정보통신기사 실기 기출문제 정리 #1 교환시스템 기본설계

(참고)

기출범위 : 18년~25년

써야 하는 부분

예시에서 고르는 부분

통신 시스템 구성하기

데이터단말장치(DTE) 의 기능

입출력 변환 기능
입출력 제어 기능
데이터 송수신 기능
송수신 제어 기능

정보 단말기 전송제어부(TCU) 구성

회선 접속부 : 단말장치와 전송회선을 연결하는 기능
회선 제어부 : 회선 접속부를 통해 송신된 데이터의 조립 및 분해, 오류 검출 등 전송 제어를 담당
입출력 제어부 : 입출력장치에 대한 직접적인 제어 및 상태를 감시

데이터 전송제어장치인 회선종단장치(DCE) 의 기능

데이터 회선종단장치로서, DTE와 전송로 간 인터페이스의 기능을 하며, 아날로그는 MODEM, 디지털은 DSU를 사용

DCE의 전송제어 (4가지)

입출력 제어
회선제어(흐름제어)
동기제어
오류제어

DTE와 DCE간 인터페이스

X.20 : 비동기식
X.21 : 동기
X.24 : 인터체인지 회로 교환
X.25 : 가상회선 방식의 대표적인 예로서 공중데이터망(PSDN)에 사용되며 DTE-DCE 간을 정의하는 ITU-T 표준 프로토콜

통신제어장치(CCU)의 기능 4가지

중앙처리장치와 데이터의 송수신
통신회선의 감시 및 접속관리
전송오류의 검출
다중전송 제어

DTE-DCE간 인터페이스(접속) 규격의 특성 조건

기계적 특성 : 접속핀의 개수, 크기, 간격 등
전기적 특성 : 전압 레벨 사용
기능적 특성 : 각 핀마다 설정할 기능
절차적 특성 : 신호의 전송 절차

회선제어절차

1단계 : 회선의 접속
2단계 : 데이터링크의 확립(설정)
3단계 : 데이터 전송
4단계 : 데이터 링크 해제
5단계 : 회선의 절단

오류제어

FEC(Forward Error Correction, 전방 오류제어) : 수신측에서 에러를 검출하고 정정한 과정을 한번에 처리하는 방식으로, 비트 오류율과 상관없이 일정한 정보처리율 유지가 가능하며, 역 채널이 필요 없고, 일정한 데이터 처리율이 필요할 때 사용된다.
ARQ(Automatic Repeat reQuest, 자동 반복 요청) : 수신측에서 에러를 검출한 후 에러가 발생하면 재전송하는 방식으로, FEC에 비해 구조가 간단하고 높은 신뢰도를 제공하는 방식이며, 에러 발생 시 재전송 요청을 위한 역 채널이 필요하다.
- Stop and Wait (정지 & 대기) ARQ : 송신측에서 한 블록을 전송한 다음 수신측에서 에러 발생 시, 송신측에서 에러가 발생한 데이터 블록을 다시 전송해 주도록 요청하는 방식
- Go-Back N( 반송 N블럭) ARQ : 송신측에서 수신측으로 연속적으로 데이터 블록을 보내고, 수신측에서 에러를 검출한 후 에러가 발생한 데이터 블록부터 모두 다시 전송하는 방식
- Selective ARQ(선택적 재전송) ARQ : 송신측에서 수신측으로 연속적으로 데이터블록을 보내고, 수신측에서 에러를 검출한 후 에러가 발생한 데이터 블록만을 다시 송신측에 요청하는 방식
- Adaptive ARQ(적응적) ARQ : 전송효율 향상을 위한 방법으로 블록의 길이를 채널의 상태에 따라 동적으로 변경시켜 전송하는 방식

용어 정리

DSU (Digital Service Unit)
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
MPEG (Moving Picture Experts Group)
TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
IETF (Internet Engineering Task Force)
TTA (Telecommunications Technology Association)

전원회로 구성하기

정류회로

반파 정류회로
입력 신호 주파수와 같은 출력 교류성분 주파수가 나옴(1배)

전파 정류회로
입력 신호 주파수의 2배의 출력 교류성분 주파수가 나옴(2배)
ex) 220V 60Hz 입력 → 120Hz 출력

브리지 전파 정류회로
음(-) 반주기 동안은 D1과 D4가 도통됨.
브리지 역시 전파라면 주파수 2배.

