1. 선 부호화(Line Coding)란
1.1 정의
선 부호화 = 디지털 데이터(0과 1) → 디지털 신호(전기적·광학적 펄스) 로 매핑하는 과정
비유하자면 글자를 모스 부호로 바꾸는 규칙과 비슷해요. 단순히 "0은 0V, 1은 5V"로 끝나면 좋겠지만, 실제로는 그렇게 단순하지 않습니다.
1.2 왜 단순하지 않은가
만약 "0은 낮은 전압, 1은 높은 전압"으로만 보내면 다음과 같은 문제가 생깁니다.
| 문제 | 상황 |
| 동기화 실패 | 0이 100번 연속 오면 신호 변화가 없어 수신기가 클럭을 잃음 |
| DC 성분 | 한쪽 전압만 계속 사용 → 직류 성분이 생겨 변압기 통과 불가 |
| 오류 검출 불가 | 신호가 깨졌을 때 알아채기 어려움 |
그래서 다양한 선 부호화 방식이 개발된 거예요.
1.3 좋은 선 부호화 방식의 4가지 조건 ⭐
| 조건 | 설명 |
| 좁은 대역폭 | 효율적인 주파수 스펙트럼 사용 |
| DC 성분 없음 | 직류 성분이 없어야 변압기 통과 가능, 전력 절감 |
| 클럭 동기화 | 신호에 충분한 전환(Transition)이 포함되어 송수신기 타이밍 동기 |
| 오류 감지·잡음 강인성 | 오류 발견 가능, 잡음에 강함 |
2. 선 부호화 방식 분류
선 부호화는 크게 3가지 카테고리로 나뉩니다.
| 카테고리 | 방식 | 특징 |
| 극성(Polar) | NRZ, RZ, 맨체스터 | 양극·음극 전압 사용 |
| 양극성(Bipolar) | AMI | 양극·음극·0 모두 사용 |
| 다단계(Multilevel) | 2B1Q, 8B6T | 한 번에 여러 비트 전송 |
3. 극성 방식(Polar Schemes) 3종
3.1 NRZ (Non-Return-to-Zero) — 0으로 돌아가지 않는 방식
원리: 0과 1을 각각 음 또는 양의 전압 레벨로 표현. 비트 시간 내에 전압이 0으로 돌아가지 않음.
데이터: 0 1 1 0 1 0 0
NRZ: ─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌──
└─┘ └─┘ └─┘
(음)(양)(양)(음)(양)(음)(음)장점: 구현이 간단, 대역폭 효율 좋음
단점
- DC 성분 발생 (한쪽 전압만 계속될 수 있음)
- 동기화 문제 (0 또는 1이 연속되면 신호 전환 없음)
3.2 RZ (Return-to-Zero) — 0으로 돌아가는 방식
원리: 비트 중간에 전압이 0으로 돌아옴. 매 비트마다 전압 변화 발생.
데이터: 0 1 1
RZ: ─┐ ┌┐ ┌┐
└─ ┘└─ ┘└─
(음→0)(양→0)(양→0)장점: 동기화 용이 (매 비트마다 전환)
단점: 대역폭 비효율적 (한 비트 시간에 두 번 전환)
3.3 맨체스터 부호화(Manchester) — 비트 중간 전환 ⭐
원리: 각 비트 시간 중간에 전압 전환 발생. 0과 1을 전환 방향으로 구분.
| 데이터 | 전환 방향 |
| 0 | 높→낮 (또는 낮→높, 표준에 따라) |
| 1 | 낮→높 (또는 높→낮) |
데이터: 0 1 0 1
맨체스터: ↘ ↗ ↘ ↗
(높→낮)(낮→높)(높→낮)(낮→높)장점
- 클럭 동기화 매우 용이 (매 비트마다 중간 전환)
- DC 성분 없음
단점: 높은 대역폭 필요 (전환이 자주 발생)
⭐ 시험 빈출: 맨체스터는 10 Mbps 이더넷의 표준 부호화 방식입니다.
4. 양극성 방식(Bipolar) — AMI
4.1 AMI (Alternate Mark Inversion) — 교번 부호화
원리
- 0 → 0V
- 1 → 양/음 전압이 교번해서 나옴 (예: +V, -V, +V, -V, ...)
데이터: 1 0 1 1 0 1
AMI: +V 0 -V +V 0 -V장점
- DC 성분 없음 (양극과 음극이 평균적으로 균형)
- 대역폭 효율적
- 1이 교번하므로 어느 정도 오류 검출 가능
단점: 0이 연속되면 동기화 문제 (0V만 계속 나오므로 클럭 추출 불가)
⭐ 이 단점을 보완하기 위해 스크램블링(Scrambling) 이 등장합니다.
