'정보'는 인간의 오감을 통해서 느낄 수 있는 정보의 형태는 물론 귀로 들을 수 있는 소리라든가 눈으로 볼 수 있는 영상, 문자 등의 여러 모습을 하고 있다. 그러나 먼거리의 상대에게 정보를 전달하고자 할 때, 정보를 정보통신 장비가 다룰 수 있는 전자적(electromagnetic)인 신호형태로 바꾸어 전달하게 된다.
2. 아날로그 데이타, 디지탈 데이타
음성, 영상, 데이타, 이미지와 같은 정보는 어떠한 전자적 신호로 표현되는가?
먼저 음성정보를 생각해 보자. 사람의 목소리와 같은 음향정보는 소리의 고저와 음폭에 의해 서로 다른 소리를 구별하게 된다. 이 경우 소리의 고저가 음향정보의 진폭에 해당하며 음폭은 주파수에 해당한다. 이러한 음향정보는 다시 소리의 고저는 동일한 스펙트럼을 갖는 전자적 주파수로, 진폭은 전압으로 표현됨으로써 연속적인 진폭값을 갖는 아날로그 신호로서 전송매체를 통해 상대방에게 전달된다. 따라서 음성정보는 아날로그 신호로 표현된다.
음성정보의 한 예인 사람의 목소리는 전화기의 송화기를 통해 아날로그 신호로 표현되어 전화선을 타고 다른 곳으로 전송된다. 일반적으로 가청 주파수는 20헤르쯔에서 20킬로헤르쯔의 주파수를 포함하지만 전화통신에서 사용되는 음성대역은 이보다 더 좁은 300헤르쯔에서 3400헤르쯔까지이다. 그러나 흔히 음성신호의 대역폭은 3400헤르쯔가 아닌, 4킬로헤르쯔를 취하고 있는데, 이는 전송채널상에서 대역을 나눌 때 인접 대역과의 간섭을 방지하기 위한 가드밴드(guardband)를 포함하기 때문이다.
아날로그 신호로 표현되는 또다른 정보가 TV 화면과 같은 영상정보이다. 예로서 TV 화면상의 영상표현은 주사선을 따라 돌아온 빔이 수평 및 수직으로 재투사되어 각 점마다 빔의 세기에 따른 명암이 정해짐으로써 가능해진다. 이 때 빔의 세기는 시간에 따라 변하는 값을 갖는 아날로그 신호이다. 따라서 영상 정보는 시간에 따라 그 값이 변하는 아날로그 신호로서 표현된다. 아날로그 영상정보를 전송하기 위해서 필요한 대역폭은 4메가헤르쯔(MHz)이지만, 음성정보와 마찬가지로 인접 대역간의 상호간섭을 배제하기 위한 가드밴드 때문에 음성신호를 포함하는 컬러 영상정보의 전송인 경우 약 6메가헤르쯔가 소요된다. 한편 데이타정보와 이미지정보는 일반적으로 0과 1로서 구성된 디지탈 신호로서 표현된다.
우리가 전달하고자 하는 각 문자나 숫자와 같은 데이타정보는 단말에 의해 2진 정보로서 생성된 다음, 컴퓨터나 데이타관련 장비에 의해 두가지 레벨의 전압중 하나에 각각 0이나 1이 할당되어, 일정 시간동안 그 레벨의 전압을 내보냄으로써 2진 정보를 전송로를 통해 전달하게 된다. 여기서 2진 정보라 함은 0이나 1만으로 모든 정보를 표현하는 것으로, 우리가 초등학교 때 배우는 2진수의 세계를 말한다. 즉 2진수의 세계에서 숫자 2를 표현하기 위해서는 최하위 자리만으로 이를 표현할 수 없기 때문에 자리올림을 해서 2자리의 2진수인 '10'로서 숫자 2를 표현하여야 한다. 이는 우리가 통상 사용하는 10진수의 세계에서 최하위 자리의 수가 10이상이 되면 자리올림을 하는 것과 같은 이치이다. 2진수의 표현에 있어서 각 자리를 '비트'라 하며, 2진 표현인 '101'은 3자리의 2진수, 즉 3비트로 구성된 정보이다.
3. 부호와 부호체계
컴퓨터를 통해 우리가 나타내야 될 데이타 정보는 숫자뿐만이 아니라 문자, 기호 등 매우 다양하다. 그러면 이렇게 다양한 각 데이타정보, 즉 'A', 'B', '...', '?', 'Z'...등은 어떠한 2진 정보로서 표현해야 될것인가?
