0으로 또는 그 반대로 이동할 때 위상은 180° 변경됩니다.
순수한 형태의 진폭 변조는 잡음 내성이 낮기 때문에 실제로는 거의 사용되지 않습니다. 주파수 변조는 모뎀에서 복잡한 회로를 필요로 하지 않으며 일반적으로 300 또는 1200bps에서 작동하는 저속 모뎀에 사용됩니다. 데이터 전송 속도의 증가는 결합된 변조 방법(종종 진폭과 위상을 결합)을 사용하여 달성됩니다.
이산 데이터를 전송하는 아날로그 방식은 하나의 채널에서 서로 다른 반송파 주파수의 신호를 사용하여 광대역 전송을 제공합니다. 이는 많은 수의 가입자의 상호 작용을 보장합니다(각 가입자 쌍은 자체 주파수로 작동함).
디지털 코딩. 개별 정보를 디지털 방식으로 인코딩할 때 두 가지 유형의 코드가 사용됩니다.
a) 신호 전위 값만 정보 1과 0을 표시하는 데 사용되며 해당 드롭은 고려되지 않는 경우의 전위 코드
b) 펄스 코드, 이진 데이터가 특정 극성의 펄스 또는 특정 방향의 전위 강하로 표시되는 경우.
이진 신호를 표현하기 위해 직사각형 펄스를 사용할 때 이산 정보의 디지털 인코딩 방법에는 다음 요구 사항이 적용됩니다.
· 송신기와 수신기 간의 동기화를 보장합니다.
· 동일한 비트 전송률에서 결과 신호의 가장 작은 스펙트럼 폭을 보장합니다(신호의 스펙트럼이 더 좁을수록 동일한 대역폭의 회선에서 더 높은 데이터 전송 속도를 얻을 수 있으므로).
· 전송된 데이터의 오류를 인식하는 능력;
· 구현 비용이 상대적으로 저렴합니다.
물리 계층은 왜곡된 데이터만 인식(오류 감지)하므로 시간이 절약됩니다. 수신된 프레임이 버퍼에 완전히 배치될 때까지 기다리지 않고 프레임에서 잘못된 비트를 인식하면 수신자가 즉시 이를 거부하기 때문입니다. 더 복잡한 작업(왜곡된 데이터 수정)은 더 높은 수준의 프로토콜(채널, 네트워크, 전송 또는 애플리케이션)에 의해 수행됩니다.
수신기가 수신 데이터를 언제 읽을지 정확히 알 수 있도록 송신기와 수신기의 동기화가 필요합니다. 클록 신호는 수신기를 전송된 메시지에 맞춰 조정하고 수신기를 수신 데이터 비트와 동기화되도록 유지합니다. 별도의 클럭 통신 회선을 사용하여 단거리(컴퓨터 내부 블록 간, 컴퓨터와 프린터 간)로 정보를 전송할 때 동기화 문제가 쉽게 해결됩니다. 정보는 다음 클럭 펄스가 도착하는 순간에만 읽혀집니다. 컴퓨터 네트워크에서는 값비싼 케이블의 도체를 절약하기 위한 목적과 케이블의 도체 특성의 이질성(원거리에 걸쳐 고르지 못한 신호 전파 속도로 인해 비동기화가 발생할 수 있음)이라는 두 가지 이유로 클럭 펄스 사용을 거부합니다. 클록 라인의 클록 펄스와 메인 라인의 정보 펄스로 인해 데이터 비트가 건너뛰거나 다시 읽혀집니다.
현재 네트워크에서 송신기와 수신기의 동기화는 다음을 사용하여 달성됩니다. 자체 동기화 코드(SK). CS를 사용하여 전송된 데이터를 코딩하는 것은 채널의 정보 신호 레벨이 정기적이고 빈번하게 변경(전환)되도록 하는 것입니다. 각 신호 레벨이 높은 것에서 낮은 것으로 또는 그 반대로 전환되는 것은 수신기를 조정하는 데 사용됩니다. 최상의 신호는 하나의 정보 비트를 수신하는 데 필요한 시간 간격 동안 신호 레벨 전환을 최소한 한 번 제공하는 신호입니다. 신호 레벨 전환이 빈번할수록 수신기의 동기화 신뢰성이 높아지고 수신된 데이터 비트가 더 확실하게 식별됩니다.
개별 정보의 디지털 인코딩 방법에 대해 지정된 요구 사항은 어느 정도 상호 모순됩니다. 따라서 아래에 설명된 각 인코딩 방법은 다른 인코딩 방법에 비해 고유한 장점과 단점이 있습니다.
자체 시간 코드. 가장 일반적인 SC는 다음과 같습니다.
· 0으로 돌아가지 않는 잠재적 코드(NRZ – Non Return to Zero);
· 양극성 펄스 코드(RZ 코드);
· 맨체스터 코드;
· 교차 수준 반전이 있는 양극성 코드.
그림에서. 도 32는 이러한 SK를 사용하여 메시지 0101100을 인코딩하는 방식을 보여줍니다.
쌀. 32. 자체 동기화 코드를 사용한 메시지 인코딩 방식
2 물리 계층의 기능 전기/광 신호에 의한 비트 표현 비트 코딩 비트 동기화 물리적 통신 채널을 통한 비트 전송/수신 물리적 환경과의 조정 전송 속도 범위 신호 레벨, 커넥터 모든 네트워크 장치 하드웨어 구현(네트워크 어댑터 ) 예: 10 BaseT - UTP cat 3, 100ohm, 100m, 10Mbit/s, MII 코드, RJ-45
5 데이터 전송 장비 변환기 메시지 - El. 신호 인코더(압축, 보정 코드) 변조기 중간 장비 통신 품질 향상 - (앰프) 복합 채널 생성 - (스위치) 채널 다중화 - (멀티플렉서) (LAN에는 PA가 없을 수 있음)
6 통신 회선의 주요 특징 처리량(프로토콜) 데이터 전송의 신뢰성(프로토콜) 전파 지연 진폭-주파수 응답(AFC) 대역폭 감쇠 노이즈 내성 회선 근단에서의 누화 단가
9 감쇠 A – 주파수 응답의 한 지점 A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin 데시벨(dB) A=20 log 10 Uout/Uin 데시벨(dB) q 예 1: 핀 = 10mW , Pout =5 mW 감쇠 = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0.5 = - 3 dB q 예 2: UTP cat 5 감쇠 >= -23.6 dB F= 100 MHz, L= 100 M 일반적으로 A가 표시됩니다. 신호의 기본 주파수에 대해 = -23.6 dB F= 100 MHz, L= 100 M 일반적으로 A는 주 신호 주파수로 표시됩니다."> 
11 잡음 내성 광섬유 라인 케이블 라인 유선 가공선 무선 라인(차폐, 꼬임) 외부 간섭에 대한 내성 내부 간섭에 대한 내성 근단 누화 감쇠(NEXT) 원단 누화 감쇠(FEXT) (FEXT - 한 방향의 두 쌍 )
12 Near End Cross Talk 손실 – NEXT 다중 쌍 케이블의 경우 NEXT = 10 log Pout/Pin dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT 
13 데이터 전송의 신뢰성 비트 오류율 – BER 데이터 비트 손상 가능성 원인: 외부 및 내부 간섭, 좁은 대역폭 어려움: 잡음 내성 증가, NEXT 간섭 감소, 대역폭 확장 연선 BER ~ 광섬유 케이블 BER ~ 추가 보호 수단 없음 :: 교정 코드, 반복 프로토콜
16 연선 연선(TP) 호일 스크린 편조 와이어 스크린 절연 전선 외피 UTP 비차폐 연선 카테고리 1, 외피 내 UTP Cat 쌍 STP 차폐 연선 유형 유형 1…9 각 쌍에는 자체 스크린이 있습니다. 각 쌍에는 자체 단계가 있습니다. 트위스트, 나만의 컬러 노이즈 내성 비용 복잡성 배치
18 광섬유 두 매체의 경계면에서 빔의 내부 전반사 n1 > n2 - (굴절률) n1 n2 n2 - (굴절률) n1 n2"> n2 - (굴절률) n1 n2"> n2 - (굴절률) n1 n2" title="18 광섬유 광학 두 경계에서 빔의 전체 내부 반사 매체 n1 > n2 - (굴절률) n1 n2"> title="18 광섬유 두 매체의 경계면에서 빔의 내부 전반사 n1 > n2 - (굴절률) n1 n2"> !}
22 광섬유 케이블 다중 모드 광섬유 MMF50/125, 62.5/125, 단일 모드 FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz – 100 km BaseLH5000 km - 1 Gbit/s (2005) MMSM
23 광 신호 소스 채널: 소스 - 캐리어 - 수신기(검출기) 소스 LED(발광 다이오드) nm 비간섭성 소스 - MMF 반도체 레이저 간섭성 소스 - SMF - 전력 = f(t o) 검출기 포토다이오드, 핀 다이오드, 애벌런치 다이오드
25 구조적 케이블링 시스템 - SCS 구조적 케이블링 시스템 - SCS 최초의 LAN - 다양한 케이블 및 토폴로지 SCS 케이블 시스템 통합 - 개방형 LAN 케이블링 인프라(하위 시스템, 구성 요소, 인터페이스) - 네트워크 기술로부터 독립 - LAN 케이블, TV, 보안 시스템 등. - 특정 네트워크 기술을 참조하지 않는 범용 케이블링 - 생성자
27 SCS 표준(기본) EIA/TIA-568A 상업용 건물 통신 배선 표준(미국) CENELEC EN50173 일반 케이블링 체계의 성능 요구 사항(유럽) ISO/IEC IS 정보 기술 - 고객 구내 케이블링을 위한 일반 케이블링 각 하위 시스템의 경우: 데이터 전송 매체 . 토폴로지 허용 거리(케이블 길이) 사용자 연결 인터페이스입니다. 케이블 및 연결 장비. 처리량(성능). 설치 실습(수평 하위 시스템 - UTP, 스타, 100m...)
28 무선 통신 무선 전송 장점: 편리성, 접근할 수 없는 지역, 이동성. 신속한 배치... 단점: 높은 수준의 간섭(특수 수단: 코드, 변조...), 일부 범위 사용의 어려움 통신 회선: 송신기 - 매체 - 수신기 LAN 특성 ~ F(Δf, fн);
34 2. 셀룰러 전화 영역을 셀로 분할 주파수 재사용 저전력(크기) 중앙 - 유럽 기지국 - 글로벌 모바일 시스템 - GSM 무선 전화 1. 저전력 무선국 - (휴대폰 기반, 300m) DECT 디지털 유럽 무선 통신 로밍 - 하나의 핵심 네트워크에서 다른 핵심 네트워크로 전환 - 셀룰러 통신의 기초
35 위성 통신 위성 기반(반사경 증폭기) 트랜시버 - 트랜스폰더 H~50 MHz (1 위성 ~ 20 트랜스폰더) 주파수 범위: C. Ku, Ka C - 아래로 3.7 - 4.2 GHz 위로 5.925-6.425 GHz Ku - 감소 11.7-12.2GHz 증가 14.0-14.5GHz Ka - 감소 17.7-21.7GHz 증가 27.5-30.5GHz
36 위성통신. 위성 유형 위성 통신: 마이크로파 - 가시선 정지궤도 넓은 적용 범위 고정, 낮은 마모 중계 위성, 방송, 저렴한 비용, 비용은 거리에 좌우되지 않음, 즉시 연결 설정(Mil) Tz=300ms 낮은 보안, 초기에는 큰 안테나(그러나 VSAT) 중궤도 km GPS(Global Positioning System) GPS - 위성 24개 저궤도 km 낮은 적용 범위 낮은 대기 시간 인터넷 액세스
40 확산 스펙트럼 기술 무선 통신을 위한 특수 변조 및 코딩 기술 C(Bit/s) = Δ F(Hz) * log2(1+Ps/P N) 전력 감소 잡음 내성 Stealth OFDM, FHSS(, Blue-Tooth), DSSS, CDMA
주제 2. 물리 계층
계획
데이터 전송의 이론적 기초
전압이나 전류와 같은 물리량을 변경하여 전선을 통해 정보를 전송할 수 있습니다. 전압이나 전류의 값을 단일 값의 시간 함수로 표현함으로써 신호의 동작을 모델링하고 수학적 분석을 적용할 수 있습니다.푸리에 급수
19세기 초, 프랑스 수학자 장 밥티스트 푸리에(Jean-Baptiste Fourier)는 주기 T를 갖는 모든 주기 함수가 사인과 코사인의 합으로 구성된 계열(아마도 무한함)로 확장될 수 있음을 증명했습니다.(2.1)
여기서 는 기본 주파수(고조파)이고 는 n차 고조파의 사인과 코사인의 진폭이며 c는 상수입니다. 이러한 전개를 푸리에 급수(Fourier series)라고 합니다. 푸리에 급수로 확장된 함수는 이 급수의 요소로부터 복원될 수 있습니다. 즉, 주기 T와 고조파 진폭을 알면 급수의 합(2.1)을 사용하여 원래 함수를 복원할 수 있습니다.
유한한 지속 시간(모든 정보 신호는 유한한 지속 시간을 가짐)을 갖는 정보 신호는 전체 신호가 끝없이 반복되는(즉, T에서 2T까지의 간격이 완전히 반복된다고 상상하면) 푸리에 급수로 확장될 수 있습니다. 0에서 T까지의 간격 등).
주어진 함수에 대해 진폭을 계산할 수 있습니다. 이렇게 하려면 방정식 (2.1)의 왼쪽과 오른쪽을 곱한 다음 0에서 T까지 적분해야 합니다. 이후:
(2.2)
시리즈의 멤버는 단 한 명뿐입니다. 행이 완전히 사라집니다. 마찬가지로 식 (2.1)을 곱하고 0에서 T까지 시간에 따라 적분하면 값을 계산할 수 있습니다. 방정식의 양변을 바꾸지 않고 적분하면 상수의 값을 얻을 수 있습니다. 와 함께. 이러한 조치의 결과는 다음과 같습니다.
(2.3.)
