940. 기저대역(Baseband) 선로 부호 (RZ, NRZ, 맨체스터) - 랜선 디지털 신호 매핑 베이스밴드 전송 직류 성분 제거 동기화 통계망

핵심 인사이트: 컴퓨터는 0과 1밖에 모른다. 이걸 100미터짜리 랜선(구리선)으로 어떻게 보낼까? "0은 0볼트(V), 1은 5볼트(V) 전기로 쏴!" 가장 단순한 생각이다(NRZ). 근데 1이 연속해서 100번 나오면? 구리선에 5볼트 전기가 계속 켜져 있어서, 받는 쪽은 이게 1이 100번 온 건지, 그냥 선이 합선된 건지 헷갈려 뇌정지가 온다(동기화 실패). "야! 0이 오든 1이 오든 무조건 중간에 한 번 전압을 '탁' 꺾어서 시그널(심박수)을 넣어줘!" 데이터 속에 시계(클럭)를 숨겨 넣는 전압의 예술, 기저대역 선로 부호다.

Ⅰ. 기저대역 (Baseband) 전송의 개념

• 개념: 컴퓨터에서 나온 디지털 데이터(0과 1)를 아날로그 파동(라디오파)으로 변환(변조)하지 않고, 직류(DC) 전압 펄스(예: +5V, -5V)의 형태 그대로 랜선이나 동축 케이블에 실어 짧은 거리를 전송하는 방식입니다.
• 선로 부호화 (Line Coding): 0과 1의 비트를 어떤 모양의 전압(파형)으로 그릴 것인지 규칙을 정하는 수학적 설계입니다.

Ⅱ. 선로 부호의 3대 핵심 모델 (빈출 토픽) 🌟

1. NRZ (Non-Return to Zero) - 가장 원시적인 놈

• 규칙: 0이면 0V, 1이면 +5V로 쏩니다. 비트 시간이 끝날 때까지 0V로 안 떨어지고 버팁니다(Non-Return).
• 장점: 단순하고 만들기 쌉니다.
• 치명적 단점 (직류 성분과 비동기화): 11111111 이 오면 계속 +5V가 유지됩니다. 수신자는 언제 1번 비트가 끝나고 2번 비트가 시작되는지 구분할 시계(타이밍)를 잃어버려 뻗어버립니다.

2. RZ (Return to Zero) - 시계를 박아 넣다

• 규칙: 1을 보낼 때, 비트 시간의 절반(반 박자)은 +5V를 유지하다가, 무조건 남은 절반은 0V로 떨어집니다(Return to Zero).
• 장점: 중간에 0V로 떨어지는 파형 자체가 '똑딱똑딱' 하는 시계침(클럭 동기화) 역할을 해서, 1111이 와도 완벽히 비트를 끊어 읽을 수 있습니다.
• 단점: 한 비트를 보낼 때 전압이 두 번이나 움직이므로, 대역폭(주파수 낭비)이 NRZ보다 2배로 넓게 소모됩니다.

3. 맨체스터 (Manchester) 부호화 🌟 이더넷 표준 🌟

IEEE 802.3(이더넷 랜선)이 채택한 기저대역의 영원한 승리자입니다.

• 규칙: 전압의 절대값이 아니라 **'전압이 꺾이는 방향(Edge)'**으로 0과 1을 판별합니다.
  • 비트 중간에 전압이 아래로 떨어지면(High ➜ Low) 0
  • 전압이 위로 치솟으면(Low ➜ High) 1
• 장점: 매 비트 중간마다 전압이 100% 무조건 위아래로 꺾이므로(천이 현상), 수신자는 이 꺾임 타이밍을 보고 완벽하게 클럭(시계)을 맞춥니다(Self-clocking 자가 동기화). NRZ의 에러를 완벽히 치유했습니다.

Ⅲ. 시험용 핵심 비교 포인트

• 직류(DC) 성분 문제: 전압이 0이나 양수로만 계속 가면 케이블에 전력이 쌓여 노이즈(직류 성분)가 터집니다. 맨체스터나 AMI(교대 반전) 코딩은 +와 -를 번갈아 써서 평균 전압을 0V로 만들어 이 문제를 100% 상쇄시킵니다.

📢 섹션 요약 비유: 기저대역 통신은 손전등으로 모스부호를 보내는 것입니다. NRZ 방식은 "1초 동안 불을 켜면 A야!"라는 약속입니다. 그런데 AAAAA를 보내려고 불을 5초 동안 계속 켜두면, 상대방은 이게 A가 5개 온 건지, 손전등이 그냥 고장 나서 켜진 건지 헷갈려합니다(동기화 에러). 맨체스터 방식은 "어떤 글자를 보내든 무조건 1초 안에 불을 한 번 껐다 켜라!"는 무적의 약속입니다. 무조건 깜빡임(전압 꺾임)이 한 번 들어가기 때문에, 100시간을 보내도 상대방은 불이 껐다 켜지는 타이밍을 보고 "아, 여기서 글자가 나뉘는구나!" 하고 완벽하게 박자를 맞춰 읽어내는 이더넷 랜선의 절대 표준입니다.