이는 각 국가나 단체의 표준기관에서 정해놓은 부호체계에 따라 조금씩 다르게 되어 있다. 여기서 '부호(code)'라는 것은 각 데이타정보 하나하나에 할당되는 2진 표현을 가리키며, '부호체계'란 모든 문자집합에 대한 부호집합을 의미한다.
현재 세계적으로 가장 널리 쓰이고 있는 부호체계는 ITU-T(CCITT)와 ISO에서 표준안으로서 권고하고 있는 International Alphabet No.5이며, 이는 각 문자들을 7비트 부호, 즉 7자리의 2진수로서 데이타를 표현하는 부호체계이나, 이것을 약간 변형한 부호체계가 우리도 많이 사용하고 있는 ASCII(American Standard Code for Information Interchange)부호이다.
4. 정보의 전송과 속도
디지탈이나 아날로그 신호로 표현된 각 정보는 실제 전송매체를 통해 전달될 때, 그 신호 그대로의 상태로 전송로로 실리게 되는가? 물론 반드시 그렇지만은 않다. 사용되는 전송매체의 특성에 따라 디지탈 신호로 표현된 정보는 아날로그 신호로 다시 변환되기도 하고 아날로그 신호로 표현된 정보는 디지탈로 변환되어 전송하기도 한다.
예를 들면 공중전화망을 이용하는 컴퓨터통신의 경우에는 사용되는 전송매체가 주로 음성신호를 취급하는 전화망이기 때문에, 컴퓨터로 표현된 디지탈 데이타로 그대로 전화선로에 실으면 전송도중 삽입되는 잡음이나 감쇠 때문에 제대로 정보를 전달할 수 없게 된다. 따라서 디지탈 데이타를 전화망에 알맞는 아날로그 신호로 변환한 다음 전화망을 통해 전달해야만 한다. 바로 이렇게 디지탈 정보를 아날로그 신호로 변환하는 기기를 모뎀이라 한다.
또 , 이와는 반대로 음성인식과 같은 분야에서는 음성이라는 아날로그 정보를 디지탈 신호로 변환하여 컴퓨터 등에 의해 처리하도록 하고 있다. 이러한 기능을 담당하는 기기를 코덱(codec:coder/decoder) 이라 한다.
즉, 디지탈이나 아날로그로 표현된 각 정보는 전송효율이나 신뢰성을 보다 높이기 위해 사용하는 특성에 알맞는 전송신호로 다시 변환한 다음 전달되는 것이다.
5. 전송에러, 전송장애
전송매체의 설명에 앞서, 데이타가 전송될 때 발생하는 전송장애와 채널이 수용할 수 있는 정보전송 능력인 채널용량에 대해 알아보자.
실제 전송매체를 통해 데이타가 전달될 때 '갑'이라는 송신자가 보낸 원래의 데이타와 '을'이란 수신자가 받은 데이타는 약간 다른 신호형태를 취하게 된다. 이것은 전송로 상에서 받게되는 여러 요인에 의한 장애 때문으로, 아날로그 정보인 경우에는 신호의 질이 저하되기도 하며, 디지탈의 경우에는 0의 신호가 1로, 혹은 반대의 비트에러가 발생하기도 한다. 이러한 전송장애의 주요 형태로는 감쇠(attenuation)와 왜곡(distortion), 그리고 잡음(noise)을 들 수 있다.
감쇠란 데이타를 전송매체를 따라서 먼거리로 보내고자 할 때, 전자적 신호의 세기가 거리가 더 멀어질수록 점차적으로 약해지는 현상을 말한다. 신호의 세기가 약해지면 원래의 신호를 제대로 재생하기가 상당히 힘들게 된다. 따라서 장거리 전송의 경우에는 일정거리마다 약해진 신호를 다시 강화시키기 위해 재생기나 중계기를 설치해야만 한다.
왜곡이란 감쇠와는 달리 원래의 신호가 다른 형태로 일그러지는 현상을 일컫는 것으로, 감쇠왜나 지연왜가 여기에 속한다. 감쇠왜의 경우는 등화기 등에 의해 원래의 신호를 보상할 수 있으며, 지연왜의 경우는 동기맞춤 등에 의해 보상된다.
한편, 잡음이란 전송로상에서 전송신호에 유입되는 불필요한 신호로서, 이에는 전송매체의 저항에 의한 열의 영향 때문에 발생하는 열잡음, 인접 선로의 상호간섭에 의한 누화, 선로의 파괴나 손상에 의한 충격성 잡음 등이 있다.
