[해양경찰 유선공학개론] 25년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

$3_{(10)}$을 Gray Code로 바꾸면 0010이 된다.
먼저 2진수로 바꾸면 $3_{(10)} = 0011_{(2)}$이다.
Gray Code는 최상위 비트를 그대로 내리고, 나머지는 인접한 두 비트를 XOR해 구한다.
$0$, $0 \oplus 0 = 0$, $0 \oplus 1 = 1$, $1 \oplus 1 = 0$
0001은 10진수 1의 Gray Code이다.
0100은 10진수 7의 Gray Code이다.
0110은 10진수 4의 Gray Code이다.

틀린 설명은 FM은 비선형, PM은 선형이라고 나눈 서술이다.
FM과 PM은 메시지 신호가 반송파의 각도 안에 들어가므로 변조파가 메시지 신호에 선형으로 비례하지 않는다. 즉 둘 다 비선형변조이다.
반송파의 주파수가 메시지 신호에 따라 변한다는 것은 FM의 정의이다.
반송파의 위상이 메시지 신호에 따라 변한다는 것은 PM의 정의이다.
각 변조는 진폭에 정보를 싣지 않아 잡음·혼신에 강한 대신 넓은 대역폭이 필요하다.

변조속도는 3,100 [baud]이다.
변조속도는 데이터 전송 속도를 심벌당 비트 수로 나눈 값이다.
16진 PSK의 심벌당 비트 수: $\log_2 16 = 4$
변조속도: $\dfrac{12400\ \mathrm{bps}}{4} = 3100\ \mathrm{baud}$
775 [baud]는 심벌당 16비트로 잘못 나눈 값이다.
1,550 [baud]는 심벌당 8비트로 잘못 나눈 값이다.
6,200 [baud]는 심벌당 2비트로 잘못 나눈 값이다.

3R 기능이 아닌 것은 Recovery이다.
재생 중계기의 3R은 감쇠·왜곡된 디지털 펄스를 되살리는 세 기능으로, Reshaping, Retiming, Regeneration을 말한다.
Reshaping은 일그러진 파형을 등화·증폭해 정형하는 기능이다.
Retiming은 펄스의 시간 위치를 맞추는 타이밍 기능이다.
Regeneration은 펄스 유무를 판정해 새 펄스를 만들어 내는 식별·재생 기능이다.

옳은 설명은 외부도체 내경과 내부도체 직경의 비를 적절히 하면 전송 손실을 최소화할 수 있다는 것이다.
동축 케이블의 특성 임피던스와 손실은 두 도체의 지름 비에 따라 달라지므로, 이 비를 조절해 손실이 최소인 구조를 설계한다.
외부도체가 차폐 역할을 하므로 복사 손실이 작을 뿐 아니라 외부 전파의 영향도 막아 준다.
분리된 두 도체로 구성된 선로이므로 TEM 모드 전송이 가능하다.
주파수가 높아질수록 손실이 커지므로 주로 극초단파 이하에서 쓰이고, 그보다 높은 대역의 급전에는 도파관이 쓰인다.

틀린 설명은 DLE를 데이터 링크 설정 및 응답 요구 문자라고 한 서술이다.
상대편에 데이터 링크 설정과 응답을 요구하는 문자는 ENQ이다. DLE는 뒤따르는 문자의 의미를 바꾸어 전송 제어 문자를 확장하거나 투과 전송에 쓰는 문자이다.
STX는 본문의 시작이자 헤딩의 종료를 나타낸다.
ETX는 본문의 종료를 나타낸다.
EOT는 전송 종료와 데이터 링크의 초기화를 나타낸다.

10base-5의 전송 속도는 10 [Mbps]이다.
규격 이름에서 10은 전송 속도, base는 베이스밴드 방식, 5는 세그먼트 최대 길이 500 [m]를 뜻한다. 전송 매체는 굵은 동축 케이블이다.
꼬임선을 쓰는 규격은 10base-T이고, 10base-5는 동축 케이블을 쓴다.
세그먼트 최대 거리는 1,000 [m]가 아니라 500 [m]이다.
이름의 base가 뜻하듯 브로드밴드가 아니라 베이스밴드 방식이다.

