광대역

섬네일|고정 광대역 가입자 수 (100명당)
**광대역**(廣帶域, )란 넓은 범위의 주파수 또는 여러 개의 서로 다른 동시 주파수를 사용하는 신호를 이용한 광범위한 대역폭 데이터 전송을 의미한다. 이는 동축 케이블, 광섬유, 무선 인터넷(라디오), 연선 케이블 또는 위성 광대역을 매질로 사용하는 빠른 인터넷 접속에 사용된다.

원래 "넓은 범위의 주파수를 사용함"을 의미하며 최하위 계층에서 아날로그 방식이었던 서비스들을 위해 사용되었으나, 인터넷 접속의 맥락에서 "광대역"은 이제 전통적인 아날로그 또는 ISDN PSTN 서비스를 통한 전화 접속 방식보다 빠르고 항상 "켜져" 있는 것처럼 보이는 모든 고속 인터넷 접속을 의미하는 데 흔히 사용된다.

이상적인 전기 통신망은 광대역, 멀티미디어, 다지점(multi-point), 다중 속도(multi-rate) 및 다양한 서비스(다중 서비스)를 위한 경제적 구현이라는 특성을 갖는다. 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN)은 이러한 특성을 제공하기 위해 계획되었다. 비동기 전송 방식(ATM)은 이러한 요구 사항을 충족하기 위한 목표 기술로 추진되었다.

## 개요
"대역이 넓다"는 기준은 맥락과 시기에 따라 다르게 적용되어 왔다. 그 기원은 물리학, 음향학, 무선 시스템 공학에 있으며, 여기서는 "광대역(wideband)"과 유사한 의미로 사용되었거나, 오디오 노이즈 감소 시스템의 맥락에서 컴팬더의 다중 오디오 대역 시스템 설계가 아닌 단일 대역 설계를 나타내는 데 사용되었다. 이후 디지털 전기 통신이 출현하면서 이 용어는 주로 다중 채널을 통한 전송에 사용되었다. 기저 대역 신호(스펙트럼의 가장 낮은 끝에 묶여 있는 신호, 전송로 부호 참조)와 비교하여 더 높은 주파수를 점유하도록 변조된 통과 대역 신호도 여전히 단일 채널을 점유한다. 핵심적인 차이점은 이러한 의미에서 일반적으로 광대역 신호로 간주되는 것은 여러 개의(서로 가리지 않는, 직교하는) 통과 대역을 점유하는 신호라는 점이며, 이를 통해 단일 매체에서 훨씬 더 높은 처리량을 허용하지만 송수신기 회로의 복잡성이 추가된다.

이 용어는 1990년대에 전화 접속 접속(일반적으로 최대 56 kbit/s로 제한됨)보다 빠른 인터넷 접속을 위한 마케팅 용어로 대중화되었다. 이 의미는 원래의 기술적 의미와는 멀리 떨어져 있다.

1999년 이후 광대역 인터넷 접속은 공공 정책의 한 요소가 되었다. 그해 시애틀에서 열린 "정보 격차에 대한 금융 솔루션"이라는 제목의 세계무역기구 격년 회의에서 "의미 있는 광대역"이라는 용어가 세계 지도자들에게 소개되었으며, 이는 정보 격차를 해소하기 위한 운동의 활성화로 이어졌다. 이 운동의 근본적인 측면은 광대역의 공평한 분배가 기본적인 인권임을 시사하는 것이다.

개인용 컴퓨팅은 정보의 쉬운 접근, 조작, 저장 및 교환을 용이하게 했으며 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 요구했다. 이미지를 통한 문서 통신과 고해상도 그래픽 터미널의 사용은 음성과 데이터만 사용하는 것보다 더 자연스럽고 유익한 인간 상호 작용 모드를 제공했다. 비디오 화상 회의는 원거리에서의 그룹 상호 작용을 강화한다. 고화질 엔터테인먼트 비디오는 사진의 품질을 향상시키지만 훨씬 더 높은 전송 속도를 요구한다.

