1장. 정보통신의 개요 (1)

<1.1 정보통신의 개념 알아보기>

1)      정보란 무엇일까요?

: 관찰이나 측정을 통해 수집된 데이터를 실제 문제에 도움이 될 수 있도록 해석하고 정리한 지식

: 현실 세계로부터 발생되는 여러 데이터들을 가공하여 특정 목적에 부합되도록 만든 내용

-   정보의 종류 : 아날로그 정보 , 디지털 정보

-   디지털 정보의 구성 : 비트(bit)라는 단위를 사용하여 표기. 데이터를 정확한 값(숫자)로 표현할 수 있기 때문에 저장하거나 전송하는데 훨씬 유리

-   이미지 정보 : 기본 단위는 화소. (흑백은 1비트, 256가지 컬러는 8비트)

 

2) 정보통신이란?

-   통신,컴퓨터,반도체 기술 발전 + 정보 전달,처리,유통 속도 발전 + 기술간의 연계성 높아지면서 네트워크 통합할 필요성 제기 -> 온갖 기기들을 ‘광대역 통합망(BcN)’으로 연결하여 다양한 서비스를 제공할 수 있는 정보 통신시대를 열게 함

-   정보전송 : 기계에 의하여 처리되거나 처리된 정보의 전송

                    (넓은 의미) 상대방에게 정보를 전달하는 과정

                    (좁은 의미) 컴퓨터를 통신 회선으로 연결하여 분산되어 있는 정보를 공유하는 방식

-   정보통신 : 전기통신에 의한 정보전송 기술과 컴퓨터에 의한 정보처리 기술을 결합.

                     정확한 정보의 전달과 처리 체계를 의미

-   정보통신시스템 : 정보전송 기술과 정보처리 기술을 유기적으로 결합

                                다양한 정보의 전송 기능 또는 처리 기능을 수행하는 시스템을 의미

 

3) 정보통신의 다양한 기능

 

<1.2 정보통신의 역사를 살펴볼까요?>

1)      보고 들리는 대로, 가청/가시거리 통신

-   통신은 인류의 발생과 함께 시작 (인류가 최초로 행한 통신 : 손짓, 말, 외침 북) -> 공동사회가 점점 커지고 영토가 넓어지면서 원거리 통신 방법이 필요해짐 (봉화, 파발마, 비둘기 등) -> 인쇄 기술의 발달은 통신이 대중 매체의 기능을 가지도록 함

-   문자의 발명 -> 시간과 공간의 초월 가능

 

2) 전기통신, 원거리통신 시대를 열다

-   과거통신 vs 현대통신 : 전기를 이용한 통신

-   (1844) 모스. 최초의 전신

-   (1876) 벨. 전화기 발명

-   (1901) 미르코니. 무선전신기 발명 -> 무선통신 시작

-   제1차세계대전) 무선전신과 전화기가 사용되면서 무선 통신 기술 비약적 발전

-   제2차세계대전) 지상과 항공기사이 통신도 가능

 

3) 정보통신 : 네트워크 + 컴퓨터

-   전기통신의 활용 범위를 확장하기 위한 방법 : 네트워크의 사용

-   정보 전달의 시간적, 지역적, 개인적 격차를 해소하는 방향으로 발전 <- 네트워크 속에 컴퓨터가 들어감

-   정보통신시스템 : 정보시스템 + 통신시스템

-   초기 데이터통신 시스템의 예 : (1958) 미국에서 군사적인 목적으로 개발한 반자동 지상관제 SAGE 시스템

    (센터에 있는 컴퓨터와 항공 레이더망을 연결. 항공기로부터 전달된 정보를 컴퓨터로 분석. 임무 수행 중인 전투기에 명령을 하달하는 시스템) -> (1961) 상업용 비행기 좌석예약 시스템 SABRE의 모태가 됨

-   대표적인 예 : (1974) IBM이 발표한 SNA

                           컴퓨터간의 접속을 용히하게 하고, 다양한 이용 형태에 대처하기 위해 체계화된 네트워크 방식.

                           (기존) 전신, 전화, 데이터통신이 각기 별개의 네트워크를 형성

                           (오늘날) 여러 형태의 정보를 하나로 묶어 전송하는 초고속 디지털 종합정보 통신망으로 발전

                                        TCP/IP라는 통신규약을 대부분 표준이로 사용. 전세계를 하나로 연결하는 기능 수행.

 

<1.3 아날로그와 디지털>

1)      신호란 무엇인가요?

