[정보통신공학] Chap 4. Transmission Media

~ week 4-2 ~

 

Summary

• Guided transmission media
• Wireless transmission
• Wireless propagation
• Line-of-sight transmission

Data Rate와 Distance를 결정하는 요인들

1. Bandwidth
   Pr가 Pt *1/(d^2*f^2)에 비례 (Pr = 받은, Pt = 보낸)
2. Transmission impairments
   impairments, attenuation,
3. Interference
   - 다른 주파수들이 noise가 되는 등
4. Number of receivers
   - 받는 사람 많으면 감쇄됨

Electromagnetic Spectrum of Telecommunications

wavelength = vt = v/f

다양하다

 

Point-to-Point 전송 특성 of Guided Media

 

Twisted Pair 

- 싸고 가장 많이 쓰임. 절연된 구리 와이어 2개의 꼬아서 구성됨. 각 와이어는 single communication link.

- Unshielded Twisted Pair(UTP): Telephone wire에 많이 쓰임. interference에 약함

- Shielded Twisted Pair(STP): 조금 더 좋은 성능

 

Near-End Crosstalk (NEXT)

- (Twisted pair에서) 하나의 신호가 다른데에 영향을 미치는 것

- frequency 따라 attenuation 됨 (내 신호 세기 감소)

- NEXT Noise는 커짐

NEXT>Attenuation되면 안됨

ACR: attenuation to crosstalk ratio

ACR 크면 클수록 좋다

 

Coaxial Cable

- 전도체 두개 사이에 절연체

- 굉장히 많이 쓰이는 전송 매체

- 장거리 telephone 전송

- 전송 특성: twisted pair보다 성능 좋음. 감쇄랑 노이즈 성능 한계있

 

Analog Signals를 보내는 경우!!

Digital Signal을 보내는 경우!!

 

Optical Fiber

Core, Cladding, Jacket

장거리 통신. 해저케이블

장점: capacity 크다 (높은 주파수 대역도 가능)

- 작고 가벼움

- 감쇄 작음

- electromagnetic isolation

- repeater spacing 넓음 (수 적게 필요함)

 

Application의 카테고리들

Optical fiber: 넓은~. 빛의 영역. Electric을 Optical로 바꾸는 소자 사용

2가지 모드

1. Step-Index multimode: 몇개의 step을 두고. 

2. Graded-Index multimode: 굴절률 여러 레이어, 웬만하면 빠져나가지 못하게

3. Single mode: 아예 narrow하게, line of sight로 가게끔

 

Wireless Transmission Frequencies

30MHz~1GHz: 쏘면 사방으로 퍼져나감. omnidirectional. radio.

1GHz~40GHz: microwave. directional. point to point. satellite.

3*10^11 ~ 2* 10^14: infrared. point to point. line of sight.

 

omnidirectional: 사방으로 나가는게 편하고 목적에 맞는 경우.

directional: 쓸데없이 나가는 loss 방지. 

 

Terrestrial Microwave 지상파

parabolic dish. 직경 3m. 높이 위치시켜야. 안테나가 받는 안테나랑 line-of-sight되게 각도 맞춰야.

- long haul telecommunications에 쓰임. voice and TV transmission.

- repeater 많이 필요하지 않으나 LOS가 중요. 1~40GHz 사용. (고주파=빠른 전송속도)

- 감쇄로 인한 손실 있 (거리, 비, 방해요소)

 

Satellite Microwave

- dish들 연결에 쓰임

- earth station에서 위성 안테나로 올라가는 것: uplink, 내려가는 것: downlink

- Point to point link와 Broadcast link(TX 하나가 uplink 올리면 위성이 많은 RX들에게 downlink 뿌려줌)

- 적용:

international trunk - 장거리 telephone 전송

위성 서비스 - private business 네트워크

Television Distribution

Navstar Global Positioning System (GPS)

- 전송 특성: 1~10GHz (1GHz보다 작으면 노이즈 심하고 10GHz 넘어가면 decay 심함)

- B문: 4/6-GHz. 5.925정도. (uplink 대역과 downlink 대역 다름)

 

Broadcast Radio

- Broadcast Radio: omnidirectional, microwave: directional

- Radio: 3kHz~300GHz

- Broadcast radio: 30MHz~1Gz

- line of sight

- 취약: multipath interference (땅, 물, 인공물 등에서 반사되어 여러 경로로 옴)

 

Infrared

- Line of sight. 벽을 뚫지 못함.

- 단방향.

- 돈내지x

- frequency allocation 이슈 없음.

 

 

Wireless Propagation Modes

- Ground-wave propagation

- Sky-wave propagation

- Line-of-sight propagation

 

Line-of-Sight Transmission

- loss 많이 발생. 거리.

- 대기가 흡수.

- multipath (reflection으로 인해)

- refraction (굴절)

 

Free space loss

신호가 거리(d) 커지고 주파수(f) 커질수록 감쇄도 커진다. (Pr과 Pt 차이나는 이유)

d, f 증가시 loss 증가

 

Multipath interference의 예시: Microwave가 땅에 반사, Mobile Radio

 

정리

Guided transmission media: twisted pair, coaxial cable, optical fiber

wireless transmission: antennas(directional, omnidirectional), terrestrial, satellite, broadcast radio, infrared

wireless propagation

line-of-sight transmission

 

여러 communication, 각각 어떤 application

omnidirectional(broadcast), directional(손실적음)

sampling frequency가 최고 주파수의 2배보다 커야 aliasing effect 생기지 않는다.