2. 정보통신기기 - 화상통신기기

1. 화상통신

1-1 화상통신 시스템 구성과 서비스 종류

(1) 시스템의 구성

(2) 화상 통신 서비스의 종류

- 정지화상통신

E-E(End to End)형	아날로그 회선, 디지털 회선, TV, CATV, CCTV, TV회의, TV전화
C-E(Center to End)형	아날로그 TV회선, 디지털 회선, 양방향 TV, 화상응답서비스(VRS)

 

 

2. TV

(1) 주사방식

- 순차주사: Text

- 비월주사: 이미지, 해상도 저하, 플리커 잡음(화면 깜박임), 대역폭 감소(1/2)

 

(2) TV 방식 비교

	NTSC	PAL	SECAM	HDTV
주사선수	252	625	625	1125
수직주파수	60Hz	50Hz	50Hz
주사방식	비월주사	비월주사
미월주사	2:1	2:1	2:1
매초당 프레임	30	25	25
가로세로비	4:3	4:3	4:3	16:9
종횡비	3:4	3:4	3:4	9:16
영상변조	AM	AM		FM
음성변조	FM	FM		PCM
채널대역	6MHz	7MHz		27MHz
채택	미국	유럽	프랑스

 

(3) 변조방식

- 변조: 영상 AM(DSB, SSB, VSB),  음성(FM)

- DSB(Double Side Band): 다역폭 증가, 반송파 유지

- SSB(Single Side Band): 대역폭 DSB의 1/2, 반송파 없음

- VSB(Vestigial Side Band): 대역폭 감소, 반송파 유지

 

* TV가 VSB 변조하는 이유

- DSB 변조: 반송파 유지(동기) -> 대역폭 증가(약 9MHz)

- SSB 변조: 반송파 존재하지 않음(동기 맞추지 못함) -> 대역폭의 DSB의 1/2

- VSB 변조: DSB와 SSB의 장점만 취함(영상 정보는 0Hz ~ 4.2MHZ => DC 정보가 존재, 반송파 없이는 일부가 잘림)

 

(4) TV 스펙트럼

- TV의 영상신호: 약 4.52MHz

- DSB로 변조 시: 약 9MHz

- VSB로 변조시 다른 대역일부분인 1.25MHZ가 필요해서 5.75MHz

- 보호대역 0.25MHz 더함 => TV 한 채널은 6MHz

 

(5) 잡음: Ghost -> 화면이 2중, 3중으로 나타는 현상

-원인: 전파 경로 상 존재하는 장애물, 급전선의 임피던스 매칭이 이루어지지 않을 때, 전파경로의 불안정

 

 

3. 화상통신기기의 개요

(1) 개요: 시각정보를 전기적 신호로 변환

 

(2)  통신 단말기기의 속도와의 관계

- 전화망: 영상전화, 사진전송, 팩시밀리(G3), 개인용컴퓨터

- 협대명 ISDN: 영상회의, 영상전화, 팩시밀리(G4), 디지털 전화기

- 광대역 ISDN: 고홪ㄹ TV, 초고품질 팩시밀리, 근거리 통신망

 

1-1 화상통신 방식의 종류

(1) 화상통신

- 영상툥신: 동화용 영상 TV 방식, 정지화용 TV 방식

- 기록통신: 팩시밀리 방식

- 동화용 TV 방식: 방송용 바식, 순시화상, 30장 정도의 상, 넓은 주파수 대역

- 정지화용  TV 방식: 현재의 방송을 이용, 슬라이드 ⋅ 필름 등을 하나씩 보내는 방식

- 팩시밀리 방식: 지면에 기록된 문장, 사진등을 전송(영구 기록 형태로 보관), 전화회선 이용, 광대역을 이용한 고속 팩시밀리 개발

 

(2) 팩시밀리: 기록통신, 문자, 그림, 도형, 정보 등을 전화선을 통해 전송

문자		RLC(줄줄이 부호화)
그림 정보 →	광전변환 →	신호처리 →	변조 →	복조 →	신호처리 →	전광변화 →	그림정보

* 광전변화, 전광변화 시 동기가 맞아야 함

 

- 주사 방법

원통주사	원화를 원통에 감은 후 동기회전기로 회전시키 원통측 방향으로 이동하면서 주사하는 방식
평면주사	원화를 아래측에서 위측으로 이동하면서 좌측에서 우측으로 이동하면서 주사하는 방식

 

- 특성 파라미터

주사선길이(L)	원통 D π mm. 평면 Lmm
평면협동계(k)	주사선길이(L) X 주사선밀도(F) *송수신간 동일 화상을 얻는 조건은 K(협동계수)가 맞아야 함
원통계수	L/D

