비동기 전송과 동기 전송

 

비동기 전송과 동기 전송

  데이터 통신에서 송신기는 전송 매체를 통하여 한 번에 한 비트씩 메시지를 보낸다. 수신기는 한 비트의 시작과 끝을 인지하고 적당한 타이밍으로 회선을 샘플링하여 각 비트의 값을 읽어 내어야 한다. 이와 같이 송신측과 수신측의 비트 단위의 타이밍을 일치시키는 것을 비트 동기(Bit Synchronization) 또는 클록 동기(Clock Synchronization)라고 한다. 데이터 통신에서 클록 동기의 방법에 따라 비동기 전송(Asynchronous Transmission)과 동기 전송(Synchronous Transmission)으로 나누어진다. 비동기 전송에서는 송신기와 수신기는 별도의 독립적인 클록 신호를 이용하여 데이터 비트열의 송신과 수신을 수행하며, 동기 전송에서 송/수신기는 하나의 기준 클록에 보조를 맞추어 동작한다.

1. 비동기 전송

  비동기 전송에서는 수신기는 자신의 클록 신호를 사용하여 회선을 샘플링하여 각 비트의 값을 읽어내는 방식이다. 이 경우 송신기와 수신기의 클록이 정밀하게 조정되지 않는다면 긴 비트열을 전송할 경우 문제가 생기게 된다. 예를 들면, 만약 데이터가 초당 10,000 비트의 속도로 전송된다면, 한 비트는 매 1/10,000 = 0.1ms마다 송신될 것이다. 송/수신기의 클록이 1%의 오차가 있다면, 첫 번째 샘플링은 비트의 중간으로부터 비트 시간의 0.01배(0.001 ms)만큼 떨어지게 될 것이다. 50개 이상의 샘플링 후, 수시기는 잘못된 비트에서 샘플링하기 때문에 에러가 발생하게 된다. 이와 같은 송/수시기의 클록 오차에 의한 에러 발생을 줄이기 위한 방법은 긴 비트열을 전송하지 않음으로서 타이밍 에러를 피하는 것이다.

  비동기 전송은 긴 데이터 비트열은 연속적으로 전송하는 대신에 한 번에 한 문자씩 전송함으로써, 수식기가 각 새로운 문자의 시작점에서 재동기를 이루도록 하는 것이다.

  비동기 전송에서는 문자 단위의 재동기를 위해서 맨 앞에 한 문자의 시작을 알리기 위한 시작 비트(Start Bit)를 두고, 맨 뒤에 한 문자의 종료를 표시하는 정지 비트(Stop Bit)를 둔다. 전송되는 문자는 시작 비트 바로 뒤에 오게 되며, 문자의 종류에 따라 5~8비트이 길이를 갖는다. 보통 문자 비트열 뒤에는 패리티 비트(Parity Bit)가 뒤따르며, 이진수 1의 개수가 피리티 비트를 포함하여 홀수나 짝수가 되도록 하는 값을 갖는다.

2. 동기 전송

  동기 전송은 송신기와 수신기가 동일한 클록을 사용하여 데이터를 송/수신하는 방법이다. 즉, 송신기에서 데이터 비트열을 전송하는 데 사용한 클록 신호를 수신기가 사용하여 타이밍 에러없이 정확한 데이터 수신이 이루어지도록 하는 방식이다. 이때 송신기의 클록을 수신기에 제공하기 위해서는 별도의 클록 회선을 사용하거나, 데이터 신호 내에 클록 정보를 포함시켜 전송한다. 데이터 신호 내에 클록 정보를 실어 보내기 위해서는 동기 능력을 가진 디지털 신호 부호화 방법을 사용하는데, 대표적인 예로 맨체스터(Manchester) 부호가 있으며 LAL에서 표준 방식으로 널리 사용하고 있다.

  동기 전송에서는 전송할 데이터를 블록으로 구성하여 시작 비트나 정지 비트의 부착없이 전송하는데, 수신기가 데이터 블록의 시작과 끝을 정확히 인식하기 위한 프레임 레벨의 동기화가 요구된다.  이를 위해서는 각 데이터 블록의 시작과 종료를 식별하기 위한 비트 패턴이 블록의 앞과 뒤에 부착되며 4장에서 논의될 데이터 링크 제어에 사용되는 다른 제어 정보도 추가로 부착된다.  일반적으로 데이터 블록과 제어 정보를 합쳐서 프레임(frame)이라 부르며, 프레임의 형식은 크게 문자 위주(character-oriented)와 비트위주(bit-oriented)로 나누어진다.  그림 3.5에서는 문자 위주와 비트 위주 동기 전소에서 사용하는 대표적인 프레임의 형식을 나타내고 있다.  문자 위주의 전송에서는 데이터 블록은 일련의 문자들로 구성되며, 프레임의 시작과 끝을 나타내기 위해 문자 코드 상에 정의된 전송 제어 문자들을 사용한다.