5. 다단계 방식(Multilevel)
5.1 핵심 아이디어
한 번의 신호 변화로 여러 비트를 한꺼번에 전송하면 대역폭 효율이 올라갑니다.
5.2 2B1Q (2 Binary 1 Quaternary)
원리: 2비트 → 1개의 4진수 심볼
| 비트 | 전압 레벨 |
| 00 | -3V |
| 01 | -1V |
| 10 | +1V |
| 11 | +3V |
→ 한 번의 신호로 2비트 전송 → 같은 대역폭에서 2배의 데이터 전송 가능
사용처: ISDN의 U 인터페이스
5.3 8B6T (8 Binary 6 Ternary)
원리: 8비트 → 6개의 3진수 심볼
→ 더 많은 정보를 한 번에 실어 보내 대역폭 효율을 높임
사용처: 100BASE-T4 이더넷
5.4 다단계 방식의 핵심
⭐ 신호 레벨(V)을 늘림 = Nyquist 공식에서 본 그 V! 같은 대역폭에서 더 많은 비트 전송 가능
6. 선 부호화 5종 비교 ⭐⭐⭐⭐⭐
| 방식 | DC 성분 | 동기화 | 대역폭 효율 | 사용처 |
| NRZ | 있음 ❌ | 약함 ❌ | 좋음 ✅ | 단거리 |
| RZ | 있음 ❌ | 우수 ✅ | 비효율 ❌ | - |
| 맨체스터 | 없음 ✅ | 매우 우수 ✅ | 높은 대역폭 필요 ❌ | 10 Mbps 이더넷 |
| AMI | 없음 ✅ | 0 연속 시 약함 ⚠️ | 효율적 ✅ | T1 (스크램블링과 함께) |
| 다단계 (2B1Q 등) | 변동 | 변동 | 매우 효율적 ✅✅ | ISDN, 고속 LAN |
7. 블록 부호화(Block Coding) — 동기화·오류 검출 강화
7.1 정의
블록 부호화 = N비트 데이터 → M비트 코드로 변환 (M > N)
여분의 비트를 추가해서 동기화와 오류 감지를 개선합니다.
7.2 4B/5B 블록 부호화
원리: 4비트 데이터 → 5비트 코드로 매핑
- 5비트 중 0이 3개 이상 연속되지 않도록 설계
- 동기화 문제 해결
- 오버헤드 25% 증가 (4 → 5)
사용처: 100BASE-FX (Fast Ethernet)
7.3 8B/10B 블록 부호화
원리: 8비트 데이터 → 10비트 코드
- DC 균형 유지
- 더 강력한 오류 감지
사용처: Gigabit Ethernet, Fibre Channel, USB 3.0
7.4 핵심
⭐ N비트 → M비트 (M > N) 인 변환은 정보량이 늘어나지만, 동기화·오류 감지 능력을 얻는 거예요. 이는 6편의 채널 코딩 개념과 비슷한 트레이드오프입니다.
8. 스크램블링(Scrambling) — 패턴 회피 기술
8.1 정의
스크램블링 = 특정 패턴(예: 긴 0의 연속)을 피하기 위해 데이터를 변환하는 기법
8.2 왜 필요한가
AMI 같은 부호화는 0이 연속되면 동기화 문제가 생깁니다. 그래서 0이 일정 개수 이상 연속되지 않도록 신호를 살짝 변형해요.
8.3 B8ZS (Bipolar with 8-Zero Substitution)
원리
- AMI 방식에서 0이 8개 연속되면, 특별한 패턴으로 치환
- 치환된 패턴은 AMI 규칙을 위반(고의적 위반 신호)하여 수신기가 알아챔
사용처: 북미 T1 시스템
8.4 HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zeros)
원리
- 0이 4개 연속되면 특별한 패턴으로 치환
- 위반 펄스로 수신기가 인식
사용처: 유럽 E1 시스템
8.5 스크램블링의 핵심
⭐ "0이 연속되어 동기화 문제"가 발생하는 시나리오에서 스크램블링이 등장합니다. B8ZS = 8개 연속 0, HDB3 = 3개 연속 0(이름의 숫자가 단서)이라는 점을 외워두세요.