정류회로의 리플률(=맥동률)

V_r(rms): 리플 전압(교류성분)의 실효값
V_dc : 평균 직류 전압값

평활회로

맥동률을 최소화하기 위한 방법 (3가지 이상)

L을 크게 한다. : L은 전류변화 완화
C를 크게 한다. : C 저장용량 크면 여유
부하저항(R_L)을 크게 한다. : 저항이 크면 천천히
교류 입력주파수를 높인다. : 빠르지만 잔잔해짐

전원 안정화 회로(정전압 회로)

전압변동률(%) = (무부하전압 – 전부하전압) ÷ 전부하전압 × 100

정전압 회로의 전기적인 특성을 나타내는 파라미터
(3가지 이상)

전압변동률 : 발전기, 전동기, 변압기 등에 있어서 전부하 시와 무부하 시의 2차 단자 전압 차이 정도를 백분율로 나타낸 것
부하 변동율 : 부하가 변동되는 비율
대기 전류 : 부하를 연결하지 않아서 기기가 작동되지 않는 상태에서도 소비되는 전류
맥동 제거율 : 맥동율에 대한 제거가 가능한 비율

교류입력→직류부하 진행 과정

교류입력단 → 변압기 → 정류회로 → 평활회로 → 정전압 회로 → 직류부하단

콘덴서 표기법

정격전압(V)	용량	허용오차
1A : 10 2A : 100 3A : 1000 1B : 12.5 2B : 125 3B : 1250 1H : 50 (기본용량) 2H : 500 3H : 5000	용량(2)+지수(1) [pF] ex) 474 47 x 10⁴ = 470,000pF = 470㎋ = 0.47㎌	F : ±1% G : ±2% J : ±5% K : ±10% M : ±20%

기출예제

2B474K : 정격전압 125V, 용량 470nF, 허용오차 ±10%
32M : 정격전압 50V, 용량 32pF, 허용오차 : ±20%

가입자망 구성하기

이동통신 페이딩(Fading)

이동통신은 사용자가 자유롭게 이동하는 중에도 계속적으로 통신이 가능하도록 해주는 통신시스템으로, 이동통신페이딩이란 이동통신의 이용자가 계속 이동함에 따라 수신 전계 강도가 시간에 따라 변동하여 통신에 지장을 주는 현상이다. 종류로는 느린 페이딩, 빠른 페이딩, 라이시안 페이딩이 있다.

xDSL(디지털 가입자 회선, Digital Subscriber Line)

ADSL	VDSL	HDSL	SDSL
비대칭형	비대칭형	대칭형	대칭형
전이중통신	전이중통신	전이중통신	전이중통신

단일 동선로 전이중통신(3가지) : ADSL , VDSL, SDSL

HFC(Hybrid Fiber Coax)

ONU(Optical Network Unit)가 주택지 인근에 설치되고, ONU에서 가입자까지는 이중나선이나 동축 케이블을 사용하는 광가입자망

CAS(제한수신시스템, Conditional Access System)

케이블 TV 또는 IPTV에서 서비스 수신 자격을 갖춘 가입자에게만 서비스를 제공하기 위한 목적으로 주기적으로 키를 생성하여 가입자에게 전달하는 기능을 수행하는 것

지능형 교통체계(ITS)를 구축하기 위해 사용되는 무선통신기술 (2가지 이상)

DSRC(Dedicated Short Range Communication) : 단거리 전용 통신시스템. 톨게이트나 도로변에 설치하여 차에 탑재한 단말장치(OBU)외 악 30M 이내 거리에서 양방향 무선통신을 통하여 다량의 정보를 순간적으로 교환하는 통신 기술
WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) : 고속주행 차량 환경에 특화. 시속 200km의 고속주행 시에도 끊김이 없는 연속 통신이 가능한 기술로 기존 DSRC보다 항상된 서비스
CV2X(Cellular Vehicle-to-Everything) : 4G LTE, 5G 같은 셀룰러 이동통신망을 통해 차량이 다른 차량(V2V)이나 교통인프로(V2I), 보행자(V2P), 네트워크 등과 서로 통신을 주고 받는 차량 통신 기술

ISDN

B채널 : 64 Kbps 속도 채널이며, 사용자 정보전송에 사용된다.
D채널 : 16 Kbps 또는 64 Kbps 속도 채널이며, 기본적으로 신호정보 전송에 사용된다.
H채널 : 384/1,536 또는 64 Kbps 이상 속도의 채널이며, 사용자 정보전송에 사용된다.

