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4. Transmission Media

Keyword
전송 매체: 수신기와 통신기 사이의 물리적인 통로 역할
•
대역폭: 다른 모든 요소가 일정하다면, 신호의 대역폭이 클수록 더 높은 데이터 전송률
•
전송 손상: 감쇄는 전송 거리를 제한
◦
손상: twisted pair > 동축 > 광섬유
•
간섭: 중첩된 주파수대역에 있는 신호로 인하여 발생되는 간섭
→ 신호 왜곡 || 제거
유도 매체의 경우) 케이블의 발산에 의해 발생
•
수신기의 수: guided의 경우, P2P 링크 혹은 다중 접속 장치의 공유 링크 구성에 사용 → 접속 장치가 회선의 감쇄와 왜곡 유발

Guided Transmission Media 유도 전송매체(유선 전송)

전송 용량 ← 거리 + 매체 P2P || 멀티포인트
꼬임선(Twisted Pair)
•
저가, 널리 쓰임(telephone network, communications within buildings)
•
두개의 Insulated 쿠퍼 선이 원형 형태로 꼬여 있음
•
하나의 선이 single communication link처럼 작동
•
두 선이 케이블 안에 함께 얽혀 있음
UTP (Unshielded Twisted Pair, 비차폐)
STP (Shield Twisted Pair, 차폐)
하나 이상의 트위스티드 페어가 열플라스틱 자켓으로 둘러쌓여 있는 형태
⇒ 간섭 감소 ⇒ 고속 전송율에서 보다 우수한 전송 제공
전자파 차단을 하지 못함
가격이 비쌈 / 기술 부채가 있음
용도) - 전화선 → 주택, 사무실에 미리 배선 - 음성급 ~ 초고속 LAN까지 데이터 전송에 사용됨
유형) 1. FTP: 통상 포일 트위스티드 페어. 각 쌍의 와이어가 개별적으로 금속 포일로 차폐 2. S/UTP: 스크린 트위스티드 페어. 자켓내에서 모든 와이어를 통째로 포일 또는 테이프로 둘러싼 형태. 3. F/UTP: 완전 차폐 트위스티드 페어(차폐/포일 트위스티드 페어). 각 페어를 차폐시키고 동시에 모든 와이어를 다시 차폐시킨 형태.
꼬임이 많을수록 전송속도 상승 & 가격 상승
단점) - 인접한 트위스티드 페어나 주변 환경의 잡음을 비롯한 외부 전자기기 간섭에 취약
근단 인근 누화(NEXT: Near-end crosswalk) 손실
<DEFINITION> 트위스티드 페어 배선 시스템에서 도체의 한 쌍에서 오는 신호가 다른 쌍과 결합되는 것. 시스템에 들어온 잡음 종단 인근 누화(링크로 들어가는 전송 신호가 같은 종단의 수신 도체 페어로 되돌아와 결합)
NEXT 손실이 작다 == CROSSTALK NOISE가 작다 == 누화량(Attenuation) 증가
ACR = attenuation-to-crosstalk ratio
동축 케이블(Coaxial Cable)
<DEFINITION> 2개의 도체로 구성(SAME WITH Twisted Pair), 보다 폭넓은 주파수범위를 허용할 수 있도록 구조 변경
⇒ 구조: 내부의 단일 전선 + 그것을 감싸고 있는 원통형의 도체
내부 단일 전선(내부 도체)
•
일정한 간격으로 존재하는 절연체 링(insulating ring) 혹은 고체 유전체로 싸여 있음
외부 도체: 어떤 표피나 보호막으로 둘러쌓여 있음
<장점>
트위스티드 페어보다 더 장거리에서 사용 가능(Frequency Characteristics superior)
공유회선상에 더 많은 스테이션 지원 가능(Performance limited by attenuation & noise)
광섬유(Optical Fiber)
<DEFINITION> 가늘고 유연한 전송매체. 광선을 투과 가능. 유리와 플라스틱 사용. 높은 손실을 가진 다중 성분 유리섬유가 경제적(초순수보다). 양호한 성능. 플라스틱 섬유는 가격이 훨씬 낮기 때문에 높은 손실도가 허용되는 단거리 전송에 사용
<구성>
코어(Core)
가장 내부 부분 유리 || 플라스틱 → 매우 가는 실 또는 섬유
클래딩(Cladding)
자켓(Jacket)
가장 외부 층 습기 마모 파손 등 주위 위험으로부터 보호하기 위해 플라스틱 또는 다른 물질
<장점>
•
Greater Capacity - 대용량(잠재적 대역폭, 데이터 전송률)
•
Smaller size and lighter weight = 작은 크기, 경량
•
Lower attenuation - 낮은 감쇄
•
Electromagnetic isolation - 전자기적 격리(외부 전자기장에 영향을 받지 않음)
•
Greater repeater spacing(Lower Cost & Fewer sources of error)
<활용>
•
장거리 트렁크
•
광영 트렁크
•
농촌 지역 교환 트렁크
•
가입자 루프
•
LAN