관리형 미디어
네트워크의 물리적 계층의 목적은 원시 비트 스트림을 한 시스템에서 다른 시스템으로 전송하는 것입니다. 전송에는 신호 전파 매체라고도 불리는 다양한 물리적 매체가 사용될 수 있습니다. 각각에는 대역폭, 대기 시간, 가격, 설치 및 사용 용이성에 대한 특징적인 세트가 있습니다. 미디어는 구리선 및 광섬유 케이블과 같은 유도 미디어와 케이블이 없는 무선 및 레이저 빔 전송과 같은 비유도 미디어의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.자기 매체
한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 전송하는 가장 쉬운 방법 중 하나는 데이터를 자기 테이프나 기타 이동식 미디어(예: 재기록 가능한 DVD)에 굽고 해당 테이프와 디스크를 물리적으로 대상으로 운반하여 그곳에서 읽는 것입니다.높은 처리량. 표준 Ultrium 테이프 카트리지는 200GB를 수용합니다. 이러한 카세트 중 약 1,000개는 60x60x60 상자에 들어가며 총 용량은 1,600Tbits(1.6Pbits)입니다. 테이프 상자는 Federal Express나 다른 운송업체를 통해 24시간 이내에 미국 내로 배송될 수 있습니다. 이러한 전송을 위한 유효 대역폭은 1600Tbit/86400s 또는 19Gbit/s입니다. 대상이 단 한 시간 거리에 있는 경우 처리량은 400Gbit/s를 초과합니다. 어떤 컴퓨터 네트워크도 아직 그러한 지표에 근접할 수 없습니다.
경제적입니다. 카세트의 도매 가격은 약 40달러입니다. 테이프 한 상자의 가격은 4,000달러이며, 동일한 테이프를 수십 번 사용할 수 있습니다. 운송 비용으로 $1000를 추가하면(실제로는 훨씬 적음) 200TB를 전송하는 데 약 $5000, 즉 기가바이트당 3센트를 얻게 됩니다.
결함. 자기테이프를 이용한 데이터 전송 속도는 우수하지만, 전송에 수반되는 지연 시간은 매우 높습니다. 전송 시간은 밀리초가 아닌 분 또는 시간 단위로 측정됩니다. 많은 애플리케이션에서는 원격 시스템(연결 모드)의 즉각적인 응답이 필요합니다.
꼬인 쌍
연선은 두 개의 절연 구리선으로 구성되며 일반적인 직경은 1mm입니다. 전선은 나선형으로 서로 꼬여 있습니다. 이를 통해 근처에 있는 여러 꼬임 쌍의 전자기 상호 작용을 줄일 수 있습니다.응용 – 전화선, 컴퓨터 네트워크. 수 킬로미터 거리에 걸쳐 전력 감쇠 없이 신호를 전송할 수 있습니다. 장거리에서는 중계기가 필요합니다. 보호 코팅이 된 케이블로 결합됩니다. 케이블에서는 신호 간섭을 피하기 위해 한 쌍의 전선이 꼬여 있습니다. 아날로그 및 디지털 데이터를 모두 전송하는 데 사용할 수 있습니다. 대역폭은 와이어의 직경과 길이에 따라 다르지만 대부분의 경우 수 킬로미터의 거리에서 초당 수 메가비트의 속도를 달성할 수 있습니다. 상대적으로 높은 처리량과 저렴한 가격으로 인해 트위스트 페어 케이블이 널리 사용되고 있으며 앞으로도 계속 인기를 끌 것으로 예상됩니다.
연선 케이블은 여러 형태로 제공되며 그 중 두 가지는 컴퓨터 네트워크 분야에서 특히 중요합니다. 카테고리 3(CAT 3) 연선은 함께 꼬인 두 개의 절연 전선으로 구성됩니다. 이러한 4개의 쌍은 일반적으로 플라스틱 껍질에 함께 배치됩니다.
카테고리 5 연선(CAT 5)은 카테고리 3 연선과 유사하지만 와이어 길이 1cm당 감는 수가 더 많습니다. 이를 통해 서로 다른 채널 간의 간섭을 더욱 줄이고 장거리 신호 전송 품질을 향상시킬 수 있습니다(그림 1).
쌀. 1. UTP 카테고리 3(a), UTP 카테고리 5(b).
이러한 모든 유형의 연결을 종종 UTP(비차폐 연선 - 비차폐 연선)라고 합니다.
IBM의 차폐 연선 케이블은 IBM 외부에서는 인기를 끌지 못했습니다.
동축 케이블
데이터 전송의 또 다른 일반적인 수단은 동축 케이블입니다. 트위스트 페어보다 차폐 성능이 뛰어나므로 더 빠른 속도로 더 먼 거리에 데이터를 전송할 수 있습니다. 두 가지 유형의 케이블이 널리 사용됩니다. 그 중 하나인 50Ω은 일반적으로 디지털 데이터 전송에만 사용됩니다. 또 다른 유형의 케이블인 75Ω은 케이블 TV뿐만 아니라 아날로그 정보를 전송하는 데 자주 사용됩니다.케이블의 단면도가 그림 2에 나와 있습니다.
쌀. 2. 동축 케이블.
동축 케이블의 설계 및 특수 유형의 차폐는 높은 처리량과 탁월한 노이즈 내성을 제공합니다. 최대 처리량은 라인의 품질, 길이 및 신호 대 잡음비에 따라 달라집니다. 최신 케이블의 대역폭은 약 1GHz입니다.
적용 – 전화 시스템(트렁크), 케이블 TV, 지역 네트워크.
광섬유
현재 광섬유 기술은 최대 50,000Gbit/s(50Tbit/s)의 데이터 전송 속도에 도달할 수 있으며, 많은 전문가들은 보다 진보된 재료를 찾기 위해 바쁘게 움직이고 있습니다. 오늘날 실제적인 10Gbps 제한은 전기 신호를 광 신호로 또는 그 반대로 더 빠르게 변환할 수 없기 때문에 발생합니다. 그러나 실험실에서는 단일 광섬유에서 100Gbps의 속도가 이미 달성되었습니다.광섬유 전송 시스템은 광원, 광 신호가 이동하는 캐리어, 신호 수신기 또는 감지기의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 가벼운 자극은 1로 간주되고 자극이 없으면 0으로 간주됩니다. 빛은 초박형 유리 섬유를 통해 이동합니다. 빛이 닿으면 감지기는 전기 펄스를 생성합니다. 광섬유의 한쪽 끝에 광원을 연결하고 다른 쪽 끝에 검출기를 연결함으로써 단방향 데이터 전송 시스템을 얻습니다.
광 신호를 전송할 때 두 매체에서 전환되는 동안 빛의 반사 및 굴절 특성이 사용됩니다. 따라서 빛이 매체의 경계면에 일정한 각도로 공급되면 광선은 완전히 반사되어 광섬유에 고정됩니다(그림 3).
쌀. 3. 빛의 굴절 특성.
광섬유 케이블에는 두 가지 유형이 있습니다. 다중 모드 - 빛의 빔을 전송하고, 단일 모드 - 여러 파장의 한계까지 얇고 거의 도파관처럼 작동하며 빛은 반사 없이 직선으로 이동합니다. 오늘날의 단일 모드 광섬유 링크는 최대 100km 거리에서 50Gbps로 작동할 수 있습니다.
통신 시스템에 사용되는 파장 범위는 각각 0.85, 1.30, 1.55μm의 세 가지입니다.
광섬유 케이블의 구조는 동축선의 구조와 유사합니다. 유일한 차이점은 첫 번째 메쉬에는 스크리닝 메쉬가 없다는 것입니다.
광섬유 코어의 중앙에는 빛이 이동하는 유리 코어가 있습니다. 다중모드 광섬유의 코어 직경은 50미크론으로 사람 머리카락 굵기와 거의 같다. 단일 모드 광섬유의 코어 직경은 8~10미크론입니다. 코어는 코어보다 굴절률이 낮은 유리층으로 덮여 있습니다. 빛이 코어 밖으로 빠져나가는 것을 보다 확실하게 방지하도록 설계되었습니다. 외부 층은 유약을 보호하는 플라스틱 껍질입니다. 광섬유 가닥은 일반적으로 외부 피복으로 보호되는 묶음으로 그룹화됩니다. 그림 4는 3코어 케이블을 보여줍니다.
쌀. 4. 3코어 광섬유 케이블.
파손된 경우 케이블 섹션을 세 가지 방법으로 연결할 수 있습니다.
- 케이블 끝 부분에 특수 커넥터를 부착하여 케이블을 광 소켓에 삽입할 수 있습니다. 손실은 광량의 10~20%이지만 시스템 구성 변경이 용이하다.
접합 - 케이블의 깔끔하게 절단된 두 끝을 서로 나란히 놓고 특수 커플 링으로 고정합니다. 케이블 끝을 정렬하면 빛 투과율이 향상됩니다. 손실 - 광전력의 10%.
퓨전. 실질적으로 손실이 없습니다.
1 번 테이블.
LED와 반도체 레이저 사용량 비교표
광케이블의 수신단은 빛이 닿을 때 전기 펄스를 생성하는 포토다이오드입니다.
광섬유 케이블과 구리선의 비교 특성.
광섬유에는 다음과 같은 여러 가지 장점이 있습니다.- 고속.
신호 감쇠 감소, 더 적은 수의 중계기에서 출력(5개가 아닌 50km당 1개)
외부 전자기 방사선에 대해 불활성이며 화학적으로 중성입니다.
무게가 더 가볍습니다. 길이가 1km인 1000개의 구리 연선의 무게는 약 8000kg입니다. 한 쌍의 광섬유 케이블은 무게가 100kg에 불과하고 대역폭이 더 넓습니다.
낮은 설치 비용
- 설치 중 복잡성과 역량.
취약성
구리보다 더 비쌉니다.
단순 모드에서 전송하려면 네트워크 간에 최소 2개의 와이어가 필요합니다.
무선 통신
전자기 스펙트럼
전자의 움직임은 공간(진공에서도)으로 전파될 수 있는 전자기파를 생성합니다. 초당 전자기 진동 수를 주파수라고 하며 헤르츠 단위로 측정됩니다. 두 개의 연속적인 최대값(또는 최소값) 사이의 거리를 파장이라고 합니다. 이 수량은 전통적으로 그리스 문자(람다)로 표시됩니다.적절한 크기의 안테나가 전기 회로에 포함되면 특정 거리에서 수신기가 전자기파를 성공적으로 수신할 수 있습니다. 모든 무선 통신 시스템은 이 원칙을 기반으로 합니다.
진공에서는 모든 전자기파가 주파수에 관계없이 동일한 속도로 이동합니다. 이 속도를 빛의 속도(3*108m/s)라고 합니다. 구리나 유리에서 빛의 속도는 이 값의 약 2/3이며 주파수에 따라 약간씩 달라집니다.
수량과 다음의 관계:
주파수()는 MHz 단위로 측정되고 파장()은 미터 단위로 측정됩니다.
모든 전자기파의 총체는 소위 전자기 복사의 연속 스펙트럼을 형성합니다 (그림 5). 라디오, 마이크로파, 적외선 및 가시광선은 파동의 진폭, 주파수 또는 위상 변조를 사용하여 정보를 전송하는 데 사용될 수 있습니다. 자외선, X선, 감마선은 고주파로 인해 더욱 좋아지지만 생성 및 변조가 어렵고 건물을 잘 투과하지 못하며 모든 생명체에게 위험합니다. 범위의 공식 명칭은 표 6에 나와 있습니다.
쌀. 5. 전자기 스펙트럼과 통신에서의 응용.
표 2.
공식 ITU 밴드 이름
전자기파가 전달할 수 있는 정보의 양은 채널의 주파수 범위와 관련이 있습니다. 현대 기술을 사용하면 저주파에서 헤르츠당 여러 비트를 인코딩할 수 있습니다. 일부 조건에서는 이 수치가 고주파수에서 8배 증가할 수 있습니다.
파장 범위의 폭을 알면 해당 주파수 범위와 데이터 전송 속도를 계산할 수 있습니다.
예: 1.3미크론 범위의 광섬유 케이블의 경우. 그러면 8bit/s에서 240Tbit/s의 전송 속도를 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다.
무선통신
전파는 발생하기 쉽고, 장거리를 이동하고, 벽을 통과하고, 건물을 돌아다니며, 모든 방향으로 퍼집니다. 전파의 특성은 주파수에 따라 달라집니다(그림 6). 낮은 주파수에서 작동할 때 전파는 장애물을 잘 통과하지만, 송신기에서 멀어질수록 공기 중 신호 강도가 급격하게 떨어집니다. 전력과 소스로부터의 거리의 비율은 대략 다음과 같이 표현됩니다: 1/r2. 고주파수에서 전파는 일반적으로 직선으로만 이동하고 장애물에서 반사되는 경향이 있습니다. 또한, 예를 들어 비에 의해 흡수됩니다. 모든 주파수의 무선 신호는 스파크 브러시 모터 및 기타 전기 장비의 간섭을 받기 쉽습니다.쌀. 6. VLF, LF, MF 범위의 파동은 지구 표면의 불규칙성을 중심으로 구부러지고(a), HF 및 VHF 범위의 파동은 전리층에서 반사되어 지구에 흡수됩니다(b).
마이크로파 통신
100MHz 이상의 주파수에서는 전파가 거의 직선으로 이동하므로 좁은 빔으로 집중될 수 있습니다. 포물선형 안테나(예: 잘 알려진 위성 TV 접시)를 사용하여 좁은 빔에 에너지를 집중하면 신호 대 잡음비가 향상되지만 이러한 통신을 위해서는 송신 안테나와 수신 안테나가 서로를 매우 정확하게 조준해야 합니다.낮은 주파수의 전파와 달리 마이크로파는 건물을 잘 통과하지 못합니다. 마이크로파 무선 통신은 장거리 전화, 휴대폰, 텔레비전 방송 및 기타 분야에서 널리 사용되어 스펙트럼 대역폭이 심각하게 부족했습니다.
이 연결은 광섬유에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. 가장 중요한 것은 케이블을 설치할 필요가 없으므로 신호 경로를 따라 토지를 임대하는 비용을 지불할 필요가 없다는 것입니다. 50km마다 작은 토지를 구입하고 그 위에 중계 타워를 설치하면 충분합니다.
적외선 및 밀리미터파
케이블을 사용하지 않는 적외선 및 밀리미터파 방사는 단거리 통신(예: 리모컨)에 널리 사용됩니다. 상대적으로 방향성이 있고 저렴하며 설치가 쉽지만 단단한 물체를 관통하지는 않습니다.적외선 통신은 데스크탑 컴퓨팅 시스템(예: 랩톱과 프린터 연결)에 사용되지만 여전히 통신에서는 중요한 역할을 하지 않습니다.
