유선통신
: 설치하는 데 큰 비용이 드는 약점이 있으나, 무선통신에 비하여 안정된 고품질의 전송로가 보장되고, 도중에서 분기할 수 있는 이점이 있다.
종래 국내통신은 모두 유선전송로에 의존하고 있었으나 현재는 시내통신은 유선, 시외통신은 무선에 의존하는 경우가 많아지고 있다.
전송로에는 나선(裸線), 시내 및 시외 케이블, 반송(搬送)케이블, 동축케이블, 해저케이블(동축케이블과 중계증폭기의 결합) ·광섬유케이블 등이 있다.
유선통신은 송 ·수신 양자가 전선로로 연결되고, 그것에 의하여 신호가 매개되는 전기통신을 총칭한다. 대표적인 것은 전신 ·전화인데, 하나의 송신에 대하여 다수의 수신을 원칙으로 하는 무선통신과는 달리 송 ·수 1:1의 통신이 원칙인 것이 유선통신방식이다.
통신기술의 발달에 따라, 전송로의 일부에 무선을 포함하는 경우도 많고, 따라서 방송국 ·교환국 등과 단말수신자(端末受信者:가입자)가 유선전송로로 결합되어 있을 때에는 유선통신으로 보는 것이 타당하다.
유선통신의 기본적 기술은 19세기에 발달하였다.
1837년 S.F.B.모스에 의하여 실용적 전신기가 발명되어, 통신기술에 대혁명을 가져왔지만, 1958년에는 대서양에 해저전선이 설치되어 통신기술의 혁명은 세계적 규모로 확대되었다.
이 시기에는 물론 신호를 증폭할 수 있는 기술이 없었기 때문에, 단속(斷續)하는 전기신호의 장단에 따라 조립된 의미를 전달하는 모스 부호는 당시의 기술로서는 가장 적절한 신호형식이었다.
이와 같은 단속전기신호는 신호가 미약해지기 전에, 회로 중에 계전기(relay)를 설치하고, 신호에 의하여 그 접점을 개폐해서, 새로운 신호전류로서 내보낼 수 있으므로, 이와 같은 자동중계반(自動中繼盤)을 적당히 배치함으로써, 장거리 전신이 가능하게 되었다.
전신은 문자를 나타내는 신호를 보냄으로써 수신측의 인자장치를 동작시켜 인쇄수신이 될 수 있는 인쇄전신으로 발전하였으며, 다시 사진전송으로까지 발전하였다.
한편 1876년 A.G.벨에 의하여 실용적인 전화기가 발명되어, 일반가입자를 대상으로 하는 전화교환업무가 비교적 근거리 범위 내에서 바로 실용화되었다.
마침내 3극진공관이 발명되고, 이것을 이용하여 전화간선에 삽입하여 음성신호를 증폭할 수 있는 중계기(中繼器)가 만들어져 원거리의 통화가 가능하게 되었다.
당초, 전화간선에는 음성신호의 감쇠를 줄이기 위하여, 일정한 거리(약 2 km 기준)마다 유도 코일을 설치한 장하(裝荷)케이블이 사용되었으나, 얼마 후 장거리에서는 무장하케이블이 유리하다는 것이 제창되어, 5~50 kHz의 반송파를 음성신호로 변조하여 다중화해서 전송할 수 있는 무장하반송 다중전화방식이 채택되게 되었다.
신호 다중화를 위하여 동축케이블 및 마이크로파 중계회선이 많이 쓰이고 있으나, 점차 동축케이블은 광섬유케이블로 교체되고 있다.
무선통신
: 두 지점간에서 유선전송로(전선)를 통하여 이루어지는 유선통신에 대해, 전선을 통하지 않고 전파를 통하여, 신호·부호·영상·음성 등의 정보를 교신할 수 있다는 점에서 무선이라는 표현을 한 것이다.
J.C.맥스웰이 전자기파(電磁氣波)의 존재를 이론적으로 전개한 것은 1864년이고, H.헤르츠가 전자기파의 존재를 실증한 것은 1888년이다. 마르코니는 1894년에 헤르츠의 실험에 흥미를 가지고 실험을 거듭한 결과 발진기(發振器)의 한쪽 끝에 수직인 구리선으로 대지(大地)에 연결하면 능률적으로 전자기파가 복사된다는 것을 발견하고, 이것을 통신에 이용할 수 있다는 것에 착안하였다.
