1. 문제
시간 도약 방식(Time Hopping Spread Spectrum, THSS)은 확산 스펙트럼(Spread Spectrum) 기술 중 하나로, 데이터를 전송할 때 시간 축에서 불규칙하게 변동시키는 방식이다.
THSS의 개념과 동작 원리, 장단점 및 활용 사례를 설명하라.
2. 기술사 모범 답안
1. 시간 도약 방식(THSS)의 개요
- THSS(Time Hopping Spread Spectrum, 시간 도약 확산 스펙트럼)은 데이터 전송 시점을 무작위적으로 변동시켜 전송하는 방식이다.
- 특정 시간마다 데이터를 전송하는 것이 아니라, 의사 난수(Pseudo Random) 기반의 도약 패턴을 따라 전송 타이밍을 변경함.
- 송신기와 수신기가 동일한 도약 패턴(Time Hopping Pattern)을 공유해야 정상적으로 데이터 복원이 가능하다.
- 군사 통신, UWB(Ultra Wideband), 저전력 무선통신 등에 활용된다.
2. THSS의 동작 원리
(1) 송신 과정
- 데이터를 전송할 시간 슬롯(Time Slot)을 무작위하게 선택한다.
- 의사 난수(Pseudo Random) 생성기를 이용해 일정한 규칙 없이 불규칙하게 전송 타이밍을 변경한다.
- 동일한 시간 도약 패턴을 가진 수신기만이 신호를 정상적으로 복원할 수 있다.
(2) 수신 과정
- 수신기는 송신기와 동일한 시간 도약 패턴을 사용하여 신호를 감지한다.
- 데이터가 도착할 올바른 시간 슬롯을 찾아서 신호를 수신 및 복원한다.
3. THSS의 장점과 단점
(1) 장점
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간섭 회피 능력(Interference Avoidance)
- 동일한 주파수에서 지속적으로 송신하지 않으므로, 특정 간섭이 발생하는 구간을 피할 수 있다.
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보안성(Security) 강화
- 데이터 전송 시점이 무작위로 변동되므로, 해커나 도청자가 신호를 감지하기 어렵다.
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다중 사용자 지원(Multiple Access)
- 각 사용자마다 다른 시간 도약 패턴을 사용하면, 동일한 주파수 대역에서도 다중 접속이 가능하다.
(2) 단점
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대역폭 이용 효율 저하(Bandwidth Inefficiency)
- 데이터를 불규칙한 시간에만 전송하기 때문에, 연속적인 데이터 전송이 어려울 수 있다.
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빠른 동기화 필요(Synchronization Complexity)
- 송신기와 수신기가 정확한 시간 도약 패턴을 유지해야 하므로, 정밀한 동기화 기술이 필요하다.
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전송 속도 제한(Limited Data Rate)
- 빠른 데이터 전송이 필요한 시스템에서는 효율이 낮을 수 있다.
4. THSS의 활용 사례
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UWB (Ultra Wideband, 초광대역 무선통신)
- UWB 시스템에서는 THSS를 이용하여 짧은 펄스 신호를 불규칙하게 전송함으로써 간섭을 줄이고, 높은 데이터 전송률을 구현함.
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군사 통신 및 보안 시스템
- 레이더, 암호화 통신, 군사 네트워크에서 신호 도청 방지를 위해 사용됨.
- 특정 시간에만 신호를 송신하여 적이 신호를 감지하기 어렵도록 함.
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저전력 무선 센서 네트워크(WSN, Wireless Sensor Networks)
- THSS를 활용하여 저전력으로 간섭을 피하면서 데이터를 전송하는 방식이 적용됨.
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RFID 및 IoT(Internet of Things)
- 여러 개의 RFID 태그가 동일한 주파수를 공유할 때, THSS를 활용하여 충돌을 최소화할 수 있음.
3. 어린이 버전 요약 정리
- THSS는 신호를 보낼 시간을 계속 바꿔가면서 보내는 방법이야!
- 이렇게 하면 간섭을 피하고, 몰래 듣기도 어려워져!
- 초광대역(UWB), 군사 통신, IoT 같은 곳에서 많이 쓰이고 있어!
- 하지만 연속적인 데이터 전송이 어려울 수도 있어!