통신위성
정지궤도(GEO), 중고도(MEO), 저궤도(LEO) 위성 유형이 사용됩니다(그림 7).쌀. 7. 통신 위성 및 그 속성: 궤도 고도, 지연, 지구 전체 표면을 커버하는 데 필요한 위성 수.
공중교환전화망
전화 시스템 구조
일반적인 중거리 전화 경로의 구조는 그림 8에 나와 있습니다.쌀. 8. 가입자 간 평균 거리를 갖는 일반적인 통신 경로.
로컬 통신 회선: 모뎀, ADSL, 무선 통신
컴퓨터는 디지털 신호로 작동하고 지역 전화선은 아날로그 신호의 전송을 나타내므로 디지털에서 아날로그로의 변환을 수행하기 위해 모뎀이라는 장치가 사용되며 프로세스 자체를 변조 / 복조라고합니다. (그림 9).쌀. 9. 디지털 신호를 전송할 때 전화선을 사용합니다.
변조 방법에는 3가지가 있습니다(그림 10).
- 진폭 변조 - 2개의 서로 다른 신호 진폭이 사용됩니다(0과 1에 대해).
주파수 - 여러 가지 다른 신호 주파수가 사용됩니다(0과 1에 대해).
위상 - 논리 장치(0과 1) 사이를 전환할 때 위상 변이가 사용됩니다. 전단 각도 - 45, 135, 225, 180.
쌀. 10. 이진 신호 (a); 진폭 변조(b); 주파수 변조(c); 위상 변조.
모든 최신 모뎀에서는 양방향으로 데이터를 전송할 수 있습니다. 이 작동 모드를 전이중이라고 합니다. 순차 전송이 가능한 연결을 반이중(half-duplex)이라고 합니다. 한 방향으로만 전송이 이루어지는 연결을 단방향 연결이라고 합니다.
현재 달성할 수 있는 최대 모뎀 속도는 56Kb/s입니다. V.90 표준.
디지털 가입자 회선. xDSL 기술.
모뎀 속도가 한계에 도달하자 전화 회사는 이러한 상황에서 벗어날 방법을 찾기 시작했습니다. 따라서 xDSL이라는 일반 이름으로 많은 제안이 나타났습니다. xDSL(Digital Subscribe Line) - 디지털 가입자 회선 대신 엑스다른 문자가 있을 수도 있습니다. 이러한 제품 중 가장 잘 알려진 기술은 ADSL(Asymmetric DSL)입니다.모뎀의 속도를 제한하는 이유는 사람의 음성 전송 범위(300Hz ~ 3400Hz)를 사용하여 데이터를 전송하기 때문입니다. 경계 주파수와 함께 대역폭은 3100Hz가 아니라 4000Hz였습니다.
지역 전화선 자체의 스펙트럼은 1.1Hz입니다.
ADSL 기술의 첫 번째 제안은 3개 대역으로 나누어진 지역 전화선의 전체 스펙트럼을 사용했습니다.
- POTS - 일반 전화 네트워크 범위;
나가는 범위;
수신 범위.
이산 다중톤 변조라고 하는 대체 방법인 DMT(Discrete MultiTone)는 1.1MHz 로컬 회선의 전체 스펙트럼을 각각 4312.5Hz의 256개 독립 채널로 나누는 것으로 구성됩니다. 채널 0은 POTS입니다. 음성 신호가 정보 신호와 간섭할 기회를 갖지 않도록 채널 1~5는 사용되지 않습니다. 나머지 250개 채널 중 하나는 공급자를 향한 전송을 제어하는 중이고, 하나는 사용자를 향한 전송을 제어 중이며, 나머지는 모두 사용자 데이터 전송에 사용 가능합니다(그림 11).
쌀. 11. 개별 멀티톤 변조를 사용한 ADSL 작동.
ADSL 표준을 사용하면 최대 8Mb/s를 수신하고 최대 1Mb/s를 보낼 수 있습니다. ADSL2+ - 최대 24Mb/s 발신, 최대 1.4Mb/s 수신.
일반적인 ADSL 장비 구성에는 다음이 포함됩니다.
- DSLAM - DSL 액세스 멀티플렉서;
NID는 전화회사와 가입자의 소유권을 분리하는 네트워크 인터페이스 장치입니다.
분배기 (분배기) - POTS 대역과 ADSL 데이터를 분리하는 주파수 분배기.
라인 및 씰
자원 절약은 전화 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 대용량 백본과 저품질 회선을 설치하고 유지하는 비용은 거의 동일합니다(즉, 이 비용의 가장 큰 부분은 구리 또는 광섬유 케이블 자체가 아닌 트렌치를 파는 데 사용됩니다).이러한 이유로 전화 회사는 단일 물리적 케이블을 통해 여러 대화를 전달하기 위한 여러 가지 방식을 공동으로 개발했습니다. 다중화 방식은 FDM(Frequency Division Multiplexing)과 TDM(Time Division Multiplexing)의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다(그림 13).
주파수 다중화를 사용하면 주파수 스펙트럼이 논리 채널 간에 분할되고 각 사용자는 자신의 하위 대역에 대한 독점 소유권을 갖습니다. 시분할 다중화에서는 사용자가 동일한 채널을 교대로(주기적으로) 사용하며 각 사용자에게는 짧은 시간 동안 채널의 전체 용량이 제공됩니다.
광섬유 채널은 주파수 분할 다중화의 특수 버전을 사용합니다. 이를 스펙트럼 다중화(WDM, Wavelength-Division Multiplexing)라고 합니다.
쌀. 13. 주파수 다중화의 예: 1개 신호의 원본 스펙트럼(a), 주파수 이동 스펙트럼(b), 다중화된 채널(c).
스위칭
일반 전화 엔지니어의 관점에서 볼 때 전화 시스템은 외부 장비(국내 전화선 및 트렁크, 스위치 외부)와 전화 교환기에 위치한 내부 장비(스위치)의 두 부분으로 구성됩니다.모든 통신 네트워크는 가입자 간 전환(통신) 방법을 지원합니다. 오랫동안 독점적으로 "소유"할 수 있는 교환되지 않은 물리적 통신 회선을 상호 작용하는 각 가입자 쌍에 제공하는 것은 사실상 불가능합니다. 따라서 모든 네트워크는 항상 가입자 전환 방법을 사용하여 네트워크 가입자 간의 여러 통신 세션에 대해 기존 물리적 채널의 가용성을 동시에 보장합니다.
전화 시스템은 회선 교환과 패킷 교환이라는 두 가지 기술을 사용합니다.
회로 전환
회로 전환에는 노드 간 직접 데이터 전송을 위해 직렬로 연결된 개별 채널 섹션에서 연속적인 복합 물리적 채널이 형성되는 작업이 포함됩니다. 회선 교환 네트워크에서는 데이터를 전송하기 전에 항상 연결 설정 절차를 수행해야 하며 이 과정에서 복합 채널이 생성됩니다(그림 14).패킷 스위칭
패킷 교환이 발생하면 네트워크 사용자가 전송한 모든 메시지는 소스 노드에서 패킷이라는 상대적으로 작은 부분으로 나뉩니다. 각 패킷에는 패킷을 대상 노드에 전달하는 데 필요한 주소 정보와 메시지를 조합하기 위해 대상 노드에서 사용할 패킷 번호를 지정하는 헤더가 제공됩니다. 패킷은 네트워크에서 독립적인 정보 블록으로 전송됩니다. 네트워크 스위치는 끝 노드로부터 패킷을 수신하고 주소 정보를 기반으로 이를 서로 전송하고 최종적으로는 대상 노드로 전송합니다(그림 14).등.................
좁은 주파수 대역의 통신 회선을 통해 개별 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 아날로그 변조. 이러한 회선의 전형적인 대표자는 공중 전화망 사용자가 사용할 수 있는 음성 주파수 통신 회선입니다. 이 통신 회선은 300~3400Hz의 주파수 범위에서 아날로그 신호를 전송합니다(따라서 회선의 대역폭은 3100Hz입니다). 이 경우 통신 회선 대역폭의 엄격한 제한은 전화 네트워크의 다중화 및 채널 전환 장비 사용과 관련이 있습니다.
송신측에서는 반송파 정현파 변조, 수신측에서는 복조 기능을 수행하는 장치를 이라고 합니다. 모뎀 (변조기-복조기).
아날로그 변조는 정보를 변경하여 인코딩하는 물리적 코딩 방법입니다. 진폭, 주파수또는 단계정현파 반송파 주파수 신호. ~에 진폭 변조논리 장치의 경우 반송파 주파수 정현파 진폭의 한 레벨이 선택되고 논리 0의 경우 다른 레벨이 선택됩니다. 이 방법은 잡음 내성이 낮기 때문에 실제로 순수한 형태로는 거의 사용되지 않지만 다른 유형의 변조와 결합하여 사용되는 경우가 많습니다. ~에 주파수 변조소스 데이터의 값 0과 1은 주파수가 다른 정현파에 의해 전송됩니다. . 이 변조 방법은 모뎀에 복잡한 전자 회로가 필요하지 않으며 일반적으로 300 또는 1200bps에서 작동하는 저속 모뎀에 사용됩니다. ~에 위상 변조데이터 값 0과 1은 주파수는 동일하지만 위상이 다른 신호에 해당합니다(예: 0도와 180도 또는 0, 90, 180 및 270도). 고속 모뎀은 대개 진폭과 위상이 결합된 결합 변조 방법을 사용하는 경우가 많습니다. 데이터 전송 속도를 높이기 위해 결합된 변조 방법이 사용됩니다. 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다. 직교 진폭 변조-QAM).이러한 방법은 8개의 위상 편이 값을 갖는 위상 변조와 4개의 진폭 레벨을 갖는 진폭 변조의 조합을 기반으로 합니다. 그러나 가능한 32개의 신호 조합 중 모두가 사용되는 것은 아닙니다. 이러한 코딩 중복성은 모뎀이 간섭으로 인한 왜곡으로 인해 발생하는 잘못된 신호를 인식하는 데 필요합니다. 이는 전화 채널(특히 전환된 채널)에서 진폭이 매우 크고 시간이 오래 지속됩니다.
~에 디지털 코딩개별 정보가 사용됩니다. 잠재적인그리고 맥박코드. 안에 잠재적인코드에서는 신호 전위 값만 논리 1과 0을 나타내는 데 사용되며 완전한 펄스를 형성하는 해당 강하는 고려되지 않습니다. 맥박코드를 사용하면 이진 데이터를 특정 극성의 펄스 또는 펄스의 일부(특정 방향의 전위차)로 나타낼 수 있습니다.
직사각형 펄스를 사용하여 개별 정보를 전송하는 경우 다음과 같은 여러 목표를 동시에 달성할 수 있는 코딩 방법을 선택해야 합니다. 동일한 비트 전송률에서 결과 신호의 스펙트럼 폭이 가장 작습니다. 송신기와 수신기 사이에 동기화를 제공합니다. 실수를 인식하는 능력이 있었습니다. 구현 비용이 저렴했습니다.
더 좁은 신호 스펙트럼을 사용하면 동일한 라인(동일한 대역폭)에서 더 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 수신기가 통신 회선에서 새로운 정보를 읽어야 하는 시점을 정확히 알 수 있도록 송신기와 수신기의 동기화가 필요합니다. 이 문제는 컴퓨터 내부 장치 간, 컴퓨터와 프린터 간 등 밀접하게 위치한 장치 간에 데이터를 교환할 때보다 네트워크에서 해결하기가 더 어렵습니다. 근거리에서는 별도의 클럭 통신 회선을 기반으로 한 방식이 잘 작동하며 클럭 펄스가 도착하는 순간에만 데이터 회선에서 정보가 제거됩니다. 네트워크에서 이 방식을 사용하면 케이블 도체 특성의 이질성으로 인해 어려움이 발생합니다. 장거리에서는 고르지 못한 신호 전파 속도로 인해 클럭 펄스가 너무 늦게 도착하거나 해당 데이터 신호보다 먼저 도착하여 데이터 비트를 건너뛰거나 다시 읽을 수 있습니다. 네트워크가 클록 펄스 사용을 거부하는 또 다른 이유는 값비싼 케이블의 도체를 절약하기 위해서입니다. 따라서 네트워크는 소위 자체 동기화 코드,그 신호는 다음 비트(또는 코드가 2개 이상의 신호 상태에 초점을 맞춘 경우 여러 비트)를 인식해야 하는 시점이 어느 시점인지 송신기에 대한 명령을 전달합니다. 신호의 갑작스러운 변화 - 소위 앞쪽- 수신기와 송신기의 동기화에 대한 좋은 표시 역할을 할 수 있습니다. 정현파를 반송파 신호로 사용하는 경우 결과 코드는 자체 동기화 특성을 갖습니다. 반송파 주파수의 진폭을 변경하면 수신기가 입력 코드가 나타나는 순간을 결정할 수 있기 때문입니다.
왜곡된 데이터의 인식 및 수정은 물리적 계층을 사용하여 수행하기 어렵기 때문에 대부분의 경우 이 작업은 채널, 네트워크, 전송 또는 애플리케이션과 같은 상위 프로토콜에 의해 수행됩니다. 반면, 물리 계층에서의 오류 인식은 수신자가 프레임이 버퍼에 완전히 배치될 때까지 기다리지 않고 프레임 내 오류 비트를 인식하면 즉시 폐기하므로 시간이 절약됩니다.
인코딩 방법에 대한 요구 사항은 서로 모순됩니다. 따라서 아래에서 설명하는 각 인기 있는 디지털 인코딩 방법은 다른 방법에 비해 고유한 장점과 단점이 있습니다.
가장 간단한 방법 중 하나 잠재적인코딩은 단극 전위 코드, 인코딩이라고도 함 0으로 돌아가지 않고 (Non Return to Zero-NRZ) (그림 7.1.a). 성은 일련의 1을 전송할 때 클록 사이클 동안 신호가 0으로 돌아가지 않는다는 사실을 반영합니다. NRZ 방법은 오류 인식이 우수하지만(두 개의 서로 다른 전위로 인해) 자체 동기화 특성이 없습니다. 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 라인 신호는 변경되지 않으므로 수신기는 입력 신호에서 데이터를 다시 읽어야 하는 순간을 결정할 수 없습니다. 고정밀 클록 생성기를 사용하더라도 두 생성기의 주파수가 거의 완전히 동일하지 않기 때문에 수신기는 데이터 수집 순간에 실수를 할 수 있습니다. 따라서 높은 데이터 속도와 1 또는 0의 긴 시퀀스에서 작은 클록 불일치로 인해 전체 클록 사이클의 오류가 발생하고 그에 따라 잘못된 비트 값이 읽힐 수 있습니다.
