일반 전화회선을 통신회선으로 사용하는 경우, 디지털 신호를 직접 보낼 수 없으므로 이를 아날로그 신호로 변환하여 송출해야 한다. 모뎀(modem)은 이와 같이 디지털 신호와 아날로그 신호를 상호 변환하는 장치로서 변조(modulation)와 복조(demodulation)의 합성어이다.

모뎀에는 아날로그 회선용 모뎀, 통신 속도가 56kbit/s인 고속 모뎀(디지털 모뎀), 케이블 모뎀, xDSL 모뎀 등 다양한 종류가 있다. 여기에서는 기존의 전화 회선용 모뎀에 대해 설명한다.

모뎀의 접속 형태는 (그림)과 같다. 모뎀과 정보 기기(단말이나 호스트 컴퓨터 등)와의 인터페이스(접속조건)는 ITU-T 권고의 V시리즈 등 국제규격으로 정해져 있다(표 참조).

저속 모뎀은 조보식(調步式), 고속은 동기식(同期式)을 채용

모뎀의 전송 속도에는 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14.4k, 19.2k, 28.8k, 33.6k, 56kbit/s 등이 있다. 보통 1,200bit/s까지의 모뎀은 조보식을, 2,400bit/s 이상의 것은 동기식을 채용한다. 조보식에서는 데이터(1바이트 : 8비트)의 전후에 스타트 비트와 스톱 비트를 붙여 송수신한다. 통상적으로 데이터를 보내지 않을 때는 회선상에서는 스톱 비트를 송신하고 있는 것과 같은 상태가 된다. 수신측은 스타트 비트를 수신하면 정보의 선두로 해석하여 처리한다. 이처럼 조보식은 제작이 간단하지만 효율은 좋지 않으므로 저속의 영역에서 사용된다.

한편 동기식에서는 스타트 비트와 스톱 비트를 사용하지 않으며, PC가 데이터를 송수신할 때 모뎀의 클록에 맞추어 정보의 각 비트를 교환하는 방식이다. 모뎀의 클록이란, 시계의 초침과 같이 일정하게 정해진 시간 간격으로 PC에 송출하는 신호를 말한다. 예를 들면 통신 속도가 9,600bit/s인 모뎀은 1초에 9,600의 클록 신호를 PC에 보내는데, PC는 이 클록에 맞추어 정보 "0"과 "1"을 1비트씩 모뎀에 보낸다.

직교변조 방식으로 고속 전송을 실현

또한 전화 회선용 모뎀 중 1,200bit/s 이하의 저속용 모뎀의 대부분은 회로가 간단한 주파수 변조(FM : frequency modulation 또는 FSK : frequency shift keying)를 채용하고 있으며, 주파수 변조는 음의 고저에 비트열(데이터)을 할당하는 방식이다. 2,400∼4,800bit/s 등급에서는 위상 변조(PM: Phase Modulation 또는 PSK: Phase Shift Keying)를 사용하는 것이 많다. 위상 변조는 신호 전송파의 위상각의 변화에 비트열을 대응하는 방식으로, 한정된 주파수 대역내에서 고속 전송을 하는데 적합하다. 1초당 변조하는 회수를 변조 속도(baud)라 하며, 변조에 사용하는 위상의 종류를 많게 함으로써 고속 통신이 가능해 진다. 고속 모뎀은 한번의 변조로 n비트를 표현할 수 있기 때문에 통신 속도는 변조 속도의 몇 배가 된다. 예를 들면 네 종류의 위상을 사용하면 하나의 펄스에서 2비트(22 = 4)를 전송할 수 있게 된다.

9,600bit/s 이상의 고속 모뎀에서는 직교 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation)가 이용된다. 직교 변조란 위상 변조에 진폭 변조(ASK: Amplitude Shift Keying)를 조합시킨 것이다. 하나의 펄스에서 4∼6비트의 데이터를 전송할 수 있다. 고속 모뎀에서는 회선의 특성이 영향을 미치기 때문에 자동 등화기를 사용하여 특성을 유연하게 함으로써 전송 파형의 혼란을 개선한다.

간단한 용어해설

☞ 디지털 모뎀

다운스트림 방향의 통신 속도가 56kbit/s인 고속 모뎀. 종래 모뎀의 최고 속도 33.6k bit/s와 비교하여 1.5배 이상의 통신이 가능하다. 종전에는 샤논의 정리에서 전화 회선으로 디지털 데이터를 전송하는데 22k∼38k bit/s가 한계였으나 전화망의 중계 회선부분이 PCM(pulse code modulation)에 의해 디지털화됨에 따라 디지털 모뎀은 이 PCM 부호화 기술을 활용하여 56kbit/s의 통신을 실현한다.

☞ 케이블 모뎀

일반적으로는 동축 케이블을 전송 매체로 이용하는 모뎀을 총칭한다. 최근에는 케이블 TV(CATV)용 데이터 통신 장치로 인식되고 있다. CATV의 일부 대역을 이용하여 수백k∼수Mbit/s의 고속 데이터 통신을 실현한다.

☞ xDSL모뎀

전화 회선용 동선 케이블을 이용하여 고속 통신을 하는 모뎀. 통신 속도는 최대로 수M∼수십Mbit/s. 전화 회선용 모뎀은 4kHz까지의 대역에서 통신을 하지만 xDSL 모뎀은 약 1MHz까지의 대역을 사용한다.