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전송 다중화 기술

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  • 개요
    • 음성 신호의 전송 속도는 64Kbps이고 기존의 컴퓨터 응용 서비스에서 필요한 전송 속도는 수십 Kbps에서 수 Mbps 정도이며, 다중화 기술은 넓은 대역폭을 가진 전송 선로를 효율적으로 사용하기 위해 여러 신호(또는 데이터)를 동시에 실어 보내는 기술
    • 다중화 기술은 다수의 저속 데이터 스트림을 하나의 고속 데이터 스트림으로 집중하는 다중화와, 역으로 고속 스트림을 다수의 저속 스트림으로 분할하는 역 다중화 기술이 있음
    • 종류로는 주파수 분할 다중화, 시분할 다중화, 파장 분할 다중화 등이 있음
         
  • 주파수 분할 다중화(FDM; Frequency Division Multiplexing)
    • 주파수 분할 다중화는 여러 신호를 전송 매체의 서로 다른 주파수 대역을 이용해 동시에 전송하는 기술
    • 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 채널을 구분하고 각 채널은 서로 다른 반송파 주파수를 사용하는데, 각 반송파 주파수는 각 신호의 스펙트럼이 겹치지 않도록 충분한 간격을 유지해야 함
    • 각 방송파에 신호를 실을 때는 각 신호를 변조하여 반송파에 싣게 되는데, 이때 변조 방식으로는 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조 방식이 있음
    • 특징
      • 전송하려는 신호의 필요한 대역폭보다 전송 매체의 유효 대역폭이 클 때 가능
      • 통신 선로의 전송 대역폭을 다수의 채널 대역으로 분할하고 각 채널에 신호를 변조하여 동시에 전송하는 방식
      • 상호 간섭을 피하기 위해 보호 주파수 대역(Guard Band)을 사용하는데, 이는 대역을 낭비하는 요소로 작용
      • 구조가 간단하고 가격이 저렴하며, 비동기식 데이터를 다중화하는데 주로 사용
    • 대표적인 예
      • TV, AM, FM 방송과 유선방송
      • 전화의 장거리 전화망
      • 초고속 인터넷 전속을 위한 ADSL
           
  • 시분할 다중화(TDM; Time Division Multiplexing)
    • 저속의 여러 채널에서 전송하고자 하는 데이터를 시분할 다중화기의 각 버퍼에 채널별로 축적하고, 축적된 각 버퍼의 데이터를 타임 슬롯 단위로 읽어 송신기로 전송하는 방법
    • 해당 채널에 전송할 데이터가 없어도 타임 슬롯을 할당하여 보내는 것을 동기식 시분할 다중화라 하고, 해당 재널에 데이터가 있는 경우만 타임 슬롯을 할당하여 보내는 것을 통계적 시분할 다중화라 함
    • 종류
      • 동기식 시분할 다중화(Synchronous TDM)
        • 매체의 데이터 전송률이 전송 시호의 데이터 전송률을 능가할 때 가능
        • 고속 통신 선로의 데이터 전송 시간을 타임 슬롯으로 나누고, 다수의 저속 디지털 신호를 각 타임 슬롯에 실어 보냄으로써, 다수의 저속 회선을 하나의 고속 회선으로 동시에 다중으로 전송하는 방법
        • 각 부채널은 순서대로 스캔하여, 실제로 전송할 데이터가 없는 부채널에도 타임 슬롯을 배정
        • Point-to-Point 방식에 적합
      • 동기식 시분할 다중화와 T1, E1
        • 북미에서 사용하는 TDM 계위의 기본 전송 포맷은 DS-1이라는 전송 형식이며, DS-1의 프레임은 채널당 8비트씩 24채널의 데이터와 동기용 프레이밍 비트로 구성되어 총 193비트로 구성
        • 193비트로 구성된 DS-1 프레임은 매 125㎲마다 전송되어 1초당 총 1,544Mbps가 되는 전송속도를 가지며, DS-1 신호를 만들어 내는 전송 시스템을 T1이라 함
        • 북미에서는 기본 채널로 음성 24채널을 다중화한 신호를 DS-1(T1)이라 부르고, 유럽에서는 음성 채널 30 채널을 기본 채널로 하여 전송 속도가 2,048Mbps가 된 다중화 신호를 사용하는데, 이를 E1이라 함
      • 통계적 시분할 다중화(Statistical TDM)
        • 부채널에 보낼 데이터가 있는 경우에만 타임 슬롯을 배정
        • 타임 슬롯은 부채널 별로 고정되게 배정되지 않으므로, 타임 슬롯이 목적지에 도착하기 위해 배정한 타임 슬롯 내에 데이터의 목적지를 식별하기 위해 주소 정보가 사용됨
        • 주소 정보가 첨부되므로 슬롯당 오버헤드가 증가하지만, 전체적으로 효율적인 전송 대역폭의 사용이 가능
        • ATM(비동기 전송 모드)의 핵심기술로 적용
      • 파장 분할 다중화(WDM; Wavelength Division Multiplexing)
        • 파장이 다른 여러 광 신호를 하나의 광선로를 통해 전송하는 방식으로, 각각의 파장이 다르므로 하나의 광 섬유에 동시에 전송해도 전송 속도가 감쇠하지 않음
        • 현재 광 전송 기술은 파장 하나 당 2.5 ~ 10Gbps의 속도로 전송이 가능하며, OC-48에서 16개의 파장을 사용할 경우 2.5Gbps 기준으로 40Gbps까지 파장 분할 다중화 전송을 할 수 있고, OC-192에서 32개의 파장을 사용할 경우 320Gbps 전송 속도를 가지는 파장 분할 다중화 시스템이 사용화되어 사용되고 있음
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