 

(3) 종류

	G1	G2	G3	G4
영상신호처리	아날로그	아날로그	디지털	디지털
접속망	PSTN	PSTN	PSTN	ISND(PSDN)
전송속도(A4)	6분	3분	1분	수초
모뎀	FM	PSK	QAM	디지털
압축방식		MR	MR, MH	MMR(이차원)
텔레텍스수신				class 2,3

 

(4) GIV FAX 등급: TIU-T

- Class 1: 일반적인 텍스트

- Class 2: Class 1 기능 + 텔레텍스 및 혼합모드, 문서의 수시 기능

- Class 3: Class 2 기능 + 텔레텍스 및 혼합모드, 문서의 송수신 가능

 

 

1-2 화상통신 회의

(1) 정의

- 영상, 그래픽, 음성, 데이터 등을 동시에 원격지에 전송

- 실제회의에 가까운 상황 조성

 

(2) 통신회의 방식

동시형 회의	- TV: 음성회선, 비디오회선, 정지화상, 동화산 단말 - 전송정보: 음성, 문서, 동화상
비동시형 회의	- 컴퓨터 회의, 음성회선, 데이터회선, 컴퓨터, 데이터단말 - 전송정보: 데이터, 화상, 음성

 

 

1-3 정보 압축 기술

(1) PCM 부호하

- 표본화

- 연속적인 아날로그 신호로부터 대푯값 추출 - 1초당 8,000개의 샘플 추출, 8,000 X 125µs = 1초 - 음성의 표본화 주파수는 8KHz, 표본화 주기는 125µs
표본화 오차	Aliasing
	절단오차: 아날로그 신호를 디지털화 할 때 디지털화 된 값이 허용되는 최대값보다 큰 경우의 오차
	반올림 오차
	개구오차

* 절단오차, 반올림오차, 개구오차: 이론적인 오차로 개선 불가

 

- 양자화

- 표본값을 설정된(PAM, 순시값) 이산값으로 대응시키는 과정 - 양자화 계단수 M = 2n * n: 양자화 비트수, 1증가 시 계단은 2배씩 증가, 양자화 잡음 감소 - 양자화 비트수 n = log M
양자화 잡음 대책	- 양자화 스텝 수 증가 - 압신기 사용 * 압신기: 비선형 양자화 + 압축기 - 음성비트를 7비트에서 8비트로 변경(과부화 잡음)
양자화기 종류	선형 양자화	- 양자화 잡음, 과부하 잡음, 일정한 간격 유지 양자화, 구성 간단, S/N 감소 - 입력신호의 레벨(전압의 크기) 작을수록(경사 완만할 수록) S/N 감소
	비선형 양자화	- 선형의 개선, 입력신호 레벨에 따라 스텝의 간격 불규칙 - PAM 신호크기가 작은 영역: 양자화 스텝수 증가, 스텝의 크기 감소 - PAM 신호 크기가 큰 영역: 양자화 스텝수 감소, 스텝의 크기 증가, 구성 복잡, S/N 증가 *PCM - 24채널의 스텝 크기: 입력 신호 전압의 최대치/양자화 레벨 수  =  2⁷ = 128단계 *PCM - 32채널의 스텝 크기: 입력 신호 전압의 최대치/양자화 레벨 수  =  2⁸ = 256단계
	적응형 양자화	- 순간압신 -> 매 표본마다 스텝크기 설정 - 음절압신 -> 5ms 간격 스텝크기 설정 - ADM(적응형 델타 변조), ADPCM(적응형 차분 펄스 부호변조) - S/N비 좋음, 시스템 구서성 어려움
예측기 사용여부에 따른 분류	예측 양자화	- 전압의 순시치의 차이점만을 양자화 - DPCM, DM
	비예측 양자화	- 입력되는 순시치 진촉, 그 자체만을 양자화 - 순차적응방식: 매 표본시간마다 필터의 예측계수를 변화시킴 -> 예측오차 최소화는 어려움, 필터 계수 따로 송신할 필요 없어 시스템 구성이 편함 - 블럭적응방식: 일정시간마다 필터의 예측계수를 변화시킴 -> 예측오차 최소화에 효과적, 필터계수를 수신단으로 송신하기 위해 양자화된 오차신호와 같이 다중화 되어야 함, 시스템 복잡
부호기 (Gray Code)	직렬 부호기 (Serial Coder)	- 구성 쉽고 경제적이며, 변환 속도 느림 - 8개의 PC< 워드를 구성하는 각 bit를 순차적으로 1새씩 만듬
	병렬부호기 (Parallel Coder)	- 구성 매우 복잡, 비경제적, 변환속도 빠름 - 8개의 PCM 워드 동시에 만듬
	Source Coding(원천부 효과): A -> D(압축)
	Channel Coding(오류 검출 및 정정): 패리티(검출), CRC, 해밍, Convolution, BCH, Turbo

