자연교육방법론1. 생애(1) 출생 : 1712년 6월 28일 스위스의 제네바 공화국에서 둘째 아들로 태어남(2) 성장과장① 어머니는 일찍 죽고, 아버지는 자녀 양육에 무관심② 어렸을 때 몸이 허약했었고 두 숙모의 양육을 받으면서 자라게 됨③ 매우 감성적이었으며 머리도 매우 좋은 편이었음④ 어려서부터 독서하는 습관을 가짐⑤ 열여섯 살 때 가출하여 방랑생활을 함⑥ 바랑 부인과의 만남 - 고전, 철학, 음악 공부(3) 성공과 사망① 1750년 디종 아카데미 현상논문 공모에서 「학문예술론」으로 1등 당선② 1788년 7월 2일 11시경 마침내 숨을 거두었다2. 교육 사상 (에밀을 중심으로)(1) 인간성장의 자연적 단계에 따라『에밀』을 5부로 구성① 유아기, 아동기, 소년기, 청년기, 그리고 결혼하기까지의 다섯 단계로 나누어 각 단계에 적합한 교육이론을 제시(2) 위 단계를 다시 크게 분류하면 감각적인 생으로서 간주되는 제 1단계, 신체의 내적 발 육 및 외적 필연성의 경험을 갖는 제 2단계, 신과 자연과 자기에 관하여 성찰하기 시작 하며 도덕과 종교가 바로 에밀의 것으로 되는 제 3단계가 있다.① 제 1단계- 신체의 발육이 중요하나 양육 방법은 자연 질서에 따라야 함을 강조- 루소의 자유는 사물의 필연성이 가르치는 자연적 자유② 제 2단계- 자연에 의한 교육이며 이 시기에 발달하는 감각기관의 훈련이 신체적 발달에 중요한 역 할- 어린이를 둘러싼 환경은 자연에 접할 수 있는 전원 풍경이어야 하고, 이 자연환경을 유일 한 교육의 장소로 삼아야 한다.③ 제 3단계- 에밀에서 제 3부와 제 4부에 해당되는 시기의 교육- 이성의 힘에 의지하여 자연과 사회, 인간에 대한 유용한 지식을 학습할 수 있는 시기로 보고 지금까지의 소극적 교육에서 적극적 교육으로 전환하는 기점- 루소의 지적 훈련은 비교적 늦게 시작되는 반면 적절하게 때를 잡아 집중적으로 이루어 짐(3) 자연, 사물, 그리고 인간에 의한 교육이 잘 조화되어 동일한 도달점, 동일한 목적에 일 치할 때만 참된 인간교육이 가능하다고 보았다. 교육의 조화의 질은 자연에 의한 교육이 핵심이 되고 다른 두 교육은 이 자연의 원리를 존중하면서 이루어져야 한다는 것3. 자연, 자연상태(1) 자연상태- 신 중심의 중세적 세계관은 봉건제도의 붕괴로 인간 중심의 근대적 세계관으로 발전- 인간상의 분열 : 선, 악⇒ 선의 인간상 - 로크의 자연법, 악의 인간상 - 홉스의 자연법① 홉스? 유물론적 명목론 : 인간은 자연의 일부이며, 물질운동의 지배를 받는다.? 자연상태 : 만인에 대한 만인의 투쟁상태? 자연법 : 인간들의 투쟁을 종식시키고 서로의 생존권을 기본으로 하는 하나의 상호계약⇒ 인간의 자연상태는 사회상태로 이동② 로크? 인간 속에는 이성의 법(일반 의지)이 내재 → 이성적 존재? 자연상태 : 인간이 각자 자기의 이성에 따라 함께 사는 상태이며, 무정부 상태(특정한 지 배자를 갖지 않는 상태)이다.♣ 루소는 홉스와 로크의 영향을 받음(2) 루소의 자연상태① 자연상태? 인간 본성에 내재해 있는 자기보존에의 욕구, 즉 자기애(amour de soi)와 동정(pitie)으로 인해 평화를 유지하는 상태② 불평등? 자연적(신체적) 불평등 : 건강, 체력 정신의 자연상태의 질적 불평등? 도덕적(정치적) 불평등 : 사람들의 동의나 약속에 의한 인위적이고 사회적인 불평등③ 인간과 동물의 자연상태 비교? 공통점 : 인위적인 환경에서 생활하게 되면서 자연의 특혜를 온전히 누리지 못한다.? 차이점- 동물은 본능에 의존하며, 자연의 법칙에 복종한다.- 인간의 본성은 자애심과 동정이며, 자유의지에 의해 선택의 자유와 자기완성의 기능을 보 유한다.④ 인간의 자연상태가 사회상태로 이동“땅에 울을 둘러치고 ‘이것은 내 것이다’라고 말할 생각을 한 첫 사람, 그래서 그 말을 믿을 만큼 단순한 사람들을 찾아낸 첫 사람이 문명사회의 진짜 창설자였다”⇒ 사유(私有)는 자연상태를 변질시켜 평등과 자유를 소실되게 하는 문제를 야기(3) 자연개념의 다양성① 외계의 자연? 대자연의 생성과정의 원리② 내부의 자연? 인간 내부 기관의 성숙 과정의 법칙? 인간 성장의 각 단계별 심리적 특성을 고찰 → 아동 심리학의 원조③ 반사회적, 반문명적 의미의 자연? 자연은 모든 인위적인 것에 대립되는 개념④ 윤리적인 의미? 자연은 조물주의 손에서 나올 때 선이다. → 자연의 선은 인간본성이다.⑤ 신학적인 의미? 자연은 창조주이며, 신의 속성인 선이다.? 인간의 악은 그 본성에 내재해 있지 않는 것으로 신의 소관 밖에 있는 것이다.4. 자연에 따르는 교육(1) 교육의 목적 - 자연인① 교육의 목적? 자연인 : 자연과 인간의 대립과 갈등을 극복함으로써 이룩되는 인간의 모습? 자연인의 특성- 능력 이상의 욕심이 없으므로 다른 사람에게 예속할 필요 없이 마음은 언제나 평화롭다.⇒ 자유와 평등? 