모뎀(Mordem)

Mordem

 

변조기(變調器, modulator)와 복조기(複調技, demodulator)에서 따온 말로, 디지털 데이터 신호를 아날로그 전자통신 회로로 전송하기에 적합하도록 아날로그 신호로 바꾸어주는 전자장비.

모뎀은 또한 변조 신호를 수신하여 복조시킴으로써 데이터 장비가 디지털 신호를 사용할 수 있게 복원시켜준다. 따라서, 모뎀은 구축된 통신 채널로 하여금 개인용 컴퓨터 간의 전자우편이나 팩스기계 사이의 팩시밀리 전송, 데이터베이스 서버로부터 가정의 컴퓨터로 오디오 및 비디오 파일을 다운로드 받는 등등의 광범위한 데이터 통신 지원을 가능케 해준다(→ 데이터 전송).

대부분의 모뎀은 음성주파수대로 운용된다. 즉, 사람 음성에 해당하는 좁은 대역폭으로 설계된 전화 채널을 통해 디지털 단말기 장비로 통신을 할 수 있도록 해준다. 반면에, 케이블 모뎀은 더 넓은 대역폭을 가진 케이블이나 케이블 섬유광학 채널을 통해 데이터를 전송한다. 음성주파수대 모뎀과 케이블 모뎀은 전화나 케이블의 코드 구멍, 그리고 개인용 컴퓨터의 포트에 끼울 수 있는 책만한 크기의 독립적인 모듈로 판매된다. 음성주파수대 모뎀은 종종 직접 컴퓨터나 팩스기계에 회로판의 형태로 설치되기도 한다. 또한, 랩톱 컴퓨터에 끼울 수 있는 작은 카드 크기로도 만들어진다.

모뎀은 부분적으로는 상호간에 통신을 주고받음으로써 작동하며, 이를 위해서는 서로 일치하는 프로토콜(protocol: 컴퓨터 상호간의 대화에 필요한 통신 규약), 즉 운영 표준을 따라야 한다. 음성주파수대 모뎀의 세계적인 표준은 국제통신연합(International Telecommunication Union/ITU)의 전자통신표준화국(Telecommunication Standardization sector/ITU-T, 국제전신전화자문위원회의 후신)에서 발표한 권고 사항인 V 시리즈로 확립돼 있다. 많은 기능 중에서도 이 표준은 모뎀이 통신을 시작하고 종료하는 신호와 호환성이 있는 변조 및 부호화 체계를 정하고, 동일한 전송 속도를 유지하게 해준다. 주요한 V 시리즈 표준 중 일부 세부 사항이 다음 페이지의 표에 나타나 있다. 표에 나타난 비트의 속도로 전송하는 모뎀들은 느린 모뎀을 수용하기 위해 느린 속도로 떨어지는 기능도 가지고 있다. '양방향 동시 전송 방식(full-duplex)' 표준은 상호반응적인 통신에 필요한 동시 송수신을 가능케 해준다. '반이중 방식(half-duplex)' 표준도 양방향 전송이 가능하지만 동시에 하는 것은 불가능하다. 팩시밀리 전송에는 이러한 모뎀을 사용해도 별 지장이 없다.

데이터 신호는 이진수(비트) 0과 1의 2가지 값의 조합으로 이루어져 있다. 반면에 아날로그 신호는 사람 음성의 음조와 같이 시간에 따라 변하는 파동으로 이루어져 있다. 이진수 데이터를 나타내기 위해서는, 데이터 신호를 구성하는 비트 조합을 나타내도록 아날로그파의 변동하는 값들(주파수, 진폭, 위상)을 변조시켜야 한다. 이를 위해 모뎀은 여러 가지 변조 방법을 사용한다. 가장 중요한 방법으로는 주파수변조(frequency-shift keying, FSK), 위상변조(phase-shift keying, PSK), 직교진폭변조(quadrature amplitude modulation, QAM)가 있다. 주파수변조 방식에서는 정해진 2개의 주파수 사이에서 반송파가 이동하며, 각각의 주파수는 1비트를 나타낸다. 위상변조 방식에서는 많게는 8개의 위상각 사이에서 반송파가 이동하며, 각각의 위상각은 많게는 3비트까지 나타낸다. 진폭변조 방식에서는 신호가 동시에 4개의 위상각과 많은 진폭 수준 사이에서 이동하며, 각각의 진폭은 최고 6비트까지 나타낸다.

변조된 반송파의 각 요소(element)를 보드(baud: 데이터 처리속도의 단위)라 부른다. 1960년대 초부터 시작된 초기의 음성주파수대 모뎀에 채용된 FSK 방식에서는 1보드가 1비트를 나타냈기 때문에 초당 300보드의 속도(이것을 간단하게 300보드라 한다)로 작동하는 모뎀은 초당 300비트(300bps)의 속도로 데이터를 전송할 수 있다. PSK와 QAM 방식에서는 1보드가 여러 비트를 나타낸다. 2,400보드 이상의 속도로 작동하는 현대의 모뎀은 초당 28,800비트(28.8kbps)라는 높은 데이터 전송 속도를 가질 수 있다. 아주 높은 비트 속도를 사용할 경우에는 전송 에러를 줄이기 위해 격자코드변조(trellis-coded modulation/TCM)와 같은 채널부호화 방식을 사용해야 한다. 또한, 다양한 소스부호화 방식을 사용해 데이터를 더 적은 비트수로 압축할 수 있으며, 그러면 비트 속도를 높이지 않고도 정보 전송 속도를 높일 수 있다.

음성주파수대 모뎀은 약 1,800Hz의 반송파를 변조함으로써 위에서 설명한 비트 속도에 도달한다. 케이블 모뎀은 최고 6MHz[600만 Hz]의 주파수를 가진 반송파에서 QAM 방식을 사용함으로써 초당 수백만 비트를 처리할 수 있다.