이러한 새로운 데이터 전송 요구 사항은 현재 포화 상태인 무선 주파수 스펙트럼 이외의 새로운 전송 수단을 필요로 할 수 있다. 현대의 전기 통신망(광대역망과 같은)은 사용자에게 이러한 모든 다양한 서비스(다중 서비스)를 제공해야 한다.

## 기존 텔레포니와의 차이점
전통적인 텔레포니 통신은 다음을 사용했다:
* 음성 매체만 사용,
* 전화 통화당 두 대의 전화기만 연결,
* 고정 비트 전송률 회선 사용.

현대 서비스는 다음과 같을 수 있다:
* 멀티미디어,
* 다지점,
* 다중 속도.

이러한 측면들은 다음의 세 하위 섹션에서 개별적으로 검토된다.

### 멀티미디어
멀티미디어 통화는 오디오, 데이터, 정지 이미지 또는 풀 모션 비디오, 혹은 이들의 조합을 통신할 수 있다. 각 매체는 다음과 같이 통신 품질에 대한 요구 사항이 다르다:
* 대역폭 요구 사항,
* 네트워크 내의 신호 지연 시간,
* 네트워크 전달 시의 신호 충실도.

각 매체의 정보 내용은 다른 매체가 생성하는 정보에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 음성은 음성 인식을 통해 데이터로 변환될 수 있으며, 데이터 명령은 음성과 비디오가 표시되는 방식을 제어할 수 있다. 이러한 상호 작용은 대부분 통신 단말기에서 발생하지만 네트워크 내에서도 발생할 수 있다.

### 다지점
전통적인 음성 통화는 주로 양자 간 통화이며, 음성 매체만을 사용하는 점대점(point-to-point) 연결을 필요로 한다. 원격 데이터베이스의 회화 정보를 액세스하려면 데이터베이스로 낮은 비트 전송률의 쿼리를 보내고 데이터베이스로부터 높은 비트 전송률의 비디오를 받는 점대점 연결이 필요하다. 엔터테인먼트 비디오 애플리케이션은 대부분 점대다지점(point-to-multi-point) 연결로, 프로그램 소스에서 시청자에게로 풀 모션 비디오와 오디오를 단방향으로 통신하는 것이 필요하다. 비디오 화상 회의는 많은 당사자 간의 연결을 포함하며 음성, 비디오 및 데이터를 통신한다. 따라서 미래의 서비스를 제공하기 위해서는 다지점, 멀티미디어 통신 통화의 연결 및 매체 요청에 대한 유연한 관리가 필요하다.

### 다중 속도
다중 속도 서비스 네트워크는 연결에 전송 용량을 유연하게 할당하는 네트워크다. 멀티미디어 네트워크는 단순히 통신 매체가 많기 때문만이 아니라, 통신 매체가 서로 다른 비트 전송률을 가진 알고리즘으로 인코딩될 수 있기 때문에 연결에서 요구하는 광범위한 비트 전송률을 지원해야 한다. 예를 들어, 오디오 신호는 광범위한 복잡성과 오디오 재생 품질을 가진 서로 다른 인코딩 알고리즘을 사용하여 1 kbit/s 미만에서 수백 kbit/s에 이르는 비트 전송률로 인코딩될 수 있다. 마찬가지로, 풀 모션 비디오 신호는 1 Mbit/s 미만에서 수백 Mbit/s에 이르는 비트 전송률로 인코딩될 수 있다. 따라서 비디오와 오디오 신호를 모두 전송하는 네트워크는 매우 넓은 범위의 비트 전송률을 가진 트래픽을 통합해야 할 수도 있다.

## 다중 서비스를 위한 단일 네트워크

전통적으로 서로 다른 전기 통신 서비스는 별도의 네트워크를 통해 전달되었다. 음성은 전화망, 데이터는 근거리 통신망과 같은 컴퓨터 망, 비디오 화상 회의는 사설 기업망, 그리고 텔레비전은 방송 라디오 또는 케이블망을 통해 전달되었다.