새로운 인간개혁(자연인)을 통해서 새로운 미래의 사회를 건설하는 것이 궁극적 목적② 자연인을 위한 교육방법? 감성교육(~아동기) + 이성교육(소년기~)? 감성은 이성발달의 기초이며, 이성은 감성의 성숙 과정 없이는 올바른 방향으로 완성될 수 없다.? 자연인은 감성과 이성을 그 발달 단계에 맞추어 교육을 받은 사람이다. - 발달 단계론(2) 사람의 천직(天職) - 사람이 되는 것① 에밀을 교육대상으로 선정한 이유? 잘못된 교육의 가능성이 높은 상류층의 아이를 선정 - 에밀이 장차 살아야할 삶을 염두? 사회질서의 변혁을 예고② 인간교육 - “인간 공통의 천직은 인간이 되는 것”- 인간성을 개발하는 즉, 자연에의 회귀를 도모하는 교육ⅰ) 신분사회의 변혁을 초월하는 교육? 자연질서에서는 인간이 평등하기 때문에 계층이나 신분에 따른 교육은 불필요하다.? 보편적, 추상적 인간 : 사회적 신분의 구속에서 이탈한 인간 → 근대 교육의 목적ⅱ) 지리적 변화에 적응하는 교육? 기후의 차이를 극복할 수 있는 건강상태를 유지(3) 방법론의 원리① 자발성의 원리(자연의 원리)② 어른의 도움이 필요한 부분③ 어린이에 대한 어른의 성실한 관찰④ 좋은 습관을 기르는 방법(자연에 따르는 습관)(4) 소극적 교육의 의미“…여기서 나는 교육 전체에서 가장 위대하고 가장 중요한, 그리고 가장 유명한 원칙을 들겠다. 그 원칙이란 시간을 버는 게 아니라 시간을 소비하는 원칙이다.”① 소극적 교육 - 감성교육? “인간본성=자연=선”이라는 성선설에 기초“자연의 질서에 따른다면 교육은 덕이나 진리를 가르치는 것이 아니라 마음을 악덕으로부터 보호해야한다… 왜냐하면 조기교육에서 얻은 편견이나 습성을 제거할 헛수고가 덜어지기 때문이다.”? 어린이에게 지식을 완성하고 이성에의 준비를 끝내기 위한 방법? 덕을 가르치기에 앞서 악덕의 침입을 막고, 진리를 가르치기에 앞서 편견을 막는다.② 적극적 교육 - 이성교육? 어린이로서의 성숙이 끝난 다음에 받아야할 의무와 책임에 대한 교육으로 지적교육이다.(5) 노작교육과 시련“유년기는 대체로 병과 위험의 연속시대로 보아야한다. 그러나 이 시련을 이겨내면 아이에게 힘이 생긴다.… 그리고 아이가 그 생명력을 써먹을 수 있게 되면 생명의 기초는 점점 더 단단해진다. 이것이 자연의 질서다.”⇒ 인간의 자연도 시련과 고통이 성장 발달에 따라다닌다.“자연은 인간에 대해 간접적으로 자기보존에 필요한 욕망과 그 욕망을 만족시키기에 족한 능력만을 준다. 그리고 그 이외의 일체의 것을 인간 정신의 바닥에 숨겨두고 필요에 따라 자기 스스로 발전할 수 있게 했다.”
1. 발진회로1) 발진회로란? 전기적으로 반복진동을 발생하는 전자회로- 발진 : 외부로부터의 입력신호가 없어도 회로 자신이 연속적으로 교류신호를발생하는 것- 발진기 : 직류전원으로부터 전력을 공급받아 교류 출력신호를 지속적으로 발생시키는 전자회로인 신호 발생기2) 분류 - 발진을 일으키는 방식에 따라 : LC발진회로·CR발진회로·수정발진회로- 사용하는 디바이스에 따라 : 트랜지스터발진회로·전자관발진회로·마그네트론발진회로·크라이스트론발진회로- 발생하는 파형에 따라 : 사인파·삼각파·펄스파 발진회로- 발생하는 주파수에 따라 : 저주파·고주파·마이크로파 발진회로정현파 발진기LC 발진기동조형 반결합컬렉터 동조형이미터 동조형베이스 동조형하틀리 및 콜피츠 발진기수정발진기피어스 CB형, 피어스 BE형, 무조정 발진기CR발진기이상형, 빈 브리지형부성저항발진기비정현파 발진기멀티 바이브 레이터블록킹 발진기톱니파 발생기3) 역사적 배경- 1889년, 독일의 헤르츠가 금속구에다 고전압을 가하여 불꽃방전을 발생시킴- 미국의 드?포레에 의하여 3극진공관이 발명4) 발진의 기초- 증폭회로에 정궤환회로와 고유주파수를 유지하도록 하는 장치가 부가 된 것- 궤환회로는 유도성, 용량성, 저항성 중 어느 것이라도 될 수 있음.- 발진이 지속되기 위해서는 궤환되는 에너지는 그 크기와 위상이 일정하여야 함.- 고유 주파수의 발진을 유지하는 장치로서 LC회로 사용- LC병렬 공진회로는 충전과 방전을 번갈아 하며, 그 교번주파수가 발진주파수이고 양 단에 나타나는 전압이 발진 출력이고, 이 신호가 증폭기의 입력으로 들어가는 것임. 이 발진신호는 LC병렬회로에 분포되어 있는 내부저항(누설저항) 때문에 peak-to-peak치가 차차 줄어들므로, 출력의 일부를 피드백시켜 peak-to-peak치를 유지시켜 줌.5) 발진의 원리5) 발진하기 위한 조건- 위상조건: 입력와 출력가 동위상- 이득조건ㆍ증폭도:ㆍ바크하우젠(Barkhausen)의 발진 조건(발진 안정):ㆍ발진의 성장 조건:ㆍ발진의 소멸 조건:6) 발진회로의 주파수 변화- 발진기가 갖추어야 할 조건 : 주파수의 안정도가 높아야 함.- 발진기의 주파수가 변화하는 주된 요인ㆍ부하의 변화→ 방지책 : 발진부와 부하를 격리시키는 완충 증폭 회로를 사이에 넣는다.ㆍ전원 전압의 변화→ 방지책 : 전원에는 정전압 전원 회로를 사용.