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