전송 (Transmission)

 

📘 정리: 전송 (Transmission)

1. 전송 개요

• 전송 과정: 송신기 → 매체(동선, 광섬유, 공기 등) → 수신기
• 전송 방향
  • 단방향(Simplex), 반이중(Half-duplex), 전이중(Full-duplex)
• 접속 형태: 점대점, 점대다 중점

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2. 신호와 표현

• 연속신호(Analog): 시간에 따라 부드럽게 변화 (음성, 전압)
• 이산신호(Digital): 일정 간격마다 값이 변함 (샘플링된 데이터)
• 주기적 신호: 반복되는 패턴, 사인파가 대표적.
• 사인파 특징: 진폭(A), 주파수(f), 위상(θ) → s(t) = A·sin(2πft+θ)
• 합성 신호: 여러 주파수 성분이 합쳐진 신호 (푸리에 급수로 분석).

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3. 주파수와 대역폭

• 주파수 스펙트럼: 신호를 주파수 성분으로 분해한 것.
• 대역폭
  • 절대 대역폭: 전체 주파수 범위.
  • 유효 대역폭: 실제 에너지 집중 영역.
• Square wave: 기본 주파수 + 고조파 조합으로 근사 가능.

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4. 전송률 (Data Rate)

• Bit Rate = Baud Rate × 심볼당 비트 수
• 예: 한 심볼이 4비트 → 비트율은 보율의 4배.
• 최대 전송률 공식
  • C=2Blog⁡2M
  • B = 대역폭(Hz), M = 한 신호 모양이 나타내는 상태 수
• Nyquist 정리: 원본 신호 복원을 위해 최소 2f Hz로 샘플링 필요.

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5. 전송 매체

유선

• 이선 개방선: 6 Mbps, 2~5 km
• UTP/STP: 155 Mbps, 100 m
• 동축 케이블: 622 Mbps, 10 km
• 광섬유: 500 Gbps, 100 km

무선

• 라디오파: 장거리, 장애물 투과 가능 (방송, 무선통신).
• 지상 마이크로파: 직진성, 중계소 필요.
• 위성 마이크로파: GEO(정지궤도, 지연↑), LEO(저궤도, 지연↓, 다수 필요).
• 적외선: 단거리, 직진성 강함, 주로 실내 기기.

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6. 디지털 변환

• 인코딩: NRZ, Manchester, AMI, Pseudoternary 등.
• 변조: AM, FM, PM / 디지털 변조(BPSK, QAM 등).
• 예시
  • 모뎀: 디지털 ↔ 아날로그 변환.
  • PCM: 아날로그 음성을 디지털로 변환. (8kHz 샘플링, 8비트 → 64 kbps).

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7. 디지털 전송의 장점

• 무결성: 리피터 사용 시 장거리 전송 가능.
• 효율성: 다중화(Multiplexing) 지원.
• 보안: 암호화 적용 가능.
• 통합성: 아날로그와 디지털 신호 모두 처리.

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8. 잡음과 감쇠

• 잡음 종류
  • 열 잡음(Thermal) = 백색 잡음
  • 상호 변조 잡음, 누화(Crosstalk), 충격 잡음(Impulse)
• 감쇠
  • 아날로그: 주파수 ↑ → 감쇠 ↑
  • 디지털: 저주파 중심, 오류 검출/수정으로 안정적.

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✅ 핵심 요약

• 신호는 시간/주파수 영역에서 표현 가능.
• 전송속도는 대역폭·심볼 수·잡음에 의해 제한됨.
• 디지털 전송은 신뢰성, 보안, 다중화 측면에서 유리.
• 다양한 매체(광섬유, 위성, UTP 등)에 따라 전송 속도와 특성이 다름.