ㆍ주위 온도의 변화→ 방지책 : 온도 보상 회로나 항온조 등을 사용.ㆍ능동 소자의 상수 변화→ 방지책 : 대개 전원, 온도에 의한 변동이므로 전원 전압의 변화와 주위 온도 의 변화에 대한 조치로 해결.7) 발진기의 특징① CR발진기 - 콘덴서(C)와 저항(R)을 이용, 1/1000∼수MHz의 발진이 얻어짐, 증폭기 출력의 위상을 180˚ 회전시켜 입력으로 되돌리는 것으로, CR이상기(移相器)를 이용한 이상발진기, 브리지를 이용한 빈브리지발진기, 능동디바이스를 2개 사용한 스위칭용 멀티바이브레이터② LC발진기 - 인덕턴스(L)와 콘덴서를 이용, 1∼수백MHz의 발진이 얻어짐, LC동조회로를 이용한 것으로서, 귀환방식에 따라 하틀리형·콜피츠형·컬렉터동조형·베이스동조형·이미터동조형 등③ 마그네트론에 의한 것 - 100MHz∼100GHz의 발진이 얻어짐, 전자의 흐름과 주파의 상호작용을 증폭에 이용④ 크라이스트론에 의한 것 - 수백MHz∼수십GHz의 발진이 얻어짐, 전자의 흐름과 주파의 상호작용을 증폭에 이용⑤ 수정발진기 - 안정성이 좋음, 수백Hz∼수백MHz의 발진이 얻어짐, LC회로의 공진 주파수 선택성의 단점을 보충하기 위한 것이다. 수정의 피에조(piezo) 전기효과를 이용한 것으로서 피어스BE형·피어스CB형·무조정형·미첨브리지형 등⑥ 자기변형발진기 - 수백∼수십KHz의 발진이 얻어짐* 발진회로에 이용되는 능동디바이스에 따라 분류- 내부귀환형 : 음성저항소자를 이용, 양귀환회로를 이용하지 않고 외부회로에서 잃은 에너지를 음성저항으로 공급하는 것이 되어, 음성저항과 외부회로의 저항이 일치한 상태에서 발진이 지속- 외부귀환형 : 트랜지스터나 전자관을 이용, 능동디바이스는 증폭기로서 작용하고 그 출력의 일부를 입력 쪽으로 양귀환시켜 외부회로에서 잃은 에너지를 증폭기에서 보충하는 것인데, 증폭률과 귀환율의 곱이 1일 때 발진하고, 증폭기가 비선형이기 때문에 발진전압을 특정 값으로 정착2. 플립플롭1) 플립플롭이란? 플립플롭은 두 가지상태 사이를 번갈아 하는 전자회로를 말한다. 플립플롭에 전류가 부가되면, 현재의 반대 상태로 변하며 (0 에서 1 로, 또는 1 에서 0 으로), 그 상태를 계속 유지하므로 한 비트의 정보를 저장할 수 있는 능력을 가지고 있다.여러개의 트랜지스터로 만들어지며 SRAM이나 하드웨어 레지스터 등을 구성하는데 사용 플립플롭에는 RS 플립플롭, D 플립플롭, JK 플립플롭, T 플립플롭 등 여러 가지종류가 있다.2) RS 플립플롭< 그림 1-1 (a) > < 그림 1-1 (b) > 의 (a)에서 S와 R이 입력 단자이다. 출력 Q는 [그림 1-1]의 (b)에서와 같이 ⓐ시점에서 입력 S가 HIGH로 됨에 따라 0에서 1로반전(SET) 되고 ⓑ시점에서 R이 High로 될 때까지 1을 유지(기억)하고 있다가 R이 High가 되면 다시 0으로 반전(Reset)된다. 또 그 상태를 유지하다가 S가 1 이 되는 ⓒ점에서 다시 출력 Q가 1이 된다. 요약해서 말하자면 출력 신호인 Q는 S(Set)단자에 1의 신호가 들어오면 1이 되고 R(Reset)단자에 1의 신호가 들어오면 Q는 0 이 된다.따라서 이 FF의 이름은 Reset-Set Flip Flop이 되는 것이다. 그리고 Q'는 항상 Q의 반대 레벨이다. [그림 1-1]의 (b)는 타임 차트(Time Chart)라고 하는데 이는 각 단자의 시간에 따른 전압의 변화, 즉 Oscilloscope를통해서 전압을 관측한 내용이라고 할 수 있다.
1. 발진회로1) 발진회로란? 전기적으로 반복진동을 발생하는 전자회로- 발진 : 외부로부터의 입력신호가 없어도 회로 자신이 연속적으로 교류신호를발생하는 것- 발진기 : 직류전원으로부터 전력을 공급받아 교류 출력신호를 지속적으로 발생시키는 전자회로인 신호 발생기2) 분류 - 발진을 일으키는 방식에 따라 : LC발진회로·CR발진회로·수정발진회로- 사용하는 디바이스에 따라 : 트랜지스터발진회로·전자관발진회로·마그네트론발진회로·크라이스트론발진회로- 발생하는 파형에 따라 : 사인파·삼각파·펄스파 발진회로- 발생하는 주파수에 따라 : 저주파·고주파·마이크로파 발진회로정현파 발진기LC 발진기동조형 반결합컬렉터 동조형이미터 동조형베이스 동조형하틀리 및 콜피츠 발진기수정발진기피어스 CB형, 피어스 BE형, 무조정 발진기CR발진기이상형, 빈 브리지형부성저항발진기비정현파 발진기멀티 바이브 레이터블록킹 발진기톱니파 발생기3) 역사적 배경- 1889년, 독일의 헤르츠가 금속구에다 고전압을 가하여 불꽃방전을 발생시킴- 미국의 드?포레에 의하여 3극진공관이 발명4) 발진의 기초- 증폭회로에 정궤환회로와 고유주파수를 유지하도록 하는 장치가 부가 된 것- 궤환회로는 유도성, 용량성, 저항성 중 어느 것이라도 될 수 있음.- 발진이 지속되기 위해서는 궤환되는 에너지는 그 크기와 위상이 일정하여야 함.