바로 이와 같은 다양한 전송장애에 의한 전송로를 통해 보내지는 데이타는 다소의 에러를 포함하게 된다.
6. 채널용량의 단위
채널 용량이란 정보가 에러없이 그 채널을 통해 보내어질 수 있는 최대속도를 나타내며, 일반적으로 bps로 표현된다. 여기서 주의해야할 점은 같은 bps라는 속도 단위를 사용한다고 해서 앞에서 언급한 정보의 전송속도와 여기서 설명하는 채널용량이 같다고 생각해서는 안된다는 것이다. 앞에서 설명한 정보의 전송속도는 전송매체로 정보를 실어보내기 위해 컴퓨터 관련기기에 의해 만들어지는 정보의 생산 속도를 말하며, 채널용량은 사용되는 전송매체가 수용할 수 있는 정보전송 능력을 가리킨다.
채널을 통해 보내지는 데이터량은 그 채널의 대역폭에 비례하게 된다.
즉, 전송로상에서의 에러 가능성이 전혀 없다고 가정할 때 주어진 양만큼의 정보를 전달하기 위해서는 (대역폭 * 시간)이 필요하게 된다. 즉 대역폭이 크면 시간이 그만큼 적게 걸리고 대역폭이 작으면 시간이 더 많이 걸리게 된다. 그러나 실제 전송매체에 있어서 에러율이 0인 통로는 없기 때문에 채널용량은 이들 에러율을 반영하여야 할 것이다.
7. 전송 매체
전송 매체란 통신상대방 사이에서 실제적인 정보를 전송하는 물리적인 통로를 의미한다. 전송매체는 크게 동축 케이블이나 광섬유와 같이 유선에 의한 것과, 물이나 공기 등 무선에 의한 것으로 분류될 수 있다. 또, 유선에 의한 전송매체는 그 물리적인 특성에 따라, 그리고 무선에 의한 전송매체는 서로 다른 주파수 범위에 따라 다시 세가지로 분류된다.
유선 전송매체의 경우는 두개의 절연된 도선이 서로 꼬여진 상태로 이루어진 와이어쌍과 두개의 도선 가운데에 절연물질이 채워진 형태를 이루는 동축케이블, 그리고 전기적 신호를 광원에 의해 광신호로 변화시킨 다음 이를 유리 도체내로 반사시키는 광섬유로 구분된다. 이들 각 전송매체에 대한 일반적인 전송특성은 아래와 같으나 구체적인 매체의 규격이나 기술 발전에 따라 그 성능이 계속적으로 향상되고 있다.
와이어쌍은 전화국에서 가입자까지의 전화선로나 건물내의 통신선로로서 가장 많이 사용되고 있으며, 다른 전송매체에 비해 값이 저렴하므로 단거리용으로서 적합하다.
동축케이블은 컴퓨터통신 시스템간의 연결이나 근거리통신망, 장거리 전화망 또는 CATV용으로 많이 쓰이는 전송매체로서 대역폭이 넓어 고속 데이타전송이 가능하다. 또, 광섬유는 전달되는 신호가 빛이기 때문에 단연 속도가 뛰어나 전송매체로서, 다른 매체에 비해 잡음에 강한 특성을 갖고 있으며, 장거리 전송을 위한 트렁크나 근거리 통신망용 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
한편 후자의 무선에 의한 전송매체에는 지상 마이크로파, 위성 마이크로파 및 방송무선 등을 들 수 있으며, 또 이와는 달리 주파수의 범위에 따라 분류할 수도 있다. 우리가 방송에서 흔히 사용하는 VHF니 UHF니 하는 것도 주파수의 범위에 따라 분류된 무선통신대역을 의미하는 것으로, VHF는 30부터 300메가헤르쯔까지의 주파수 대역을 갖는다.
우리가 데이타를 전송하고자 할 때, 만일 일반 사용자의 입장이라면 어떤 전송매체를 사용할 것인가를 전혀 고려하지 않고 우리가 이용하고자 하는 서비스에 따라 이미 구성된 전송매체를 사용하면 되겠지만, 통신망을 새로이 구축하고자 할 때나 새로운 서비스를 실시하려는 정보통신 제공자 입장에서는 전송매체의 선정시 주로 사용되는 데이타의 형태나 특성 또는 경제성 등을 고려하여 잘 선택하여야 할 것이다.
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