1. 정보전송공학 - 전송제어

1. 전송 제어의 형식과 절차

1 - 1 프로토콜 (통신규약)

- 신뢰성 있는 정보 제공하기 위한 미리 약속된 통신에 관한 규칙

(1) 기능:

- 우선순위 배정                                                        - 접속 제어

- 루틴(경로 설정):  최적의 경로 설정                         - 흐름제어: 과도하게 데에터를 보내지 않게 제어

- 다중화                                                                   - 에러 제어: 정당항 순서대로 정확히 도착

- 주소 부여                                                              - 비요약화

- 순서제어: 순서와 다르게 도달한 데이터 수정           - framing

- 동기제어                                                               - 투명성(Transparaency): 모든 파일 이용자가 접근 가능

- 분리와 조합

(3) 프토토콜 기본요소

- 구문(Syntax): 데이터의 형식, 부호화, 신호표기 등

- 의미(Semantic): 제어와 오류복원을 위한 제어정보

- 순서(Timing): 속도 정합과 순서

 

1-2 OSI 7계층 프로토콜

- Open System Interconnection (개방형 시스템)

계층	기능	프로토콜
Application Layer 응용 계층	사용자 인터페이스제공	Email, www, FTP	메시지	상위계층	응용프로세서 간의 논리적 연결
Presentation Layer 표현 계층	표현형식, 압축, 암호화	Ascii, JPEG, MPEG
Session Layer 세션 계층	대화유지 관리 (Full Duplex 통신방식)	RTP/RTCP
Transport Layer 전송 계층	종단 간 투명한 데이터 전송	TCP, UDP	세그먼트
Network Layer 네트워크 계층	경로 설정	X.25, IP	패킷	하위계층	데이터의 안정된 전송을 지원
DataLink Layer 데이터링크 계층	인접장치 간 효율적 전송	BSC/Basic, SDLC/HDLC	프레임
Phisical Layer 물리 계층	물리적 규격, 전기적 신호	V.25, 568A/B	비트스트림

 

*SDU(Service Data Unit)

*PPDU(Protocol Data Unit)

*SAP(Service Access Poing)

 

PCI: Protocol Control Information

응용계층	최상위 계층으로, 사용자가 다양ㅇ한 프로그램을 이용할 수 있도록 도와주는 계층
표현 계층	데이터의 형식, 문법, 표현형태 등이 대화하는 상대방과 다른 경우 문제를 해결하여 각 응용 프로세서 간의 통신 가능하게 함
세션 계층	두 개의 응용 프로세서 사이의 대화를 담당ㅇ하는 기능
전송계층	하위계층과 상위계층 간의 원활한 데이터 전송
네트워크 계층	교환, 중계, 경로설정(routing) 등을 수행
데이터링크 계층	신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 전송제어를 수행 - 입출력 제어  - 회선제어(흐름제어)  - 동기제어  - 착오(오류) 제어
물리계층	최하위 계층으로 전송 매체를 통해 비트열을 전송할 수 있도록 기기 사이를 접속하기 위한 기계적, 전기적 사양에 관한 규정

* 물리계층의 4대 특성

- 기계적(물리적) 특성: 외형, 핀수, 위치 및 간격, 치수 등

- 전기적 특성: 커넥터의 전압레벨, 상승/하강 시간 등

- 기능적(논리적) 특성: 데이터/제어신호 전송, 타이밍, 접지

- 절차적(순서) 특성: 접속회로의 동작순서

 

전송제어 문자

SYN(Synchronous Idle): 동기유지 데이터 및 제어문자 없을경우 채우기 용도	EOT(End Of Transmission): 전송 종료 및 데이터 링크 초기화
SOH(Start Of Heading): 헤딩의 시작	ENQ(Enquiry):회선사용 요구 부호 또는 상대방의 응답요구
STX(Start Of Text): Text 시작 및 헤딩의 종료	DLE(Data Link Escape): 의미 변경 또는 추가적인 제어 제공
ETX(End Of Text): 텍스트 종료	ACK(Acknowledge): 긍정의 응답
ETB(End Of Block): 블럭의 끝	NAK(Negatuve ACK): 부정의 응답

* 문자제어방식의 구조

SYN	SYN	SOH	Heading	STX	TEXT	ETX  or ETB	BCC	EOT
Header					text	Trailer

 

BCC범위(에러check): Header ~ ETX or ETB, Binary Check Code

 

1 - 3 HDLC(High Level Data Link Control: ISO) : 비트 동기 방식

헤더		-	-	트레일러
(시작) Flag	Address부	Control 부	Information 부	FCS	Flag )끝)
8bit 01111110	주소부 8bit	제어부 8bit	정보부 임의의 bit	16bit CRC 방식	8bit 01111110