- 고유 주파수의 발진을 유지하는 장치로서 LC회로 사용- LC병렬 공진회로는 충전과 방전을 번갈아 하며, 그 교번주파수가 발진주파수이고 양 단에 나타나는 전압이 발진 출력이고, 이 신호가 증폭기의 입력으로 들어가는 것임. 이 발진신호는 LC병렬회로에 분포되어 있는 내부저항(누설저항) 때문에 peak-to-peak치가 차차 줄어들므로, 출력의 일부를 피드백시켜 peak-to-peak치를 유지시켜 줌.2. CR 발진기 회로1) CR 발진기란? 주파수를 결정하는 소자로서 저항과 커패시턴스를 사용한정현파 발진기2) CR 발진기의 사용- 수정 발진기는 주파수의 안정도가 가장 중요할 때 사용되고 LC 발진기는 동조회로의 공진 주파수에 의해서 대략 발진 주파수가 결정되므로 L 및 C의 값이 작은 고주패대 역에서는 소형이며 또 (C급으로 동작하므로) 효율이 좋은 발진기를 경제적으로 만들 수 있으나 저부파대역에서는 L 및 C의 값이 너무 크게 되며, 특히 L로서는 철심을 가 진 저주파 초크를 사용해야 하기 때문에 무겁고 부피가 커지며 또 경제적이 못하기 때 문에 CR발진기 사용3) 발진가능 주파수- CR 발진기 : 발진 가능 주파수는 1 ∼ ㎒ order. CR 발진기의 f_H은 Amplifier가가 지고 있는 자체 대역폭의 f_H과 응답 속도를 결정하는 slew rate , 회로 내부의 기생 용량들 때문에 결정이 된다. f_L은 C값이 pole 의 위치를 결정하므로 이 용량이 결정하게 된다.- LC 발진기 : 발진 가능 주파수는 1 ㎑ ∼ 100 ㎒ 이다. 이 발진기의 f_H는inductor 의 기생성분에 의해 결정이 되게 된다. f_L도 inductor 에 의해서 결정이 된다.- 수정발진기 : 발진 가능 주파수는 30 ㎑ ∼ 200 ㎒3. 이상형 병렬 R형 발진기의 특징- 출력단에 저항을 병렬로 접속하고 콘덴서를 이용하여 CR회로를 여러단 연결하여 출력 에서 위상을 180˚(π)바꾼 다음에 궤환시켜서 발진한다. 이상형 병렬 R형 발진기① 발진 주파수, f에서 hoeRc≤0.1이라면, 궤환 저항 R1, R2, Re를 무시하고, 회로내의 R과 C는 모두 동일 하다면, If = Ib가 성립한다.허수부가 j가 '0'이 되어야 발진하므로,이된다.∴ 발진 주파수[Hz] 또는[Hz] ② 발진을 위한 이득(hfe)의 조건실수부가 발진 조건 Aβ = Hfe?β = 1을 만족시켜야 하므로,발진을 위해서 요구되는 hfe의 최소값은에 관하여 미분한다.∴ hfe≥29 (즉, 증폭도가 29 이상이어야 발진한다.) RC 이상형(위상-변환) 발진기3개의 60˚ 위상변환 회로가 직렬로 결합된 회로망에서의 위상변화는 180˚가 될 것이라는 사실을 알 수 있다. 이런 180˚위상변화는 정확히 발진기에 정귀환으로 작용하게 된다.이런 회로가 컬렉터 출력과 공통 이미터 증폭기의 베이스 입력사이에 있다면, 그 결과는 (c)에 표시된 것과 같은 위상-변환(이상형) 발진기가 구성된다.트랜지스터 Q1은 보통 40에서 50사이의 전압이득을 갖기 때문에 RC 위상-변환(이상형) 회로에서의 전력 손실을 보상할 수 있다전압이 처음으로 회로에 인가될 때 바이어스 저항 R4와 R5는 트랜지스터 Q1을 도통시키는데, 결과적으로 트랜지스터 Q1의 컬렉터에서 전압강하가 발생된다.트랜지스터 Q1의 컬렉터에서 전압강하는 180˚ RC 위상-변환회로에 의해서 트랜지스터 Q1의 이미터 전압의 증가로 변환되고 트랜지스터 Q1을 포화상태로 만드는 트랜지스터 Q1에 인가된 순방향 바이어스를 증가시킨다. 트랜지스터 Q1이 포화될 때 트랜지스터 Q1의 컬렉터에서의 전압은 어떠한 변화도 없다.따라서 Q1의 베이스가 차단되기 시작하고 컬렉터 전압이 증가한다. 컬렉터 전압의 증가는 베이스 전압감소로 반전되고 Q1의 순방향 바이어스를 감소시킨다. 컬렉터 전압이 +VCC가 될 때 베이스 전압은 반대로 되거나 0V되고 바이어스 저항 R4와 R5는 Q1을 도통시키는데 충분한 베이스 전압을 제공한다.
◎ V.90, 케이블모뎀, ADSL의 특징(1) V.90? ITU(International Telecommunication Union)ITU는 정보통신 전반에 걸친 국제 표준화 기구로서, 세계 표준화를 주도하고 또한 기존의 국제 표준화에 대한 리더쉽을 지속적으로 강화하기 위한 노력에 박차를 가하고 있다.ITU-T로부터 나온 V시리즈 권고안이 아래 표에 요약되어 있다. 여기에는 일반적으로 사용되는 모뎀 표준과 다른 전화망 표준의 대부분이 포함된다. 일반적으로, 모뎀은 "핸드셰이킹"을 통해, 두 모뎀이 모두 성취할 수 있는 속도 중에서, 가장 높은 표준 속도로 통신할 것에 합의하게 된다. V.22bis로 시작한 ITU-T 전송 속도는 2400 bps의 배수로 증가한다.(아래 표의 표준 번호 중에서 bis란 "버전 2"를 의미하고, terbo란 "버전 3"을 의미한다)표준의미V.21일본과 유럽에서 통용되던 300 보오 속도의 전이중 통신방식 표준이다. 