핸드오버

통화 중인 이동국이 현재 셀에서 벗어나 동일 사업자의 다른 셀로 진입해도 통화를 계속할 수 있게 하는 일련의 처리 과정

2B1Q : 한 번에 2bit 값을 4단계의 진폭으로 구현하여 전송하는 선로 부호화 기술. HDSL, SDSL, CSU 등 송수신 속도가 대칭인 전송 장비에 사용

교환망(라우팅) 구성하기

데이터그램 교환방식

각 패킷을 전송 전 사전경로 구성없이 독립적 부 순차적으로 전달하는 방식으로 사전경로 구축 시간이 불필요하고 데드락(Deadlock) 시 융통성이 있어 신속한 대처가 가능
통신 당사자 간에 물리적 및 논리적 전송로를 설정하지 않으므로 호 설정 시 지연이 없음
교환 노드에서 각 패킷에 대한 경로를 결정하므로 속도 및 코드 변환이 가능
목적지 단말이 부재중이라도 통신이 가능하고 짧은 데이터 전달에 효율적
교환 노드가 고장이 발생 되어도 대체 경로를 이용하여 전송 가능
패킷마다 독립적인 라우팅을 행하므로 패킷 순서가 어긋날 수 있으며 수신측에서 순서 제어 기능이 필요

UDP(User Datagram Protoool)

인터넷 전송계층에 속하는 프로토콜로 종단 간 연결을 설정하지 않고 데이터를 전송하는 비 연결형 프로토콜
메시지를 세그먼트로 나누지 않고 블록의 형태로
전송하며 재전송이나 흐름 제어를 제어하기 위한 피드백을 제공하지 않는다.

STM과 ATM

STM(동기식 교환방식) : 일정한 타임슬롯을 통해 고정적으로 채널이 할당되는 방식
ATM(비동기식 교환방식) : 비동기 시분할 다중화 방식으로 53바이트의 일정 셀 단위로 정보를 전달하는 방식
차이점

구분	STM	ATM
슬롯 할당	고정적 할당	동적 할당
채널 할당	STDM	ATDM
교환방식	시분할 교환	ATM 셀(53바이트) 교환
전송단위	프레임	셀
전송시스템	PDH, SDH	ATM 전송장비

회선 교환망과 패킷 교환망의 정의 및 특징

구분	회선 교환망	패킷 교환망
정의	데이터의 전송 전 통신회선을 미리 설정하여 데이터를 교환	데이터를 패킷 단위로 일정하게 나누어 패킷을 축적 후 전송으로 짧은 대화형 통신에 적합
장점	고속, 대용량, 실시간	회선 이용률 우수
단점	회선 이용률 저조	실시간 전송 어려움

위성통신에서 사용하는 다원접속 방법(3가지)

사전 할당(PAMA) : 지구국에 고정슬롯을 사전에 할당
요구 할당(DAMA) : 호 접속 요구가 발생할 때만 회선을 할당
임의 할당(RAMA) : 전송할 정보가 발생할 경우, 즉시 임의의 슬롯을 할당하는 방식으로 다른 지구국과 충돌 발생 위험이 있음

전파지연 : 신호가 한 노드에서 다음 노드로 전송 시 걸리는 시간으로 2 x10^-8의 지연
전송시간 : DTE가 데이터 한 블록을 보내는 데 소요되는 시간
- 10Kbps로 10,000bit 블록 전송 시 소요시간
- 전송시간 = 전송 데이터 길이[bit] / 전송속도[bps] =10,000 / 10,000 = 1[s]
노드지연 : 한 노드가 데이터 교환 시 필요한 처리를 수행하는 데 걸리는 시간

교환기에서 입력측 하이웨이 상의 타임슬롯 순서와 출력측의 순서를 바꾸기 위한 타임스위치 방법 3가지

SWRR(Sequential Write Random Read)
RNSR(Random Write Sequential Read)
RWRR(Random Write Random Read)

회선 교환방식의 논리적 연결(접속) 3단계

1단계 : 회선 설정(개설)
2단계 : 데이터 전송
3단계 : 회선 해제

전송망 구성하기

ATM(Asynchronous Transfer Mode, 비동기식 전송 방식) 참조모델 3가지 평면

사용자 평면
제어 평면
관리 평면

B-ISDN의 ATM 프로토콜 레퍼런스 모델

하위계층
- 물리계층
- ATM 계층
- Adaptive ATM 계층
ATM 평면(참조모델)
- 사용자 평면
- 제어 평면
- 관리 평면

ATM 셀의 구조

<―――――――――― 셀 전체 크기(53Byte) ―――――――――― >

헤더(5Byte)

데이터(48Byte)

AAL(ATM Adaptation Layer)에서 서비스 클래스를 지원하기 위한 AAL type

AAL1 : 실시간, 고정속도 (음성/영상)
AAL2 : 실시간, 가변속도
AAL3/4 : 비실시간, 메시지 지향
AAL5 : 비실시간, 단순 데이터 (IP 등)

다중화 장비와 집중화 장비

다중화 장비 : 다수의 저속채널을 하나의 고속채널로 묶어 전송하기 위한 장비이다.

