들어가기전에...
(1) 개념
- 하나의 고속 통신 회선을 다수의 다말기가 공유할 수 있도록 하는 것입니다.
ex) 다중화기, 집중화기, 공동 이동기 등
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두 개 이상의 저수준 채널들을 하나의 고수준 채널로 통합합니다.
이 때 역다중화를 통해 원래의 채널 정보들을 추출 할 수 있으며, 각각의 채널들은 미리 정의된 부호화틀을 통해 구분 할 수 있습니다.
II. 다중화 장치(MUX, Multiplexer)란?
(1) 개념
- 여러 개의 신호를 동시에 하나의 채널을 통해 직렬로 전송하는 장치이며, 단순히 여러개의 신호를 묶는 공동 이용장치입니다.
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n개의 입력회선으로부터 데이터를 다중화하여 고용량 데이터 링크로 보내고, 수신 측에서는 다중화된 데이터 스트림을 받아들여서 채널에 따라 데이터를 분리하고, 적절한 출력회선으로 보내줍니다.
이러한 다중화 기술에는 주파수분할 다중화(FDM), 시분할 다중화(TDM), 통계 시분할 다중화(STDM)등이 있습니다.
II-1. 주파수분할 다중화(FDM, Frequency Division Multiplexing)란?
(1) 개념
- 통신 매체에서 이용가능한 총 대역폭을 겹치지 않는 일련의 주파수 하부 대역으로 분리시킨 뒤, 분리된 대역을 각각 개별 신호를 전달하는데 사용하도록 하는 기술을 말합니다.
- 전송로 상의 공통 채널을 더욱 효율적으로 이용하기 위한 주파수 분할에 의한 다중화 방식입니다.
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각 송신측 장치들은 각기 유사한 주파수 영역의 신호를 만들어냅니다.
이 유사한 신호들은 다중화기 내부에서 제각기 다른 반송주파수로 변조됩니다.
그 결과 만들어진 신호들은 하나의 복잡신호로 합쳐져서 이 신호를 수용하기에 충분한 대역폭을 가진 매체를 통해 전송됩니다.
ex) 0∼4㎑의 입력신호를 20㎑의 믹서로 입력하면 믹서의 출력으로는 20∼24㎑의 주파수 범위를 가지는 합의 주파수와 16∼20㎑를 가지는 차의 주파수를 출력한다.
(2) 특징
- 주로 아날로그 신호를 전송 할 때에 사용합니다.
- 채널들 간에 상호 간섭을 막기 위해 반드시 *보호 대역(Guard Band)을 두어야 합니다.
- 각각의 입력에 따라 서로 다른 주파수로 변조되는데 이때 믹서(Mixer)가 사용됩니다.
- 사용자는 채널을 점유하여 데이터 통신을 수행합니다.
*보호 대역(Guard Band) : 각각의 채널들이 겹치지 않도록 채널들 사이에 사용하지 않고 남겨두는 부분을 말합니다.
(3) 장단점
장점
- 구조가 간단하므로 비용이 저렴함
- 사용자가 추가하기 쉬움
- 각 사용자의 단말기에서 사용하는 코드와는 상관없이 다중화가 가능함
- 변/복조 기능이 내장되어 있어 모뎀이 필요없다.
- 아날로그 신호 전송에 적합하다.
단점
- 보호 대역이 필요하므로 대역이 낭비됨
II-2. 시분할 다중화(TDM, Time Division Multiplexing)
(1) 개념
- 통신 회선의 대역폭을 일정한 시간폭으로 나누어 여러 대의 단말장치가 동시에 사용할 수 있도록 한 것입니다.
- 한 전송로에 주어진 시간대역을 여러 타임슬롯으로 분할하여 각 채널에 배당함으로써 많은 채널이 하나의 전송회선을 공유하는 방식입니다.
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같은 대역폭내에서 시간으로 나눈 채널에 할당하여 시간을 분할해서 사용합니다.
(2) 특징
- 채널간 간섭을 막기 위해 보호시간 필요합니다.
- 여러 다른 채널로부터 정보를 샘플링하여 채널 사이에 시차를 두어 하나의 회선으로 다수의 채널을 전송할 수 있습니다.
- 타이밍 즉 시간에 대한 정보를 필요로합니다.
- 고속 전송이 가능하고 Point To Point 방식에 주로 사용됩니다.
- 동기식 시분할 방식과 비동기식 시분할 다중화 방식이 있습니다.
II-2-1. 동기식 시분할 방식(STDM, Synchronous TDM)
(1) 개념
- Time Slot을 모든 이용자에게 규칙적으로 할당해주는 방법으로 이용자들이 실제로 보낼 데이터를 갖고 있는지에 상관없이 무조건적으로 Time Slot을 할당합니다.
- 일반적인 다중화기를 말하는 것으로, 모든 단말기에 균등한(고정된) 시간폭(Time Slot)을 제공합니다.
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전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯(Time Slot)으로 나눈 채널에 할당함으로서 채널 몇 개가 전송로 1개의 시간을 분할하여 사용합니다.
(2) 특징
- 비트 단위의 다중화에 사용합니다.
- 통신 회선의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송률을 능가할 때 사용합니다.
- 다중화기의 내부 속도와 단말기의 속도 차이를 보완하기 위해 버퍼가 필요합니다.
- 컴퓨터에 연괼되는 슬롯이 고정되며 정해진 시간 할당량만큼 규칙적으로 분배합니다.
- 공유되는 통신 매체의 전송률이 각 단말기의 전송률의 합이 속도를 능가할 때 사용됩니다.
- 전송 매체상의 전송 프레임마다 해당 채널의 타임 슬롯이 고정적으로 할당되는 다중화 방식이다.
(3) 장단점
장점
- ?
단점
- 실제 송신할 데이터 존재의 유무에 관계없이 타임슬롯을 할당하여 자원의 낭비를 초래함
- 비동기식에 비해 효율적이지 못함
II-2-2. 비동기식(통계적) 시분할 다중화(ATDM, Asynchronous TDM)
(1) 개념
- 사용자의 요구에 따라 타임 슬롯을 동적으로 할당하여 데이터를 전송하는 다중화 방식입니다.
- 동기식 시분할 다중화의 단점을 보완한 기술입니다.
(2) 특징
- 실제로 전송 요구가 있는 채널에만 시간 슬롯을 동적으로 할당합니다.
- 동일한 조건일 경우 동기식 시분할 다중화기보다 많은 수의 단말기들이 전송 매체에 접속 할 수 있습니다.
- 지능 다중화기, 확률적 다중화기, 통제적 시분할 다중화기 라고도 불립니다.
- 흐름제어, 오류제어 등의 능이 있습니다.
(3) 장단점
장점
- 남는 시간폭을 다른 용도로 활용할 수 있으므로 전송 효율이 높음
- 동일 시간에 많은양의 데이터를 전송할 수 있음
- 전송 과정에서 통계적 추측 및 오류의 분포 등을 사전에 추측할 수 있으므로 적절한 방지책을 세울 수 있음
단점
- 동기식 시분할 방식보다 접속에 필요한 시간이 김
- 버퍼 기억 장치 및 주소 제어 장치 등 다양한 기능이 있어 가격이 비쌈
- 회로가 단순하지 않고 비교적 복잡함