미국에서는 V.21 대신 Bell 103이 사용되었다.V.22600 보오에서 1200 bps의 속도를 제공V.22bis진정한 세계 최초의 표준으로서, 600 보오에서 2400 bps의 속도를 제공V.322400 보오에서 4800~9600 bps의 속도를 제공V.32bis14400 bps의 속도를 제공하지만, 속도를 12000, 9600, 7200 및 4800 bps 등으로 낮출 수 있다V.32terbo19200 bps의 속도를 제공하지만, 속도를 12000, 9600, 7200 및 4800 bps 등으로 낮출 수 있다. 압축을 통해 더 빠른 속도에서 동작할 수 있다. CCITT/ITU 표준이 아니었다.V.348800 bps의 속도를 제공하지만, 속도를 24000, 19200 bps 등으로 낮출 수 있다. V.32 및 V.32bis 등과 호환성이 있다.V.34bis33600 bps의 속도를 제공하며, 속도를 31200 bps 또는 V.34의 전송 속도로 낮출 수 있다.V.3519200 bps 속도 이상에서 동작하는 네트90은 ITU의 제 16 연구 그룹이 개발한 통신 회선 속도 56Kbps에 관한 데이터 통신 권고 사항이다. 이 기술은 처리량을 더욱 증가시키기 위해서, V.42 bis와 같은 압축 방식을 사용하고 있다. V.90 기술로 인해서 모뎀은 공중전화 교환망(PSTN-Public Switched Telephone Network)을 통해서 56Kbps까지의 속도로 데이터를 수신할 수 있게 된다. V.90은 표준 규정에 의해 초래되는 제한점, 또는 인터넷이나 온라인 서비스회사들 대부분이 자신의 단말점을 PSTN과 접속시키는데 사용하는 디지털 서버 통신 이용상의 제한점으로 인한 이론적인 한계를 극복하고 있다.? 비대칭적 작동V.90 연결은 하나의 양방향, 즉 업스트림 및 다운스트림 채널을 사용한다. V.90 아날로그 모뎀의 다운스트림(수신) 채널은 속도를 좀 더 높일 수 있는데, 그 이유는 디지털-아날로그 변환에서 어떤 정보도 손실되지 않기 때문이다. V.90 아날로그 모뎀의 업스트림(송신) 채널은 아날로그-디지털 변환을 거치는데, 이 변환 때문에 V.90의 속도가 V.34 속도 수준으로 제한된다.? 엔코딩(부호화) 세부 설명데이터는 V.90 디지털 모뎀으로부터 PSTN으로 이진 숫자의 형식으로 보내어 진다. V.90 디지털 모뎀은 전화망 (8,000 Hz)에서와 같은 비율로 클라이언트의 ADC로 데이터를 (한번에 8 비트씩) 전송한다. 이 것은 모뎀의 심벌 율이 전화망의 채취(샘플) 비율과 같아야 한다는 것을 의미한다.? V.90 모뎀 연결접속시도 단계에서, V.90 모뎀은 다운스트림 아날로그-디지털 변환이 일어나고 있는지 여부를 판단하기 위해서 회선을 조사해 본다. 만약 V.90 모뎀이 어떤 아날로그-디지털 변환이라도 감지할 경우에는, 모뎀은 단지 V.34로서 연결된다. V.90 모뎀은 또한 원격 모뎀이 V.90을 지원하지 않을 경우에는 V.34 연결을 시도한다.V.90 아날로그 모뎀의 임무는 매 초당 8,000 PCM 코드를 재구축하기 위해서 최대 256 가지의 전압서 클라이언트 쪽에 부과된다. 이 잡음은 여러 가지의 비선형적인 변형과 회로 교차 대화에 의해서 발생한다.② 네트워크 DAC는 선형 변환기가 아니지만 변환 규칙(북미주에서는 뮤-법칙, 기타 다 른 지역에서는 A-법칙)을 따른다. 그 결과, 작은 전압을 나타내는 네트워크 PCM 코드들은 매우 작은 DAC 출력 전압 단계들을 생성하며 반면에 큰 전압을 나타내는 네트워크 코드들은 매우 큰 출력 전압 단계들을 생성한다.이들 두 가지 문제로 인해서 256 가지 코드 모두를 시용 한다는 것이 비현실적인 것이 된다. 왜냐하면 거의 0에 가까운 해당 DAC 출력 전압 수준들은 서로들 너무 가까이 인접해 있기 때문에 잡음 루프에서 데이터를 정확하게 표시할 수 없게 된다. (참조: 각 네트워크 PCM 코드는 DAC 전압 수준들에 해당된다.) 따라서, V.90의 엔코드 장치는 256 가지의 코드들 가운데 잡음에 매우 민감한 DAC 출력 신호들을 제거한 나머지 코드들을 사용한다. 예를 들면, 가장 견실한 128 가지의 수준들이 256Kbps에 사용되며 92 수준들은 52Kbps를 송신한다. 보다 적은 개수의 수준들을 사용할수록, 더욱 견실한 작동을 하게 되지만, 데이터 전송률은 더 낮아진다.? 요구사항① 한 끝은 디지털이어야 한다.V.90 연결의 한쪽 끝은 디지털 회로에서 끝나야 한다. 즉, "트렁크 쪽"으로 채널화된 T1, ISDN PRI, 또는 ISDN BRI에서 종단되어야 한다.회선 쪽 T1은 작동하지 않을 것이다. 그 이유는 또 다른 추가적인 아날로그-디지털 및 디지 털-아날로그 변환이 추가되기 때문이다. 