9. 한눈에 정리
9.1 선 부호화 5종
| 방식 | 카테고리 | 핵심 특징 |
| NRZ | 극성 | 효율적이나 동기화·DC 문제 |
| RZ | 극성 | 동기화 용이, 대역폭 비효율 |
| 맨체스터 | 극성 | 비트 중간 전환, 10Mbps 이더넷 |
| AMI | 양극성 | 0=0V, 1=±V 교번, T1에 사용 |
| 2B1Q/8B6T | 다단계 | 한 번에 여러 비트 전송 |
9.2 보조 기법
| 기법 | 역할 |
| 블록 부호화 (4B/5B, 8B/10B) | N비트 → M비트, 동기화·오류 감지 강화 |
| 스크램블링 (B8ZS, HDB3) | 긴 0의 연속을 회피 |
9.3 좋은 선 부호화의 4대 조건
1. 좁은 대역폭
2. DC 성분 없음
3. 클럭 동기화 (충분한 전환)
4. 오류 감지·잡음 강인성
🎯 Lv.1 객관식 — 개념 및 중요 내용 확인 (10문제)
📝 1번 문제
선 부호화(Line Coding)의 핵심 역할은?
① 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환
② 디지털 데이터를 디지털 신호로 변환
③ 데이터를 압축
④ 도메인 이름을 IP 주소로 변환
✅ 정답: ②
📖 해설
선 부호화 = 디지털 데이터(0과 1) → 디지털 신호(전기적 펄스)로 매핑하는 과정입니다.
| 변환 종류 | 명칭 |
| 디지털 데이터 → 아날로그 신호 | 변조(Modulation) |
| 디지털 데이터 → 디지털 신호 | 선 부호화(Line Coding) ✅ |
| 아날로그 데이터 → 디지털 신호 | PCM |
| 데이터 압축 | 소스 코딩 |
📝 2번 문제
좋은 선 부호화 방식이 갖춰야 할 조건이 아닌 것은?
① 좁은 대역폭
② DC 성분 없음
③ 클럭 동기화 가능
④ 도메인 이름 변환 기능
✅ 정답: ④
📖 해설
도메인 이름 변환은 DNS의 역할이지 선 부호화와 무관합니다.
| 좋은 선 부호화 4대 조건 |
| ① 좁은 대역폭 |
| ② DC 성분 없음 |
| ③ 클럭 동기화 (충분한 전환) |
| ④ 오류 감지·잡음 강인성 |
📝 3번 문제
NRZ(Non-Return-to-Zero) 방식의 가장 큰 단점은?
① 대역폭이 너무 넓다
② 0 또는 1이 연속될 때 동기화 문제와 DC 성분 발생
③ 양극성 부호화라 구현이 복잡하다
④ 오류 정정 코드가 필수다
✅ 정답: ②
📖 해설
NRZ는 효율적이지만, 0이나 1이 연속되면 신호 변화가 없어 수신기가 클럭을 잃고, DC 성분이 발생합니다.
| 항목 | NRZ |
| 장점 | 구현 간단, 대역폭 효율 좋음 |
| 단점 | DC 성분 + 동기화 문제 ✅ |
📝 4번 문제
맨체스터(Manchester) 부호화의 핵심 특징은?
① 비트 시작점에서 한 번 전압 변화
② 각 비트 시간 중간에 전압 전환 발생
③ 항상 0V로 돌아감
④ 다단계 전압을 사용
✅ 정답: ②
📖 해설
맨체스터 = 각 비트 중간에 전압 전환이 발생합니다. 이 덕분에 매 비트마다 신호 변화가 있어 클럭 동기화가 매우 우수해요.
| 데이터 | 맨체스터 신호 |
| 0 | 높→낮 (또는 낮→높) |
| 1 | 낮→높 (또는 높→낮) |
⭐ 10 Mbps 이더넷의 표준 부호화 방식입니다.
📝 5번 문제
AMI(Alternate Mark Inversion)의 동작 원리로 옳은 것은?
① 0과 1을 모두 양 전압으로 표현
② 0은 0V, 1은 양/음 전압이 교번
③ 0은 양 전압, 1은 음 전압
④ 비트 중간에 항상 전환
✅ 정답: ②
📖 해설
AMI 동작 원리
0 → 0V
1 → +V, -V, +V, -V, ... (교번)
데이터: 1 0 1 1 0 1
AMI: +V 0 -V +V 0 -V장점: DC 성분 없음, 대역폭 효율적, 1이 교번하므로 일부 오류 검출 가능
단점: 0이 연속되면 동기화 문제 (그래서 스크램블링 필요)
📝 6번 문제
다음 중 다단계 부호화 방식의 핵심 아이디어는?
① 매 비트마다 0V로 돌아감
② 한 번의 신호 변화로 여러 비트를 한꺼번에 전송
③ 양극성 전압만 사용
④ 0이 연속되지 않도록 회피
✅ 정답: ②
📖 해설
다단계(Multilevel) = 한 번의 신호로 여러 비트 전송
| 방식 | 비트 → 심볼 |
| 2B1Q | 2비트 → 1개의 4진 심볼 |
| 8B6T | 8비트 → 6개의 3진 심볼 |
같은 대역폭에서 더 많은 정보 전송 가능 → Nyquist 공식의 V(레벨 수) 증가와 같은 원리예요.
