물리층 (Physical layer, OSI-7-Layer

1      물리층 개요

1.1  데이터와 신호

1.1.1       아날로그와 디지털 데이터

아날로그 데이터 : 연속인 정보

디지털 데이터 : 이산 값을 갖는 정보

1.1.2       아날로그와 디지털 신호

아날로그 신호 : 연속적인 파형

디지털 신호 : 이산적(1, 0)인 제한된 수의 정의된 값만을 가질 수 있다.

1.2  위상 : 시각 0시에 대한 파형의 상대적인 위치를 기술

1.3  디지털 신호

1.3.1       비트율 : 시간당 비트 간격의 개수(bps(bits per second)로 표현)

1.3.2       비트 길이(bit length) : 비트 길이는 한 비트가 전송 매체를 통해 차지하는 길

1.3.3       디지털 신호의 전송

1.3.3.1    기저대역 전송 : 기저대역(baseband)전송이란 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸지 않고 있는 그

대로 채널을 통해 전송하는 것

1.3.3.2    광대역 전송 : 광대역(broadband)전송이란 디지털 신호를 전송하기 위해 아놀로그 신호로 전환

Broadband : 다양한 종류의 signal을 보냄

Baseband : 한 종류의 signal을 전송하는데 쓰임

1.4  전송장애

1.4.1       감쇠 : 에너지 손실을 의미하며 데시벨이라는 감쇠의 단위가 있다

1.4.2       일그러짐 : 신호의 모양이나 형태가 변하는 것을 의미

1.4.3       잡음 : 여러 형태의 잡음으로 신호를 변형시킴

SNR(신호-대-잡음 비) = signal power/noise power 으로 클수록 좋다

1.5  데이터 전송률의 한계

1.5.1       무잡음 채널 : 나이퀴스트 비트율 : 나이퀴스트가 무잡음채널에서 전송률의 한계 계산

1.5.2       잡음 채널 : 섀넌 용량 Capacity = bandwidth * log_2 (1+SNR)

1.6  성능

1.6.1       대역폭(Bandwidth) : 헤르츠 단위와 비트율 단위가 있다

헤르츠 단위 : 복합 신호의 주파수 영역이나 채널이 통과시킬 수 있는 주파수 영역(Hz)

비트율 단위 : 채널 또는 링크의 비트 전송 속도(bps)

1.6.2       처리율(throughput) : 어떤 지점은 데이터가 얼마나 빠르게 지나가는가를 측정

1.6.3       지연(latency, delay) : 전체 메시지가 모두 목적기에 도착할 때까지 소요된 시간

지연 : 전파시간 + 전송시간 + 큐시간 + 처리시간

전파시간 : 비트가 발신지로부터 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간(거리/전파속도)

전송시간 : 첫 번째 비트가 먼저 떠나 먼저 도착하고 마지막 비트는 뒤에 떠나 뒤에 도착

마지막 비트가 도착하기까지 걸리는 시간 (메시지크기/대역폭)

큐시간 : Packet 교환망의 특징(Store and forward)적인 delay로 장치들이 메시지를 처리하기 전까지 메시지를 가지고 있는 시간

1.6.4       대역폭-지연 곱(bandwidth*delay) : 대역폭과 지연은 링크의 두 가지 성능 지표

링크를 채울 수 있는 비트 개수를 의미

1.6.5       파형 난조(jitter) : 지연과 연관된 또 다른 성능으로 volume = bandwidth*delay

디지털 전송

1.7  디지털-대-디지털 변환 : 회선 부호화, 블록 부호화, 스크램블링

1.7.1       회선 부호화(line coding) : digital data -> digital signal로 전송층에서는 부호화, 수신측에서는 복호화

데이터 전송률 : 1초당 전송된 데이터 요소의 개수

신호 전송률 : 1초당 전송된 신호 요소의 개수

1.8  아날로그-대-디지털 변환 : 펄스 코드 변조, 델타 변조

1.8.1       펄스 코드 변조 : 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾸는 가장 많이 쓰는 방법

1.8.2       델타 변조 : 간단한 방법

1.9  전송 방식 : 병렬 방식(여러 개의 비트들이 매 클록 펄스에 따라 함께 보내진다.

, 직렬 방식 : 매 클록 펄스마다 하나의 비트를 보내며 동기식, 비동기식, 등시식 3개의 방법이 있으며 하나의 채널만이 필요하다. 등시식 전송은 정해진 시간에 데이터가 도착하는 것을 보장