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쌀. 7.1. 바이너리 데이터 인코딩 방법:-단극 전위
시알코드; 비- 양극성 전위 코드; V- 단극 임-
펄스 코드; G -양극성 펄스 코드; 디-"맨체스터" 코드;
이자형- 4가지 신호 레벨을 갖는 잠재적 코드.
NRZ 방법의 또 다른 심각한 단점은 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 0에 접근하는 저주파 성분이 존재한다는 것입니다. 이로 인해 수신기와 소스 사이에 직접적인 갈바닉 연결을 제공하지 않는 많은 통신 회선은 이러한 유형의 코딩을 지원하지 않습니다. 결과적으로 NRZ 코드는 네트워크에서 순수한 형태로 사용되지 않지만 다양한 수정이 사용되어 NRZ 코드의 잘못된 자체 동기화와 상수 구성 요소의 존재를 모두 제거합니다.
NRZ 방법의 수정 중 하나는 다음과 같습니다. 양극성 대체 마크 반전-AMI).이 방법에서는 ( 쌀. 7.1.b) 세 가지 전위 레벨(음수, 0, 양수)이 사용됩니다. 논리 0을 인코딩하려면 전위 0이 사용되며 논리 단위는 양의 전위 또는 음의 전위로 인코딩됩니다(각 새 단위의 전위는 이전 단위의 전위와 반대임). AMI 코드는 NRZ 코드에 내재된 DC 및 자체 동기화 문제를 부분적으로 제거합니다. 이는 긴 시퀀스를 전송할 때 발생합니다. 이러한 경우 라인의 신호는 NRZ 코드와 동일한 스펙트럼을 갖는 반대 편파 펄스 시퀀스로, 0과 1이 교대로 전송됩니다. 즉, 상수 성분이 없고 N/2Hz의 기본 고조파가 있습니다(여기서 N은 데이터 전송의 비트 전송률입니다. 0의 긴 시퀀스는 NRZ 코드와 마찬가지로 AMI 코드에도 위험합니다. 신호는 진폭이 0인 일정한 전위로 변질됩니다. 일반적으로 라인의 다양한 비트 조합에 대해 AMI 코드를 사용하면 NRZ 코드보다 신호 스펙트럼이 더 좁아지므로 라인 용량이 더 높아집니다. 예를 들어, 1과 0이 교대로 전송될 때 기본 고조파 f 0 의 주파수는 N/4Hz입니다. AMI 코드는 잘못된 신호를 인식하는 몇 가지 기능도 제공합니다. 따라서 신호 극성의 엄격한 교대를 위반하면 잘못된 펄스가 발생하거나 라인에서 올바른 펄스가 사라짐을 나타냅니다. 극성이 잘못된 신호를 호출합니다. 금지된 신호(신호 위반). AMI 코드는 회선에서 2개가 아닌 3개의 신호 레벨을 사용하므로 추가 레벨에서는 회선에서 동일한 비트 신뢰성을 보장하기 위해 송신기 전력의 증가가 필요합니다. 이는 AMI 코드에 비해 여러 신호 상태를 갖는 코드의 일반적인 단점입니다. 두 가지 상태만 구별합니다.
가장 간단한 방법 맥박인코딩은 단극 펄스 코드,여기서 1은 운동량으로 표시되고 0은 운동량의 부재로 표시됩니다( 쌀. 7.1v), 그리고 양극성 펄스 코드, 여기서 하나는 한 극성의 펄스로 표시되고 다른 극성의 펄스는 0으로 표시됩니다( 쌀. 7.1g). 각 펄스는 반 비트 동안 지속됩니다. 양극 펄스 코드는 자체 동기화 특성이 우수하지만 예를 들어 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 일정한 펄스 구성 요소가 존재할 수 있습니다. 또한 그 스펙트럼은 잠재적인 코드의 스펙트럼보다 넓습니다. 따라서 모두 0 또는 1을 전송할 때 코드의 기본 고조파 주파수는 NHz와 같습니다. 이는 NRZ 코드의 기본 고조파보다 2배 더 높고 AMI 코드의 기본 고조파보다 4배 더 높습니다. 1과 0을 교대로 전송할 때. 스펙트럼이 너무 넓기 때문에 양극성 펄스 코드는 거의 사용되지 않습니다.
로컬 네트워크에서 최근까지 가장 일반적인 인코딩 방법은 소위 " 맨체스터 코드"(쌀. 7.1d). 맨체스터 코드는 전위차, 즉 펄스의 가장자리를 사용하여 1과 0을 인코딩합니다. 맨체스터 인코딩을 사용하면 각 측정값이 두 부분으로 나뉩니다. 정보는 각 클록 주기 중간에 발생하는 잠재적인 하락으로 인코딩됩니다. 1은 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨까지의 에지로 인코딩되고, 0은 역방향 에지에 의해 인코딩됩니다. 여러 개의 1 또는 0을 연속해서 표시해야 하는 경우 각 클록 사이클이 시작될 때 오버헤드 신호 강하가 발생할 수 있습니다. 신호는 하나의 데이터 비트의 전송 주기마다 적어도 한 번 변경되므로 맨체스터 코드는 우수한 자체 타이밍 특성을 갖습니다. 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스의 대역폭보다 좁습니다. 또한 DC 성분이 없으며 최악의 경우(1 또는 0의 시퀀스를 전송할 때)의 기본 고조파는 NHz의 주파수를 가지며 최상의 경우(1과 0을 교대로 전송할 때)는 N과 같습니다. / AMI 또는 NRZ와 같은 2Hz 평균적으로 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스 코드의 대역폭보다 1.5배 더 좁고 기본 고조파는 3N/4 값 근처에서 변동합니다. 맨체스터 코드의 또 다른 장점은 신호 레벨이 두 개뿐인 반면, 바이폴라 펄스 코드는 신호 레벨이 세 개라는 점입니다.
데이터 인코딩을 위해 더 많은 신호 레벨을 가진 잠재적인 코드도 있습니다. 예시로 표시됨( 그림 7.1e) 잠재적 코드 2×1Q데이터 인코딩을 위한 4가지 신호 레벨이 있습니다. 이 코드에서는 2비트마다 4상태 신호의 한 클록 사이클에 전송됩니다. 비트 "00" 쌍은 -2.5V 전위에 해당하고, 비트 "01" 쌍은 -0.833V 전위에 해당하고, 비트 "11" 쌍은 +0.833V 전위에 해당하며, 한 쌍의 비트 "11"은 전위 -2.5V에 해당합니다. 비트 "10" - +2.5V의 전위. V 이 코딩 방법은 동일한 비트 쌍의 긴 시퀀스를 처리하기 위한 추가 조치가 필요합니다. 그 이유는 신호가 상수 구성요소로 바뀌기 때문입니다. 비트의 랜덤 인터리빙을 사용하면 신호 스펙트럼이 NRZ 코드보다 두 배 더 좁습니다(동일한 비트 전송률에서 클럭 지속 시간이 두 배로 늘어납니다). 따라서 제시된 2B1Q 코드를 사용하면 AMI 코드를 사용하는 것보다 두 배 빠른 속도로 동일한 회선을 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 이를 구현하려면 간섭 배경에 대해 수신기가 4가지 레벨을 명확하게 구분할 수 있도록 송신기 전력이 더 높아야 합니다.
잠재적인 AMI 및 2B1Q 유형 코드를 개선하기 위해 사용됩니다. 논리적 코딩. 논리 코딩은 일정한 전위로 이어지는 긴 비트 시퀀스를 산재된 비트 시퀀스로 대체하도록 설계되었습니다. 논리적 코딩은 두 가지 방법으로 특징 지어집니다. 중복 코드 및 스크램블링.
중복 코드원래의 비트 시퀀스를 기호라고 불리는 덩어리로 나누는 것을 기반으로 합니다. 그런 다음 각 원본 문자는 원본보다 비트가 더 많은 새 문자로 대체됩니다. 예를 들어, 4B/5B 논리 코드는 원래의 4비트 긴 기호를 5비트 긴 기호로 대체합니다. 결과 기호에는 중복 비트가 포함되어 있으므로 해당 기호의 총 비트 조합 수가 원래 기호보다 많습니다. 따라서 4B/5B 코드에서 결과 기호는 32비트 조합을 포함할 수 있지만 원래 기호에는 16비트 조합만 포함됩니다. 따라서 결과 코드에서는 많은 수의 0을 포함하지 않는 16개의 조합을 선택할 수 있습니다. 나머지를 세어보세요 금지 코드(코드 위반). DC 구성 요소를 제거하고 코드 자체 동기화를 만드는 것 외에도 중복 코드를 통해 수신기는 손상된 비트를 인식할 수 있습니다. 수신기가 불법 코드를 수신하면 신호가 라인에서 왜곡되었음을 의미합니다. 4B/5B 코드는 긴 0 시퀀스에만 민감한 잠재적인 인코딩 방법을 사용하는 물리적 인코딩을 사용하여 회선을 통해 전송됩니다. 5비트 길이의 4B/5B 코드 기호는 결합 방법에 관계없이 행에 세 개 이상의 0이 라인에 나타날 수 없음을 보장합니다. 코드 이름의 문자 B는 기본 신호에 2가지 상태(영어 이진 - 이진)가 있음을 의미합니다. 또한 3가지 신호 상태를 갖는 코드도 있습니다. 예를 들어 8B/6T 코드에는 8비트의 소스 정보를 인코딩하기 위해 6개 신호의 코드가 사용되며 각각은 3가지 상태를 갖습니다. 8B/6T 코드의 중복성은 4B/5B 코드의 중복보다 높습니다. 256개의 소스 코드에 대해 729(3의 6승) 결과 기호가 있기 때문입니다. 조회 테이블을 사용하는 것은 매우 간단한 작업이므로 이 접근 방식은 네트워크 어댑터와 스위치 및 라우터의 인터페이스 블록을 복잡하게 만들지 않습니다(참조: 섹션 9,11).
주어진 라인 용량을 보장하려면 중복 코드를 사용하는 송신기가 증가된 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 따라서 4B/5B 코드를 100Mbit/s의 속도로 전송하려면 송신기가 125MHz의 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 이 경우, 순수하고 중복되지 않은 코드가 라인을 따라 전송되는 경우에 비해 라인의 신호 스펙트럼이 확장됩니다. 그럼에도 불구하고 중복 가능성 코드의 스펙트럼은 맨체스터 코드의 스펙트럼보다 좁은 것으로 밝혀졌습니다. 이는 논리적 코딩의 추가 단계와 증가된 클럭 주파수에서의 수신기 및 송신기의 작동을 정당화합니다.
논리적 코딩의 또 다른 방법은 원본 정보의 예비 "혼합"을 기반으로 하여 라인에 1과 0이 나타날 확률이 가까워지도록 하는 것입니다. 이러한 작업을 수행하는 장치나 블록을 이라고 합니다. 스크램블러(스크램블 - 덤프, 무질서한 조립). ~에 스크램블링 잘 알려진 알고리즘을 사용하므로 수신자는 이진 데이터를 수신하여 이를 다음으로 전송합니다. 디스크램블러,이는 원래의 비트 시퀀스를 복원합니다. 이 경우 초과 비트는 회선을 통해 전송되지 않습니다. 향상된 잠재적 중복성 및 스크램블 코드는 맨체스터 및 양극 펄스 코딩 대신 최신 고속 네트워크 기술에 사용됩니다.
7.6. 통신선 다중화 기술
을 위한 다중화(“압축”) 통신 회선은 여러 기술을 사용합니다. 기술 빈도다중화(주파수 분할 다중화 - FDM)는 원래 전화 네트워크용으로 개발되었지만 케이블 TV 네트워크와 같은 다른 유형의 네트워크에도 사용됩니다. 이 기술에는 각 가입자 채널의 신호를 자체 주파수 범위로 전송하고 하나의 광대역 통신 회선에서 여러 가입자 채널의 신호를 동시에 전송하는 작업이 포함됩니다. 예를 들어, FDM 스위치의 입력은 전화 네트워크 가입자로부터 초기 신호를 수신합니다. 스위치는 각 채널의 주파수를 자체 주파수 범위로 전송합니다. 일반적으로 고주파수 범위는 가입자 채널에서 데이터를 전송하기 위해 할당되는 대역으로 나뉩니다. 두 FDM 스위치 사이의 통신 회선에서는 모든 가입자 채널의 신호가 동시에 전송되지만 각각은 자체 주파수 대역을 차지합니다. 출력 FDM 스위치는 각 반송파 주파수의 변조된 신호를 선택하여 가입자 전화기가 직접 연결된 해당 출력 채널로 전송합니다. FDM 스위치는 동적 및 영구 스위칭을 모두 수행할 수 있습니다. 동적 전환에서는 한 가입자가 착신 가입자의 번호를 네트워크에 전송하여 다른 가입자와의 연결을 시작합니다. 스위치는 무료 대역 중 하나를 이 가입자에게 동적으로 할당합니다. 지속적인 전환을 통해 대역은 장기간 가입자에게 할당됩니다. 주파수 분할을 기반으로 한 전환 원리는 다른 유형의 네트워크에서는 변경되지 않습니다. 개별 가입자 채널에 할당된 대역의 경계와 그 수만 변경됩니다.
다중화 기술시간 공유(시분할 다중화 - TDM) 또는 일시적인 다중화 TDM 장비(멀티플렉서, 스위치, 디멀티플렉서)의 사용을 기반으로 하며 시간 공유 모드에서 작동하고 주기 동안 모든 가입자 채널을 교대로 서비스합니다. 각 연결에는 장비 작동 주기의 한 시간 조각이 할당됩니다. 시간대. 시간 슬롯의 지속 시간은 장비가 제공하는 가입자 채널 수에 따라 다릅니다. TDM 네트워크는 다음 중 하나를 지원할 수 있습니다. 동적,또는 끊임없는전환하고 때로는 이 두 모드를 모두 수행합니다.