-   정보전달을 위해 전송매체에서 사용되는 ‘전자기 신호’가 필요

-   통신 시스템에서 데이터는 전자기 신호로 변환되어 한 지점에서 다른 지점으로 전달

-   전자기 신호의 구분 : 아날로그 (연속적으로 변하는 전자기파)

                                     디지털 (매체를 통해 전송되는 일련의 전압펄스)

                                        ex. 일정한 양(+)의 전압은 이진수 1을 표현, 일정한 음(-)의 전압은 이진수 0을 표시

                                        장) 비용 적게 들고 잡음에 강함

-   아날로그신호 : 주파수에 따라 다양한 매체를 통해 전송

                             연속적으로 변하는 전자기파

                             기존의 음성이나 영상은 대부분 아날로그 신호를 사용

                             예)  음향 정보는 아날로그 신호 형태로 전송매체를 통해 전달

                                   (소리의 고저가 음향 전보의 주파수에 해당. 음폭은 진폭에 해당. 

                             예) Tv화면과 같은 영상 정보 (-> 최근에는 디지털 형태로 전송)

- 디지털 신호 : 매체를 통해 전송되는 일련의 전압 펄스

                        데이터정보와 이미지정보는 일반적으로 0과 1로 구성된 디지털 신호로써. 표현

 

2) 아날로그와 디지털 신호는 어떻게 만들어지나요?

-   아날로그 : 연속되는 선의 형태로 정보를 전달

                     전류의 주파수나 진폭 등 연속적으로 변화하는 형태로 전류를 전달

-   디지털 : 0과 1이라는 숫자를 통해 정보를 전달

                  전류가 흐르는 상태(1)와 흐르지 않는 상태(0)의 2가지를 조합하여 전달

                  연속적인 값들을 세분해서 그 값들을 하나의 값으로 표시

-   디지털) 0부터 1사이는 0, 1부터 2사이는 1로 표시

    아날로그) 0.3은 0.3, 0.327은 0.327 그대로 표시

-   디지털 방식의 등장 계기 : 연속적인 값을 표현하기에 실제 전류는 매우 불안정.

                                              전류가 흐르거나 흐르지 않는 두 상태로 모든 값들을 표현하는 것이 유리

                                             (디지털 방식에서는 연속적인 값들을 분류해서 0과 1의 조합으로 값을 나타내고 처리)

 

3) 비트와 보오란?

-   정보통신에서 통신 속도는 ‘단위 시간에 전송되는 정보의 양’으로 표시

-   디지털 정보의 전송속도를 나타내는 방법 : bps(bit per second)와 보오(baud)

-   Bps : 매초당 전송되는 비트의 수 (비트 : 단위 시간에 전송되는 정보의 기본단위)

-   보오 : 매초당 몇 개의 신호변화가 있었는가를 나타내는 신호속도의 단위

-   한 비트가 하나의 신호를 표현하는 단위로 쓰이는 경우 bps나 보오 속도는 동일.

    2비트나 3비트가 모여서 하나의 신호를 나타내는 경우에 있어서 보오 속도는 bps의 1/2, 1/3.

-   변조속도 : 신호를 변조하는 과정에서 1초에 몇 회 변조가 발생했는지를 나타냄. 단위는 보를 사용.

                     0또는 1을 나타내는 펄수의 수를 1초 동안 몇 개 포함하였는지를 의미.

 

4) 스펙트럼과 대역폭이 뭔가요?

-   주파수 스펙트럼 : 대부분의 물리적 현상들은 어떤 주파수의 형식으로 자신을 표현.

                                 음성 전송에 이용하는 주파수 대역 : 300Hz ~ 3300Hz (음성 대역폭)

-   대역폭 : 신호 주파수의 하한선과 상한선의 범위

                  전화의 경우 3000Hz (300Hz ~ 3300Hz)

                  대역폭이 넓다 = 아우토반과 같은 전용도로에서 보다 많은 차량들이 빠른 속도로 달릴 수 있는 것

 

 

5) 부호화에 대해서 알려주세요

-   부호화 : 전송 매체에서 사용하는 신호 형태와 보내고자 하는 정보의 표현형태가 다른 경우,

                 정보를 전송 매체에서 전송 가능한 형태로 변환하는 작업

-   복호화 : 변환된 신호를 원래의 정보 형태로 복원하는 과정

-   신호 변환기 : 부호화와 복호화를 수행하는 기기

                           예) DSU/CSU, 코덱, 모뎀, PCM기기, 전화기, 방송장비 등

 

[ 디지털-디지털 부호화 : 디지털 신호를 디지털 전송에 적합한 형태로 변환하는 방법 ]    ***p.36사진참고

-   디지털 -> DSU/CSU -> 디지털

-   예) 컴퓨터에서 디지털 모니터로 데이터를 전송하는 경우

-   변조방식 : 베이스밴드

-   단극형 : 오직 한 준위의 값만 이용

                0 또는 1의 값 중에 하나의 값만 부호화

                부호화되지 않은 신호는 0 또는 휴지회선으로 표현

                장) 단순하며 구현 비용이 저렴

                단) 직류성분과 동기화라는 문제 때문에 실제로는 잘 사용되지 않음

-   극형(극성 또는 복류방식) : 양과 음의 두 가지 전압준위를 같이 사용

                                   장) 회선의 평균전압을 감소, 직류성분 문제 완화

-   양극형 : 양, 음, 영의 세가지 전압분위를 사용

                  준위 0은 이진수 0을 표현, 양전압과 음전압은 교대로 1을 표현

                  장) 직류성분 문제 없어짐

 