📝 7번 문제
다음 중 블록 부호화(Block Coding)의 정의로 옳은 것은?
① N비트 데이터를 N비트 코드로 그대로 매핑
② N비트 데이터를 더 적은 M비트 코드로 압축
③ N비트 데이터를 M비트 코드로 변환 (M > N)
④ 디지털 데이터를 아날로그로 변환
✅ 정답: ③
📖 해설
블록 부호화 = N비트 → M비트 (M > N). 여분의 비트를 추가해서 동기화·오류 감지를 강화합니다.
| 종류 | 변환 | 사용처 |
| 4B/5B | 4비트 → 5비트 | 100BASE-FX |
| 8B/10B | 8비트 → 10비트 | Gigabit Ethernet, USB 3.0 |
⭐ M > N이라 정보량은 증가하지만, 동기화·오류 감지 능력을 얻는 트레이드오프예요.
📝 8번 문제
스크램블링(Scrambling)의 주요 목적은?
① 데이터를 압축
② 디지털을 아날로그로 변환
③ 특정 패턴(예: 0의 연속)을 피하기 위해 데이터 변환
④ IP 주소를 변환
✅ 정답: ③
📖 해설
스크램블링 = 특정 패턴(긴 0의 연속) 회피를 위해 데이터를 변환하는 기법입니다.
AMI 부호화에서 0이 연속되면 동기화 문제가 발생하므로, B8ZS, HDB3 같은 스크램블링으로 보완해요.
📝 9번 문제
B8ZS의 의미로 옳은 것은?
① 0이 4개 연속되면 치환
② 0이 8개 연속되면 특별한 패턴으로 치환
③ 1이 8개 연속되면 치환
④ 8비트를 1바이트로 묶음
✅ 정답: ②
📖 해설
B8ZS = Bipolar with 8-Zero Substitution — 0이 8개 연속되면 특별한 패턴으로 치환합니다.
| 스크램블링 | 의미 | 사용처 |
| B8ZS | 0이 8개 연속 | 북미 T1 |
| HDB3 | 0이 3개 이상 (4개째 치환) | 유럽 E1 |
⭐ 외우는 팁: B8ZS = 8개, HDB3 = 3개 — 이름에 숫자가 단서로 들어있어요.
📝 10번 문제
다음 중 10 Mbps 이더넷에서 사용되는 선 부호화 방식은?
① NRZ
② RZ
③ 맨체스터(Manchester)
④ AMI
✅ 정답: ③
📖 해설
10 Mbps 이더넷의 표준 부호화 = 맨체스터입니다. 매 비트마다 중간 전환이 있어 클럭 동기화가 우수하기 때문이에요.
| 부호화 | 사용처 |
| 맨체스터 | 10 Mbps 이더넷 ✅ |
| 4B/5B | 100BASE-FX |
| 8B/10B | Gigabit Ethernet |
| AMI + B8ZS | T1 |
🎯 Lv.2 객관식 — 심화 개념 확인 (10문제)
📝 1번 문제
다음 중 NRZ와 맨체스터 부호화의 가장 본질적인 차이는?
① NRZ는 디지털, 맨체스터는 아날로그 신호다
② NRZ는 비트 시간 내에 전압 변화가 없을 수 있고, 맨체스터는 매 비트 중간에 반드시 전압 전환이 있다
③ NRZ는 0V만 사용하고, 맨체스터는 양극 전압만 사용한다
④ 둘 다 동기화 문제가 동일하게 발생한다
✅ 정답: ②
📖 해설
| 방식 | 비트 시간 내 전환 | 동기화 |
| NRZ | 같은 비트 연속 시 전환 없음 | 약함 ❌ |
| 맨체스터 | 매 비트 중간 반드시 전환 | 매우 우수 ✅ |
⭐ 맨체스터는 매 비트마다 클럭 신호를 신호 자체에 포함시켜 동기화를 보장합니다. 그래서 별도 클럭 신호 없이도 송수신기가 타이밍을 맞출 수 있어요.
📝 2번 문제
다음 사례에서 발생할 수 있는 문제는?
"NRZ 방식으로 데이터 '0000000000' (0이 10개 연속)을 전송하고 있다."
① 데이터가 손실된다
② 신호 전압 변화가 없어 수신기가 동기화를 잃을 수 있다
③ 양 전압이 너무 강해진다
④ 잡음이 자동으로 사라진다
✅ 정답: ②
📖 해설
NRZ에서 0이나 1이 연속되면 신호 전압 변화가 없어 수신기가 비트 경계를 알 수 없습니다. 이게 NRZ의 가장 큰 단점이에요.
