[Network] Analog Transmission

'컴퓨터 네트워크' 시리즈

1. [Network] Data and Signals
2. [Network] Digital Transmission
3. [Network] Analog Transmission
4. [Network] Error Detection and Correction
5. [Network] Framing / Error Control
6. [Network] Medium Access Control
7. [Network] Case Study: Wi-Fi
8. [Network] Internet Addressing
9. [Network] Internet Protocol (IP)
10. [Network] Routing
11. [Network] Other Network-Layer Related Protocols
12. [Network] Scheduling and Traffic Shaping
13. [Network] Transport Layer

⭐Digital-to-Analog Conersion

✦ Data Communication Model

• Digital → Analog - 전송 - Analog → Digital

• bandpass (wireless, shared media) 로 전송하기 위해선 analog signal 로 변환해야 함.

◆ Analog Signal

• 진폭 (Amplitude)
• 주파수 (Frequency)
• 위상 (Phase) 사용해 인코딩 가능

◆ Analog 의 Data 와 Signal Element

• Data element : bit
• Signal element : signal 의 가장 작은단위
  • signal element 에 몇 bit 표현할 것인가?
  • bit 1개 → 모양이 2개 / bit 8개 → 모양이 64개
• N : Data transmission rate (bit rate)
• S : Signal transmission rate (baud rate) S = N \times \frac{1}{r}

✦ Types of Digital-to-Analog Conversion

• Amplitude shift keying (ASK)
• Frequency shift keyins (FSK)
• Phase shift keying (PSK)
• Quadrature amplitude modulation (QAM) → 요즘 많이 사용

◆ Amplitude Shift Keying (ASK)

• Amplitude 를 바꿔 표현

• Carrier signal : 신호를 보내는 signal
• Carrier frequency : 신호를 보내는 signal 의 frequency
  • central frequency : 중심 주파수
• Oscillator 사용

◆ Frequency Shift Keying (FSK)

• Frequency 를 바꿔 표현

  • 그러나 주파수는 귀하기 때문에 잘 사용하지 않음

• Voltage-controlled oscillator

◆ Phase Shift Keying (PSK)

• Phase 를 바꿔 표현

• BPSK (Binary PSK) : 2개 위상으로 0 or 1 표현
  • 0˚, 180˚
• QPSK (Quadrature PSK) : BPSK 보다 2배 빠름
  • 4개 위상으로 00, 01, 10, 11 사용
  • 45˚, 135˚, -45˚, -135˚

✦ Constellation Diagram

• amplitude 와 phase 를 나타내는 diagram

• ASK : ON-OFF K (OOK)
  • 저에너지 필요 시 사용
• 점이 많을 수록 속도 ↑
  • QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
    • n-QAM : constellation diagram 에 n 개의 점 사용, \log_2n 개의 bit 사용

⭐Analog-to-Analog Conversion

• carrier frequency 사용해 analog data 전송
• Example : FM Radio

✦ Amplitude Modulation

• Carrier frequency 의 진폭을 바꾸기

→ AM Radio 에서 사용

✦ Frequency Modulation

• Carrier frequency 의 주파수를 바꾸기

→ FM Radio 에서 사용

Frequency 사이 gap 필요

✦ Phase Modulation

• Carrier frequency 의 위상을 바꾸기