 

(2) 재생 중계기

입력펄스 →

파형정형 →

타이밍재생 →

식별재생 →

출력펄스

 

 

(3) 펄스 부호 변조(PCM)의 특유 잡음 종류와 대책

- 표본화 잡음: 표본화 주파수의 2/1보다 높은 주파수 성분이 송신 여파기의 억압불충분으로 남아있을 때(Aliasing)

- 대책: 저역필터(LPF) 사용, 표본화 주파수 높이기, 고주파성분 감소, 나이퀴스트 속도(표본화 주기 + 125µs) 보다 작거나 같게 하기

- 양자화 잡음: 반올림, 버림 시 원신호와의 차이로 인한 잡음, 신호가 있을 때만 발생, 신호가 낮을 때 많이 발생, 양자화 비트수(스텝 수)를 증가시킴

- 대책: 비선형 양자화 방법, 압신기 사용, 음성 비트를 8비트로, 양자화 레벨수를 256단계로

 

- 과부화 잡음: 입력신호 진폭이 양자화 범위를 벗어났을 때 나타남

- 지터 잡음: 타이밍 편차에 의해 야기되는 잡음

- 여파잡음 등

 

(4) 펄스 부호 변조(PCM)의 장점

- 시분할 다중화 가능

- 전압크기의 변동(레벨 변동)에 영향 없음

- 외부 잡음 없음

- 저질의 전송로에 적합 

 

(5) 펄스 부호 변조의 단점

- 점유주파수 대역 넓음

- PCM 특유의 잡음 존재

 

(6) 예측 부호화

- 예측값은 먼저 부호화된 정보로부터 얻음

- 샘플의 실체값에서 예측값을 뺀 오차는 이산 증폭 레벨들로 양자화

- 2진 부호로 표시

- 기본 요소: 예측기, 양자화기, 부호 할당기

- 레벨수에 따라 델타 변조와 차등 PCM(CPCM)으로 구별

 

(7) 보관 부호화

- 화소의 일부는 전송, 나머지는 보관

- 수신 후 빠진 화소는 샘플링 보관

- 화소들의 평균값 보관

- N:1로 샘플링 할 경우 전송 비트율 1/N로 줄일 수 있음

 

(8) 움직임 보상 부호화: 움직이는 부분만 벡터로 이용, 이를 부호화하고 전송

 

 

1-4 TV 전화(영상 전화기)

- 영상 전화 = 정지화상전화기 + 영상전화기

(1) 정지화상 전화기: 사진 전송(5~6초), PSTN(공중통신망) 이용

(2) 영상 전화기: 동화면과 음성 전송, ISDN(종합정보통신망) 이용

(3) TV 전화의 구성요소: 비디오 출력기기, 음성 출력기기, 비디오 코덱, 음성코덱, 텔레매틱스 단말, 시스템 제어, 망엑세스 신호, 다중화, 전송 부호하, 네트워크 인터페이스

 

 

1-5 화상 응답 시스템(VRS)

(!) 정의: C-E(Center to End) 형의 회화형 화상 정보 시스템

- 센터에 정지화나 동화의 각종 영상 정보 및 음성 정보 파일을 설치

- 개별 액세스에 의해 각종 정보 안내 및 학습프로그램 등의 서비스

 

(2) 화상 응답 시스템의 구성

- 유선망

-가입자가 원하는 영상정보 등을 선택

- 4MHz

-광대역 전송로

 

(3) 화상 응답 시스템의 구성요소: 단말기, 수신장치, 광케이블, 송신장치, 회선 접속장치, 동화상 파일 장치, 주제어 장치, 디지털 음성 파일 장치, 송신 장치

 

(4) 화상 응답 시스템의 특징

- 미디어 성격: 요구형

- 자체 CATV망

- 검색 기능

- 음성정보 전송 가능

- 동작화면 전송 가능

- 정보 갱신

- 동시방송

- 서비스 영역은 좋지 않음

 

1-6 CATV: 난시청해소(등정 배경)

(1) 개요

- 센터와 가입자 사이 동축케이블이나 광케이블로 연결

- 프로그램, 영상, 음성, 데이터를 전송

- 비영상 신호도 전송 가능

- 혼선 없음

- 광 전송방식

 

