문제:

ARQ 방식과 H-ARQ 방식에 대해 설명하시오.

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답변:

1. ARQ 방식 (Automatic Repeat reQuest)

개념:

ARQ(Automatic Repeat reQuest)는 데이터 통신에서 신뢰성을 보장하기 위해 오류가 발생한 패킷을 재전송 요청하는 방식입니다. 주로 네트워크에서 오류를 발견하고 수정하기 위해 사용됩니다.

동작 원리:

1. 패킷 전송: 송신기가 데이터를 수신기로 전송.
2. ACK/NAK 수신:
   • 수신기가 데이터를 정상적으로 수신하면 ACK(Acknowledgement)를 송신기로 전송.
   • 데이터에 오류가 발생하면 NAK(Negative Acknowledgement)를 송신기로 전송.
3. 재전송: NAK를 받은 경우 해당 데이터를 재전송.

종류:

1. Stop-and-Wait ARQ:
   • 송신기는 ACK/NAK를 받을 때까지 다음 데이터를 전송하지 않고 대기.
2. Go-Back-N ARQ:
   • 여러 패킷을 연속으로 전송하고, 오류 발생 시 오류 패킷 이후 모든 패킷 재전송.
3. Selective Repeat ARQ:
   • 오류가 발생한 패킷만 재전송하여 효율성 증가.

장단점:

• 장점: 데이터의 신뢰성을 보장.
• 단점: 패킷 손실이 많은 환경에서는 재전송으로 인해 대역폭 소모 증가.

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2. H-ARQ 방식 (Hybrid Automatic Repeat reQuest)

개념:

H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)는 ARQ 방식에 전진 오류 수정(FEC, Forward Error Correction)을 결합하여 성능을 개선한 방식입니다.

동작 원리:

1. FEC 추가: 송신 시 데이터에 오류 정정 부호를 추가하여 수신기가 일부 오류를 자체적으로 수정 가능.
2. NAK 수신 시: FEC로 복구 불가능한 경우에만 재전송을 요청.
3. 재전송 시: 추가적인 부호화 정보를 전송하여 수신기가 원본 데이터를 복구하도록 지원.

방식:

1. Type-I H-ARQ:
   • 기존 데이터를 폐기하고 새로 수신한 데이터를 사용하여 복구.
2. Type-II H-ARQ:
   • 기존 데이터를 버리지 않고 새 데이터와 결합해 오류 수정 확률을 높임.

장단점:

• 장점:
  • ARQ보다 효율적이며, 재전송 횟수 감소로 대역폭 절약.
  • 높은 오류 환경에서도 성능 유지.
• 단점:
  • FEC 추가로 인해 초기 전송 데이터의 크기가 증가.

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3. 비교

구분	ARQ 방식	H-ARQ 방식
오류 처리 방법	재전송 기반	FEC + 재전송 기반
효율성	낮음 (오류 발생 시 재전송 증가)	높음 (재전송 감소)
데이터 크기	원본 데이터만 전송	오류 정정 부호 포함
적용 분야	신뢰성이 중요하지만 대역폭이 여유로운 경우	대역폭 제약이 크고 오류율이 높은 무선 통신 환경

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4. 활용 분야

1. ARQ:
   • 유선 네트워크(예: TCP/IP 기반 인터넷).
2. H-ARQ:
   • 무선 네트워크(예: LTE, 5G)에서 널리 사용.

H-ARQ는 오류가 빈번한 환경에서 전송 효율성을 높이는 핵심 기술입니다.