컴퓨터시스템기사 필기 13 — 데이터 전송 및 제어방식 (변조·ARQ·해밍코드·다중화)

컴퓨터시스템기사 필기 13 — 데이터 전송 및 제어방식 (변조·ARQ·해밍코드·다중화)

4과목 [4-3] 데이터 전송 및 제어방식 파트입니다.
변조 방식 3종, ARQ 종류, 해밍코드 계산은 매 회차 출제돼요.

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데이터 전송 방식

전송 방향 ⭐

단방향(Simplex)     — 한 방향만 (TV, 라디오)
반이중(Half-duplex) — 양방향이지만 동시 불가 (무전기)
전이중(Full-duplex) — 동시 양방향 (전화)

 

직렬 vs 병렬 전송

직렬(Serial)  — 한 번에 1비트씩 전송, 원거리
병렬(Parallel) — 여러 비트 동시 전송, 근거리, 빠름

 

동기식 vs 비동기식 ⭐

동기식(Synchronous)
  → 송수신 측이 같은 클록으로 동기화
  → 블록 단위 전송
  → 고속, 대용량에 적합

비동기식(Asynchronous)
  → 시작비트(0) + 데이터 + 정지비트(1)로 동기화
  → 문자 단위 전송
  → 저속, UART 방식

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변조 방식 (Modulation) ⭐⭐⭐

디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 방법이에요.

ASK (Amplitude Shift Keying)   — 진폭 변조
FSK (Frequency Shift Keying)   — 주파수 변조
PSK (Phase Shift Keying)       — 위상 변조
QAM (Quadrature AM)            — 진폭 + 위상 동시 변조

⚠️ "TSK" → 존재하지 않는 변조 방식!
⚠️ "CSK" → 표준 변조 방식 아님!

 

PCM (Pulse Code Modulation) ⭐

 

아날로그 신호를 디지털로 변환하는 과정이에요.

표본화(Sampling) → 양자화(Quantization) → 부호화(Encoding)

표본화 정리 (나이퀴스트):
  표본화 주파수 ≥ 신호 최대 주파수 × 2
  예: 최대 4kHz 신호 → 최소 8kHz로 표본화

 

기출 문제

Q. 변조 방식 중 존재하지 않는 것은?

A. TSK (ASK/FSK/PSK/QAM이 표준 변조 방식)

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오류 검출 및 정정 ⭐⭐

패리티 비트 (Parity Bit)

짝수 패리티: 1의 개수가 짝수가 되도록 패리티 비트 추가
홀수 패리티: 1의 개수가 홀수가 되도록 패리티 비트 추가

단점: 2비트 동시 오류는 검출 불가

 

해밍 코드 (Hamming Code) ⭐⭐

 

오류를 검출하고 정정할 수 있는 코드예요.

데이터 비트 수: m
패리티 비트 수: p
조건: 2ᵖ ≥ m + p + 1

예: 데이터 4비트 → 2ᵖ ≥ 4+p+1
  p=3: 2³=8 ≥ 4+3+1=8 → 패리티 비트 3개 필요!

 

패리티 비트 위치:

1, 2, 4, 8, 16... (2의 거듭제곱 위치)

 

기출 문제

Q. 데이터 비트가 4비트일 때 해밍 코드에 필요한 최소 패리티 비트 수는?

A. 3개 (2³=8 ≥ 4+3+1=8)

 

Q. 데이터 비트가 8비트일 때 패리티 비트 수는?

A. 4개 (2⁴=16 ≥ 8+4+1=13)

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ARQ (Automatic Repeat reQuest) ⭐⭐⭐

오류 발생 시 자동으로 재전송을 요청하는 방식이에요.

 

ARQ 종류

 

Stop-and-Wait ARQ:

한 프레임 전송 → ACK 기다림 → 다음 프레임 전송
단순하지만 효율 낮음

 

Go-Back-N ARQ:

오류 발생 시 해당 프레임부터 이후 모두 재전송
윈도우 크기 = 2ⁿ - 1 (n: 순서번호 비트 수)

 

Selective Repeat ARQ:

오류 발생한 프레임만 선택적 재전송
효율 가장 높음
윈도우 크기 = 2ⁿ⁻¹

 

Adaptive ARQ:

채널 상태에 따라 프레임 크기를 동적으로 조절

 

기출 문제

Q. ARQ 방식 중 오류가 발생한 프레임부터 이후 모든 프레임을 재전송하는 방식은?

A. Go-Back-N ARQ

 

Q. 오류가 발생한 프레임만 재전송하여 효율이 가장 높은 ARQ 방식은?

A. Selective Repeat ARQ

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흐름 제어 ⭐

Stop-and-Wait — 1개 전송 후 ACK 대기
슬라이딩 윈도우 — 여러 프레임 연속 전송, 윈도우 크기만큼

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다중화 (Multiplexing) ⭐⭐

하나의 전송 매체로 여러 신호를 동시에 전송하는 기술이에요.

FDM (Frequency Division Multiplexing)
  → 주파수 분할 다중화
  → 아날로그 신호에 적합

TDM (Time Division Multiplexing)
  → 시분할 다중화
  → 디지털 신호에 적합
  → 동기식(STDM) / 비동기식(ATDM)

WDM (Wavelength Division Multiplexing)
  → 파장 분할 다중화
  → 광섬유 케이블에서 사용
  → DWDM: 고밀도 WDM

 

기출 문제

Q. 광섬유 통신에서 사용되는 다중화 방식은?

A. WDM (Wavelength Division Multiplexing)

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교환 방식 ⭐

회선 교환 (Circuit Switching)
  → 전용 경로 설정 후 통신
  → 전화망

패킷 교환 (Packet Switching)
  → 가상회선 방식: 경로 미리 설정
  → 데이터그램 방식: 패킷마다 독립 경로

메시지 교환
  → 전체 메시지를 저장 후 전달
  → Store-and-Forward

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전송 속도 공식 ⭐⭐

채널 용량 (Shannon):
  C = B × log₂(1 + S/N)
  C: 최대 전송 속도(bps)
  B: 대역폭(Hz)
  S/N: 신호 대 잡음비

나이퀴스트:
  C = 2B × log₂M
  M: 신호 레벨 수

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💡 실무에서는?

인프라 아키텍트로 WAN 설계 시 TDM 기반 전용선과 패킷 교환 기반 인터넷을 구분해서 설계해요.

광섬유 DWDM은 대용량 백본 구성에 필수이고, ARQ는 네트워크 장비에서 신뢰성 있는 패킷 전달을 위해 내부적으로 사용돼요.

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핵심 정리

✅ 단방향/반이중/전이중 구분
✅ 변조 3종: ASK/FSK/PSK ("TSK" 없음!)
✅ PCM: 표본화→양자화→부호화
✅ 나이퀴스트: 표본화 주파수 ≥ 최대주파수×2
✅ 해밍코드: 2ᵖ ≥ m+p+1
  4비트→3개 / 8비트→4개
✅ Go-Back-N: 오류부터 이후 모두 재전송
✅ Selective Repeat: 오류 프레임만 재전송 (효율最高)
✅ FDM=주파수/TDM=시간/WDM=파장(광섬유)
✅ 회선교환=전용경로 / 패킷교환=가변경로

 

다음 편에서는 최종 예상 기출문제 풀이로 마무리합니다!

 

궁금한 점은 댓글로 남겨주세요!

 

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