이러한 네트워크들은 주로 특정 애플리케이션을 위해 설계되었으며 다른 애플리케이션에는 적합하지 않다. 예를 들어, 전통적인 전화망은 간헐적인(bursty) 데이터 통신을 하기에는 너무 잡음이 많고 비효율적이다. 반면, 컴퓨터를 사용하여 메시지를 저장하고 전달하는 데이터 네트워크는 연결성이 제한적이었고, 일반적으로 디지털화된 음성 및 비디오 신호를 위한 충분한 대역폭이 없었으며 실시간 신호에 대해 용납할 수 없는 지연이 발생했다. 라디오나 케이블을 사용하는 텔레비전 네트워크는 주로 최소한의 스위칭 시설을 갖춘 방송망이었다.

공유의 경제성을 달성하기 위해 이러한 모든 통신 서비스를 제공하는 단일 네트워크를 갖는 것이 바람직했다. 이러한 경제성이 종합 서비스 네트워크라는 일반적인 아이디어를 자극한다. 통합은 많은 중첩된 네트워크의 필요성을 피하게 해주는데, 중첩된 네트워크는 네트워크 관리를 복잡하게 하고 서비스 도입 및 진화의 유연성을 떨어뜨린다. 이러한 통합은 1990년대 광대역 기술과 고속 정보 처리의 발전으로 가능해졌다.

여러 네트워크 구조가 광대역 서비스를 지원할 수 있었지만, 점점 더 많은 수의 광대역 및 종합 유선 방송 사업자(MSO) 제공업체들이 현재와 미래의 대역폭 요구 사항을 모두 지원하기 위해 광섬유 네트워크 구조를 선택했다.

CATV, HDTV, VoIP, 광대역 인터넷은 현재 광섬유 네트워크에 의해 지원되는 가장 일반적인 애플리케이션 중 일부이며, 어떤 경우에는 가정까지 직접 연결된다(FTTH – 가정용 광광통신). 이러한 유형의 광섬유 네트워크는 중앙 국사에서 광 노드로, 그리고 최종적으로 가입자(최종 사용자)에게 신호를 지원하고 분배하기 위해 다양한 제품을 통합한다.

## 광대역 기술

### 전기 통신
전기 통신에서 광대역 신호 방식은 넓은 대역의 주파수를 처리하는 방식이다. "광대역"은 맥락에 따라 이해되는 상대적인 용어다. 채널의 대역폭이 넓을수록(또는 광범위할수록), 동일한 채널 품질이 주어졌을 때 데이터 전송 용량이 더 커진다.

예를 들어 라디오에서 매우 좁은 대역은 모스 부호를 전달하고, 더 넓은 대역은 음성을 전달하며, 훨씬 더 넓은 대역은 사실적인 음향 재생에 필요한 높은 오디오 주파수를 잃지 않고 음악을 전달한다. 이 넓은 대역은 더 높은 품질의 신호를 보내는 대신 주파수 분할 다중화를 허용하기 위해 통과 대역 기술을 사용하여 채널이나 주파수 빈으로 나누어지는 경우가 많다.

데이터 통신에서 56k 모뎀은 4킬로헤르츠 폭의 전화선(협대역 또는 음성 대역)을 통해 초당 56킬로비트(kbit/s)의 데이터 속도를 전송한다. 1980년대 후반, 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN)은 물리적 변조 세부 사항과 무관하게 광범위한 비트레이트를 나타내기 위해 이 용어를 사용했다. 다양한 형태의 디지털 가입자 회선(DSL) 서비스는 디지털 정보가 다중 채널을 통해 전송된다는 점에서 광대역이다. 각 채널은 기저 대역 음성 채널보다 높은 주파수에 있으므로, 한 쌍의 전선에서 동시에 플레인 올드 텔레폰 서비스를 지원할 수 있다. 그러나 동일한 회선이 로딩 코일이 없는 연선(전화 필터 없음)으로 변환되면 수백 킬로헤르츠 폭(광대역)이 되며 초고속 디지털 가입자 회선(VDSL 또는 VHDSL) 기술을 사용하여 초당 최대 100메가비트를 운반할 수 있다.

