통신에 사용되는 시계

   텔레비젼은 메세지 전달을 위해 주파수가 응용되는 분야로서 우리에게 가장 친숙한 것이다. 만약 우리가 텔레비젼에서 9번 채널을 선택했다면 텔레비젼의 내부 회로에서는 그 채널의 방송국에서 보내는 반송 주파수에 일치되도록 맞추어진다. 다시 말하면 공중에 떠다니는 많은 주파수 중에서 특정한 한 개의 주파수만을 선택하여 텔레비젼 화면에 영상과 소리로 방송되고 나머지 주파수들은 버려진다.
   그런데 9번 채널에도 많은 프로그램이 있고, 우리는 그 중에서 저녁 9시에 방영하는 프로그램을 골라서 볼 수 있다. 이 때 우리는 시간을 알기 위해서 시계를 봐야 한다. 결론적으로 말하면, 주파수 정보는 정확한 방송국을 선택하도록 도와주고, 시간정보는 원하는 프로그램을 선택하도록 도와준다.
   이런 시간주파수 정보는 너무나 단순한 것이다. 반면에 시간주파수 정보에 전적으로 의존하는 다른 종류의 통신시스템이 있다. 예를 들어, 8개의 채널을 가지는 전화통신을 생각해 보자. 이 채널들을 통해서 8쌍의 사람들이 각각 통화를 한다고 할 때, 여덟 사람은 송신자 측에 다른 여덟 사람은 수신자 측에 있을 것이다. 송신을 위한 스위치가 있는데, 이것은 여덟 개의 고정된 접속단자가 둥근 형태로 배열되어 있고 가운데에서 회전하는 접속단자가 있다. 회전단자가 한바퀴 회전하면 여덟 개의 고정단자와 순차적으로 접속하면서 여덟 개의 다른 정보가 사이사이에 끼인 형태의 출력신호가 만들어진다. 이 여덟 채널의 정보를 가진 신호는 한 전화선을 통해서 수신자 측으로 전달된다. 수신자 측에서도 같은 형태의 스위치가 있고, 회전단자가 고정단자와 순차적으로 접속하면서 여덟 명의 다른 수신자에게 각각의 정보를 전
달한다. 그런데 이 때 송신자 측과 수신자 측의 스위치가 동기 되어야 한다. 그렇지 못할 때에는 혼신이 생겨서 제대로 말을 알아듣지 못한다. 이런 종류의 초고속 통신시스템에서는 두 스위치의 회전단자 사이에서 수 마이크로 초 이내에서 동기가 이루어져야 한다. 이처럼 전달하려는 정보를 시간적으로 쪼개어 통신하는 방식을 "시분할 방식"이라고 한다.
   다른 방식으로는, 여덟  개의 정보를 각각 다른 반송 주파수에 실어서 전달하는 것이다. 이 방식에서는 송신자 측의 반송 주파수에 수신자 측의 장치가 동조될 때 제대로 통신이 이루어진다. 이런 방식을 "주파수분할 방식"이라고 한다. 많은 통신시스템에서는 시분할과 주파수분할을 합친 방식을 채용하고 있기 때문에 송신자 측과 수신자 측의 장비에는 시간과 주파수 모두가 동기된 시계가 있어야 한다.
   그런데 세상의 어떤 시계도 완벽한 것이 없기 때문에 세월이 지나면 두 곳에 있는 시계는 점점 틀리게 될 것이다. 그렇기 때문에 통신시스템에서는 모든 시계가 동일한 시각을 나타내도록 확인하는 과정이 필요하다.   그런 방법으로서 어떤 송신자가 특정시각 - 예를 들면, 오후 4시 정각 - 을 알리는 펄스신호를 통신선로를 통해서 보냈을 때 수신자 측에서는 그 신호가 자기 시계로 몇 시 몇 분 몇 초에 도착했는지 재는 것이다. 그 신호가 도착하는데 소요되는 시간 (지연시간)이 있기 때문에 수신자에게는 그 만큼 늦은 시각에 도착할 것이다. 만약 수신자가 정기적으로 이 지연시간을 측정한다면 송신자 측에 있는 시계가 자기 시계 보다 얼마나 빨리 가는지 혹은 얼마나 느리게 가는지 알 수 있을 것이다.
   동기 펄스를 보내는 이 방법을 확대하여 사용하면 임의의 통신시스템에 포함되어 있는 모든 시계들을 서로 맞출 수 있다. 즉, 동기 시킬 수 있다. 그런데 얼마나 자주 동기 시켜야 할지는 시계의 성능에 의해 좌우된다. 예를 들면, 텔레비젼 방송국에서는 매초마다 15,000개의 동기 펄스를 내보내고, 텔레비젼 수상기에서는 이 동기신호를 이용하여 영상이 수상기에 제대로 재현되도록 한다. 그런데 이 동기신호가 차지하는 비율은 전체 텔레비젼 영상정보량의 수 퍼센트에 달한다.  만약 어떤 통신 시스템을 통해서 메세지를 보낼 때 송수신쪽 시계를 동기 시키는데 소요되는 시간을 최소로 줄이길 원한다면 정확한 시계를 사용해야 한다. 통신분야에서의 이런 요구 때문에 좋은 시계를 개발하는 연구가 지속되고 있다.
(정리: 이호성, 1999.11.1.)