[NRZ + 0이 10개 연속]
───────────── (계속 같은 전압, 신호 변화 없음)
↑
수신기가 "지금이 몇 번째 비트인지" 알 수 없어 동기화 실패해결책은 맨체스터·블록 부호화·스크램블링 같은 다른 방식 사용입니다.
📝 3번 문제
다음 데이터 '101100'을 AMI 방식으로 부호화하면? (1의 첫 번째 펄스는 +V로 시작)
① +V, 0, +V, +V, 0, 0
② +V, 0, -V, +V, 0, 0
③ -V, 0, +V, -V, 0, 0
④ +V, 0, +V, -V, 0, +V
✅ 정답: ②
📖 해설 AMI는 0 = 0V, 1 = 양/음 교번입니다.
데이터: 1 0 1 1 0 0
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
AMI: +V 0 -V +V 0 0
(1번째) (2번째)(3번째)
교번 패턴: +V → -V → +V⭐ AMI 부호화 패턴 그리기는 시험 단골 출제 형태입니다.
📝 4번 문제
다음 중 AMI 부호화의 단점으로 가장 적절한 것은?
① 1이 연속되면 동기화 문제가 발생
② 0이 연속되면 0V만 계속되어 동기화 문제 발생
③ DC 성분이 항상 발생
④ 한 비트당 두 번 전압이 변해 대역폭이 비효율적
✅ 정답: ②
📖 해설
AMI에서 1은 양/음 교번이라 신호 변화가 있지만, 0은 0V로 신호 변화가 없습니다. 그래서 0이 연속되면 동기화 문제가 발생해요.
| 데이터 패턴 | AMI 결과 |
| 1이 연속 | +V, -V, +V, ... (전환 있음, 동기화 OK) |
| 0이 연속 | 0V, 0V, 0V, ... (전환 없음, 동기화 ❌) ✅ |
이를 해결하기 위해 B8ZS, HDB3 같은 스크램블링이 사용됩니다.
📝 5번 문제
다음 사례에서 가장 적합한 부호화 방식은?
"북미 T1 회선에서 AMI 방식을 사용하는데, 0이 8개 이상 연속될 때 동기화 문제를 해결하고 싶다."
① 4B/5B 블록 부호화
② B8ZS 스크램블링
③ HDB3 스크램블링
④ 맨체스터 부호화
✅ 정답: ②
📖 해설
북미 T1 = B8ZS (0이 8개 연속 시 치환), 유럽 E1 = HDB3 (0이 3개 이상 연속 시 치환).
| 스크램블링 | 의미 | 사용처 |
| B8ZS | 0이 8개 연속 시 치환 | 북미 T1 ✅ |
| HDB3 | 0이 3개 이상 연속 시 치환 | 유럽 E1 |
⭐ "북미·8개" / "유럽·3개" 매칭은 시험 빈출입니다.
📝 6번 문제
4B/5B 블록 부호화의 핵심 목적은?
① 데이터를 압축해 대역폭을 줄임
② 4비트 데이터를 5비트로 변환하여 동기화와 오류 감지를 개선
③ 디지털을 아날로그로 변환
④ DC 성분을 늘림
✅ 정답: ②
📖 해설
4B/5B = 4비트 → 5비트 변환. 5비트 코드는 0이 3개 이상 연속되지 않도록 설계되어 동기화 문제를 해결하고, 추가 비트로 오류 감지 능력도 확보합니다.
4비트 데이터 → 5비트 코드 매핑
0000 → 11110
0001 → 01001
0010 → 10100
...오버헤드: (5-4)/4 = 25% 증가, 그 대신 동기화·오류 감지 능력을 얻습니다.
📝 7번 문제
다음 중 다단계 부호화(2B1Q)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 한 신호 요소가 1비트만 표현
② 2비트를 1개의 4진 심볼로 매핑
③ 8비트를 1개의 16진 심볼로 매핑
④ 다단계는 무선 통신에서만 사용
✅ 정답: ②
📖 해설 2B1Q = 2 Binary 1 Quaternary — 2비트를 1개의 4진 심볼로 매핑합니다.
| 비트 | 전압 레벨 |
| 00 | -3V |
| 01 | -1V |
| 10 | +1V |
| 11 | +3V |
→ 한 번의 신호 변화로 2비트 전송 → 같은 대역폭에서 2배의 데이터 전송
⭐ ISDN의 U 인터페이스에서 사용됩니다. Nyquist 공식의 V(레벨 수) 증가 원리와 같은 맥락이에요.
📝 8번 문제
다음 데이터 '01101'을 맨체스터 방식(0=높→낮, 1=낮→높)으로 부호화한 결과는?