현대 네트워크는 음성, 비디오 및 데이터로 구성된 통합 트래픽을 운반해야 한다. 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN)은 이러한 요구를 위해 설계되었다. 광대역 네트워크에서 지원되는 트래픽 유형은 다음 세 가지 특성에 따라 분류할 수 있다.

* 대역폭은 연결을 지원하는 데 필요한 네트워크 용량의 양이다.
* 레이턴시는 연결과 관련된 지연의 양이다. 서비스 품질(QoS) 프로필에서 낮은 레이턴시를 요청한다는 것은 셀이 네트워크의 한 지점에서 다른 지점으로 빠르게 이동해야 함을 의미한다.
* 셀 지연 변이(CDV)는 각 관련 셀 그룹이 겪는 지연의 범위다. 낮은 셀 지연 변이는 셀 그룹이 서로 너무 멀리 떨어지지 않고 네트워크를 통과해야 함을 의미한다.

이동 통신망은 데이터 전송을 위해 다양한 표준을 활용하며, 여기에는 평방 킬로미터당 100만 개의 개별 장치를 지원할 수 있는 5G가 포함된다.

### 트래픽 유형별 요구 사항
광대역 네트워크에서 발견되는 트래픽 유형(예시 포함)과 각각의 요구 사항은 표 1에 요약되어 있다.

### 컴퓨터 망
많은 컴퓨터 망은 매체의 전체 대역폭을 기저 대역(0부터 필요한 최고 주파수까지)을 사용하여 한 가지 유형의 신호를 전송하기 위해 단순한 전송로 부호를 사용한다. 대중적인 이이넷 제품군의 대부분 버전에는 이를 나타내기 위해 원래 1980년대의 10BASE5와 같은 이름이 부여된다. 표준 케이블 텔레비전 인프라에서 케이블 모뎀을 사용하는 네트워크는 동일한 케이블에서 전통적인 텔레비전 채널뿐만 아니라 여러 데이터 사용자를 포함할 수 있는 넓은 주파수 범위를 나타내기 위해 광대역이라고 불린다. 광대역 시스템은 일반적으로 각 대역에 대해 데이터 신호에 의해 변조된 서로 다른 무선주파수를 사용한다.

매체의 전체 대역폭은 개별 채널의 대역폭보다 크다.

이더넷의 광대역 변형인 10BROAD36은 1985년까지 표준화되었으나 상업적으로 성공하지 못했다.

DOCSIS 표준은 1990년대 후반에 케이블 텔레비전 주거 고객에게 인터넷 접속을 제공하기 위해 소비자들에게 제공되었다. 2008년에 승인된 이더넷용 10PASS-TS 표준이 DSL 기술을 사용하고, 케이블 및 DSL 모뎀 모두에 이더넷 커넥터가 있는 경우가 많다는 사실로 인해 혼란이 더 가중되었다.

### TV 및 비디오
텔레비전 안테나는 넓은 범위의 채널을 수신할 수 있기 때문에 "광대역"으로 설명될 수 있는 반면, 예를 들어 저대역 VHF 안테나는 1~5번 채널만 수신하기 때문에 "협대역"이다. 미국 연방 표준 FS-1037C는 "광대역(broadband)"을 광대역(wideband)의 동의어로 정의한다. 아날로그 비디오 배포에서 "광대역"은 전통적으로 개별 채널이 고정 주파수의 캐리어에 변조되는 케이블 텔레비전과 같은 시스템을 지칭하는 데 사용된다. 이러한 맥락에서 기저 대역은 이 용어의 반의어로, 일반적으로 별도의 기저 대역 오디오와 함께 컴포지트 비디오 형태인 단일 채널의 아날로그 비디오를 의미한다. 복조 행위는 광대역 비디오를 기저 대역 비디오로 변환한다. 광섬유는 신호를 반복 없이 더 멀리 전송할 수 있게 한다. 케이블 회사들은 광섬유를 사용하여 이웃까지 신호를 전송한 다음, 신호를 빛에서 무선 주파수로 바꾸어 동축 케이블을 통해 가정으로 전송하는 하이브리드 시스템을 사용한다. 이렇게 함으로써 여러 개의 헤드엔드를 사용하는 일을 줄인다. 헤드엔드는 지역 케이블망과 영화 채널로부터 모든 정보를 수집한 다음 시스템으로 정보를 공급한다.

