다중화 기술

다중화(Multiplexing) 기술 정리

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1. 다중화(Multiplexing)의 개념

• 단일 링크(물리 경로)에 여러 채널(논리 경로)의 신호를 동시에 전송하는 기술을 다중화라고 한다.
• 여러 장치의 데이터를 하나의 링크로 묶어 전송하고, 수신 측에서는 다시 분리하여 각각의 장치로 전달한다.
• 다중화기(Multiplexer, MUX)와 다중복구기(Demultiplexer, DEMUX)를 사용한다.

구분	설명
링크(Link)	물리적 경로(Physical Path)
채널(Channel)	논리적 경로(Logical Path), 링크 내에 여러 개 존재

2. 다중화 방식의 종류

방식	원리	주요 활용
FDM (Frequency Division Multiplexing)	주파수 대역을 나누어 각 신호에 할당 아날로그 변조(AM/FM 등)로 각기 다른 반송파 사용	라디오/TV 방송, 아날로그 전화, CATV
WDM (Wavelength Division Multiplexing)	광통신에서 파장(λ)별로 신호를 나눔 빛의 색(파장)별로 다중화	광섬유 통신, DWDM(고밀도 WDM)
TDM (Time Division Multiplexing)	시간을 타임 슬롯으로 분할, 각 신호에 시간 구간 할당	디지털 전화, 데이터 통신
CDM (Code Division Multiplexing)	코드(확산코드)로 신호를 구분, 동일 주파수·시간 사용	CDMA 이동통신

3. FDM (주파수 분할 다중화)

• 각 신호를 서로 다른 반송파 주파수로 변조해 주파수 대역을 분할한다.
• 수신 측에서는 필터와 복조기로 각 신호를 분리한다.
• 채널 간 간섭 방지를 위해 guard band(보호대역)를 둔다.
• 아날로그 통신에서 주로 사용하며, 라디오/TV/아날로그 전화 등이 대표적이다.

장점	단점
아날로그 변조만으로 다중화 가능 실시간 전송에 적합	채널 수 증가 시 guard band로 인한 대역폭 낭비 터미널 수 동적 변화 불가

FDM 계층 구조(Analog Hierarchy) 예시

• 12채널: Group
• 60채널(12×5): Supergroup
• 600채널(60×10): Mastergroup
• 3600채널(600×6): Jumbogroup

4. WDM (파장 분할 다중화)

• 광통신에서 사용, 빛의 파장(색)을 다르게 하여 여러 신호를 동시에 전송한다.
• 프리즘처럼 여러 색(파장)의 빛을 합쳐 전송, 수신 측에서 다시 분리한다.
• FDM과 원리는 같으나, 주파수 대신 파장(λ) 단위를 사용한다.

활용	특징
광섬유, 장거리·대용량 전송	파장별로 수십~수백 채널 동시 전송 가능

5. TDM (시분할 다중화)

• 시간을 타임 슬롯으로 쪼개 각 신호에 고유 시간 구간을 할당한다.
• 동기식(Synchronous)과 비동기식(Asynchronous, 통계적 TDM)으로 나뉜다.

구분	원리	특징
동기식 TDM	각 채널에 타임 슬롯을 고정 할당 프레임 단위로 주기적 전송	비어있는 슬롯도 항상 할당 효율↓, 구조 단순
비동기식 TDM (통계적 TDM)	데이터가 있는 채널에만 타임 슬롯 할당 주소정보(오버헤드) 필요	타임 슬롯 낭비 없음 효율↑, 제어 복잡

• 동기식 TDM은 각 프레임마다 모든 채널에 타임 슬롯을 고정 할당한다.
• 비동기식(통계적) TDM은 데이터가 있는 채널에만 타임 슬롯을 동적으로 할당하며, 각 슬롯에 채널 주소를 포함한다.
• 타임 슬롯 간 간섭 방지를 위해 가드 인터벌(guard interval)을 둘 수 있다.

TDM 계층 구조(Digital Hierarchy) 예시

• DS-0: 1채널(64kbps, PCM 음성 1회선)
• DS-1: 24채널(1.544Mbps, T-1 라인)
• DS-2, DS-3, ... : 상위 묶음
• 유럽(E-1): 32채널(2.048Mbps)

6. SONET/SDH (광통신 동기식 다중화 표준)

• SONET(Synchronous Optical Network): 미국 ANSI 표준
• SDH(Synchronous Digital Hierarchy): 국제 ITU-T 표준
• 광전송망에서 동기식 다중화, 하나의 클럭으로 전체 동기화
• 신호 계층: STS-1(51.84Mbps), STS-3, STS-12, ... (OC-1, OC-3, OC-12 등으로도 표기)
• 프레임 구조: 9행 × 90옥텟 = 810옥텟(바이트)

7. 역다중화기와 집중화기

장치	원리/설명	활용
역다중화기 (Inverse Multiplexer)	고속 회선을 여러 저속 회선으로 분할 다중화의 반대 개념	과거 전화망 등에서 사용
집중화기 (Concentrator)	여러 단말이 적은 수의 회선을 공유 한 번에 하나만 회선을 독점	초기 단말기 접속, 저속장치 집약

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정리

다중화는 하나의 링크에 여러 신호를 효율적으로 실어보내기 위한 핵심 기술이다.
FDM, WDM, TDM 등 다양한 방식이 있고, 각각의 장단점과 활용 분야가 다르다.
현대 통신에서는 SONET/SDH와 같은 동기식 광다중화가 고속·대용량 전송의 표준으로 자리잡았으며, 과거에는 역다중화기와 집중화기도 널리 사용되었다.
각 다중화 방식의 원리와 구조, 실제 적용 사례를 정확히 이해하는 것이 중요하다.