네트워크 동적 스위칭가입자 간 연결을 설정하려면 사전 절차가 필요합니다. 이를 위해 호출된 가입자의 주소가 네트워크로 전송되고, 네트워크는 스위치를 통과하여 후속 데이터 전송을 위해 구성됩니다. 연결 요청은 한 스위치에서 다른 스위치로 라우팅되어 결국 수신자에게 도달합니다. 필요한 출력 채널의 용량이 이미 소진된 경우 네트워크는 연결 설정을 거부할 수 있습니다. FDM 스위치의 경우 출력 용량은 주파수 대역의 수와 동일하고, TDM 스위치의 경우 채널 동작 주기를 나누는 타임 슬롯의 수와 동일하다. 요청된 가입자가 이미 다른 사람과 연결을 설정한 경우에도 네트워크는 연결을 거부합니다. 첫 번째 경우에는 스위치가 사용 중이고 두 번째 경우에는 가입자라고 말합니다. 연결 실패 가능성은 회선 전환 방식의 단점이다. 연결이 설정되면 FDM 네트워크에서는 고정 주파수 대역이 할당되고 TDM 네트워크에서는 고정 대역폭이 할당됩니다. 이 값은 연결 기간 동안 변경되지 않습니다. 연결이 설정된 후 보장되는 네트워크 처리량은 음성 및 영상 전송이나 실시간 시설 제어와 같은 애플리케이션에 필요한 중요한 속성입니다.
예를 들어 전화망을 통해 모뎀을 사용하여 데이터를 교환하는 경우와 같이 물리적 통신 채널이 하나만 있는 경우 FDM 또는 TDM 기술을 사용하여 채널을 두 개의 논리적 하위 채널로 분할하여 이중 작동 모드를 구성합니다. FDM 기술을 사용할 때 모뎀은 4개의 주파수에서 작동하여 2선 회선에서 이중 작업을 구성합니다(두 개의 주파수는 한 방향으로 데이터를 전송할 때 1과 0을 인코딩하기 위한 것이고, 나머지 두 개의 주파수는 반대 방향으로 전송할 때 인코딩을 위한 것입니다). ). TDM 기술에서 일부 타임 슬롯은 한 방향으로 데이터를 전송하는 데 사용되고 일부는 다른 방향으로 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 일반적으로 반대 방향의 시간 슬롯이 번갈아 나타납니다.
광섬유 케이블에서는 하나의 광섬유만 사용할 때 이중 작동을 구성하기 위해 한 파장의 광선을 사용하여 한 방향으로 데이터가 전송되고 다른 파장을 사용하여 반대 방향으로 데이터가 전송됩니다. 이 기술은 본질적으로 FDM 방식을 의미하지만, 광섬유 케이블의 경우 FDM 방식이라고 합니다. 파장 다중화 기술(파동 분할 다중화 - WDM) 또는 파도 다중화.
기술조밀한 파도(스펙트럼) 다중화(밀도파 분할 다중화 - DWDM)는 멀티 기가비트 및 테라비트 속도로 작동하는 차세대 광 고속도로를 만들기 위해 설계되었습니다. 이러한 성능의 질적 도약은 광섬유의 정보가 수많은 광파에 의해 동시에 전송된다는 사실로 인해 달성됩니다. DWDM 네트워크는 채널 전환 원리에 따라 작동하며, 각 광파는 별도의 스펙트럼 채널을 나타내고 자체 정보를 전달합니다. DWDM 기술의 주요 장점 중 하나는 이론적 대역폭이 25,000GHz인 광섬유의 주파수 잠재력 활용률이 크게 증가한다는 것입니다.
요약
현대 통신 시스템에서 정보는 전자기파(전기, 빛 또는 무선 신호)를 통해 전송됩니다.
통신선은 정보를 전송하는 물리적 매체의 유형에 따라 유선(유선) 또는 무선이 될 수 있습니다. 꼬이지 않은 평행 도체를 기반으로 한 전화 케이블, 동축 케이블, 꼬인 도체 쌍(비차폐 및 차폐)을 기반으로 한 케이블 및 광섬유 케이블이 통신 회선으로 사용됩니다. 오늘날 가장 효과적이고 가까운 미래에 유망한 것은 꼬인 도체 쌍과 광섬유 케이블을 기반으로 한 케이블입니다. 무선 통신 회선은 다양한 전파 대역에서 무선 신호를 전송하여 구현되는 경우가 가장 많습니다. 적외선 무선 기술은 가시광선과 마이크로파의 가장 짧은 파장 사이의 전자기 스펙트럼 부분을 사용합니다. 가장 빠르고 소음에 강한 레이저 기술은 무선 통신입니다.
통신 회선의 주요 특징은 진폭-주파수 응답, 대역폭 및 특정 주파수에서의 감쇠입니다.
통신 회선의 용량은 가능한 최대 데이터 전송 속도를 나타냅니다. 통신 회선의 잡음 내성은 내부 도체의 외부 환경에서 생성되는 간섭 수준을 줄이는 능력을 결정합니다. 데이터 전송의 신뢰성은 전송된 각 데이터 비트에 대한 왜곡 가능성을 나타냅니다.
통신 회선에 공급되는 신호의 한 형태 또는 다른 형태로 개별 정보를 표현하는 것을 물리적 코딩이라고 합니다. 논리 코딩에는 원래 정보의 비트를 동일한 정보를 전달하지만 추가 속성을 갖는 새로운 비트 시퀀스로 바꾸는 작업이 포함됩니다.
좁은 주파수 대역의 통신 회선을 통해 이산 데이터를 전송하려면 정현파 반송파 신호의 진폭, 주파수 또는 위상을 변경하여 정보가 인코딩되는 아날로그 변조가 사용됩니다. 개별 정보를 디지털 방식으로 인코딩하는 경우 전위 및 펄스 코드가 사용됩니다. 주파수, 시간 및 파동 다중화 기술은 통신 회선을 다중화하는 데 사용됩니다.
시험 문제 및 과제
1. 통신선의 분류를 알려주세요.
2. 가장 일반적인 케이블 통신 회선을 설명하십시오.
3. 주요 무선 통신 회선을 제시하고 비교 특성을 제시하십시오.
4. 통신 채널은 어떤 물리적 요인으로 인해 전송된 신호를 왜곡합니까?
5. 통신 채널의 진폭-주파수 응답은 무엇입니까?
6. 통신 채널의 처리량은 어떤 단위로 측정됩니까?
7. "통신선의 잡음 내성"의 개념을 설명하십시오.
8. "데이터 전송의 신뢰성" 특성을 정의하는 것은 무엇이며 어떤 단위로 측정됩니까?
9. "아날로그 변조"란 무엇이며 이산 데이터를 전송하는 데 사용되는 유형은 무엇입니까?
10. 송신측에서 정현파 반송파를 변조하고 수신측에서 복조하는 기능을 수행하는 장치는 무엇입니까?
11. 디지털 신호의 전위 코딩과 펄스 코딩을 구별합니다.
12. 셀프타임 코드란 무엇입니까?
13. 디지털 신호의 논리적 코딩은 어떤 목적으로 사용되며 어떤 방법이 사용됩니까?
14. 통신선의 주파수 다중화 기술을 설명하십시오.
15. 시분할 다중화 기술의 특징은 무엇입니까?
16. 하나의 광섬유만 사용할 때 이중 작동을 구성하기 위해 광섬유 케이블에 어떤 다중화 기술이 사용됩니까?
17. 조밀파 다중화 기술은 어떤 목적으로 개발되었습니까?
통신 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 정현파 반송파 신호와 직사각형 펄스 시퀀스를 기반으로 하는 두 가지 주요 유형의 물리적 코딩이 사용됩니다. 첫 번째 방법은 종종 호출됩니다. 조정또는 아날로그 변조,아날로그 신호의 매개변수를 변경하여 인코딩이 수행된다는 사실을 강조합니다. 두 번째 방법은 일반적으로 호출됩니다. 디지털 코딩.이러한 방법은 결과 신호의 스펙트럼 폭과 구현에 필요한 장비의 복잡성이 다릅니다.
직사각형 펄스를 사용할 때 결과 신호의 스펙트럼은 매우 넓습니다. 이상적인 펄스의 스펙트럼 폭이 무한하다는 점을 기억한다면 이는 놀라운 일이 아닙니다. 사인파를 사용하면 동일한 정보 전송 속도에서 훨씬 더 작은 폭의 스펙트럼이 생성됩니다. 그러나 정현파 변조를 구현하려면 직사각형 펄스를 구현하는 것보다 더 복잡하고 값비싼 장비가 필요합니다.
현재 원래 아날로그 형식이었던 데이터(음성, 텔레비전 이미지)가 통신 채널을 통해 개별 형식, 즉 1과 0의 시퀀스로 전송되는 경우가 점점 늘어나고 있습니다. 아날로그 정보를 이산적인 형태로 표현하는 과정을 이산 변조."변조"와 "코딩"이라는 용어는 종종 같은 의미로 사용됩니다.
2.2.1. 아날로그 변조
아날로그 변조는 좁은 주파수 대역의 채널을 통해 이산 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 음성채널,공중전화망 사용자에게 제공됩니다. 음성-주파수 채널의 일반적인 진폭-주파수 응답이 그림 1에 나와 있습니다. 2.12. 이 채널은 300~3400Hz 범위의 주파수를 전송하므로 대역폭은 3100Hz입니다. 인간의 목소리는 허용 가능한 음성 품질을 위해 약 100Hz에서 10kHz까지 훨씬 더 넓은 범위를 가지지만 3100Hz 범위가 좋은 솔루션입니다. 음성 채널 대역폭의 엄격한 제한은 전화 네트워크의 다중화 및 채널 전환 장비 사용과 관련됩니다.
2.2. 물리적 레벨에서 이산 데이터를 전송하는 방법 133
송신측에서는 반송파 정현파 변조, 수신측에서는 복조 기능을 수행하는 장치를 이라고 합니다. 모뎀(변조기-복조기).
아날로그 변조 방식
아날로그 변조는 정현파 반송파 신호의 진폭, 주파수 또는 위상을 변경하여 정보를 인코딩하는 물리적 인코딩 방법입니다. 아날로그 변조의 주요 방법은 그림 1에 나와 있습니다. 2.13. 다이어그램에서 (그림 2.13, ㅏ)논리 1에 대한 상위 수준 전위와 논리 0에 대한 0 수준 전위로 표현되는 일련의 소스 정보 비트를 보여줍니다. 이 인코딩 방법을 잠재적 코드라고 하며 컴퓨터 장치 간에 데이터를 전송할 때 자주 사용됩니다.
~에 진폭 변조(그림 2.13, 6) 논리 장치의 경우 반송파 주파수 정현파 진폭의 한 레벨이 선택되고 논리 0의 경우 다른 레벨이 선택됩니다. 이 방법은 잡음 내성이 낮기 때문에 실제로 순수한 형태로는 거의 사용되지 않지만 다른 유형의 변조, 즉 위상 변조와 결합하여 사용되는 경우가 많습니다.
~에 주파수 변조(그림 2.13, c) 소스 데이터의 값 0과 1은 fo와 fi의 주파수가 다른 정현파에 의해 전송됩니다. 이 변조 방법은 모뎀에 복잡한 회로가 필요하지 않으며 일반적으로 300 또는 1200bps에서 작동하는 저속 모뎀에 사용됩니다.
~에 위상 변조(그림 2.13, d) 데이터 값 0과 1은 동일한 주파수의 신호에 해당하지만 위상은 다릅니다(예: 0과 180도 또는 0.90,180과 270도).
고속 모뎀은 대개 진폭과 위상이 결합된 결합 변조 방법을 사용하는 경우가 많습니다.
제 2 장. 개별 데이터 전송의 기본
변조된 신호 스펙트럼
결과적으로 변조된 신호의 스펙트럼은 변조 유형과 변조 속도, 즉 원래 정보의 원하는 비트 속도에 따라 달라집니다.
먼저 잠재적인 인코딩 중 신호의 스펙트럼을 고려해 보겠습니다. 논리 1은 양의 전위로 인코딩되고 논리 0은 동일한 크기의 음의 전위로 인코딩됩니다. 계산을 단순화하기 위해 그림 1과 같이 1과 0이 교대로 반복되는 무한 시퀀스로 구성된 정보가 전송된다고 가정합니다. 2.13, ㅏ.이 경우 전송 속도와 초당 비트 값은 동일합니다.
잠재적인 인코딩의 경우 스펙트럼은 주기 함수에 대한 푸리에 공식에서 직접 얻습니다. 이산 데이터가 N 비트/초의 비트 전송률로 전송되는 경우 스펙트럼은 주파수가 0인 일정한 구성 요소와 주파수가 fo, 3fo, 5fo, 7fo,...인 무한한 일련의 고조파로 구성됩니다. 여기서 fo = N입니다. /2. 이러한 고조파의 진폭은 고조파 fo의 진폭에서 1/3, 1/5,1/7,...의 계수로 매우 천천히 감소합니다(그림 2.14, ㅏ).결과적으로 잠재적인 코드의 스펙트럼에는 고품질 전송을 위한 넓은 대역폭이 필요합니다. 또한 실제로 통신 회선을 통해 전송되는 데이터에 따라 신호 스펙트럼이 끊임없이 변화한다는 점을 고려해야 합니다. 예를 들어, 0 또는 1의 긴 시퀀스를 전송하면 스펙트럼이 더 낮은 주파수 쪽으로 이동하며, 전송된 데이터가 1(또는 0만)로만 구성된 극단적인 경우 스펙트럼은 0 주파수의 고조파로 구성됩니다. 1과 0을 교대로 전송할 때 상수 구성 요소가 없습니다. 따라서 임의 데이터를 전송할 때 발생하는 잠재적 코드 신호의 스펙트럼은 0Hz에 가까운 특정 값에서 약 7fo까지의 대역을 차지합니다(7fo보다 높은 주파수의 고조파는 결과 신호에 대한 기여도가 작기 때문에 무시할 수 있음). 음성 주파수 채널의 경우 잠재적인 인코딩의 상한은 971bps의 데이터 속도에 대해 달성되며 채널 대역폭이 300Hz에서 시작하므로 하한은 어떤 속도에서도 허용되지 않습니다. 결과적으로 음성 채널의 잠재적 코드는 사용되지 않습니다.