집중화 장비 : 다수의 저속채널을 소수의 회선으로 묶어 전송하는 장비이다.

차이점

구분	다중화 장비	집중화 장비
대역폭	입력 채널 = 출력 채널	입력 채널 ≥ 출력 채널
채널할당	고정할당	동적할당
회선 연결	물리적 연결	논리적 연결
버퍼	없음	있음
지연시간	지연 없음	지연 있음

광섬유 관련

스넬의 법칙 : 광 전송과 관련 법칙
발광소자 : LED, DFB-LD
수공소자 : PD(Photo Diode), APD(Avalanche Photo Diode)
1310nm : 재료분산과 구조분산이 서로 상쇄되는 레이저 파장

광섬유의 기본성질을 나타내는 광학적 파라미터(4가지)

개구수 : 광원으로부터 빛을 얼마나 받을 수 있는지를 나타내는 수치
수광각 : 빛을 광섬유의 코아 내부로 입사시킬 때 광섬유가 전반사시킬 수 있는 입사광의 각도
정규화 주파수 : 광섬유 내에서 전파할 수 있는 전파모드의 수
비 굴절률 차 : 코어와 클래딩의 굴절률 차이를 나타내는 파라미터

광섬유 케이블 손실(3가지 이상)

산란 손실 : 코어 제작 시 코어 자체의 굴절률의 불균형으로 발생하는 손실
흡수 손실 : 철, 구리 등 이물질에 의해 흡수되어 발생하는 손실
불균등 손실 : 코어와 클래드 면의 불균등에서 발생하는 손실
회선 손실 : 융착 접속, 접속 손실, 점퍼 코드 설치 시에 발생하는 손실
코어 손실 : 코어를 구부려서 설치할 때 발생하는 손실
밴딩(마이크로, 매크로) 손실 : 포설 시 압력, 미세한 구부러짐 등으로 발생하는 손실

TDM(시분할 다중화 방식, Time Division Multiplexing)

하나의 전송로를 점유하는 시간(Time)으로 분할하여 여러 신호를 전송하는 다중화 기법
전송설비에서 주로 사용하는 다중화 기법이며, PDH, SDH 방식이 있다.

망형 노드 회선수 계산

회선수 = N(N-1) / 2. (N : 노드)

ex) 노드 수가 100개라면, (100 x 99) / 2 = 4,950(개)

메시망(Mesh Topology) : 회선 15개, 30포트

링망(Ring Topology) : 회선 6개, 12포트

링망의 단일링크 문제점 및 해결 방안

링망 구성 시 한 노드에 장애가 발생하면 통신이 중단되므로 이중링 구성이 필요하며, 이중링 구성 시 양방 통신이 가능하여 한 방향 장애 시에도 통신이 가능하다.

구내통신망 구성하기

구내 통신선로 설비

구내 상호 간 및 구내, 외간의 통신을 위하여 구내에 설치하는 케이블, 선조. 이상 전압/전류에 대한 보호 장치 및 전주와 이를 수용하는 관로, 통신 터널, 배관, 배선반, 단자 등과 그 부대설비
국선 접속 설비를 제외한 구내 상호 간 및 구내 외관의 통신을 위하여 구내에 설치하는 케이블, 선로, 이상 선로 및 이상 전류에 대한 보호 장치 및 전주와 이를 수용하는 관로, 통신 터널, 배관, 배선반, 단자 등과 그 부대설비

구내용 이동통신 설비 기술 기준의 설치 조건 2가지

옥외 안테나는 배관 36mm 이상 또는 급전선 외경의 2배 이상 배관 설치, 광케이블은 22mm 이상 배관설치 및 중계장치 설치
접속함은 배관 길이가 40m를 초과할 경우 설치하고, 굴곡점에도 추가로 설치

구내 간선계

집중 구내통신실에서 동별 통신실 구간의 배선

건물 간선계

동별 통신실에서 층 단자함 구간의 배선