[ 아날로그-디지털 부호화 : 아날로그 정보를 디지털 신호로 표현 ]   ***p.39사진참고

-   아날로그 -> 코덱 -> 디지털

-   예) LAN에 연결된 컴퓨터를 이용하여 인터넷 전화를 사용할 경우, 음성 신호를 디지털 신호로 변환

-   변조방식 : 펄스코드변조(PCM Pulse Code Modulation) : 가장 일반적으로 사용되는 변조 방법

                     컴퓨터와 관련된 아날로그신호 체계는 거의 PCM 방식으로 저장되어 전송

                     PCM 신호를 생성하는 순서 : 아날로그 신호를 양자화 하여 PAM 신호로 변환

                                                                   -> 펄스의 디지털 레벨의 비트 수만큼 이진 코드 열로 변환

                                                                   -> 변환된 이진수 값을 펄스로 표현

                    *PAM (Pulse Amplitude Modulation): 아날로그 정보를 크기에 따라 높이가 다른 펄스열로 나열한

                                                                            1차적인 펄스변조방법

 

[ 디지털-아날로그 부호화 : 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 것 ]  ***p.42사진참고

-   디지털 -> 모뎀 -> 아날로그

-   예) 아날로그 신호만을 전송할 수 있는 전송매체(전화선)을 이용하여 디지털 정보를 전달하는 경우

-   변조방식 : 디지털변조

-   진폭편이변조(ASK) : 신호의 진폭(신호의 세기. 음폭)을 변경. 주파수와 위상은 일정하게 유지

                                        단) 잡음에 가장 취약한 부호화 방법

-   주파수 편이변조(FSK) : 신호의 주파수를 변경. 진폭과 위상은 일정하게 유지

                                          1 보오 당 1비트의 신호가 전송되므로 비트율과 보오율은 같음

                                          장) ASK보다 잡음에 강하고, 비교적 회로도 간단하여 데이터 전송에 많이 사용

                                          단) 대역폭에 제한을 받음

-   위상 편이변조(PSK) : 신호의 위상을 변경. 진폭과 주파수는 일정하게 유지.

                                        장) 잡음이나 주파수 제한 등에 영향을 안받음

-   구상 진폭변조(QAM) : ASK와 PSK를 조합하여(진폭위상 편이변조) 하나의 신호 변화에 보다 많은 비트를 표현

                                        4-QAM, 8-QAM, 16-QAM등

 

[ 아날로그-아날로그 부호화 : 아날로그 정보를 아날로그 신호로 표현 ]

-   아날로그 -> (예.방송장비)  -> 아날로그

-   예) 아날로그 라디오 방송

-   변조방식 : 아날로그변조

-   진폭변조 : 신호의 진폭변화에 따라 반송파의 진폭이 같이 바뀌는 변조 방식

-   주파수변조 : 신호의 전압 변화에 따라 반송파의 주파수가 변조

-   위상변조 : 신호의 전압준위(진폭)의 변화에 따라 신호의 위상이 바뀌는 변조 방식

(* 반송파 : 라디오나 텔레비전을 비롯하여 무선통신에서 정보를 실어보내는 사인파 또는 펄스파, 고주파전류)

 

+) 모스 부호란? 짧은 발신전류(점)과 비교적 긴 발신전류(선)을 배합하여 알파벳과 숫자를 표시

+) 아날로그/디지털 오실로스코프가 뭔가요?

 - 오실로스코프 : 전자장비를 검증하거나 디자인할 때 필요한 계측기.

                             전기적 신호를 화면에 나타내 주는 장비.

 

6) 코덱이 뭔가요? (coder+decoder)

-   부호화기(coder)와 복호화기(decoder)의 합성어

-   아날로그 음성정보를 디지털 정보로 변환하고, 디지털 신호로부터 다시 원래의 음성정보를 복원해내는 기기

-  아날로그 정보(음성) -> 코덱 -> 디지털 신호 -> 모뎀 -> 아날로그 정보 -> 코덱 …

 

+) DivX 동영상 종류 (p.6)

+) 비행기가 전기에 감전되지 않는 이유는? (p.7)

 

7) 모델? 모뎀? (modulator+demodulator)

-   모뎀 : 디지털 정보를 아날로그 신호 형태로 변환

-   변조 기능 : 디지털 정보 -> 아날로그 신호

    복조 기능 : 아날로그 신호 -> 디지털 정보

-   모뎀의 분류 : (사용형태) 내장형, 외장형

                           (통신속도) 저속, 중속, 고속

                           (채널의 대역폭) (사용 가능 거리) (사용 가능한 포트 수)