 

	BASIC Protocol	HDLC Protocol
종류	문자제어프로토콜	비트제어프로토콜
전송방향	Half - duplex 만 가능	Simplex, half, full
데이터링크 형식	Point to Point, Multipoint -> loop 방식 사용불가	Point to Point, Multipoint -> loop 방식 사용
에러제어방식	Stop and Wait ARQ 방식	Go - back - N 블록 ARQ 방식
신뢰성	낮음	높음
효율	비효율적	효율적

 

 

2. 전송제어 프로토콜

- OSI Layer 2에서 수행 ( 데이터링크계층)

(1) 전송제어 절차(5단계)

- 1단계: 교환망에서 회선의 접속 - 두지점 사이의 전기적 전송로 확립

- 2단계: 데이터 링크 확립 (Point tio Point: 회선의 경쟁방식), Multipoint(Polling, Selecting)을 통해 데이터 송수신하는 경로(링크) 확보

- 3단계: 데이터(정보)의 전송

- 4단계: 데이터 링크의 해제

- 5단계: 교환망에서의 회선의 절단

 

(2) 데이터 링크 확립방법

컨텐션(Contention)방식	- 회선 경쟁 방식, Point to Point 방식 - 송신요구 발생한 국이 Selecting 순서를 송신한 후 데이터 송신
폴링/셀렉탕 방식	- 집중 제어 방식, Multipoint 방식 - roll call polling: 순서에 따라 전송할 데이터 있는지 물어보는 방식 - Hub go ahead polling: 주국은 가장 멀리 있는 종국에게 폴을 보내며, 순서대로 폴을 보냄. (폴회수: 주국)

 

(3) 전송제어 프로토콜 분류

동기제어	문자위주 프로토콜 - BSC(2진 동기식 통신), BASIC 비트위주 프로토콜 - SDLC, HDLC 바이트 위주 프로토콜: DDCMP
비동기 제어

 

(4) 국의 종류

- 주국: 데이터를 송신하는 상태에 있는 국

- 종국: 데이터를 수신하는 상태에 있는 국

- 제어국: 송수신 상태 제어, 감시하며 이상시 복국 제어를 수행

- 종속국: 제어국 이외의 국, 일반 단말

 

(5) 착오제어

착오제어 평가방법	비트에러율(오율) = 에러발생 bit수 / 충전송bit수		정보통신의 전송기준
	블록에러율(오율) = 에러 발생한 블록수 / 총 전송한 블록 수		전송기준
	문자에러율(오율) = 에러 발생한 문자수 / 총전송한문자수		전신회선의 품질
착오제어 부호	착오 검출부호	- 수직패리티 체크 방식 - 수평패리티 체크 방식 - 저마크 또는 정스페이스 방식
	착오 정정부호	- Haming 부호 - CRC 부호 - BCH 부호
반송방식(echo back)	- 데이터가 2회 전송되어야 함 - 전송 채널의 비효울 버퍼 기능이 없는 터미널 시스템을 이용ㅇ하여 효과적으로 에러 제어하고 싶은 경우, 정보가 불확실해 졌을 때 이용

 

 

3. 전송 오류 제어

* 오류 검출 : Parity, Block Sum, CRC

*오류 정정

- BEC(후진 오류 수정) = ARQ (Stop&Wait ARQ, Contimous ARQ, Adaptive ARQ)

- FEC(전진 오류 수정)(오류 검출 + 정정) = Haming, Convolution, Turbo, BCH)

 

(1) 검출후 재전송(ARQ: Automatic Reveat request) - 데이터링크 계층

- 착오 검출 부호 사용하여 에러 검사해본 결과 통신회로에 착오가 발생한 경우, 수신측은 에러의 발생을 송신측에 알리고, 송신측은 에러가 발생한 블록을 재전송하는 방식

 

- Adaptive(적응형) ARQ: 블록의 길이를 동적으로 변경할 수 있는 방식

* 재전송 비율이 클 경우, 블록의 길이를 작게 함

* ARQ의 효율을 높임

* 제어회로 복잡

* 일반통신에서는 사용안함

Stop and Wait(BASIC)	- Half Duplex
연속적 ARQ	- Buffer 필요 *Go Back N(반송식) ARQ: HDLC, 전이중 *Selective(선택적) ARQ: SDLC, 전이중
Adaptive(적응형) ARQ	- 블록의 길이를 동적으로 변경할 수 있는 방식 - 재전송 비율이 클 경우, 블록의 길이를 작게 함 - ARQ의 효율을 높임 - 제어회로 복잡 - 일반통신에서는 사용안함
Hybrid ARQ	REC + ARQ