무선 전송

<KEY> 세 가지의 일반적인 주파수 영역
마이크로 주파수
- 1GHz - 40 GHz 범위의 주파수 - 고도의 지향성 빔이 가능 → 점대점 전송에 적합 - 위성 통신에도 사용
라디오 범위
- 30MHz - 1GHz 범위의 주파수 - 다방향성 응용에 적합
적외선 부분 스펙트럼
- 3*10^11 - 2*10^14 Hz - 한정된 지역에서 근거리 점대점 및 다중점 응용에서 유용
안테나
<DEFINITION>
전자기 에너지를 방사하거나 모으는 데 사용되는 전기적 도체(|| 도체들의 시스템)
unguided 매체에서 송수신은 안테나를 통해 이루어짐
안테나 송수신 과정
신호 전송
→ 송신기로부터 나온 라디오-주파수 전기에너지가 안테나에 의해 전자기 에너지로 변환
→ 주변 환경으로 방사
→ 수신) 안테나에 모인 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환 → 수신기가 받아들임
지상 마이크로파(Terrestrial Microwave)
정의
•
지름 3미터의 접시 형태 고정 안테나가 일반적
•
높은 지대에 위치: 안테나 사이의 거리 확장 + 장애물 통과
•
장거리 전송 → 마이크로파 중계탑을 여러 개 사용, 필요한 거리마다 P2P 마이크로파 링크를 여러개 연결
사용
•
장거리 전기통신 서비스에 주로 이용(동축케이블, 광섬유 대용)
•
적은 수의 증폭기와 리피터가 필요
•
음성, 텔레비전 전송에서 흔히 사용
•
빌딩 간 단거리 점대점 링크: 폐쇄회로 TV나 LAN 간의 데이터 링크로 사용
•
셀룰러 시스템 등
전송
•
1-40 GHz frequencies: frequency가 높을수록 data rates도 높아짐
•
loss의 주요 원인: 거리로 인해 발생하는 attenuation, 날씨(비)로 인한 간섭
위성 마이크로파(Satellite Microwave)
지상 마이크로파 송수신기를 연결하는 데에 이용
[위성]
UPLINK(상향 링크) — 하나의 주파수 대역으로 수신
→
증폭(아날로그 전송) || 재생(디지털 전송)
→
DOWNLINK(하향 링크) — 다른 주파수로 송신
•
단일 궤도 위성의 경우 Transponder channel(여러개의 주파수대역)에서 동작
•
동일 주파수대역을 사용하는 두 위성이 근접해 있는 경우 → 상호 간섭 발생
◦
일정 간격을 유지해야 함
•
사용 및 응용
◦
TV 분배
◦
장거리 전화전송
◦
사설 기업망
◦
위성 항법
•
전송 특성
◦
주파수 범위: 1-10 GHz
▪
1GHz 이하: 심각한 잡음 발생
▪
10GHz 이상: 대기의 흡수와 강우에 의한 감쇄가 심각해짐
▪
송수신 데이터의 주파수가 달라야 함
방송 라디오(Broadcast Radio)
[VS. 마이크로파] 방송라디오는 다향성 마이크로파는 지향성
→ 안테나가 불필요, 정확한 지점에 헐치할 필요도 없음
[라디오] 3KHz - 300 GHZ 대역의 주파수
[방송 라디오] 30MH - 1GHz
•
FM 라디오, UHF, VHF TV
•
여러가지 데이터 네트워킹 응용에도 사용
[특징]
•
방송통신용으로 효율적
•
전리층을 통과 ⇒ 시야 내에서의 전송만이 가능 / 멀리 떨어진 수신기들끼리 상호 간섭 X
•
강우에 의한 감쇄에 덜 민감
•
주요 손상 요인: 다중 경로 간섭
◦
육지, 물, 자연적 또는 인공적 물체에 의한 반사로 인해 안테나 사이에 많은 전송 경로가 발생 가능

Wireless Propagation — Line-of-sight transmission

지표파 전파 (Grounded Wave Propagation)
창공파 전파 (Sky Wave Propagation)
시야 전파 (Wireless Propagation Modes)
지표의 등고선을 따라 지평선 너머 상당히 먼 거리까지 전파 가능
지상의 안테나에서 전송된 신호가 상층 대기권(전리층)의 이온층으로부터 반사되어 다시 지상으로 전송됨
일반적으로 마이크로파는 지표면을 따라 굴곡되므로, 실제 가시거리보다 더 먼 거리까지 전파 가능
2MHz 이내의 주파수 대역에서 볼 수 있음
굴절에 의함
30MHz 이상 → 반드시 가시선을 유지해야 함 → 위성통신의 경우, 전리층에서 신호가 반사되지 않음
유도 전류: 전자기파가 지표면의 전류를 유도하는 현상 → 유도 전류가 지표면을 따라 흐르게 됨
전리층과 지표면 사이를 오가면서 여러 개의 홉을 거쳐 전송됨
지평선 너머에 있지 않은 지상에서 통신하는 경우 → 전송/수신측 안테나는 반드시 상대방의 유효 가시선 내에 있어야 함
회절: 장애물이 있을 때 전자기파의 동작과 관련
⇒ 전자기파가 대기에 의해 분산되어 상층 대기권으로 침투하지 못함
⇒ 송신기로부터 수천 km 떨어진 장소에서도 신호 검출 가능
[EX] AM 라디오
[EX] 아마추어 무선, CB 무선, 국제 방송 등에 이용
Line-Of-Sight Transmission