그러나 스트리밍 인터넷 비디오의 맥락에서 "광대역 비디오"는 시청을 위해 광대역 인터넷 접속이 필요할 만큼 높은 비트레이트를 가진 비디오 파일을 의미하게 되었다. "광대역 비디오"는 때때로 IPTV 주문형 비디오를 설명하는 데 사용되기도 한다.

### 대안 기술
전력선 또한 다양한 유형의 데이터 전송에 사용되어 왔다. 원격 제어를 위한 일부 시스템은 협대역 신호 방식을 기반으로 하지만, 현대의 고속 시스템은 매우 높은 데이터 속도를 달성하기 위해 광대역 신호 방식을 사용한다. 한 가지 예는 ITU-T G.hn 표준으로, 기존의 사무실 및 가정용 배선(전력선뿐만 아니라 전화선 및 동축 케이블 포함)을 사용하여 최대 1 Gigabit/s(2014년 기준 고속으로 간주됨)의 근거리 통신망을 구축하는 방법을 제공한다.

2014년, 한국과학기술원 연구진은 초박형 광대역 광학 기기 제작에 진전을 이루었다.

## 인터넷 광대역

인터넷 접속의 맥락에서 "광대역"이라는 용어는 "항상 켜져 있고 전통적인 전화 접속 접속보다 빠른 접속"을 의미하는 것으로 느슨하게 사용된다.

시기에 따라 다음과 같은 보다 정밀한 속도 정의가 규정되기도 했다:

* "기본 속도 인터페이스(Primary Rate Interface)보다 빠름" (약 1.5 ~ 2 Mbit/s 범위) — 1988년 CCITT의 "광대역 서비스".
* "항상 켜져 있고 전통적인 전화 접속 접속보다 빠른 인터넷 접속" — 2009년 미국의 국가 광대역 계획
* 다운로드 4 Mbit/s, 업로드 1 Mbit/s — 연방 통신 위원회(FCC), 2010년
* 다운로드 25 Mbit/s, 업로드 3 Mbit/s — FCC, 2015년
* 다운로드 50 Mbit/s, 업로드 10 Mbit/s — 캐나다 방송통신위원회(CRTC)

미국의 광대역 인터넷 서비스는 2017년 12월 FCC에 의해 뒤집힐 때까지 망 중립성 규칙에 의해 사실상 공익사업으로 취급되거나 관리되었다.

### 속도 한정사
수많은 국가 및 국제 규제 기관은 초당 메가비트(Mbit/s)로 표시된 업로드 및 다운로드 속도에 따라 광대역 연결을 분류한다.

호주에서는 호주 경쟁 소비자 위원회(Australian Competition and Consumer Commission)가 인터넷 서비스 제공자들에게 야간 및 혼잡 시간대의 속도를 명시하도록 요구하고 있다.

### 전 세계 대역폭 집중도
섬네일|500px|전 세계 대역폭 집중도: 3개국이 약 50%를 점유하고 있으며, 10개국이 거의 75%를 차지한다.

대역폭은 역사적으로 전 세계적으로 매우 불평등하게 분배되어 왔으며, 디지털 시대에 들어 집중도가 더욱 심화되었다. 역사적으로 단 10개국이 전 세계 전기 통신 용량의 70~75%를 보유해 왔다(오른쪽 파이 차트 참조). 2014년에는 단 3개국(중국, 미국, 일본)이 전 세계에 설치된 전기 통신 대역폭 잠재력의 50%를 보유하고 있다. 미국은 2011년에 설치 대역폭 측면에서 세계 선두 자리를 잃었고 그 자리는 중국이 차지했다. 중국은 2014년에 국가 대역폭 잠재력의 2배 이상을 보유하고 있다(전 세계 총계의 29% 대 13%).

## 같이 보기
* 초고속 인터넷

## 각주


분류:컴퓨터 통신
분류:디지털 기술