[컴퓨터 네트워크] 데이터 전송 모드

데이터통신 시스템에서는 정보를 0과 1만을 사용하는 비트로 나타낸다. 각 비트 정보는 전기 신호 또는 광신호로 변환해 전송한다. 전송장치와 수신장치는 물리적인 전송링크로 연결되어 있다. 비트로 표현된 디지털 정보는 정해진 전송규칙에 따라 전송매체를 통해서 전송된다. 비트 정보를 전기 신호로 변환하는 것을 부호화(Encoding) 과정이라고 한다.

부호화 방식

RZ: 복류

RZ(Return to Zero)는 가장 단순한 부호화 방식으로 어떤 신호에 대해서도 0V의 전압상태로 복귀한다. 이 방식은 복류가 된다. 복류란 비트 1을 +V로, 비트 0을 -V로 표시하여 전위의 상태가 +V, -V, 0과 같이 세 개 이상인 부호화 방식을 말한다. 반면 단류는 비트 1을 +V로 비트 0을 0 전위로 표시해 전위의 상태가 두 레벨인 상태다.

NRZ: 복류

NRZ(Non Return to Zero)는 0V의 전압상태로 복귀하지 않으며 하나의 디지털 비트 구간 내에서 전압이 일정한 방식이다. RZ에 비해 파형의 변화가 심하지 않으므로 대역폭이 좁고, 동일한 신호가 계속 반복될 때 오류가 발생할 수 있다는 단점이 있다.

NRZI: 단류

NRZI(Non Return to Zero Inverted)는 차등부호화 방식으로 변환하는 방식이다. 차등부호화(Differential Coding)란 임의의 신호가 앞단의 신호에 의해 결정되는 방식이다. 즉, 비트 정보 1은 앞단의 부호를 유지하고, 비트 정보 0에서는 앞단의 부호와 반대 위상으로 변화하는 방식이다. NRZI는 신호에 대한 파형 변화를 적게 할 수 있는 장점이 있는 반면 비트 정보 1이 연속되면 오류가 발생할 가능성이 있다. 단점에 대한 해결책은 비트 정보 1이 5개 연속 발생하면 임의의 0을 삽입(비트 스터핑)해 연속된 비트의 발생을 방지하도록 하는 것이다.

맨체스터 코딩

맨체스터 코딩(Manchester Coding)은 임의의 비트 구간의 절반에만 펄스가 존재하는 방식으로, 비트 정보 1은 왼쪽 1/2 구간에 펄스가 존재하고, 비트 정보 0은 오른쪽 1/2 구간에 펄스가 존재한다. 맨체스터 코딩은 신호의 발생이 용이해 널리 사용된다.

차등 맨체스터 코딩

차등 맨체스터 코딩(Differential Manchester Coding)은 비트 정보 1은 앞단의 신호가 존재하는 위치를 반대로 변화시키고, 비트 정보 0은 앞단의 상태를 그대로 유지하는 방식이다. 이 방식은 맨체스터 코딩과 달리 극성이 아닌 전이(Transition) 여부가 중요하다. 그 결과 전송에 필요한 전력을 줄일 수 있고, 전송라인에서 발생하는 잡음의 영향을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

바이폴라 또는 AMI: 복류

바이폴라 또는 AMI(Alternating Mark Inversion)는 주로 DSU(Data Service Unit) 장비에 사용되는 코딩 방식이다. 이 방식은 비트 정보 0은 0의 전위를 가지고, 비트 정보 1은 앞단 신호와 반전된 전위를 가지도록 부호화한다.

듀오 바이너리: 복류

듀오 바이너리(Duobinary)는 두 개의 비트 정보 1 사이에 있는 비트 정보 0의 개수가 홀수인지 짝수인지에 따라 파형을 구성하는 부호화 방식이다, 임의의 비트 정보 1이 발생하면 앞에서 발생한 신호 중 1의 위치를 확인하여, 그 안에 비트 정보 0이 짝수 개 존재하면 앞단의 1 신호오 동일한 상태를 유지한다. 그러나 비트 정보 0이 홀수 개라면 앞단의 1 신호와 반대 상태를 유지하도록 한다.

데이터 전송 방식

데이터의 전송 방식은 그 방법에 따라 다양하게 구분된다. 먼저 비트 정보를 하나의 장치에서 다른 장치로 보내는 전송 방식(Transmission method)에 따라 직렬 전송(Serial transmission)과 병렬 전송(Parallel transmission)으로 구분된다. 직렬전송은 한 번에 하나의 비트씩 전송하는 방식이다. 전송에 따른 기준 시간은 클록 펄스를 이용한다. 각 클록 펄스마다 하나의 비트 정보를 보내는 방식이다. 병렬전송에서는 각 클록마다 여러 비트를 동시에 전송한다.

전송 모드(Transmission mode)에 따라 비동기식 전송 방식과 동기식 전송 방식으로 구분되기도 한다. 동기화(Synchronization)란 전송장치와 수신장치 사이의 전송률, 전송시간, 간격 등 비트 타이밍 정보를 일치시키는 과정을 말한다.

동기식 전송 방식

동기식 전송 방식은 데이터를 전송하고자 할 때 전송지와 수신지 사이의 클록을 일치시켜 동기화를 수행하는 전송방식이다. 이때 비트 정보는 정해진 규칙에 따라 그룹화하여 처리한다. 이렇게 만들어진 데이터 단위를 데이터 프레임(Data Frame)이라 한다. 그룹화된 정보, 즉 프레임을 단위로 하여 전송한다. 일반적으로 프레임의 첫 부분은 동기화를 위한 SYN 문자코드를 포함하도록 되어 있다. SYN 문자코드는 고유한 비트 패턴을 갖는다. 데이터 프레임은 다양한 형태로 구성할 수 있다.

동기식 전송은 전송 데이터의 분량이 상당히 큰 경우에 오버헤드를 줄일 수 있어 효과적이다. 다만, 비트를 그룹화해 전체 그룹화된 정보를 한꺼번에 보내기 때문에 다양한 요구를 충족시키기 위한 유연한 인터페이스 제공이 어렵다.