트렁크 쪽 방식의 구성에 있어서는, 일단 사용자의 아날로그 통화가 디지털로 변환되어서 통신 회사 네트워크를 통해서 보내지면, 그 통화는 T1, PRI, 또는 BRI 회로를 통하여 디지털 모뎀에 도착할 때까지 디지털로 존재하게 된다.② 양쪽 끝에서 V.90 지원이 있어야 한다.V.90은 연결의 양쪽 끝에서 다음에 의해서 지원되어야 한다. 즉, 아날로그 모뎀에 의해서 또는 원으로 아날로그-디지털 변환이 추가로 있게 된다.(2) Cable Modem? Cable Modem이란?케이블 모뎀은 PC를 케이블TV 회선에 연결하여 최고 10 Mbps 정도의 속도로 데이터를 받을 수 있도록 해주는 장치이다. 이 정도의 데이터 수신속도라면 일반적으로 많이 쓰여지고 있는 56Kbps 전화 모뎀은 물론, 128Kbps의 속도를 내는 ISDN 보다도 훨씬 더 빠른 속도이다.케이블 모뎀은 셋탑 박스와 함께 설치되면 TV 시청도 할 수 있다. PC 접속을 위해서 케이블 라인은 위의 그림처럼, 하나는 TV로 하나는 케이블 모뎀으로 가도록 분기되어야 한다. 모든 케이블 모뎀은 각 지역의 케이블 방송국에 있는 CMTS와 통신하기 위하여 케이블TV 회사의 동축케이블에 접속되어야 한다. 모든 케이블 모뎀들은 오직 CMTS와 데이터를 주고받을 수 있으며, 같은 회선에 연결되어 있는 다른 케이블 모뎀과는 신호를 교환할 수 없다.인터넷 서비스를 위한 케이블TV 회선의 실제 대역폭은 하향(방송국에서 가입자쪽 방향)으로 최고 27 Mbps, 그리고 상향(가입자쪽에서 방송국 방향)으로 2.5 Mbps 정도이다. 그러나, 만약 지역의 케이블 업체가 T-1, 즉 1.544 Mbps 정도의 속도의 회선으로 인터넷에 연결되어 있다면, 가입자 역시 최고 속도가 그 정도로 제한된다.빠른 데이터 전송속도 외에 케이블 모뎀이 전화 모뎀에 비해 이점이 있다면, 네트웍에 항상 연결되어 있다는 것과, 월간 일정한 금액을 내게 되므로 많은 시간을 쓰는 사람의 경우에는 요금 면에서도 유리할 수 있다는 것이다.현재 우리나라에서 케이블 모뎀으로 인터넷 서비스를 하는 회사로는 두루넷과 하나로통신이 있다.? Cable Modem의 표준현재 케이블 모뎀의 세계적인 표준은 정해지지 않았지만 우리나라와 북미지역 등에서 널리 사용되는 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification)모뎀 / 그리고 유럽등에서 사용되는 DAVIC모뎀 / 그리고 차세대 케이블 모CP (개인용 케이블 모뎀)가정, 사무실 사용자와 웹 인터넷 사용자들은 LCP를 이용해 기존의 전화선보다 월등히 빠른 속도로 서비스를 할 수 있게 되었다. LCP는 대용량 그래픽화일이나 대형 데이터베이스들도 기존의 느린 속도의 장치와는 달리 빠른 대화형 서비스를 경험할 수 있다. LCP는 1개의 접속포트를 갖고 있는 개인용이므로 한 사용자만이 완전한 서비스를 받을 수 있다.② LCw 워크그룹 케이블 모뎀Workgroup케이블 모뎀은 PC를 접속시킬 수 있는 포트의 수가 4개, 8개등으로 소규모 사업장에서 사용할 수 있는 케이블 모뎀으로서, 재택 근무, 인터넷접속, 웹페이지 제공, 화상회의 등의 기능을 제공할 수 있는 장치다.③ LCb 사업자용 케이블 모뎀Multi-user용 케이블 모뎀은 도서관, 기업, 학교, 병원, 공장 등 분리되어 있는 몇 개의 LAN을 Cable TV망을 이용해서 하나의 네트워크로 구축할 수 있도록 해주는 장비로서 10Mbps 의 속도를 제공하여 화상회의, 대용량의 멀티미디어 데이터를 송,수신 할 수 있다. 기능상 LAN 장비인 대형 스위치나 라우터의 축소판으로 보면 된다. 그러나 케이블 모뎀이 다루는 프로토콜은 스위치, 라우터와는 달리 인터넷 프로토콜(IP)에 한정된다.? Cable Modem의 속도케이블 모뎀의 속도는 진폭이 크다. 하향으로(네트워크로부터 컴퓨터로)는 어디서나 최대 36Mbps이다. 하지만 이렇게 고속으로 연결 가능한 컴퓨터가 거의 없으므로, 사용자가 실제로 느끼는 속도는 3-10Mbps 정도이며 상향으로(컴퓨터로부터 네트워크로)는 최대 10Mbps이다. 하지만 대부분의 모뎀 업체는 200Kbps-2Mbps정도를 최적속도로 선택하고 있다.? Cable Modem의 연결방법컴퓨터 접속에는 여러 가지 방법이 있지만 Ethernet 10BaseT가 가장 많이 쓰이고 있다. 케이블 모뎀은 아직까지 내장형이 없고 외장형만 있다.? Cable Modem의 장점케이블 모뎀은 ISDN에 비해 매우 빠른 데이터전송을 가능하게 해준다.렴하다.
