정보통신기사, 정보통신학과, 통신직 등 정보통신일반 요점 정리 11. 통신 속도와 용량

11. 통신 속도와 용량

 

정보통신에서 통신 속도는 단위 시간에 전송되는 정보의 양으로 표시되며, ‘보오
(baud)’로 표현되는 신호변환(변조) 속도와 ‘bps(bits per second)’로 표현되는 전송속
도가 있다. 보오는 매 초당 몇 번의 신호변화가 발생했는지의 회수를 나타내며, bps
는 매 초당 전송할 수 있는 비트수를 나타낸다. 전송속도와 변조속도는 아래와 같은
상관관계를 갖는다.

전송속도(bps) = 변조속도(baud) × 한 번의 변조로 전송 가능한 비트 수

 

1. 변조속도와 전송속도

오늘날 통신 속도를 나타낼 때에는 일반적으로 전송속도인 bps(bits per second)를
사용하지만, 과거에는 변조속도인 보오(baud)를 많이 사용하였다. 보오는 매 초당 몇
번의 신호변화가 있었는가를 나타내는 단위로서, 만일 1개의 비트가 하나의 신호를
나타내고 있다면, 1 bps = 1 baud의 관계가 성립하지만, 2 비트가 하나의 신호를 나타
낸다면, 2 bps = 1 baud가 되므로, bps와 baud는 서로 다른 의미를 갖는다. 즉, 1 비트가 하나의 신호를 표현하는 단위로 쓰이는 경우에는 bps나 보오는 동일하지만 2 비
트가 모여서 하나의 신호를 나타내는 경우의 보오는 bps의 1/2이 된다.

2. 채널과 채널 용량
채널이란 전송매체의 대역폭을 적당하게 분할한 것들을 말하며, 채널 용량이 결정
되면 전송매체의 전송량을 계산할 수 있다. 나이키스트는 잡음이 없는 채널에서의
최대 데이터 전송률과 대역폭 및 신호의 레벨 사이의 관계를 정의하였고 이후 샤논
(Shannon)이 실제 잡음이 있는 채널에서의 최대 데이터 전송률을 정의하였다.
가. 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)
실제 채널의 경우에는 크던 작던 항상 잡음이 존재하기 때문에 채널을 통한 데이
터의 전송률을 알아내기 위해서는 잡음의 정도가 고려되어야 한다. 일반적으로는 잡
음의 정도를 다루기 위해서 신호 대 잡음비(SNR)를 데시벨(dB)의 단위로 사용하는
데, 인간의 감각 기관이 로그함수와 유사하게 반응하기 때문이다. 채널에서의 신호를
S, 잡음을 N으로 나타냈을 때, 신호 대 잡음비(dB)는 다음과 같이 표현된다.

신호 대 잡음비(SNR) = 10 log10(S/N)

나. 샤논(Shannon)의 정리
이상적인 채널에서의 최대 데이터 전송률을 정의한 나이키스트의 정리를 확장하여 샤논은
잡음 있는 실제 채널에서의 최대 데이터 전송률을 정의하였는데, 채널의 대역폭이BHz이고
신호 대 잡음비가S/N일 때, 채널의 최대 데이터 전송률은 다음식과 같이 표현된다. 예를 들
어, 신호 대 잡음비가 100(20dB)이고, 신호의 대역폭이 6MHz인 TV 신호가 전송되는 경우,
이 채널을 통한 최대 데이터 전송률은 B  log2(1+S/N)=6×106×log2(1+100)=39.9Mbps
가 된다.

최대 데이터 전송률(bps) = B log2(1+S/N)