2.2. 물리적 레벨에서 이산 데이터를 전송하는 방법 135
진폭 변조를 사용하면 스펙트럼은 반송파 주파수 f c의 정현파와 2개의 측면 고조파(f c + f m) 및 (fc - f m)로 구성됩니다. 여기서 f m은 정현파의 정보 매개변수 변경 주파수입니다. 두 가지 진폭 레벨을 사용할 때의 데이터 전송 속도(그림 2.14, 6). 주파수 fm은 주어진 코딩 방법에 대한 라인 용량을 결정합니다. 작은 변조 주파수에서는 신호 스펙트럼 폭도 작으므로(2f m과 동일) 대역폭이 2f m보다 크거나 같으면 신호가 선에 의해 왜곡되지 않습니다. 음성 주파수 채널의 경우 이 변조 방법은 3100/2=1550bps 이하의 데이터 전송 속도에서 허용됩니다. 데이터를 표시하기 위해 4개의 진폭 레벨을 사용하는 경우 채널 용량은 3100bps로 증가합니다.
위상 및 주파수 변조를 사용하면 두 개 이상의 측면 고조파가 여기에 형성되기 때문에 신호 스펙트럼이 진폭 변조보다 더 복잡하지만 주 반송파 주파수를 기준으로 대칭적으로 위치하며 진폭이 빠르게 감소합니다. 따라서 이러한 유형의 변조는 음성 채널을 통한 데이터 전송에도 매우 적합합니다.
데이터 전송 속도를 높이기 위해 결합된 변조 방법이 사용됩니다. 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다. QAM(직교 진폭 변조).이러한 방법은 8개의 위상 편이 값을 갖는 위상 변조와 4개의 진폭 레벨을 갖는 진폭 변조의 조합을 기반으로 합니다. 그러나 가능한 32개의 신호 조합 중 모두가 사용되는 것은 아닙니다. 예를 들어, 코드에서 격자원본 데이터를 표현하기 위해서는 6, 7, 8개의 조합만 허용되며, 나머지 조합은 금지됩니다. 이러한 코딩 중복성은 전화 채널, 특히 전화 접속 채널에서 진폭이 매우 크고 시간이 오래 걸리는 간섭으로 인한 왜곡으로 인해 발생하는 잘못된 신호를 모뎀이 인식하는 데 필요합니다.
2.2.2. 디지털 코딩
개별 정보를 디지털 방식으로 인코딩하는 경우 전위 및 펄스 코드가 사용됩니다.
전위 코드에서는 신호의 전위 값만 논리 1과 0을 나타내는 데 사용되며 완전한 펄스를 형성하는 해당 드롭은 고려되지 않습니다. 펄스 코드를 사용하면 이진 데이터를 특정 극성의 펄스 또는 펄스의 일부(특정 방향의 전위차)로 나타낼 수 있습니다.
디지털 코딩 방법에 대한 요구 사항
직사각형 펄스를 사용하여 개별 정보를 전송하는 경우 여러 목표를 동시에 달성하는 코딩 방법을 선택해야 합니다.
동일한 비트 전송률에서 결과 신호의 스펙트럼 폭이 가장 작았습니다.
송신기와 수신기 간의 동기화 제공
실수를 인식하는 능력을 가지고 있습니다.
구현 비용이 저렴했습니다.
136 2장 이산 데이터 전송의 기본
더 좁은 신호 스펙트럼을 사용하면 동일한 라인(동일한 대역폭 사용)이 더 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 또한 신호 스펙트럼에는 DC 성분이 없어야 하는 경우가 많습니다. 즉, 송신기와 수신기 사이에 DC 전류가 있어야 합니다. 특히, 다양한 변압기 회로의 사용 갈바닉 절연직류의 통과를 방지합니다.
수신기가 통신 회선에서 새로운 정보를 읽어야 하는 시점을 정확히 알 수 있도록 송신기와 수신기의 동기화가 필요합니다. 이 문제는 컴퓨터 내부 장치 간, 컴퓨터와 프린터 간 등 밀접하게 위치한 장치 간에 데이터를 교환할 때보다 네트워크에서 해결하기가 더 어렵습니다. 짧은 거리에서는 별도의 클럭 통신 회선을 기반으로 한 방식이 잘 작동하므로(그림 2.15) 클럭 펄스가 도착하는 순간에만 데이터 회선에서 정보가 제거됩니다. 네트워크에서 이 방식을 사용하면 케이블 도체 특성의 이질성으로 인해 어려움이 발생합니다. 장거리에서는 고르지 못한 신호 전파 속도로 인해 클럭 펄스가 너무 늦게 도착하거나 해당 데이터 신호보다 먼저 도착하여 데이터 비트를 건너뛰거나 다시 읽을 수 있습니다. 네트워크가 클록 펄스 사용을 거부하는 또 다른 이유는 값비싼 케이블의 도체를 절약하기 위해서입니다.
따라서 네트워크는 소위 자체 동기화 코드,그 신호는 다음 비트(또는 코드가 2개 이상의 신호 상태에 초점을 맞춘 경우 여러 비트)를 인식해야 하는 시점이 어느 시점인지 송신기에 대한 명령을 전달합니다. 신호의 급격한 변화(소위 에지)는 수신기와 송신기를 동기화하는 데 좋은 표시 역할을 할 수 있습니다.
정현파를 반송파 신호로 사용하는 경우 결과 코드는 자체 동기화 특성을 갖습니다. 반송파 주파수의 진폭을 변경하면 수신기가 입력 코드가 나타나는 순간을 결정할 수 있기 때문입니다.
왜곡된 데이터의 인식 및 수정은 물리적 계층을 사용하여 수행하기 어렵기 때문에 대부분의 경우 이 작업은 채널, 네트워크, 전송 또는 애플리케이션과 같은 상위 프로토콜에 의해 수행됩니다. 반면, 물리 계층에서의 오류 인식은 수신자가 프레임이 버퍼에 완전히 배치될 때까지 기다리지 않고 프레임 내 오류 비트를 인식하면 즉시 폐기하므로 시간이 절약됩니다.
인코딩 방법에 대한 요구 사항은 서로 모순됩니다. 따라서 아래에서 설명하는 각 인기 있는 디지털 인코딩 방법은 다른 방법에 비해 고유한 장점과 단점이 있습니다.
______________________________2.2. 물리적 수준에서 개별 데이터를 전송하는 방법 _______137
0으로 돌아가지 않는 잠재적인 코드
그림에서. 2.16, 이전에 언급한 인코딩이라고도 하는 잠재적인 인코딩 방법을 보여줍니다. 0으로 돌아가지 않고(Non Return to Zero, NRZ).성은 1의 시퀀스를 전송할 때 신호가 클록 사이클 동안 0으로 돌아오지 않는다는 사실을 반영합니다(아래에서 볼 수 있듯이 다른 인코딩 방법에서는 이 경우 0으로 돌아갑니다). NRZ 방법은 구현하기 쉽고 오류 인식이 우수하지만(두 가지 서로 다른 잠재력으로 인해) 자체 동기화 특성이 없습니다. 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 라인의 신호는 변경되지 않으므로 수신기는 입력 신호에서 데이터를 다시 읽어야 하는 순간을 결정할 수 없습니다. 고정밀 클록 생성기를 사용하더라도 두 생성기의 주파수가 완전히 동일하지 않기 때문에 수신기는 데이터 수집 순간에 실수를 할 수 있습니다. 따라서 높은 데이터 속도와 1 또는 0의 긴 시퀀스에서 작은 클록 불일치로 인해 전체 클록 사이클의 오류가 발생하고 그에 따라 잘못된 비트 값이 읽힐 수 있습니다.
NRZ 방법의 또 다른 심각한 단점은 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 0에 접근하는 저주파 성분이 존재한다는 것입니다. 이로 인해 많은 의사소통 채널이 제공되지 않습니다.
138 2장 이산 데이터 전송의 기본
수신기와 소스 사이에 직접적인 갈바닉 연결을 제공하는 제품은 이러한 유형의 코딩을 지원하지 않습니다. 결과적으로 순수한 형태의 NRZ 코드는 네트워크에서 사용되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 NRZ 코드의 잘못된 자체 동기화와 상수 구성 요소의 존재를 모두 제거하는 다양한 수정이 사용되었습니다. 개선할 가치가 있는 NRZ 코드의 매력은 이전 섹션에서 설명한 것처럼 N/2Hz와 동일한 상당히 낮은 기본 주파수 fo입니다. 맨체스터와 같은 다른 인코딩 방법에서는 기본 고조파의 주파수가 더 높습니다.
대체 반전을 이용한 양극성 코딩 방법
NRZ 방법의 수정 중 하나는 다음과 같습니다. 대체 반전을 사용한 양극 코딩(Bipole Alternate Mark Inversion, AMI).이 방법에서는 (그림 2.16, 6) 세 가지 전위 레벨(음수, 0, 양수)이 사용됩니다. 논리적 0을 인코딩하기 위해 0 전위가 사용되며 논리적 1은 양의 전위 또는 음의 전위로 인코딩되며, 각각의 새로운 단위의 전위는 이전 단위의 전위와 반대입니다.
AMI 코드는 NRZ 코드에 내재된 DC 및 자체 동기화 문제를 부분적으로 제거합니다. 이는 긴 시퀀스를 전송할 때 발생합니다. 이러한 경우 라인의 신호는 NRZ 코드와 동일한 스펙트럼을 갖는 반대 편파 펄스 시퀀스로, 0과 1이 교대로 전송됩니다. 즉, 상수 성분이 없고 N/2Hz의 기본 고조파가 있습니다(여기서 N은 데이터 전송의 비트 전송률입니다. 0의 긴 시퀀스는 NRZ 코드와 마찬가지로 AMI 코드에도 위험합니다. 신호는 진폭이 0인 일정한 전위로 변질됩니다. 따라서 작업이 단순화되더라도 AMI 코드는 추가 개선이 필요합니다. 남은 것은 일련의 0을 처리하는 것뿐입니다.
일반적으로 라인의 다양한 비트 조합에 대해 AMI 코드를 사용하면 NRZ 코드보다 신호 스펙트럼이 더 좁아지고 따라서 라인 용량이 더 높아집니다. 예를 들어, 1과 0이 교대로 전송될 때 기본 고조파 fo는 N/4Hz의 주파수를 갖습니다. AMI 코드는 잘못된 신호를 인식하는 몇 가지 기능도 제공합니다. 따라서 신호 극성의 엄격한 교대를 위반하면 잘못된 펄스가 발생하거나 라인에서 올바른 펄스가 사라짐을 나타냅니다. 극성이 잘못된 신호를 호출합니다. 금지된 신호(신호 위반).
AMI 코드는 회선에서 2개가 아닌 3개의 신호 레벨을 사용합니다. 추가 레이어에서는 라인에서 동일한 비트 충실도를 제공하기 위해 약 3dB의 송신기 전력 증가가 필요합니다. 이는 두 가지 상태만 구별하는 코드에 비해 여러 신호 상태를 갖는 코드의 일반적인 단점입니다.
반전이 가능한 잠재적 코드
AMI와 유사한 코드가 있지만 신호 수준이 두 개만 있습니다. 0을 전송하면 이전 주기에 설정된 전위를 전송하고(즉, 변경하지 않음), 1을 전송하면 반대의 전위로 반전됩니다. 이 코드는 반전이 가능한 잠재적 코드
2.2. 물리적 수준에서 이산 데이터를 전송하는 방법 139
(반전된 경우에는 0으로 돌아가지 않음, NRZI).이 코드는 빛과 어둠이라는 두 가지 신호 상태가 일관되게 인식되는 광케이블과 같이 세 번째 신호 레벨을 사용하는 것이 매우 바람직하지 않은 경우에 편리합니다. AMI 및 NRZI와 같은 잠재적인 코드를 개선하기 위해 두 가지 방법이 사용됩니다. 첫 번째 방법은 논리적 비트를 포함하는 중복 비트를 소스 코드에 추가하는 것입니다. 분명히 이 경우 긴 0 시퀀스가 중단되고 코드는 전송된 모든 데이터에 대해 자체 동기화됩니다. 상수 성분도 사라지며 이는 신호 스펙트럼이 더욱 좁아진다는 것을 의미합니다. 그러나 이 방법은 중복된 사용자 정보 단위를 전달하지 않기 때문에 회선의 가용 용량을 감소시킵니다. 또 다른 방법은 선에 1과 0이 나타날 확률이 가까워지도록 초기 정보를 예비적으로 "혼합"하는 것입니다. 이러한 작업을 수행하는 장치나 블록을 이라고 합니다. 스크램블러(스크램블 - 덤프, 무질서한 조립). 스크램블링을 할 때는 잘 알려진 알고리즘을 사용하므로 수신자는 이진 데이터를 수신하여 이를 다음으로 전송합니다. 디스크램블러,이는 원래의 비트 시퀀스를 복원합니다. 이 경우 초과 비트는 회선을 통해 전송되지 않습니다. 두 가지 방법 모두 라인의 신호 모양을 결정하지 않기 때문에 물리적 코딩보다는 논리적 코딩을 참조합니다. 이에 대해서는 다음 섹션에서 더 자세히 연구합니다.
양극성 펄스 코드
잠재적 코드 외에도 펄스 코드는 데이터가 전체 펄스 또는 그 일부(에지)로 표시되는 네트워크에서 사용됩니다. 이 접근 방식의 가장 간단한 경우는 다음과 같습니다. 양극성 펄스 코드,하나는 한 극성의 펄스로 표시되고 다른 극성의 펄스는 0으로 표시됩니다 (그림 2.16, V).각 펄스는 반 비트 동안 지속됩니다. 이러한 코드는 뛰어난 자체 동기화 속성을 갖고 있지만, 예를 들어 1이나 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 상수 구성요소가 존재할 수 있습니다. 또한 그 스펙트럼은 잠재적인 코드의 스펙트럼보다 넓습니다. 따라서 모두 0 또는 1을 전송할 때 코드의 기본 고조파 주파수는 NHz와 같습니다. 이는 NRZ 코드의 기본 고조파보다 2배 더 높고 AMI 코드의 기본 고조파보다 4배 더 높습니다. 1과 0을 교대로 전송할 때. 스펙트럼이 너무 넓기 때문에 양극성 펄스 코드는 거의 사용되지 않습니다.