전자기파를 무선통신에 이용하기 위해서는 발진기의 전기에너지가 유효하게 전자기파로서 복사되어야 한다.
그를 위해서 마르코니는 수직안테나를 고안했다고 생각할 수 있다.
그리하여 마르코니는 실험에 성공하자 즉시 무선전신공사를 설립하였다.
당시 이미 유선(有線)에 의한 전신은 실용단계에 있었고, 대서양을 횡단하는 해저전선도 1866년에 완성되었으나 그 건설비가 막대하였다는 사실이 무선에 대한 기대를 높인 배경이 되었다.
또 해상을 항행하는 선박과의 통신으로서는 유일한 수단이었다.
그 실례로서 1912년 처녀항해 중이던 타이타닉호가 대서양에서 빙산과 충돌하여 침몰하였을 때, 무선전신에 의한 구조요청으로 승객 약 700명이 구조된 사실은 당시로서는 유례없는 기적으로서 무선통신의 가치를 실증한 것이 되었다.
이와 같이 무선통신의 요람시대에서는 해상선박에 대한 이동무선의 필요성과 해저전신보다 우수한 경제성이 발전의 기초가 되었다.
따라서 장거리통신에 관심이 쏠리게 되었고, 그러기 위해서는 장파(長波)일수록 좋다는 결론을 얻게 되었다. 1915년에 실시된 미국과 프랑스 사이의 장거리 무선전화 실험도 장파를 이용한 것이며, 이와 같은 장파에 의한 장거리 무선통신은 1930년대까지 계속되었다.
무선통신이 순조로운 발전과 성장을 보인 것은 1906년 3극진공관이 발명된 이후부터이다. 장파만으로는 전파의 주파수폭이 좁고 또 송신 안테나도 거대해져서 설비비가 막대하므로 이용범위도 제한된다.
진공관의 개발로 안정된 고주파발진이 가능해지고 중파영역이 개척되어 드디어 라디오방송 시대를 맞이하게 되었다.
이어서 이온층이 발견되고 그 반사파를 이용한 단파대에 의한 장거리통신이 실용화되었다.
또 FM 변조방식과 야기[八木] 안테나가 발명되어 진공관 회로의 발달과 함께 초단파대가 개발되어 제2차 세계대전 이전에 이미 텔레비전 방송시대를 맞이하였다.
전자기술의 발달은 전파통신의 이용 확대를 가져오고, 이용기술의 확대는 더욱 전파의 수요를 증대해서 보다 고주파 기술의 발달을 촉진하였다.
극초단파 이상의 주파수는 종래의 3~5극진공관으로는 발진이 불가능하다.
초고주파 발진관으로서 마그네트론[磁電管]이 발명되고 그 후 클라이스트론·진행파관 등의 발진관 또는 증폭관이 발명되어 제2차 세계대전 후는 마이크로파의 이용시대가 되었으며, 대전 중에는 레이더가 실용화되어 방공(防空)에 대단한 위력을 발휘하기도 하였다.
1948년에 W.쇼클리 등이 트랜지스터를 발표한 이후 급진적인 속도로 실용화되어서 1970년대에는 특수한 것을 제외하고 거의 모든 전자장치가 고체화되었다.
트랜지스터의 출현은 무선통신의 송수신기를 소형화 또는 휴대형화를 가능하게 하고, 고속 대용량의 컴퓨터를 가능하게 함으로써 무선통신의 수요를 크게 확대시켰다.
이 경향은 집적회로(IC)가 개발됨에 따라 더욱 가속화되었다.
1957년에 처음으로 인공위성이 띄워져서 무선통신은 우주공간에까지 그 영역을 확대하였고 통신과 방송의 우주중계가 가능하게 되었다.
그 실례로 1969년에는 아폴로 11호에 의한 최초의 유인(有人)로켓이 달에 착륙하여 우주비행사가 달에서 활동하는 모습이 텔레비전으로 중계되었다.