 

		회로	효율	송신측버퍼	수신측버퍼
Stop & Wait	- 한 개의 프레임을 전송하고, 수신 측으로부터 ACK 및 NAK 신호를 수신할 때까지 정보 전송을 중지하고 기다리는 방식 - 송신 측이 수신 측으로부터 ACK를 받으면 다음 프레임을 전송하고, NAK를 받으면 재전송 - 데이터 프레임의 정확한 수신 여부를 매번 확인하면서 다음 프레임을 전송해 나가는 가장 간단한 오류 제어 방식	간단	나쁨	나쁨	없음
Go Back N	- 데이터 프레임을 연속적으로 전송하는 과정에서 NAK를 수신하게 되면, 오류가 발생한 프레임 이후에 전송된 모든 데이터 프레임을 재전송하는 방식	중간	보통	보통
Selective	- 연속적으로 데이터 프레임을 전송하고 에러가 발생한 데이터 프레임만 재전송하는 방식	복잡	우수	큼	큼

 

 

(2) 전진에러 수정(FEC: Forward Error Correction)

- 연속적인 데이터 전송, 역채널 필요 없음, 기기와 코딩이 복잡, 전송채널 대역 낭비

- Haming 부호(단일 비트의 에러 정정 부호), BCH부호, Turbo Code, Convolution Code

* 해밍코드: 에러 검출, 정정 가능하지만 이를 위해선 표시된 정보 이외의 패리티 비트가 다수 첨가되어야 함 => 전체 코드 길어짐

 

* (2^n 위치가 패리티 위치 ex) 1,2,4,8,16...)

- 짝수 패리티와 홀수 패리티 확인 후 추가!!!!!!!@!!@!@

 

4. 에러 검출 부호

*  에러 검출부호(패리티) 특징

- 데이터 판별위해 사용

- 우수 체크 사용하기도 함

- 기수 체크 사용하기도 함

 

4-1 패리티 검사

- 엥러 검풀만 가능하고 정정은 불가

- 정보비트수가 적고 에러 발생률이 낮을 때 이용

- 한 비트의 패리티비트 이용하는 경우 홀수 개의 에러 검출

* 짝수 개의 에러 검출 불가!!!!

 

(1) 기수패리티 방식: 부호화된 문자의 1의 수가 항상 홀수

ex) 정보 7bit

							패리티비트
1	0	1	1	0	0	1	1	가능
1	0	1	1	0	0	1	0	불가능

 

(2) 우수패리티 방식: 부호화된 문자의 1의 수가 항상 짝수

ex) 정보 7bit

							패리티비트
1	0	1	1	0	0	1	0	가능
1	0	1	1	0	0	1	1	불가능

 

4-2 블록합 검사(Block Sum: Parity 응용 방식)

- 수직으로 패리티 검출, Burst 검출불가

* 프레임 내의 모든 문자마다 패리티 비트 할당

Ex) 보낼 데이터 10101001    00111001

                       10101001

                    + 00111001

                    -----------------

                       11100010    -> 1의 보수

check sum      00011101

보낼 데이터 10101001  00111001  00011101

 

4-3 에러 제어용 코드를 부가하는 방식

- 수직 패리티 방식

- 수평 패리티 방식

- 수평, 수직 패리티 방식

- 정마크 방식

- 군계수 체크 방식

 

* 통신 속도의 종류

통신속도	- 1초동안 전송되는 단위 펄스의 수 [ baud]
신호속도	- 초당 전송되는 정보량의 수 [bps]
베어러 속도	- 1초동안 전송되는 엔벨로프형식(6+2) 신호가 전송되는 속도 - 통신 속도 * 8/6
코드(부호) 효율	- 코드 효율 = 정보부호/전체전송부호 Ex) 아스키 7+1 = 7/8 * 100 = 87.5%
전송효율	- 정보펄스(정보부호 + 패리티비트) /전체정보펄스(start + 정보부호 + 패리티 + stop)
시스템 효율	- 부호효율 * 전송효율
유효속도	- 신호속도 * 전송효율
채널용량
전송대역폭 = 신호방식률 = 기호율	- 1/기호지속시간 = rₐ / log₂M
M진 오류확률	- 2진 오류확률 * log₂M

 

통신속도

(1) BPS(Bit Per Second): 1초에 전송할 수 있는 비트의 수

(2) 보오(Baud): 초당 신호의 변화(변조) 횟수(최단 펄스의 수)