맨체스터 코드
로컬 네트워크에서 최근까지 가장 일반적인 인코딩 방법은 소위 맨체스터 코드(그림 2.16, d). 이더넷 및 토큰링 기술에 사용됩니다.
맨체스터 코드는 전위차, 즉 펄스의 가장자리를 사용하여 1과 0을 인코딩합니다. 맨체스터 인코딩을 사용하면 각 측정값이 두 부분으로 나뉩니다. 정보는 각 클록 주기 중간에 발생하는 잠재적인 하락으로 인코딩됩니다. 1은 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨까지의 에지로 인코딩되고, 0은 역방향 에지에 의해 인코딩됩니다. 여러 개의 1 또는 0을 연속해서 표시해야 하는 경우 각 클록 사이클이 시작될 때 오버헤드 신호 강하가 발생할 수 있습니다. 1비트의 데이터를 전송하는 클록 주기마다 신호가 적어도 한 번씩 변경되므로 맨체스터 코드는 좋은 특성을 갖습니다.
140 2장 이산 데이터 전송의 기본 _____________________________________________
자체 동기화 속성. 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스의 대역폭보다 좁습니다. 또한 DC 성분이 없으며 최악의 경우(1 또는 0의 시퀀스를 전송할 때)의 기본 고조파는 NHz의 주파수를 가지며 최상의 경우(1과 0을 교대로 전송할 때)는 N과 같습니다. / AMI 또는 NRZ와 같은 2Hz 평균적으로 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스 코드의 대역폭보다 1.5배 더 좁고 기본 고조파는 3N/4 값 근처에서 변동합니다. 맨체스터 코드는 양극성 펄스 코드에 비해 또 다른 장점이 있습니다. 후자는 데이터 전송을 위해 세 가지 신호 레벨을 사용하는 반면 맨체스터(Manchester)는 두 가지 신호 레벨을 사용합니다.
잠재적 코드 2B1Q
그림에서. 2.16, 디데이터 인코딩을 위한 4가지 신호 레벨이 있는 잠재적인 코드를 보여줍니다. 이것은 코드입니다 2×1Q그 이름은 그 본질을 반영합니다. 매 2비트(2B)는 4가지 상태(1Q)를 갖는 신호에 의해 하나의 클록 사이클에 전송됩니다. 비트 쌍 00은 -2.5V의 전위에 해당하고, 비트 쌍 01은 -0.833V의 전위에 해당하고, 쌍 I은 +0.833V의 전위에 해당하고, 쌍 10은 +2.5V의 전위에 해당합니다. 이 코딩을 사용하면 방법에서는 동일한 비트 쌍의 긴 시퀀스를 처리하기 위해 추가 조치가 필요합니다. 이 경우 신호가 상수 구성 요소로 바뀌기 때문입니다. 비트의 랜덤 인터리빙을 사용하면 신호 스펙트럼이 NRZ 코드보다 두 배 더 좁습니다. 동일한 비트 전송률에서 클럭 지속 시간이 두 배가 되기 때문입니다. 따라서 2B1Q 코드를 사용하면 AMI 또는 NRZI 코드를 사용하는 것보다 두 배 빠른 속도로 동일한 회선을 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 이를 구현하려면 간섭 배경에 대해 수신기가 4가지 레벨을 명확하게 구분할 수 있도록 송신기 전력이 더 높아야 합니다.
2.2.3. 논리 코딩
논리 코딩은 AMI, NRZI 또는 2Q1B와 같은 잠재적인 코드를 개선하는 데 사용됩니다. 논리 코딩은 일정한 전위로 이어지는 긴 비트 시퀀스를 산재된 비트 시퀀스로 대체해야 합니다. 위에서 언급했듯이 논리 코딩은 중복 코드와 스크램블링이라는 두 가지 방법으로 특징 지어집니다.
중복 코드
중복 코드원래의 비트 시퀀스를 기호라고 불리는 덩어리로 나누는 것을 기반으로 합니다. 그런 다음 각 원본 문자는 원본보다 비트가 더 많은 새 문자로 대체됩니다. 예를 들어, FDDI 및 고속 이더넷 기술에 사용되는 4V/5V 논리 코드는 원래의 4비트 기호를 5비트 기호로 대체합니다. 결과 기호에는 중복 비트가 포함되어 있으므로 해당 기호의 총 비트 조합 수가 원래 기호보다 많습니다. 따라서 4B/5B 코드에서 결과 기호는 32비트 조합을 포함할 수 있지만 원래 기호에는 16비트 조합만 포함됩니다. 따라서 결과 코드에서는 많은 수의 0을 포함하지 않는 16개의 조합을 선택할 수 있습니다. 나머지를 세어보세요 금지 코드(코드 위반).상수 구성 요소를 제거하고 코드에 자체 동기화 속성을 부여하는 것 외에도 중복 코드를 사용하면
2.2. 물리적 수준에서 이산 데이터를 전송하는 방법 141
수신기는 손상된 비트를 인식할 수 있습니다. 수신기가 불법 코드를 수신하면 신호가 라인에서 왜곡되었음을 의미합니다.
소스 코드와 결과 코드 4B/5B 간의 대응 관계는 아래에 나와 있습니다.
그런 다음 4B/5B 코드는 긴 0 시퀀스에만 민감한 잠재적인 인코딩 방법 중 하나를 사용하는 물리적 인코딩을 사용하여 회선을 통해 전송됩니다. 5비트 길이의 4B/5B 코드 기호는 결합 방법에 관계없이 행에 세 개 이상의 0이 라인에 나타날 수 없음을 보장합니다.
코드 이름의 문자 B는 기본 신호에 영어 이진법의 이진법이라는 두 가지 상태가 있음을 의미합니다. 또한 3가지 신호 상태를 갖는 코드도 있습니다. 예를 들어 8B/6T 코드에는 8비트의 소스 정보를 인코딩하기 위해 6개 신호의 코드가 사용되며 각각은 3가지 상태를 갖습니다. 8B/6T 코드의 중복성은 4B/5B 코드의 중복보다 높습니다. 왜냐하면 256개의 소스 코드에 대해 3 6 =729개의 결과 기호가 있기 때문입니다.
조회 테이블을 사용하는 것은 매우 간단한 작업이므로 이 접근 방식은 네트워크 어댑터와 스위치 및 라우터의 인터페이스 블록을 복잡하게 만들지 않습니다.
주어진 라인 용량을 보장하려면 중복 코드를 사용하는 송신기가 증가된 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 따라서 4B/5B 코드를 100Mb/s의 속도로 전송하려면 송신기가 125MHz의 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 이 경우, 순수하고 중복되지 않은 코드가 라인을 따라 전송되는 경우에 비해 라인의 신호 스펙트럼이 확장됩니다. 그럼에도 불구하고 중복 가능성 코드의 스펙트럼은 맨체스터 코드의 스펙트럼보다 좁은 것으로 밝혀졌습니다. 이는 논리적 코딩의 추가 단계와 증가된 클럭 주파수에서의 수신기 및 송신기의 작동을 정당화합니다.
스크램블링
잠재적인 코드를 사용하여 라인에 데이터를 전달하기 전에 스크램블러로 데이터를 섞는 것은 논리적 인코딩의 또 다른 방법입니다.
스크램블링 방법에는 소스 코드의 비트와 이전 클록 사이클에서 얻은 결과 코드의 비트를 기반으로 결과 코드의 비트별 계산이 포함됩니다. 예를 들어, 스크램블러는 다음 관계를 구현할 수 있습니다.
Bi-Ai 8 Bi-z f Bi. 5 ,
여기서 bi는 스크램블러의 i번째 클록 사이클에서 수신된 결과 코드의 이진수이고, ai는 i번째 클록 사이클에서 수신된 소스 코드의 이진수입니다.
142 2장 이산 데이터 전송의 기본
스크램블러 입력, B^3 및 B t .5 - 현재 클록 사이클보다 각각 3 및 5 클록 사이클 빠른 스크램블러의 이전 사이클에서 얻은 결과 코드의 이진수, 0 - 배타적 OR 연산(추가 모듈로 2) .
예를 들어 원래 시퀀스 110110000001의 경우 스크램블러는 다음 결과 코드를 제공합니다.
bi = ai - 1(아직 필요한 이전 숫자가 없기 때문에 결과 코드의 처음 세 자리는 원래 코드와 일치합니다)
따라서 스크램블러의 출력은 소스 코드에 있는 6개의 0 시퀀스를 포함하지 않는 시퀀스 110001101111이 됩니다.
결과 시퀀스를 수신한 후 수신기는 이를 디스크램블러로 전송하고, 디스크램블러는 역관계를 기반으로 원래 시퀀스를 복원합니다.
다양한 스크램블링 알고리즘은 결과 코드 숫자를 제공하는 용어 수와 용어 간의 이동이 다릅니다. 따라서 ISDN 네트워크에서는 네트워크에서 가입자에게 데이터를 전송할 때 5 및 23 위치 이동을 사용하고 가입자에서 네트워크로 데이터를 전송할 때 18 및 23 위치 이동을 사용합니다.
스크램블링으로도 분류되는 일련의 단위를 처리하는 더 간단한 방법이 있습니다.
양극성 AMI 코드를 개선하기 위해 불법 문자로 0의 시퀀스를 인위적으로 왜곡하는 두 가지 방법이 사용됩니다.
그림에서. 그림 2.17에서는 B8ZS(8-0 대체 양극성) 방법과 HDB3(고밀도 양극 3-0) 방법을 사용하여 AMI 코드를 조정하는 방법을 보여줍니다. 소스 코드는 두 개의 긴 0 시퀀스로 구성됩니다. 첫 번째 경우는 8부터, 두 번째 경우는 5부터입니다.
B8ZS 코드는 8개의 0으로 구성된 시퀀스만 수정합니다. 이를 위해 처음 3개의 0 뒤에 나머지 5개의 0 대신 V-1*-0-V-1*이라는 5개의 숫자를 삽입합니다. 여기서 V는 주어진 극성주기 동안 금지된 단위신호, 즉 이전 단위의 극성이 바뀌지 않는 신호를 나타내고, 1*은 올바른 극성의 단위신호이며, 별표는
2.2. 물리적 레벨에서 이산 데이터를 전송하는 방법 143
사실 이 주기의 소스 코드에는 단위가 아니라 0이 있었습니다. 결과적으로 8클럭 사이클에서 수신기는 2개의 왜곡을 관찰합니다. 이는 회선 잡음이나 기타 전송 오류로 인해 발생할 가능성이 거의 없습니다. 따라서 수신자는 이러한 위반을 8개의 연속 0의 인코딩으로 간주하고 수신 후 이를 원래의 8개 0으로 대체합니다. B8ZS 코드는 모든 이진수 시퀀스에 대해 상수 구성 요소가 0이 되는 방식으로 구성됩니다.
HDB3 코드는 원래 시퀀스에서 4개의 연속된 0을 수정합니다. HDB3 코드 생성 규칙은 B8ZS 코드보다 더 복잡합니다. 4개의 0은 모두 4개의 신호로 대체되며, 여기에는 하나의 V 신호가 있습니다. DC 성분을 억제하기 위해 V 신호의 극성이 연속적으로 교체됩니다. 또한 교체를 위해 2가지 패턴의 4주기 코드가 사용됩니다. 교체 전 소스 코드에 홀수 개의 1이 포함되어 있으면 OOOV 시퀀스가 사용되며, 1개의 개수가 짝수이면 1*OOV 시퀀스가 사용됩니다.
개선된 후보 코드는 전송된 데이터에서 발생하는 1과 0의 시퀀스에 대해 상당히 좁은 대역폭을 갖습니다. 그림에서. 그림 2.18은 임의의 데이터를 전송할 때 얻은 서로 다른 코드의 신호 스펙트럼을 보여줍니다. 여기서 소스 코드의 0과 1의 다양한 조합이 동일하게 가능합니다. 그래프를 그릴 때 스펙트럼은 가능한 모든 초기 시퀀스 세트에 대해 평균을 냈습니다. 당연히 결과 코드는 0과 1의 분포가 다를 수 있습니다. 그림에서. 2.18은 잠재적인 NRZ 코드가 한 가지 단점이 있는 좋은 스펙트럼을 가지고 있음을 보여줍니다. 즉, 일정한 구성 요소가 있다는 것입니다. 로직 코딩으로 전위에서 얻은 코드는 클럭 주파수를 높여도 맨체스터보다 스펙트럼이 더 좁습니다(그림에서 4B/5B 코드의 스펙트럼은 B8ZS 코드와 거의 일치해야 하지만 시프트됩니다).
144 2장 이산 데이터 전송의 기본
다른 코드에 비해 클럭 주파수가 1/4만큼 증가하기 때문에 더 높은 주파수 영역으로 이동합니다. 이는 맨체스터 및 양극 펄스 코딩 대신 FDDI, 고속 이더넷, 기가비트 이더넷, ISDN 등과 같은 현대 기술에서 잠재적인 중복 및 스크램블 코드의 사용을 설명합니다.
2.2.4. 아날로그 신호의 이산 변조
네트워크 기술 개발의 주요 추세 중 하나는 하나의 네트워크에서 개별 데이터와 아날로그 데이터를 모두 전송하는 것입니다. 개별 데이터의 소스는 컴퓨터 및 기타 컴퓨팅 장치이며, 아날로그 데이터의 소스는 전화, 비디오 카메라, 오디오 및 비디오 재생 장비와 같은 장치입니다. 영토 네트워크에서 이 문제를 해결하는 초기 단계에서는 모든 유형의 데이터가 아날로그 형식으로 전송되었으며, 본질적으로 개별적인 컴퓨터 데이터는 모뎀을 사용하여 아날로그 형식으로 변환되었습니다.
그러나 아날로그 데이터를 수집하고 전송하는 기술이 발달하면서 이를 아날로그 형태로 전송해도 전송 중에 크게 왜곡된 데이터가 있으면 회선 반대편에서 수신되는 데이터의 품질이 향상되지 않는다는 것이 분명해졌습니다. 아날로그 신호 자체는 왜곡이 발생했다는 표시나 이를 수정하는 방법을 제공하지 않습니다. 왜냐하면 신호 형태는 수신기에서 감지한 형태를 포함하여 무엇이든 될 수 있기 때문입니다. 라인, 특히 영토 라인의 품질을 향상하려면 엄청난 노력과 투자가 필요합니다. 따라서 소리와 영상을 기록하고 전송하는 아날로그 기술은 디지털 기술로 대체되었습니다. 이 기술은 원래의 시간 연속 아날로그 프로세스의 소위 이산 변조를 사용합니다.
