물리 계층디지털 전송 (코딩 )

물리 계층 (physical layer)

물리 계층의 과제는 데이터를 시그널로 변환하는 것이다 .

데이터는 디지털 혹은 아날로그일 수 있으며 시그널도 디지털 혹은 아날로그일 수 있다 .

그러면 다음과 같은 데이터로부터 시그널로 변환하는 조합이 가능하다 .

데이터 시그널

디지털

아날로그

디지털

아날로그

Digital-to-Digital

Digital coding Digital data 를 digital signal 로 변환

Digital coding 방법 회선 코딩 (line coding) 블록 코딩 (block coding) 뒤섞기 (scrambling)

Digital encoding 과 decoding

데이터 요소와 신호 요소

데이터 전송율과 신호 전송율

데이터 전송율 1 초당 전송된 데이터 요소의 개수 단위는 bit/sec(bps) 다른 이름으로 비트율

신호 전송율 1 초당 전송된 신호 요소의 개수 단위는 보오 (baud) 다른 이름으로 펄스율 , 변조율 , 보오율

bps 와 baud 의 관계

데이터 통신의 한 가지 목표는 신호율을 낮추면서 데이터율을 높이는 것이다 .

데이터율을 높인다는 것은 전송 속도를 높이는 것이고 신호율을 낮춘다는 것은 대역폭을 줄이는 것이다 .

N = rS

N: 데이터율 (bps)

S: 신호율 (baud)

r: 한 신호 요소당 전달되는 데이터 요소의 개수

동기화 (synchronization)

Digital coding 에 있어서 가장 기본적인 과제는 송신 스테이션과 수신 스테이션의 시계를 동기화 시키는 일이다 .

동기화가 안되면 어떤 문제가 있나 ?

디지털 코딩 기법

회선 코딩 (line coding) 블록 코딩 (block coding) 뒤섞기 (scrambling)

회선 코딩의 종류

Unipolar NRZ

Polar NRZ-L 과 NRZ-I

질문 ?

NRZ 와 NRZ-L 과 NRZ-I 는 시그널의 정보를 이용하여 수신 스테이션은 송신 스테이션의 시계와 동기화를 할 수 있는가 ?

NRZ 와 NRZ-L 과 NRZ-I 의 signal rate는 어떤 차이가 있는가 ?

Polar RZ

Polar biphase: Manchester 와 differential Manchester

질문 ?

Manchester 와 Differential Manchester 는 NRZ 와 비교할 때 신호(signal) 의 대역폭이 어떻게 차이가 나는가 ?

Bipolar: AMI 와 Pseudoternary 3 가지 level(+,0,-) 을 사용한다 .

질문 ?

AMI 는 NRZ 와 비교할 때 신호의 대역폭에 차이가 있는가 ?

Multilevel: 2B1Q scheme

2 개의 비트 패턴 , 4 개의 준위 (level) 사용

Multitransition: MLT-3

회선 코딩 방법들의 비교

블록 코딩 (block coding)

m 비트를 n 비트의 블록으로 바꾼다 .(n>m)

블록 코딩의 종류

4B/5B 8B/10B

4B/5B 블록 코딩

블록 코딩과 회선 코딩

뒤섞기 (scrambling)

지금까지 회선 코딩과 블록 코딩에서 동기화의 문제를 해결하기 위해서 실제 비트 수 보다 전송하는 비트수를 증가시켰다 .

이것은 전송 시그널의 대역폭이 증가하게 된다 . 따라서 이러한 코딩은 장거리 전송에서는 적합하지 않고 LAN 에서 사용한다 .

장거리 전송에서는 AMI 와 같은 코딩을 사용하지만 동기화 문제를 완전히 해결하지 못한다 .

어떻게 하면 비트 수를 증가시키지 않으면서 동기화를 제동할 수 없을까 ?

뒤섞기 (scrambling)

한 가지 해법은 비트의 수를 증가시키지 않으면서 0 이나 1 이 지속되는 경우 이것을 0 과 1 이 반복되는 신호 ( 뒤섞인 신호 ) 로 바꾸어 보내는 것이다 .

대표적인 뒤섞기 코딩 방법 B8ZS HDB3

B8ZS

B8ZS 는 8 개의 연속된 0 을 000VB0VB 으로 바꾼다 .

HDB3