(2) CATV(Cable Television) 기본 구성

- 센터계: VTR, 카메라, 전화, 인코더, 다중화장치

구성요소	수신설비, 헤드엔드 설비, 스튜디오 설비, 편집, 검색 설비, 송출설비, 망감시설비, 가입자 관리 설비, 국사 및 부속설비
수신설비	공중파신호 수신하여 헤드엔드에 공급
헤드엔드설비	신호의 채널변환 가능, 변복조기능, 쌍방향, 정보통신
스튜디오설비	프로그램 제작기능, 제작총괄기능, 영상 및 음성 절체
송출설비	방송 재전송을 위한 설비
편집, 검색설비	고품질 다기능으로 편집작업
망감시	전송로의 증폭기 상태 감시
가입자 관리설비	관리지원, 과금, 가입지원정리
국사 및 부속설비	조명, 공조, 소방, 수/배전, 방음설비 등

 

- 전송계(간전분기선): 광전송 시스템, 분배 시스템

간선	- 신호를 전송하는 부분 - 케이블, 간선 증폭기로 구성
분배선	- 분배하기 위한 전송로 - 증폭기 이용 - 신호의 감쇠량 보상
인입선	- 10~30KM이내 - 드롭-라인

 

- 단말계: 가입자장치(디코더), TV, 오디오, 전화

컨버터	채널변환, 원격제어, 스크램블(비화)의 디스크램블(해독) 기능
홈 터미널	쌍방향 어드레서블 컴버터 기능, 방법, 방재, 부가통신
QSN가장치	낙뢰 및 과전압 보호 보안기능, 임피던스 정합기능

 

-  CATV 와 CCTV 의 비교

	CATV	CCTV
정의	케이블 + 방송	화상정보 전달, 제공
기능	광대역 전송로(음성, 영상, 데이터) P/G 제작/ 송출	화상정보 -> 특정 수신자 감시, 보안, 방범
망구성	Tree 구조, Star 구조	Star 구조
전송방향	단방향, 양방향	단방향
채널수	많음	적다
시스템 구성	복잡	간단
서비스 형태	공중용	사설용
서비스 범위	방송 구역	특정구역

 

(3) CATV 망 구성 형태

트리 & 분기형	- 수요채널 유동적 - 특정 채널 접속 위한 장치(디코더, 스크램블 신호 해제 장치) - 채널 선택은 가입자 단말에서 - 광케이블 분기 어려움 - 동축 케이블 이용
교환스타형	- 인텔리전트 기능 교환 지점에 설치 - 가입자 단말 현저히 감소 - 다기능화
스타형(성형)	- 교환장치가 결합되어 있지 않음 - 전대역이 가입자에게 공급

 

(4) 쌍방향 전송 방식

- 단일 케이블링 시스템

Sub - Split방식	현재 시스템, 일반 TV 수신, 신호변환기 필요
Mid - Split방식	LAN에서 사용, IEEE-802 위원회

 

(5) CATV 특징

- 지역 특성에 맞는 프로그램 제작

- 초기 비용 많고 채널 확대 가능

- 고스트나 공간파 상호 간섭 등 혼선이 없음

- 쌍방향 통신 가능

 

(6) 잡음 종류

- 고스트: 다중상, 지향성 좋은 안테나 사용

- 플러터: 화상의 흐려짐, 주파수의 차폐나 반사파에 의함

- 비트: 얼룩무늬의 장애

- 펄스 노이즈: 접점의 잡음

 

(7) 혼신: 동일채널 혼신, 인접채널 혼신, 혼 변조

 

1-7 CCTV(폐쇄회로 TV)

(1) 개요: 특정 상호간만 연결(폐쇄회로)

 

(2) 기본구성

- 촬상장치: 카메라 설비, CCD 카메라

- 표시장치: 영상, 도형 문자 등을 표시

- 전송 장치: 광섬유 케이블, 동축 케이블

- 기록 장치: VTR, 광디스크

 

(3) 용도: 공업용, 교육용, 의료용, TV 전화, 회의용 TV, 유선TV

 

1-8 정지화 방송: 방송 시스템을 이용, 슬라이드, 필름 등 정지화상 전송

 

1-9 혼합형 단말기(MMT)

- 문서의 작성 및 통신이 가능한 단말장치

- 기본구성: 중앙제어부, 문서보관부, 그림 정보 입력 및 처리부, 문자 정보 입력 및 처리부, 문서 출력부, 송/수신부

 

1-10 텔레라이팅

- 전화회선을 이용, 문자나 음성, 화상정보를 동시에 전송

- 구성: 태블릿, PC