정보통신기사, 정보통신학과, 통신직 등 정보통신일반 요점 정리 98. 무선통신

98. 무선통신

 

1. 무선통신의 개념
무선통신은 전파를 전송 매체로 정보를 주고받는 방식을 말한다. 다시 말해 사용자
가 전달하고 싶은 정보를 공기 속에 존재하는 전파에 실어 보내면, 상대방이 그 전파
를 받아 원래의 신호로 검출하여 의사소통을 하는 방식이다. 무선 인터넷도 이와 같
은 원리에 의해 구현되며, 전파를 통해 음성 또는 텍스트, 동영상과 같은 데이터 등
을 전송하면 상대방은 전파를 받아 원래의 음성 또는 데이터로 검출하는 것이다. 초
기의 무선통신은 정보를 전달하거나 받는 양측이 이동하지 않는 고정된 상태에서 정
보를 전달하거나 수신하였으나, 요즘은 이동하는 상태에서 정보를 교환할 수 있도록
보편화 되었다.
자유공간을 통해 전파를 전송하는 무선통신 시스템은 많은 장점을 가지는데, 먼저
케이블 등을 설치하지 않고 공중을 이용하여 강이나 호수를 지나갈 수 있다는 편리성
을 들 수 있다. 둘째, 산간지역과 같은 유선 전송망의 설치가 어려운 지역에 설치가
상대적으로 용이하다. 셋째, 유선 통신망을 연결하지 않고 직접 상호연결이 가능하
다. 넷째, 유선의 연결이 없어 이동성이 보장되고 이동 지역마다 접속이 가능하다는
장점을 가진다. [그림 7-4]는 네 가지 무선통신의 장점을 표현한 것이다.

 

2. 무선통신 방식
가. 아날로그 신호를 이용한 무선통신 방식
최초의 아날로그 무선통신의 개념은 양방향 통신도 아니었고, 불특정 다수 모두에
게 정보를 제공해 준 것도 아니었다. 미국 디트로이트 경찰국의 특정 그룹에게만 정
보를 전달하는 의미에서 무선통신 서비스가 처음으로 시작되었으며, 2MHz 주파수
대역을 이용하였다. 이후 높은 주파수의 이용 기술이 떨어져 HF(High Frequency :
3∼30MHz) 주파수 대역을 사용했으며, VHF(Very High Frequency : 30∼300MHz) 주
파수 대역에서 AM(Amplitude Modulation) 방식을 이용하였다. 1935년 새로운 아날로
그 변조 방식인 FM(Frequency Modulation) 방식이 개발된 후에는 대부분의 군사용 또
는 상용 장비들이 VHF 대역을 활용하게 되었고, 무선통신 시스템에서도 FM 방식이
적용되기 시작했다. 무선통신에서 사용하는 전파의 주파수 대역은 [표 7-2]와 같다.

 

<무선통신에서 사용하는 전파의 주파수 대역>

주파수	대역 구분	용도
3∼30KHz	음성파(VLF)	군용 선박 통신
30∼300KHz	장파(LF)	무선 항해, 장거리 고정국 통신
300KHz∼3MHz	중파(MF)	AM 방송
3∼30MHz	단파(HF)	항공, 선박, 아마추어 무선 통신

주파수	대역 구분	용도
30∼300MHz	초단파(VHF)	•FM 방송 •대륙 간 통신 •이동통신 •상업용 아마추어 무선 통신
300MHz∼3GHz	극초단파(UHF)	TV 방송, 휴대폰
3∼30GHz	초고주파(SHF; 마이크로파)	위성통신, 레이더
30∼300GHz	극초고주파(EHF; 밀리미터파)	특수통신용, 미래의 통신용

나. 디지털 신호를 이용한 무선통신 방식
아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 기술은 세계 2차 대전 중에 개발되었
다. 하지만 아날로그 신호를 디지털 신호로 빠르게 변환하는데 드는 비용이 너무 비싸
서 바로 적용되지는 못했고, 1960년대에 이르러서야 디지털 통신 기술이 도입되기 시
작하였다. 이후 무선통신 시스템을 중심으로 아날로그 변조 방법의 기술적 한계를 극
복하기 위해서 디지털 변조방식의 새로운 시스템을 도입하려는 노력이 계속 되었고,
그 결과 디지털 방식으로의 전환과 셀룰러 개념을 이용한 주파수 자원의 재활용을 목
표로 새로운 시스템이 개발되기 시작했다. 1992년 유럽에서는 GSM(Global System for
Mobile Communications) 방식, 1993년 일본에서는 PDC(Personal Digital Cellular),
미국에서는 시분할 다중접속(TDMA, Time Division Multiple Access) 방식이 도입되
었다. 1996년 우리나라에서는 코드분할 다중접속(CDMA, Code Division Multiple
Access) 방식을 채용하면서 디지털 변조 방식을 본격적으로 이용하기 시작하였다.
초기 무선통신에서 디지털은 음성의 디지털화 및 디지털 전송의 개념이었지만 이
후에는 멀티미디어 서비스의 개념을 포괄하게 되었다. 아날로그 변조 방식의 음성
서비스는 30KHz의 주파수 대역을 필요로 하지만, 한 명의 음성을 전달하는데 필요
한 64Kbps의 디지털 신호를 보낼 경우 약 100KHz의 주파수 대역폭이 필요하다. 하
지만 음성의 디지털 신호를 압축하여 보냄으로써 8∼12Kbps로도 충분히 음성을 전달
할 수 있는 기술이 개발되었다. 또한 에러를 정정할 수 있는 코딩 기술과 함께 디지
털 변조 기술을 이용함으로써 간섭에 강하고 주파수 효율성도 놀은 무선통신 시스템
이 등장하게 되었다.

 

다. 마이크로웨이브(Microwave) 무선통신
마이크로웨이브는 1GHz에서 30GHz까지 범위의 주파수 스펙트럼을 가지며 이는
송신기(Transmitter), 수신기(Receiver), 안테나(Antenna), 송수신 탑(Tower), 경로
(Path)로 구성되어 있다. [그림 7-5]는 마이크로웨이브 무선통신 시스템의 기본 구성
을 나타낸다.

마이크로웨이브 무선통신 시스템의 기본 구성

라. 적외선을 이용한 무선통신
적외선을 이용한 단거리 무선통신 매체는 오랫동안 신뢰성이 있고 저렴한 광 기반
의 무선통신 시스템으로 사용되어 왔다. 적외선 시스템은 이동의 기능성과 설치 및
작동이 단시간 내에 가능한 것과 비용이 많이 드는 인허가(Licenses)의 확보가 불필요
하다는 장점을 가지는 반면, 약 3km내외의 한정된 거리와 약 40MHz의 제한된 대역
폭을 갖는 단점을 가진다. [그림 7-6]은 적외선 시스템을 이용한 두 개의 이더넷의 연
결 예를 나타낸다

적외선을 이용한 이더넷 연결의 예