60년에는 처음으로 레이저의 발진이 성공되어 레이저에 의한 통신가능성이 실현단계에 들어섰다.
1970년에는 무인월면주행차(無人月面走行車)가 지구로부터 레이저에 의해 원격조종되었다.
종류
■ IRDA (Infrared Data Association)
IrDA는 적외선 통신 링크에 사용되는 하드웨어와 소프트웨어에 대한 국제표준을 만들기 위해 산업계가 후원하는 조직으로서 1993년에 결성되었다.
무선전송의 특별한 형태인 적외선 통신에서는, 테라 헤르쯔 또는 트릴리온 헤르쯔에서 측정되는 적외선 주파수 스펙트럼 내의 모아진 광선이, 정보로 변조되어 송신기로부터 비교적 짧은 거리 내에 있는 수신기로 보내어진다.
적외선 방사는 리모콘으로 TV를 제어하는데 사용되는 것과 같은 기술이다.
적외선 데이터 통신은 노트북 컴퓨터와 PDA, 디지털 카메라, 휴대폰, 무선호출기 등의 대중화에 따라, 이제 무선데이터 통신 내에서 중요한 역할을 해오고 있다.
기존에 사용되고 있는 것들 또는 새로운 가능성이 있는 것들에는 다음과 같은 것들이 있다.
- 노트북컴퓨터에서 프린터로 문서를 보낸다.
- 포켓용 PC를 이용하여 명함을 교환한다.
- 데스크탑 컴퓨터와 노트북 컴퓨터 사이에 스케줄이나 전화번호부를 같게 맞춘다.
- 노트북컴퓨터에서 공중전화를 이용하여 멀리 있는 팩시밀리에 팩스를 보낸다.
- 디지털 카메라에서 컴퓨터에 이미지를 광선으로 보낸다.
적외선 통신에서는 쌍방의 장치에 모두 송수신기가 있어야한다.
특별한 마이크로칩이 이 기능을 위해 제공된다.
그 외에도, 통신을 동기화시켜주는 특별한 소프트웨어가 하나 또는 모든 장치들에 필요하다.
마이크로소프트 윈도우95 운영체계에서 IR에 관한 특별한 지원이 그 예이다.
IrDA-1.1 표준에서, 전송될 수 있는 가장 긴 데이터의 길이는 2,048 바이트이며, 최대 전송속도는 4 Mbps이다.
IR은 어느 정도 먼 거리의 상호연결에도 사용될 수 있으며, 근거리통신망 내의 상호연결 가능성도 있다.
최장 유효거리는 약 1.5 마일 정도이며, 계획되는 최고의 대역폭은 16 Mbps이다. IR은 가시광선을 전송하는 것이므로 안개와 같은 대기조건에 민감하다.
■ RF (radio frequency) ; 무선 주파수
무선 주파수라는 용어는, 안테나에 들어오는 입력이 전류일 때 무선 방송이나 통신에 적합한 전자기장이 생성되는 특성을 갖는 교류를 가리킨다.
이러한 주파수들은 무선 통신에 할당된 가장 낮은 주파수 (사람이 들을 수 있는 범위 내에 속함)인 9 kHz로부터 수천 GHz 까지 걸쳐 있음으로써 전자기 방사 스펙트럼의 중요한 부분을 커버한다.
무선 주파수 전류가 안테나에 공급되었을 때, 공간을 통해 전파되는 전자기장을 발생시킨다.
이 자계는 때로 무선주파수 자계라고도 불리며, 기술적인 뉘앙스가 좀 덜 섞인 용어로는 "무선파"라고도 부른다.
어떠한 무선주파수 자계라도 파장은 주파수와 반비례 관계를 갖는다.
만약 주파수를 f 라하고 파장을 s 라 하면,
s = 300/f
가 된다.
무선 주파수 신호는 전자기 파장에 상응하는 만큼 반비례한다.
9 kHz에서 자유공간 파장은 약 33 km이다.
제일 높은 무선 주파수에서의 전자기 파장은 약 1 mm 정도이다.
무선 주파수 스펙트럼을 넘어 주파수가 증가함에 따라, 전자기 에너지는 적외선, 가시광선, 자외선(UV), X 선, 그리고 감마선 등의 형태를 갖는다.