틀린 설명은 푸리에 급수가 주기성을 가지는 에너지신호에 쓰인다는 서술이다.
주기 신호는 에너지가 무한하고 평균 전력이 유한한 전력신호이다. 에너지신호는 보통 주기성이 없는 유한 에너지 신호이므로 푸리에 변환으로 분석한다.
주기성이 없는 신호의 스펙트럼 분석에는 푸리에 변환이 적합하다.
푸리에 변환은 비주기 신호의 연속 스펙트럼을 준다.
푸리에 급수는 주기 신호를 고조파 성분으로 나타내므로 이산 스펙트럼을 준다.

틀린 설명은 30개의 음성 채널을 수용한다는 서술이다.
T-1은 24개 음성 채널을 다중화한다. 30개 음성 채널은 유럽 방식인 E-1의 특징이다.
한 프레임은 채널당 8비트씩 24채널에 프레임 비트 1개를 더해 $24 \times 8 + 1 = 193$비트이다.
음성 표본화 주파수는 8 [kHz]이다.
전송 속도는 $193 \times 8000 = 1.544 \times 10^6\ \mathrm{bps}$로 1.544 [Mbps]이다.

틀린 설명은 리피터를 서로 다른 전송 매체에도 적용할 수 있다고 한 서술이다.
리피터는 물리 계층에서 약해진 신호를 재생해 같은 규격의 LAN 세그먼트를 연장하는 장치이다. 신호의 형식을 바꾸지 않고 그대로 되살려 보낼 뿐이므로 서로 다른 전송 매체를 잇는 장치로 보지 않는다.
브리지는 LAN 세그먼트 사이를 데이터 링크 계층에서 접속한다.
게이트웨이는 프로토콜 구조가 다른 두 네트워크를 연결한다.
라우터는 네트워크 계층에서 동작해 물리층·네트워크층이 다른 LAN 사이를 접속한다.

파형의 선로 부호화 방식은 AMI(Alternate Mark Inversion) 방식이다.
비트 0은 0 레벨로 두고, 비트 1은 나올 때마다 극성을 번갈아 보낸다. 파형에서 비트 1이 차례로 $+E$, $-E$, $+E$, $-E$, $+E$, $-E$로 나타나 이 규칙과 맞는다.
복극 NRZ: 비트마다 양 또는 음 레벨만 쓰므로, 비트 0이 0 레벨에 머무는 이 파형과 다르다.
밀러 부호: 두 레벨 사이의 천이 위치로 정보를 나타내므로, 세 레벨을 쓰는 이 파형과 다르다.
맨체스터 부호: 모든 비트의 중앙에서 천이가 일어나야 하는데, 이 파형에는 비트 중앙의 천이가 없다.

㉠은 데이터 링크 계층, ㉡은 전달 계층, ㉢은 세션 계층이다.
OSI 7계층은 하위부터 물리, 데이터 링크, 네트워크, 전달, 세션, 표현, 응용 순서이다.
㉠ 전달, ㉡ 데이터 링크, ㉢ 세션의 조합은 데이터 링크와 전달의 자리가 뒤바뀌었다.
㉠ 세션, ㉡ 데이터 링크, ㉢ 전달의 조합은 세 자리 모두 어긋난다.
㉠ 데이터 링크, ㉡ 세션, ㉢ 전달의 조합은 전달과 세션의 자리가 뒤바뀌었다.

틀린 설명은 VLAN이 트래픽을 증가시킬 수 있다는 서술이다.
VLAN은 브로드캐스트 영역을 논리적으로 나누므로 불필요한 트래픽을 줄이는 기술이다.
하나의 포트로 여러 VLAN의 정보를 실어 보내는 트렁킹 기술을 제공한다.
VLAN 태깅의 국제 표준은 IEEE 802.1Q이다.
그룹 이동을 소프트웨어 설정으로 처리하므로 물리적 이동보다 빠르고 경비가 적게 든다.

전송층 프로토콜은 TCP이다.
TCP는 종단 간 연결 설정, 순서 제어, 재전송을 맡는 전송층 프로토콜이다. 나머지는 모두 인터넷층(네트워크층)에서 동작한다.
ICMP는 오류 보고와 진단 메시지를 전달하는 인터넷층 프로토콜이다.
IP는 주소 지정과 라우팅을 담당하는 인터넷층 프로토콜이다.
ARP는 IP 주소로 MAC 주소를 찾는 프로토콜로, 전송층이 아니라 인터넷층에 속한다.

