데이터 통신 : 물리계층

 

오늘은 계층 중에서도 물리계층에 대해 알아보자.

 

물리계층이란?

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데이터를 전송하기 위한 전송매체의 기계적 규격을 정의하고 전기적신호의 전송규격을 정의하는 층이다.

 

** 전송매체 : (데이터를 전송하는데) 전류나 전압을 변화시키는 효과를 이용한다

또한 전류나 전압이 흐르는 매개체이며 유선 전선과 무선(공기매체)이 존재한다.

전송매체의 종류

 

우선 첫번째로 유선전송매체에 대해서 알아보자.

 

● 유선 전송매체

 

- 두개의 구리도선을 꼬아서 엮은 전송매체

- 외부 잡음(noise)를 줄여주는 효과 (도선을 꼬는 이유임)

- STP(shielded) vs UTP(Unshielded) : 금속 차단재나 열차단재의 유무 차이

- 전화선, LAN선, 신용카드결재기, 건물내부통신선 등에 사용됨

- Low cast, Low data rate, Short range, Easy to work

- UTP1(전화선), UTP2 ... 등 번호가 있음 : 이러한 카테고리 번호는 선에 써져있음

- UTP5E가 요즘 많이 쓰는 종류임

 

UTP는 실내에서 주로 사용하고 STP는 외부에서 주로 사용한다. STP에는 금속차단재와 열차단재 존재

 

데이터 전송이 TX이고 데이터 수신이 RX 일때, 사용되는 가닥이 다르다.

또한 모든 가닥이 각각 8개 다 연결되는 방식이다. 기가랜은 8가닥 다 사용한다.

기가랜에 사용되는 각 가닥들

 

* Coaxial Cable (농축 케이블)을 사용하기도 한다

- 장거리 전송용으로 성능이 좋은 전송매체이다.

- Tv선, 케이블 Tv선, 장거리 다회선 전화선, LAN/MAN등에 사용된다

- 잡음에 강하며, 좋은 대역폭을 갖는다.

- 높은 주파수 범위의 반송파를 지원한다.

 

Copeer core로 데이터를 전송하는 것이다.

농축케이블의 구조도

 

** Fiver (Optics) Cable (광케이블)

- 광섬유를 이용하여, 빛에 데이터를 실어서 전송하는 전송매체이다.

- 빛의 특성을 띄고있고 전자기적인 에너지형태이다.

- 공기(물)과 같은 밀도가 높은 곳을 통과할 때는 속도가 감소된다

- 잡음에 대한 저항력이 높고, 신호감쇄가 낮고, 대역폭이 높은 장점이 있다.

- 비용이 너무 높고 설치와 관리가 어렵다는 단점이 존재한다.

 

보통 광섬유는 group으로 묶어서 사용한다.

광섬유의 구조와 3가지 방식

 

● 무선 전송매체

무선 전송 매체의 전파 유형에는 3가지가 존재한다.

1. 지면 전파 : 대기권의 낮은 부분으로 전자기파를 전파하는 방식

지면 전파

2. 공중 전파 : 안테나로 전파하거나, 전리층에서 반사(굴절)하는 방식

공중 전파

3. 가시선전파 : 안테나간 높은 주파수로 전파 (direct)

가시선 전파

 

무선 전송 매체에는 종류가 있는데 하나 씩 설명하겠다.

1. Radiowave

- 마이크로파에 비해 낮은 대역이며, 고체, 진공, 대기를 모두 통과하여 전파된다.

- 3KHz ~ 300MHz이며 전방향으로 전파된다. 벽을 통과한다, 다향성이다

- 같은 주파수를 사용하여 전송하는 안테나에 방해를 받는다

- 라디오 방송, Tv 방송, 호출기 등에 사용한다.

 

2. Microwave

- 300Mhz ~ 300GHz의 주파수를 갖는 전자기파이다.

- 지향성이고 단방향으로 전파한다. 가시선 전파이며 벽을 통과 못한다.

- 접시형 안테나로 전파를 집중시켜 전송할 수가 있다.

- 지향성 동시에 여러 전송기가 여러 수신기에서 간섭없이 전송할 수 있게 한다

- 지상 마이크로파, 위성 통신, GPS, 전자레인지 등에 사용한다

cf> wi-fi 주파수는 24기가헤르츠 또는 5기가헤르츠 또는 6기가헤르츠

 

3. Infrared(적외선)

- 단거리 전파에 적합하다(가전제품이나 리모컨)

- 지향성이고 가격이 낮고 소형화가 가능하고 설치가 용이하다

- 열에너지를 포함하고 있어 물체를 따듯하게 만든다

- 초고추파 주파수 대역이다 (300GHz ~ 400THz)

- 고체물체를 통과하지 못한다

 

cf> 주파수대에 따른 전파구간과 전송매체 사진

 

 

오늘은 물리계층의 전송매체에 대하여 알아보았다.

쉬워보이지만 확실하게 외우지 않으면 헷갈릴 용어들이 즐비하니 열심히 공부하자