이산 변조 방법은 진폭과 시간 모두에서 연속 프로세스의 샘플링을 기반으로 합니다(그림 2.19). 예제를 사용하여 스파크 변조의 원리를 살펴 보겠습니다. 펄스 코드 변조, PCM(Pulse Amplitude Modulation, PAM),디지털 전화에서 널리 사용되는 것입니다.
원래 연속 함수의 진폭은 주어진 기간에 따라 측정됩니다. 이로 인해 시간에 따른 이산화가 발생합니다. 그런 다음 각 측정값은 특정 비트 깊이의 이진수로 표시됩니다. 이는 함수 값에 의한 이산화를 의미합니다. 가능한 진폭 값의 연속 집합은 해당 값의 이산 집합으로 대체됩니다. 유사한 기능을 수행하는 장치를 이라고 합니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC).그 후, 측정값은 1과 0의 시퀀스 형태로 통신 채널을 통해 전송됩니다. 이 경우 초기 이산정보를 전송하는 경우와 동일한 코딩 방식, 즉 B8ZS 또는 2B1Q 코드를 기반으로 한 방식을 사용한다.
라인의 수신 측에서는 코드가 원래의 비트 시퀀스로 변환되고 특수 장비인 디지털-아날로그 변환기(DAC),연속 신호의 디지털화된 진폭을 복조하여 원래의 연속 시간 함수를 복원합니다.
이산 변조는 다음을 기반으로 합니다. Nyquist-Kotelnikov 매핑 이론.이 이론에 따르면, 시간 이산 값의 시퀀스로 전송되는 아날로그 연속시간 함수는 샘플링 속도가 원래 함수의 최고 고조파 스펙트럼 주파수보다 2배 이상 높은 경우 정확하게 재구성될 수 있습니다.
이 조건이 충족되지 않으면 복원된 기능은 원래 기능과 크게 달라집니다.
아날로그 정보를 기록, 재생 및 전송하는 디지털 방법의 장점은 매체에서 읽거나 통신 회선을 통해 수신되는 데이터의 정확성을 제어할 수 있다는 것입니다. 이를 위해 컴퓨터 데이터에 사용되는 것과 동일한 방법(아래에서 자세히 설명함)을 사용할 수 있습니다. 즉, 체크섬 계산, 손상된 프레임 재전송, 자체 수정 코드 사용 등이 있습니다.
고품질 음성 전송을 위해 PCM 방식은 8000Hz의 소리 진동 진폭의 양자화 주파수를 사용합니다. 이는 아날로그 전화 통신에서 음성 전송을 위해 300 ~ 3400Hz 범위가 선택되어 대화 상대의 모든 기본 고조파를 충분한 품질로 전달하기 때문입니다. 에 따르면 나이퀴스트-코텔트코프 정리고품질 음성 전송을 위해
146 2장 이산 데이터 전송의 기본
연속 신호의 가장 높은 고조파의 두 배, 즉 2 x 3400 = 6800Hz인 샘플링 주파수를 선택하는 것으로 충분합니다. 실제로 선택된 8000Hz의 샘플링 속도는 어느 정도 품질 여유를 제공합니다. PCM 방법은 일반적으로 7비트 또는 8비트의 코드를 사용하여 단일 샘플의 진폭을 나타냅니다. 따라서 이는 127 또는 256개의 사운드 신호 그라데이션을 제공하며 이는 고품질 음성 전송에 매우 충분합니다. PCM 방법을 사용하는 경우 단일 음성 채널에는 각 샘플이 표현하는 비트 수에 따라 56 또는 64Kbps의 처리량이 필요합니다. 이러한 목적으로 사용하는 경우
7비트이면 측정 전송 주파수가 8000Hz인 경우 다음을 얻습니다.
8000 x 7 = 56000bps 또는 56Kbps; 8비트의 경우:
8000 x 8 - 64000bps 또는 64Kbps.
표준은 64Kbps 디지털 채널이라고도 합니다. 디지털 전화 네트워크의 기본 채널.
이산 형태의 연속 신호를 전송하려면 네트워크가 인접한 측정 간에 125μs(샘플링 주파수 8000Hz의 샘플링 주파수에 해당)의 시간 간격을 엄격하게 준수해야 합니다. 즉, 네트워크 노드 간의 동기 데이터 전송이 필요합니다. 도착하는 측정값의 동기화가 유지되지 않으면 원래 신호가 잘못 복원되어 디지털 네트워크를 통해 전송되는 음성, 이미지 또는 기타 멀티미디어 정보가 왜곡됩니다. 따라서 10ms의 동기화 왜곡은 "에코" 효과로 이어질 수 있으며, 200ms의 측정 간 이동은 음성 인식 손실로 이어질 수 있습니다. 동시에 한 측정의 손실은 다른 측정 간의 동기화를 유지하면서 재생되는 사운드에 사실상 영향을 미치지 않습니다. 이는 물리적 신호의 관성 특성을 기반으로 하는 디지털-아날로그 변환기의 평활화 장치로 인해 발생합니다. 소리 진동의 진폭은 즉시 큰 폭으로 변경될 수 없습니다.
DAC 이후의 신호 품질은 입력에 도달하는 측정의 동기화뿐만 아니라 이러한 측정 진폭의 샘플링 오류에도 영향을 받습니다.
Nyquist-Kotelnikov 정리의 8에서는 함수의 진폭이 정확하게 측정된다고 가정합니다. 동시에 이를 저장하기 위해 제한된 비트 용량을 가진 이진수를 사용하면 이러한 진폭이 다소 왜곡됩니다. 이에 따라 재구성된 연속 신호가 왜곡되는데, 이를 샘플링 노이즈(진폭)라고 합니다.
4비트 또는 2비트 숫자 시퀀스와 같이 보다 간결한 형식으로 음성 측정을 나타낼 수 있는 다른 개별 변조 기술이 있습니다. 이 경우 하나의 음성 채널에는 더 적은 대역폭(예: 32Kbps, 16Kbps 또는 그 이하)이 필요합니다. 1985년부터 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)이라는 CCITT 음성 코딩 표준이 사용되었습니다. ADPCM 코드는 네트워크를 통해 전송되는 연속적인 음성 측정 간의 차이를 찾는 것을 기반으로 합니다. ADPCM 코드는 4비트를 사용하여 하나의 차이를 저장하고 32Kbps로 음성을 전송합니다. 보다 현대적인 방법인 선형 예측 코딩(LPC)은 원래 함수를 더 드물게 샘플링하지만 방법을 사용하여 신호 진폭의 변화 방향을 예측합니다. 이 방법을 사용하면 음성 전송 속도를 9600bps로 줄일 수 있습니다.
2.2. 물리적 수준에서 이산 데이터를 전송하는 방법 147
디지털 형식으로 제공되는 연속 데이터는 컴퓨터 네트워크를 통해 쉽게 전송할 수 있습니다. 이렇게 하려면 일부 표준 네트워크 기술의 프레임에 여러 측정값을 배치하고 프레임에 올바른 대상 주소를 제공하고 이를 수신자에게 보내는 것으로 충분합니다. 수신자는 프레임에서 측정값을 추출하여 양자화 주파수(음성의 경우 8000Hz 주파수)로 디지털-아날로그 변환기에 제출해야 합니다. 음성 측정이 포함된 다음 프레임이 도착하면 작업을 반복해야 합니다. 프레임이 충분히 동기적으로 도착하면 음성 품질이 상당히 높아질 수 있습니다. 그러나 우리가 이미 알고 있듯이 컴퓨터 네트워크의 프레임은 최종 노드(공유 매체에 대한 액세스를 기다리는 동안)와 중간 통신 장치(브리지, 스위치 및 라우터) 모두에서 지연될 수 있습니다. 따라서 컴퓨터 네트워크를 통해 디지털 방식으로 전송될 때 음성 품질은 일반적으로 좋지 않습니다. 디지털화된 연속 신호(음성, 이미지)의 고품질 전송을 위해 오늘날 ISDN, ATM 및 디지털 텔레비전 네트워크와 같은 특수 디지털 네트워크가 사용됩니다. 그럼에도 불구하고 오늘날 기업 내 전화 대화의 전송은 프레임 전송 지연이 허용 가능한 한도 내에 속하는 프레임 릴레이 네트워크를 특징으로 합니다.
2.2.5. 비동기식 및 동기식 전송
물리계층에서 데이터를 교환할 때 정보의 단위는 비트이므로 물리계층에서는 항상 수신자와 송신자 간의 비트 동기화를 유지한다.
데이터 링크 계층은 데이터 프레임에서 작동하며 수신기와 송신기 간의 프레임 수준 동기화를 제공합니다. 수신자의 책임에는 프레임의 첫 번째 바이트의 시작을 인식하고, 프레임 필드의 경계를 인식하고, 프레임의 끝을 인식하는 것이 포함됩니다.
일반적으로 전송기와 수신기가 안정적인 정보 교환을 보장할 수 있도록 비트와 프레임이라는 두 가지 수준에서 동기화를 보장하는 것으로 충분합니다. 그러나 통신 회선의 품질이 좋지 않은 경우(일반적으로 전화 접속 채널에 적용됨) 장비 비용을 줄이고 데이터 전송의 신뢰성을 높이기 위해 바이트 수준에서 추가 동기화 수단이 도입됩니다.
이 작동 모드를 호출합니다. 비동기식또는 시작 멈춤.이 작동 모드를 사용하는 또 다른 이유는 무작위로 데이터 바이트를 생성하는 장치가 있기 때문입니다. 이는 사람이 컴퓨터에서 처리할 데이터를 입력하는 디스플레이 또는 기타 터미널 장치의 키보드가 작동하는 방식입니다.
비동기 모드에서 데이터의 각 바이트에는 특별한 "시작" 및 "중지" 신호가 수반됩니다(그림 2.20, ㅏ).이러한 신호의 목적은 첫째로 수신기에 데이터 도착을 알리고, 둘째로 다음 바이트가 도착하기 전에 수신기에 일부 동기화 관련 기능을 수행할 수 있는 충분한 시간을 제공하는 것입니다. 시작 신호는 1클럭 간격의 지속시간을 가지며 정지 신호는 1, 1.5 또는 2클럭 주기 동안 지속될 수 있으므로 1, 1.5 또는 2비트를 정지 신호로 사용한다고 합니다. , 그러나 이러한 신호는 사용자 비트를 나타내지 않습니다.
설명된 모드는 각 바이트가 이전 바이트의 비트 클럭에 비해 시간이 약간 이동할 수 있기 때문에 비동기식이라고 합니다.
148 2장 이산 데이터 전송의 기본
바이트. 이러한 비동기식 바이트 전송은 수신된 데이터의 정확성에 영향을 미치지 않습니다. 왜냐하면 각 바이트의 시작 부분에서 "시작" 비트로 인해 소스와 수신기의 추가 동기화가 발생하기 때문입니다. 보다 "느슨한" 시간 허용 오차는 비동기식 시스템 장비의 저렴한 비용을 결정합니다.
동기 전송 모드에서는 각 바이트 쌍 사이에 시작-정지 비트가 없습니다. 사용자 데이터는 동기화 바이트 앞에 오는 프레임으로 수집됩니다(그림 2.20, 비).동기 바이트는 수신자에게 데이터 프레임의 도착을 알리는 알려진 코드(예: 0111110)가 포함된 바이트입니다. 이를 수신한 후 수신기는 송신기와 바이트 동기화를 시작해야 합니다. 즉, 프레임의 다음 바이트의 시작을 올바르게 이해해야 합니다. 때로는 수신기와 송신기 사이에 보다 안정적인 동기화를 제공하기 위해 여러 동기화 바이트가 사용됩니다. 긴 프레임을 전송할 때 수신기는 비트 동기화에 문제가 있을 수 있으므로 이 경우 자체 동기화 코드가 사용됩니다.
» 전화 통신에 사용되는 협대역 음성 주파수 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 가장 적합한 방법은 아날로그 변조입니다. 여기서 정현파 반송파는 원래 이진수 시퀀스로 변조됩니다. 이 작업은 모뎀과 같은 특수 장치에 의해 수행됩니다.
* 저속 데이터 전송의 경우 반송파 정현파의 주파수 변화가 적용됩니다. 고속 모뎀은 4레벨의 반송파 정현파 진폭과 8레벨의 위상을 특징으로 하는 결합 직교 진폭 변조(QAM) 방법을 사용하여 작동합니다. QAM 방식의 가능한 32가지 조합이 모두 데이터 전송에 사용되는 것은 아닙니다. 금지된 조합을 사용하면 왜곡된 데이터를 물리적 수준에서 인식할 수 있습니다.
* 광대역 통신 채널에서는 데이터가 다양한 수준의 일정한 신호 전위 또는 펄스 또는 그 전면의 극성으로 표시되는 전위 및 펄스 코딩 방법이 사용됩니다.
* 잠재적 코드를 사용할 때 수신기를 송신기와 동기화하는 작업은 특히 중요합니다. 0 또는 1의 긴 시퀀스를 전송할 때 수신기 입력의 신호는 변경되지 않고 수신기가 순간을 결정하기 어렵기 때문입니다. 다음 데이터 비트를 선택하는 것입니다.
___________________________________________2.3. 데이터 링크 계층 전송 방법 _______149
* 가장 간단한 잠재적 코드는 NRZ(Non-return-to-zero) 코드이지만 자체 클록킹이 아니며 DC 구성 요소를 생성합니다.
» 가장 널리 사용되는 펄스 코드는 맨체스터 코드로, 각 클록 사이클 중간에 신호 강하 방향에 따라 정보가 전달됩니다. 맨체스터 코드는 이더넷 및 토큰링 기술에 사용됩니다.
» 잠재적인 NRZ 코드의 속성을 개선하기 위해 긴 0 시퀀스를 제거하는 논리적 코딩 기술이 사용됩니다. 이러한 방법은 다음을 기반으로 합니다.
소스 데이터에 중복 비트 도입(4B/5B 유형 코드)
소스 데이터의 스크램블링(2B1Q 유형 코드)
» 개선된 전위 코드는 펄스 코드에 비해 스펙트럼이 좁기 때문에 FDDI, 패스트 이더넷, 기가비트 이더넷 등 고속 기술에 사용됩니다.