㉠은 시분할 다중화, ㉡은 파장 분할 다중화, ㉢은 주파수 분할 다중화이다.
디지털 신호를 번갈아 끼워 프레임을 만드는 것은 시분할, 광섬유 전송을 위해 설계된 것은 파장 분할, 신호마다 다른 반송파 주파수를 쓰는 것은 주파수 분할의 특징이다.
㉠ 시분할, ㉡ 주파수 분할, ㉢ 파장 분할의 조합은 ㉡과 ㉢이 뒤바뀌었다.
㉠ 파장 분할, ㉡ 시분할, ㉢ 주파수 분할의 조합은 ㉠과 ㉡이 뒤바뀌었다.
㉠ 주파수 분할, ㉡ 시분할, ㉢ 파장 분할의 조합은 세 항목 모두 어긋난다.

출력을 간략화하면 $Y = AC$가 된다.
OR 게이트 출력은 $A + B$이고, 가운데 AND 게이트 출력은 $(A + B)C$이다. 마지막 AND 게이트에 $A$가 다시 들어가므로 출력 식은 다음과 같다.
$Y = A(A + B)C$
흡수 법칙 $A(A + B) = A$를 적용하면 결과가 나온다.
$Y = AC$
$Y = ABC$: 첫 게이트를 OR가 아닌 AND로 보았을 때의 식으로, $B$는 흡수되어 출력에 남지 않는다.
$Y = AB + BC$: $A = 1, B = 1, C = 0$이면 회로 출력은 0인데 이 식은 1이 된다.
$Y = AB + BC + AC$: 다수결 회로의 식으로, 같은 입력에서 회로 출력 0과 어긋난다.

변조 지수 $m_f$는 0.5이다.
변조 지수는 최대 주파수 편이를 신호 주파수로 나눈 값이다. 반송파의 진폭과 주파수는 계산에 쓰이지 않는다.
신호 진폭 $A_m = 5\ \mathrm{V}$, 신호 주파수 $f_m = 2 \times 10^4\ \mathrm{Hz} = 20\ \mathrm{kHz}$
최대 주파수 편이: $\Delta f = f_d A_m = 2\ \mathrm{kHz/V} \times 5\ \mathrm{V} = 10\ \mathrm{kHz}$
변조 지수: $m_f = \dfrac{\Delta f}{f_m} = \dfrac{10\ \mathrm{kHz}}{20\ \mathrm{kHz}} = 0.5$

에러가 발생한 프레임만 재전송하는 방식은 Selective Repeat ARQ이다.
수신측이 정상 프레임을 버퍼에 보관하고 오류 프레임만 다시 받으므로 재전송량이 적은 대신 수신 버퍼와 재정렬 기능이 필요하다.
Stop-Wait ARQ는 한 프레임을 보내고 응답을 받은 뒤 다음 프레임을 보내는 방식이다.
Go Back n ARQ는 오류가 난 프레임부터 그 이후 프레임까지 모두 재전송한다.
Adaptive ARQ는 회선 상태에 따라 프레임 길이를 바꾸어 효율을 높이는 방식이다.

이 회선의 비트 에러율은 $1 \times 10^{-7}$이다.
비트 에러율은 에러 비트 수를 총 전송 비트 수로 나눈 값이다.
전송 시간: $10\ \mathrm{min} = 600\ \mathrm{s}$
총 전송 비트 수: $200000\ \mathrm{bps} \times 600\ \mathrm{s} = 1.2 \times 10^8\ \mathrm{bit}$
비트 에러율: $\mathrm{BER} = \dfrac{12}{1.2 \times 10^8} = 1 \times 10^{-7}$

정정 가능한 최대 오류 개수는 8개이다.
해밍거리 $d$인 부호가 정정할 수 있는 오류 수 $t$는 $d \ge 2t + 1$을 만족해야 한다.
$t = \left\lfloor \dfrac{d - 1}{2} \right\rfloor = \left\lfloor \dfrac{17}{2} \right\rfloor = 8$
9개는 $d = 18$을 단순히 2로 나눈 값으로, 조건 $d \ge 2t + 1$을 만족하지 못한다.