① 높→낮, 낮→높, 낮→높, 높→낮, 낮→높
② 낮→높, 높→낮, 높→낮, 낮→높, 높→낮
③ 모두 0V 유지
④ 모두 양 전압 유지
✅ 정답: ①
📖 해설 맨체스터 부호화 (0=높→낮, 1=낮→높) 기준:
| 비트 | 전환 |
| 0 | 높→낮 |
| 1 | 낮→높 |
| 1 | 낮→높 |
| 0 | 높→낮 |
| 1 | 낮→높 |
데이터: 0 1 1 0 1
신호: ↘ ↗ ↗ ↘ ↗
높→낮 낮→높 낮→높 높→낮 낮→높⭐ 매 비트 중간에 전환이 발생하는 게 맨체스터의 핵심입니다.
📝 9번 문제
다음 중 선 부호화 방식 5종 중 'DC 성분이 없으면서 대역폭 효율이 좋은' 방식의 조합으로 가장 적절한 것은?
① NRZ, RZ
② NRZ, 맨체스터
③ AMI, 다단계 부호화 (2B1Q)
④ RZ, 맨체스터
✅ 정답: ③
📖 해설
| 방식 | DC 성분 | 대역폭 효율 |
| NRZ | 있음 ❌ | 좋음 ✅ |
| RZ | 있음 ❌ | 비효율 ❌ |
| 맨체스터 | 없음 ✅ | 비효율 (높은 대역폭) ❌ |
| AMI | 없음 ✅ | 효율적 ✅ |
| 2B1Q (다단계) | 변동/관리 ✅ | 매우 효율적 ✅ |
⭐ AMI와 다단계 부호화가 두 가지 조건을 모두 만족하는 조합입니다. 그래서 실제 통신 시스템(T1, ISDN 등)에서 자주 사용돼요.
📝 10번 문제
다음 시나리오를 분석한 설명 중 가장 정확한 것은?
"Gigabit Ethernet은 8B/10B 블록 부호화를 사용한다.
8비트 데이터가 10비트 코드로 변환된다."
① 정보량은 그대로 유지된다
② 정보량이 25% 감소한다
③ 정보량이 25% 증가하지만, DC 균형 유지와 강력한 오류 감지가 가능해진다
④ 데이터가 자동으로 압축된다
✅ 정답: ③
📖 해설
8B/10B: 8비트 → 10비트 변환. 오버헤드 (10-8)/8 = 25% 증가하지만, 그 대가로 다음 능력을 얻습니다.
| 얻는 능력 |
| ✅ DC 균형 유지 (양극·음극 비율 균형) |
| ✅ 충분한 전환으로 동기화 보장 |
| ✅ 강력한 오류 감지 |
이는 6편의 채널 코딩과 같은 트레이드오프 — 정보량 증가를 감수하고 신뢰성·동기화를 얻는 거예요.
⭐ Gigabit Ethernet뿐 아니라 USB 3.0, Fibre Channel에도 사용됩니다.
🎯 Lv.3 — 객관식 + 빈칸 채우기 혼합 (10문제)
📝 1번 문제 [빈칸형]
다음 선 부호화 정의 빈칸을 채우시오.
선 부호화(Line Coding)는 ( ㄱ ) 데이터를 ( ㄴ ) 신호로 변환하는 과정이다.
좋은 선 부호화 방식은 4가지 조건을 만족해야 한다:
① 좁은 ( ㄷ ), ② ( ㄹ ) 성분 없음, ③ 송수신기 간 ( ㅁ ) 가능, ④ 오류 감지·잡음 강인성.
✅ 정답
- ㄱ: 디지털
- ㄴ: 디지털
- ㄷ: 대역폭(Bandwidth)
- ㄹ: DC(직류)
- ㅁ: 클럭 동기화(Clock Synchronization)
📖 해설 ⭐ 좋은 선 부호화 4대 조건은 시험 단골입니다. 한 줄로:
좁은 대역폭 + DC 없음 + 동기화 가능 + 잡음 강인📝 2번 문제 [빈칸형]
다음 선 부호화 5종 정의의 빈칸을 채우시오.
