Chapter 8. Multiplexing

Chapter 8. Multiplexing

Multiplexing

Q. Multiplexing 을 설명하시오.

전기통신이나 컴퓨터 네트워크에서, 멀티플렉싱은 여러 개의 아날로그나 디지털 신호들을 하나의 공유 매체 위에 한 신호로 합쳐준다.

그 목적은 한정된 자원을 공유하기 위해서다.

예를 들면, 전화통신에서 여러 개의 전화 신호는 한 회선으로 전파된다.

디멀티플렉싱(Demultiplexing)은 수신자 끝단에서 원래의 신호들을 복구한다.

멀티플렉싱을 하는 장치를 멀티플렉서(Multiplexer, MUX) 라고 불린다. 디멀티플렉싱을 하는 장치를 디멀티플렉서(Demultiplexer, DEMUX, DMX) 라고 불린다.

멀티플렉싱은 다음 네 가지 종류가 있다.

1. Frequency division multiplexing (FDM)
2. Time division multiplexing (TDM)
3. Wavelength Division Multiplexing (WDM)
4. Code Division Multiple Access (CDMA)

1. 주파수 분할 다중화, Frequency Division Multiplexing

FDM (Frequency Division Multiplexing)은 여러 데이터 신호들을 공유하는 통신 매체로 동시에 전송하는 네트워킹 기법이다.

FDM은 통신 매체에서 이용 가능한 총 대역폭을 겹치치 않는 일련의 주파수 하부 대역으로 분리시킨 뒤, 분리된 대역을 각각 개별 신호를 전달하는데 사용하도록 한다.

만약에 5개의 채널이 있고, 각각 100 KHz의 대역폭을 가진다. 이 채널들은 멀티플렉싱 작업을 할 것이다. 만약에 guard band가 10 KHz 필요하다면, 최소 대역폭은 5 * 100 + 4 * 10 = 540 KHz 일 것 이다. ( guard band는 노이즈 때문에 필요하다. )

FDM 수신자는 다음과 같다.

합성한 신호는 밴드패스 필터 (BPF, Band Pass Filter)에 적용된다. BPF는 특정 주파수 영역만 통과되고 나머지 영역에서는 통과가 되지 않는다.

각 필터는 해당하는 채널만 통과된다. 나머지 채널은 통과되지 않는다. 채널 Demodulator은 캐리어 신호를 없애고 원래 신호로 복구해준다.

2. 시분할 다중화, Time Division Multiplexing

TDM(Time division multiplexing)은 공통 채널 위에 두 개 이상의 스트리밍 디지털 신호를 보내는 방법이다.입력 신호는 정해진 길이의 시간 슬롯들로 신호가 나뉘어진다.

동기화 시분할 다중화에서, 연결된 입력이 프레임으로 연결된다.

n 개의 연결이 있다면, 한 프레임은 n 개의 시간 슬롯들로 나뉘어진다.

동기화 시분할 다중화에서, 공통 클락을 필요로 한다.

비동기 시분할 다중화에서는 슬롯들이 고정되어있지 않다.

슬롯들은 전송에 준비된 것에 따라 동적으로 할당된다.

3. 파장 분할 다중화, Wavelength Division Multiplexing

광학 통신에서, 파장 분할 다중화는 레이저 빛의 다른 파장(다른 색)을 사용하여 여러 반송파 신호를 단일 광섬유에 적용하는 기술이다.

4. 코드분할다중접속, Code Division Multiple Acess (CDMA)

CDMA로 여러 송신자가 고유 코드로 각각 구분되는 신호를 부호화해 동시에 정보를 보낼 수 있다.

장점 :

1. 다중 접속 가능

2. 다중 통로 간섭에 보호

3. 프라이버시

여러 모바일 기기가 같은 시간에 같은 주파수로 데이터를 전송하는 무선 전화에 가장 흔히 쓰인다.

이 신호들을 분리하려면, 각 모바일 기기에 고유 이진 코드를 부여해야 한다.

• 기기가 이진수 1을 보낼 때, 대신 고유 이진 코드로 보낸다.
• 반대로 이진수 0을 보낼 때, 고유 이진 코드를 반전한 것을 보낸다.

다음으로는 다중 기법들의 장단점을 정리했다.

1. Frequency Division Multiplexing

장점 :

1. 간단하다

2. 인기있다.

단점 :

1. 가드 밴드로 대역폭 영역이 낭비된다.

2. Time Division Multiplexing

장점 : 

1. 상대적으로 간단한 구조이다.

단점 : 

1. 대역폭이 낭비된다.

3. Wavelength Division Multiplexing

장점 : 

1. 높은 수용력을 보인다.

단점 : 

1. 비용

2. 복잡하다.

4. Code Division Multiplexing

장점 : 

1. 높은 수용력을 보인다.

단점 : 

1. 복잡하다.