무선 장비의 대부분의 형태는 무선 주파수 자계를 사용한다.
코드 없는 전화기나 휴대전화, 라디오 및 TV 방송국, 위성통신 시스템, 그리고 쌍방향 무전기 등은 모두 무선 주파수 스펙트럼 내에서 작동한다.
일부 무선 장비는 전자기 파장이 무선 주파수 자계보다 짧은 적외선, 또는 가시광 주파수에서 동작한다.
그 예로는 대부분의 TV용 리모콘, 일부 무선 키보드나 무선 마우스 그리고 무선 헤드폰 등이 이에 포함된다.
무선 주파수 스펙트럼은 몇 가지 대역으로 나뉘어진다.
가장 낮은 주파수 대역을 제외하고는, 각 영역은 크기(10의 멱) 순서에 따른 주파수 상승을 의미한다.
아래의 표에 무선 주파수 스펙트럼 내의 여덟 개 대역을 서술하였는데, 주파수와 대역폭의 범위를 보여주고 있다. SHF와 EHT 대역은 종종 극초단파 스펙트럼이라고 불려진다.
■ Bluetooth ; 블루투스
블루투스는 이동전화, 컴퓨터, PDA 등이 근거리 무선접속을 사용하고 있는 가정이나 회사의 전화나 컴퓨터들과 어떻게 서로 쉽게 연결될 수 있을까를 기술하고 있는 컴퓨터 및 통신 산업계의 규격이다.
블루투스는 덴마크 전설에 나오는 왕의 이름이다. 인텔, IBM, 노키아, 에릭슨 등 5개의 업체가 공동 개발했다.
이 기술을 이용하면, 셀룰러폰, 무선호출기 및 PDA 사용자들은 세 가지가 하나에 들어 있는 전화기를 살 수 있을 것이며, 이 전화기는 가정과 사무실의 휴대용 전화기로서 두 가지 일을 할 수 있다.
또한, 데스크탑이나 노트북 컴퓨터 내에 있는 정보와 신속하게 동기화 할 수 있으며, 팩스를 보내거나 받을 수 있고, 프린트 출력을 할 수도 있다.
그리고 일반적으로 모든 휴대용 및 고정식 컴퓨터 장치들과 완전한 공동작용이 가능하다.
이 기술을 이용하려면 각 장치마다 저가의 트랜시버 칩이 장착되어야 한다.
블루투스 기술이 적용된 제품들은 2000년대 초에 대거 출시될 것으로 보인다.
[작동원리]
각 장치는 이전에는 사용되지 않아, 전세계적으로 가용 주파수 대역인 2.45 GHz에서 송수신할 수 있는 마이크로칩 트랜시버를 장착한다. (일부 국가에서 다소 다른 주파수 대역이 있을 수 있다).
데이터 외에도 음성채널을 최대 3개까지 사용할 수 있다.
각 장치는 IEEE 802 표준으로부터 나온 고유한 48 비트 주소를 가지고 있다.
접속은 점대점이나 멀티포인트가 가능하다.
통신이 가능한 최대 범위는 10m 이다.
데이터는 전송은 1 Mbps의 속도에서 이루어진다 (2세대 기술에서는 최고 2 Mbps까지).
주파수 홉 설계는 장치들이 엄청난 량의 전자기 장애가 있는 지역에서도 통신할 수 있게 해준다.
내장 암호화 및 검증 기능이 제공된다
■ 이더넷(Ethernet)
1973년 제록스 PARC의 멧칼프가 발명해 CSMA를 동축케이블에서 실현시켜 CSMA/CD 방식을 도입한 방식을 이더넷이라 한다.
현재 초고속정보통신 1등급 아파트 구축에 사용되는 기술로서, 가장 널리 사용하는 방식이다.
■ 홈PNA(Home PNA)
전화선을 이용해서 음성과 데이터를 분리하는 기술로 하나의 전화선으로 인터넷을 사용하면서 전화 및 팩스를 사용하더라도 전혀 음성이나 데이터에 영향을 주지 않는 국제표준 기술. 5.5∼9.5Hz의 고대역폭을 사용하며 전송거리는 150∼400m이다.