ㄱ. ( ): 0과 1을 음/양 전압으로 표현, 비트 시간 내 0V로 돌아가지 않음
ㄴ. ( ): 비트 중간에 전압이 0V로 돌아옴
ㄷ. ( ): 비트 중간에 전압 전환 발생, 10 Mbps 이더넷에 사용
ㄹ. ( ): 0은 0V, 1은 양/음 교번
ㅁ. ( ): 2비트를 1개의 4진 심볼로 변환
✅ 정답
- ㄱ: NRZ (Non-Return-to-Zero)
- ㄴ: RZ (Return-to-Zero)
- ㄷ: 맨체스터(Manchester)
- ㄹ: AMI (Alternate Mark Inversion)
- ㅁ: 2B1Q
📖 해설 ⭐ 5종은 한 묶음으로 외워두세요:
NRZ → 0으로 안 돌아감
RZ → 0으로 돌아감
맨체스터 → 비트 중간 전환 (이더넷)
AMI → 1=±V 교번, 0=0V
2B1Q → 다단계 (4진 심볼)📝 3번 문제 [객관식]
다음 데이터 '110010'을 NRZ 방식으로 부호화한 결과 가장 적절한 것은? (1=+V, 0=-V)
① +V, +V, -V, -V, +V, -V
② -V, -V, +V, +V, -V, +V
③ +V, +V, -V, -V, -V, +V
④ -V, +V, +V, -V, -V, -V
✅ 정답: ①
📖 해설
데이터: 1 1 0 0 1 0
NRZ: +V +V -V -V +V -VNRZ는 단순합니다. 1 = +V, 0 = -V 그대로 매핑되어 비트 시간 내 0V로 돌아가지 않아요. 그래서 같은 비트가 연속되면 신호 변화가 없어 동기화 문제가 발생합니다.
📝 4번 문제 [빈칸형]
다음 AMI 부호화 결과의 빈칸을 채우시오. (첫 번째 1은 +V로 시작)
| AMI | ( ㄱ ) | ( ㄴ ) | ( ㄷ ) | ( ㄹ ) | ( ㅁ ) | ( ㅂ ) | ( ㅅ ) | ( ㅇ ) |
✅ 정답
- ㄱ: +V
- ㄴ: 0V
- ㄷ: -V
- ㄹ: +V
- ㅁ: 0V
- ㅂ: -V
- ㅅ: 0V
- ㅇ: +V
📖 해설 ⭐ AMI 핵심:
- 0 → 0V
- 1 → 양/음 교번
데이터: 1 0 1 1 0 1 0 1
AMI: +V 0 -V +V 0 -V 0 +V
(1번)(2번)(3번)(4번)
+V → -V → +V → -V (교번)⭐ 1만 따로 보면 +V, -V, +V, -V, +V로 정확히 교번한다는 점을 확인하세요.
📝 5번 문제 [객관식]
다음 중 맨체스터 부호화의 가장 큰 단점은?
① DC 성분이 발생한다
② 동기화가 어렵다
③ 매 비트마다 전환이 발생해 대역폭이 많이 필요하다
④ 0V만 사용한다
✅ 정답: ③
📖 해설
맨체스터의 단점 = 높은 대역폭 필요.
매 비트 중간에 전환이 있으니, 한 비트 시간에 두 번의 신호 변화가 일어나요. 그래서 같은 데이터를 보내도 NRZ보다 더 넓은 주파수 대역을 차지합니다.
| 항목 | 맨체스터 |
| DC 성분 | 없음 ✅ |
| 동기화 | 매우 우수 ✅ |
| 대역폭 효율 | 나쁨 (대역폭 많이 필요) ❌ |
⭐ 그래서 100 Mbps 이상의 고속 이더넷에서는 맨체스터를 쓰지 않고 4B/5B나 8B/10B 같은 블록 부호화를 사용합니다.
📝 6번 문제 [빈칸형]
다음 블록 부호화·스크램블링 빈칸을 채우시오.
ㄱ. 4B/5B: ( )비트 데이터를 ( )비트 코드로 변환. 100BASE-FX (Fast Ethernet)에 사용.
ㄴ. 8B/10B: ( )비트 데이터를 ( )비트 코드로 변환. ( ) Ethernet, USB 3.0에 사용.
ㄷ. B8ZS: ( )이(가) ( )개 연속될 때 특별한 패턴으로 치환. 북미 ( ) 시스템에 사용.
ㄹ. HDB3: ( )이(가) ( )개 이상 연속될 때 치환. 유럽 ( ) 시스템에 사용.
✅ 정답
- ㄱ: 4비트 → 5비트 / 100BASE-FX
- ㄴ: 8비트 → 10비트 / Gigabit Ethernet
- ㄷ: 0이 8개 연속 / T1
- ㄹ: 0이 3개 이상 연속 / E1
📖 해설 ⭐ 외우는 팁:
[블록 부호화]
4B/5B → 4 → 5 → 100Mbps Fast Ethernet
8B/10B → 8 → 10 → 1Gbps Gigabit Ethernet, USB 3.0
[스크램블링]
B8ZS → 8개 → 북미 T1 (이름의 8이 단서)
HDB3 → 3개 → 유럽 E1 (이름의 3이 단서)📝 7번 문제 [객관식]
다음 중 다단계 부호화(Multilevel)의 핵심 효과는?