(3) 패킷

- 전송할 메시지를 일정한 크기의 비트 수로 나누어 정해진 형식에 맞춘 데이터 블록

- 1패킷 = 2세그먼트 = 1024비트

*데이터 신호 속도 = 변조 속도 * 한 번의 전송 가능한 비트 수

 

전송속도 종류

(1) 신호속도: 2진 기호로 환산하여 1초 동안에 전송할 수 있는 비트수 [bps],[bit],[sec]

(2)변조 속도: 신호의 변환과정에서 보오를 단위로 매 초로 전송할 수 있는 부호 수 [baud]

(3)전송 속도: 단위 시간에 전송되는 문자 수, 블록수, 비트수, 단어 수 등의 속도

(4)베어러 속도

- 베이스 밴드 전송 방식에서 데이터 신호 속도, 동기 속도, 상태 신호 속도를 합한 값 [비트/초]

- 베어러속도 = 통신속도(신호속도) * 8/6

* 베이스 밴드 전송 방식: 전송할 신호를 변조없이 전송

* 전송 효율 = 정보비트수(7bit) / 전체비트수 (1+2+7) = 70%

* 유효 속도 = 신호속도 * 전송효율

 

통신용량

- 한 개의 회선으로 단위 시간 동안 전송할 수 있는 데이터의 양

- 대역폭, 신호와 잡음의 강도에 읫해서 결정

- 샤논의 정리: 전송로의 통신 용량을 늘리기 위해서는 대역폭 늘림 또는 신호 전력 높임 또는 잡음 전력 줄여야 함

                      통신 용량  = B log2(1+s / n) [bps] (B: 대역폭, .S: 신호전력, N: 잡음전력)

- 에러율

비트에러율(오율)	에러 발생 비트 수 / 총 전송 비트 수	정보통신의 전송 기준
블록에러율(오율)	에러가 발생한 블록 수 / 총 전송한 블록수	전송기준
문자에러율(오율)	에러가 발생한 문자 수 / 총 전송한 문자 수	전신회선의 품질

 

 

 

5. 전송 제어 절차

- 통신제어: DTE 간 통ㅅ인회선을 경유하여 원활한 정보교환을 위한 제어기능과 방식의 총칭

- 전송제어: 원활한 정보전송을 위한 일련의 절차,

                 회선접속의 확인, 상대방의 확인, 데이터 송수신하는 제반 과정 등을 상호 약정된 순서에 따라 확인하는 절차

- 전송제어절차: 데이터 전송에 관련된 제어와 절차의 총칭

- 표준화: OSI 2계층에서 전송제어절차를 규정하고 있음

 

 

(1) 전송제어절차 구분

BASIC 절차	- 상호 감시형의 제어를 기본으로 하는 방식 - 반이중 통신이나 단방향 통신 문자 전송에 적용이 가능 (문자지향형) - 신뢰성: 다소 높음 - 가격: 저렴 - 표준: IBW 사의 BSC 절차
HDLC	- 고속 데이터 전송에 적합 - 비트 전송을 기본으로 함 (비트지향형) - 컴퓨터간 네트워크에도 적합한 전송제어방식 - 가격: 고가 - IBW 사의 SDLC
비동기 절차	- 단말장치의 전송제어 기능 경감 - 사용자에게 에러확인 및 제어 - 저속회선에 적합한 절차 - 신뢰성: 낮음 - 가격: 저가

 

 

(2)전송제어절차의 종류

- BASIC: BSC와 비슷하며, 제어문자 가지고 프레임 제어

- HDLC: OSI의 링크 프로토콜, 비트 동기 프레임 구조

- SDLC: IBM의 SNA의 프로토콜, Dataflow와 비슷

- LAP-B: X.25 패킷통신망의 링크 프로토콜

- SS: 비동기 링크 프로토콜, 스타트비트, 7-8비트 문자, 스톱 비트로 구성

- LCC: LAN에서 사용되는 프로토콜, 1형식, 2형식, 3형식이 있음

 

(3) 전송제어의 단계

*1단계와 5단계는 교환회선의 경우에만 존재

1단계 회선접속(교환회선의 경우)	데이터 전송가능 상태로 만드는 기능
2단계 데이터링크의 설정	상대의 준비 상태 여부 확인, 송수신 상태 확인, 상대 입출력기기 지정 등 제어 기능
3단계 정보의 전송	데이터 전송, 에러제어, 데이터 재전송 등
4단계 데이터 링크의 해제	정보 전송 종료 후 데이터링크 해제하고 데이터링크 설정전의 초기상태로 되돌아감
5단계 회선 절단(교환회선의 경우)	데이터링크 해제 후 회선 절단