무선통신▣ 무선통신의 기초1. RF(Radio Frequemcy)개념 : Concept 무선=RF☞통신 유선통신 : wire = 동축, optical, pair, (Internet, pstn)무선통신 : wireless comm = radio comm⇒ 매체 : Electro-magnetic wave(Radio wave)전자기파(전파) ⇒ 볼수 × , 만질수 ×☞ 무선 통신이동통신 : Tx, Rx 중 최소한 하나가 Moving ⇒ Cellular / PCS 이동통신, 위성통신, 방송, 무선LAN, Blvetorth, ITS…고정통신 : Tx, Rx 모두 fixed ⇒ M/W통신, 방송1) 전파란 무엇인가?전파 : (전파법 2조)전파란 인공적인 매개물 없이 공간을 전파하는 3,000GHz 이하의 전자기파⇒ 교류 전류에 의해 발생하는 파동 에너지- 파동이론 / 진동이론을 적용 할 수 있다.주파수 : 1초동안에 진동한 횟수[Hz]?전파는 주파수(f), 진폭(A), 파장(λ)에 의해 표현가능?주파수(f) : 전파가 공간상을 전파할 때 1초동안 진동한 횟수 [Hz]?진폭(A) : 크기세기?파장(λ) : 전파거리2) 전파의 발생원리복사(radiation) 되어 공간상으로 진행⇒ 공간상으로 날아가는 전파는 제멋대로 무질서하게 진행하는 것이 아니라 일정한 법칙을 갖는다. (빛의 성질과 유사)3) 전파의 성질- 빛의 성질과 유사하게 직진성, 반사성, 회절성, 간섭성, 굴절성을 갖는다.- 동일한 매질을 전파하는 경우 : 직진성- 이종의 매질을 전파하는 경우 : 경계면에서 굴절성, 반사성- 건물 뒤쪽에서도 전파가 도달 : 회절성- 둘이상의 전파가 겹쳐지면 : 간섭성4) 전파의 성질- 전자기파는 주파수에 의해 분류freq [Hz] = 1 / T[sec]채널(chanel) : 통신이 이루어지는 최소단위- band : 통상 서비스 band를 의미하며, 서비서가 할당된 주파수 범위⇒ 전파의 전달 통로 ⇒ 전용차선간섭을 피하기 위한- band = Sum of chanel5) 간섭(혼신) 중복하여 사용하면 즉, 전파의 통로가 겹치면 간섭이 발생 ⇒ 동일 채널 간섭(Co-Channel Interference ; CCI)∴ 동일 주파수 채널 재사용시 간섭 해석필요공간상으로 충분히 떨어진 곳에서 사용하면 자유공간손실(PL)에 의해 가능⇒이동통신 Cellular- 안정적인 양질의 무선통신 서비스를 위해서는 규칙(전파법규)에 따라 질서있게 전파 이용 필요- 전파는 국경이 없는 전파 : 인접국가와의 혼신문제 발생⇒ 국제적인 규칙에 의거한 전파관리 및 활용 필요- ITU-R : 무선주파수와 위성궤도에 관한 국제적 관리 업무(전기통신, 전파통신, 방송기술 표준화, 통신서비스 기준, 요금원칙)- 주파수는 유한한 천연자원이며, 희소성을 가진 경제재 ⇒ 주파수 경매제∴ 주파수|정보화사회 = 돈, 자원 = 주파수 효율- 간섭(Inter feremce)▶ CCI : Co-Channel Inerference (동일 주파수 사용시 발생)▶ ACI : Adjacemt-Chnnel Interference (인접 주파수 간섭)▶ ISI : Inter-Symber Interference (전파지연 간섭)6) 진행파와 정재파 : Impedance Matching Concept- Zo : 선로의 특성 impedance- ZL : Load 특성 inpedance- Zo = ZL : ideal case, impedance matching 진행파만 존재- Zo ≠ ZL : real case, 진행파와 반사파 존재▶ 진행파와 반사파가 합성되어 한점에서 보면 마치 wave가 정해져 있는 것처럼 보인다(Standing wave : 정재파)진행파정재파정 의한쪽방향으로만 진행진행파와 반사파 합성원 인Impedance MatchingImpedance Mis-Matching전압?전류선로 어디서나 동일λ/2마다 최대, 최소분 포전 송 손 실小大※ 즉, 정재파와 점도(degree)가 클수록 전송 손실이 커지므로 impedance matching 이중 점도(degree) ⇒ VSWR : Voltage VSWR =▶ VSWR = 1; ZL = ZO(impedance matching) ⇒ Return Loss 크다(좋은 것)▶ VSWR ≤ 1.5; ZL ≒ ZO(실용적인 impedance matching) ⇒ 96% 이상이 부하에 전달▶ VSWR 〉5; ZL ≠ ZO : impedance mis-matching(Return Loss 작다[나쁜 것]), 공급되는 전력이 대부분 반사▶ RL(Return Loss) =VSWRRL1.2(작은게 좋은것)(-)20.8dB(Return Loss 크다)2.0(큰게 나쁜것)(-)9.5dB(Return Loss 작다)▶ Impedance matching 과 50Ω- Source와 load간 (Stage와 Stage간) 특성 impedance를 matching하는 것은 최대, 전력 전송에 필수적- Microwave thery에 의하면☞ 전파 최대전력 전송에 적합한 impedance = 23Ω☞ 신호 파형의 왜곡은 최소화 하는 impedance = 75Ω⇒ 중간 49Ω → 50Ω 사용⇒ 특성 impedance 50Ω은 기준점의 의미6) dB개념- 전계감도 : 송신기로부터 떨어진 임의의 지점에서의 전파의 세기를 표현⇒ dB단위를 사용- dB(decibel) = 