① 채널의 잡음을 자동으로 제거
② 같은 대역폭에서 더 많은 비트 전송 (Nyquist 공식의 V 증가)
③ DC 성분을 없앰
④ 신호 강도를 낮춤
✅ 정답: ②
📖 해설 다단계 부호화 = Nyquist 공식의 V(신호 레벨 수) 증가와 같은 원리입니다.
Nyquist 공식: C = 2B log₂V
V = 2 → 1비트/신호
V = 4 → 2비트/신호 (2B1Q)
V = 8 → 3비트/신호 (8B6T 비슷한 원리)⭐ 같은 대역폭으로 더 많은 데이터 전송 가능 → 통신 효율 극대화. 이는 8편 Nyquist 공식과 직접 연결되는 개념이에요.
📝 8번 문제 [빈칸형]
다음 시나리오 빈칸을 채우시오.
사용자가 "11000000111"이라는 데이터를 AMI 방식으로 전송하고 있다.
그런데 중간에 ( ㄱ )이(가) ( ㄴ )개 연속되어 ( ㄷ )V만 계속 나오므로 ( ㄹ ) 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위해 북미 시스템에서는 ( ㅁ ) 스크램블링을 사용한다.
✅ 정답
- ㄱ: 0
- ㄴ: 6
- ㄷ: 0
- ㄹ: 동기화(Clock Synchronization)
- ㅁ: B8ZS
📖 해설
AMI에서 0이 연속되면 0V만 계속되어 신호 전환이 없어 동기화 문제 발생.
데이터: 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1
AMI: +V -V 0 0 0 0 0 0 +V -V +V
↑
6개 연속 0V → 동기화 문제이를 막기 위해 북미 T1 시스템 = B8ZS (8개 연속 시 치환), 유럽 E1 = HDB3 사용합니다.
📝 9번 문제 [객관식]
다음 시나리오를 분석한 설명 중 가장 정확한 것은?
"Gigabit Ethernet은 8B/10B 블록 부호화를 사용해 8비트 데이터를 10비트 코드로 변환한다.
또 100 Mbps Fast Ethernet은 4B/5B 부호화를 사용한다."
① 두 방식 모두 데이터를 압축한다
② 두 방식 모두 정보량이 증가하지만, 그 대가로 동기화·오류 감지·DC 균형을 얻는다
③ 두 방식은 단순히 NRZ와 같은 방식이다
④ 8B/10B는 4B/5B보다 효율이 떨어진다
✅ 정답: ②
📖 해설
4B/5B = 25% 오버헤드 / 8B/10B = 25% 오버헤드 — 둘 다 정보량이 증가하지만, 그 대가로 다음 이점을 얻습니다.
| 얻는 이점 |
| ✅ 동기화 (전환 충분) |
| ✅ 오류 감지 |
| ✅ DC 균형 유지 (특히 8B/10B) |
⭐ 이는 6편의 채널 코딩과 같은 트레이드오프 — 정보량 ↑ 대신 신뢰성·동기화 ↑.
📝 10번 문제 [빈칸형]
다음 종합 표의 빈칸을 채우시오.
| 방식 | DC 성분 | 동기화 | 대역폭 효율 | 대표 사용처 |
| NRZ | ( ㄱ ) | ( ㄴ ) | 좋음 | 단거리 |
| 맨체스터 | ( ㄷ ) | ( ㄹ ) | 나쁨 | ( ㅁ ) |
| AMI | ( ㅂ ) | 0 연속 시 약함 | 효율적 | ( ㅅ ) (북미), E1 (유럽) |
| 2B1Q | 변동 | 변동 | ( ㅇ ) | ISDN |
✅ 정답
- ㄱ: 있음 ❌
- ㄴ: 약함 ❌
- ㄷ: 없음 ✅
- ㄹ: 매우 우수 ✅
- ㅁ: 10 Mbps 이더넷
- ㅂ: 없음 ✅
- ㅅ: T1
- ㅇ: 매우 효율적 ✅
[9편 한 줄 요약]
NRZ → 효율 ✅, DC·동기화 ❌
맨체스터 → DC·동기화 ✅, 대역폭 ❌, 10Mbps 이더넷
AMI → DC·효율 ✅, 0연속 시 동기화 ❌ (T1, E1)
2B1Q → 다단계 = 매우 효율적 (ISDN)
[보조]
4B/5B → 100Mbps Fast Ethernet
8B/10B → Gigabit Ethernet, USB 3.0
B8ZS → 북미 T1 (0이 8개)
HDB3 → 유럽 E1 (0이 3개)
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