이더넷과 호환가능하며 허브없이 25노드까지 네트워크 구축이 가능하다.
■ PLC(Power Line Communication)
가전제어, 원격검침 등의 응용을 위한 저속용 통신으로 출발해서 최근 구내 모든 장소에 비치된 전력선을 사용, 재배선이 필요없는 고속의 데이터통신(1∼10Mbps)을 제공하는 기술.
220v의 전력선을 사용하며 현재 1Mbps의 속도가 가능하고 10Mbps의 속도구현을 개발중이며 150∼300m의 거리를 커버한다.
PLC는 저속, 중속, 고속 분야로 나눌 수 있는데, 저속은 수십 bps~10kbps로 조명, 홈 오토메이션 등의 제어용에 이용되고 있고, 중속은 10k~1Mbps로 무인자동검침, 정보가전 등의 데이터 통신에 이용되고 있으며, 고속은 1~10Mbps로 가입자 액세스망 등의 데이터 통신에 이용되고 있다.
■ 블루투스(Bluetooth)
비허가 대역인 2.4GHz ISM(Indestrial Scientific Medical) 주파수 대역을 사용하며 전송속도는 1Mbps로 10m내에서 각종 단말기들을 접속해서 사용할 수 있다.
블루투스가 갖는 가장 큰 특징은 휴대 정보 통신 기기를 가방이나 주머니에 넣은 채로 다른 정보 통신 기기와 통신할 수 있는 점이다.
블루투스는 근거리, 일대다, 음성과 데이터전송을 위한 무선방식이다.
■ IEEE1394
차세대 홈네트워크 인터페이스 기술로 주목받기 시작한 IEEE1394는 모드에 따라 100Mbps, 200Mbps, 400Mbps 등 세 가지 속도로 전송가능한 빠른 전송속도가 특징이다.
이와같은 속도로 디지털 오디오나 동화상 정보를 실시간으로 처리가능하며 주변 기기마다 IEEE1394 인터페이스를 제어할 수 있는 IC를 내장할 수 있기 때문에 PC를 통한 화상회의 등의 응용분야에서 우수한 기능을 발휘할 수 있다.
양방향 통신이 뛰어나고 PnP(Plug and Play)를 지원하며 4.5m의 케이블로 연결된다.
현재 CAT5 UTP케이블을 이용하여 보다 먼 거리를 800~1,600Mbps급의 전송속도로 통신할 수 있는 IEEE 1394b의 표준화가 진행중에 있다.
■ HomeRF(Home Radio Frequency)
HormRF도 비허가 대역인 2.4GHz ISM 주파수 대역을 사용하며 전송속도는 0.8∼1.6Mbps다,
서비스 반경은 50m이며 변복조 FHSS를 사용한다.
N:N의 연결형태를 가지며 PC기반의 음성채널 6개를 가지는 것이 특징이다.
전통적인 무선랜 벤더들과 PC 및 가전제품 제조업체로 구성된 HomeRF WG에서 표준화를 진행하고 있으며, 802.11을 기초로 한 기존 제품들이 기업 환경에 맞춰져 있고 가정 환경의 특수 요구에 맞추기에는 가격이나 전력 면에서 너무 높다는 인식 하에 그룹이 형성됐다.
가정 환경에서 이러한 장치들을 연결하기 위한 결과적인 HomeRF 스펙이 SWAP이며, 무선 및 데이터 네트워킹을 지원하는 공통의 인터페이스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다.
■ 무선랜(Wireless LAN)
무선랜은 기존 유선랜을 대체 또는 확장한 유연한 데이터 통신시스템으로 무선주파수(RF) 기술을 이용하여 유선망 없이도 데이터를 주고받을 수 있는 기능을 제공한다.
즉, 유선망에 구속됨이 없이 이더넷이나 토큰링과 같은 전통적인 랜 기술의 모든 이점과 기능을 제공한다. 역시 비허가 대역인 2.4GHz ISM 주파수 대역을 사용하며 전송속도는 5.5∼11Mbps다.
서비스반경은 약 50m 가량이며 1:N의 연결구조와 CSM/CA 프로토콜을 사용하며 데이터전송에 뛰어난 특징을 가지고 있다.