대수 계산이 가능 : 두값의 비로 주어진 신호(전압, 전류, 전력)의 세기를 측정하는 단위▶ 전압전류 : dB = 20log10(V2/V1, I2/I1)전력 : dB = 10log10(P2/P1)P1, V1, I1 : reference 전력 / 전압 / 전류P = VI, V = IR, P = IR = V2/R▶ dB : 상대전력(gain / less)▶ dBm : 절대전력 for / mW(in/out power)▶ dBc : Carrier 에 대한 상대전력, Spurious 측정시▶ dBi : antema gain for isotropic antema(ideal)dBi = dBd + 2.14dB▶ dBm / Hz : 1Hz당 power, -174dBm / Hz = -114dBmdB1W = 30dBm2W = 33dBm4W = 36dBm4W = 39dBm10W = 40dBm (30 + l0log10 10 = 30 + 10)16W = 42dBm32W = 45dBm▶ 무선통신 시스템의 ex)Analog Signal☞ Baseband signal : Low freq, fc ≒ 0☞ RF signal : fc ≠ 0imformation c(t) = A cos(2πfct +)Analog AM FM PMDigital ASK FSK PSK2. 전파의 전파특성1) 개요- 전파의 전파 : 시스템의 physical layer 성능을 결정하는 중요한 사항- 무선통신 시스템 설계시 무선채널의 전파 특성에 기인한 성능열화 요인의 분석필요⇒ 신뢰성 있는 통신가능- 무선통신에서▶ 송신기(transmiffer) : RF 신호를 안테나를 통해 무선채널 상으로 방사▶ Radio channel☞ propagation medimism : Reflection(반사), Refraction(굴절), Scattering(산란), Piffraction(회절)☞ medium(매개) : air☞ propagation path : Ground wave(지표면), Troposphere wave(대류권), Ionospheric wave(전리층)▶ Receiver(수신기) : Radio channel의 path loss, Fading, Interference, Noise 받은 신호로부터 원신호를 복원 ⇒ 송신기 보다 설계 복잡- 무선채널은 유선채널과 다른 고유한 특성을 갖는다↓Randomness↓Random process 해석- 무선채널 Modeling▶ 통계적 : 확률변수, process(p.d.f)▶ 실험적 : 실제 데이터 측정에 의한(공식, 그래프)2) 전파특성- 전파는 신호원(송신 안테나)으로부터 방사되어 빛의 속도로 전파- 전파의 전파는 사용 주파수 및 전송매질 특성에 의해 결정된다.- Propagation Mechanism▶ Reflcetion(반사) : 신호의 파장보다 큰 물체Beuding▶ Scattering(산란) : 신호의 파장(λ)보다 작은 물체와 부딪치는 경우▶ Pittraction(회절) : 건물 뒤편등 날카로운 물체 뒤에도 전파가 도달- Propagation Path▶ Free space : Tx, Rx 사이가 Los▶ Ground wave☞ 지표면을 따라 전파☞ 지형, 지물에 직접적인 영향☞ 전주파수 대역에서 발생▶ Tropospheric wave☞ 지표면 근처의 대류권 굴절(Bending)☞ Bending의 정도는 주파수가 높을수록☞ 통상 30MHz 이상에서 발생☞ Cellular, Pcs 통신의 경우 대류권?굴절이 간섭의 요인으로 작용▶ Ionospheric wave☞ 전리층 방사에 의한 long distance Propagation☞ 30MHz 이하(HF대통신)☞ Sunspot actioity에 의존적3) 페이딩 현상 → Path Loss- 전파모델 : 통계적 신파 모델, 실험적 전파모델⇒ 전파 모델을 이용하여 일정거리 떨어진 지점에서 평균 수신전력을 예측가능- 무선 신호의 페이딩 현상 : 수신신호 전력이 Random하게 변동하는 현상⇒ fading : slow fading, fast fading▶ Slow fading : Large-scale fading, Long-term fading- 동일한 Tx - Rx 거리에대해 환경적인 원인에 의해 신호 레벨이 변동 ⇒ Local Mean Variation- Fast fading : Small-scale gading, Short-term fading▶ 전송된 신호는 무선채널상에서 채널의 특성상 (scattering, reflection, refraction) Multipath가 발생▶ 다중경로 전파에 의해 서로 다른 도달 각도와 다른 시간지연을 갖는 신호가 수신기에 도달(Multipath components)▶ 수신기에서 Vector 적으로 sum 될 때 동산(in-phase)으로 합성되지 못함으로 인해 신호전력이 작아지는 현상 발생 ⇒ 다중경로 페이딩▶ 매우 짧은 거n