8 장 다중화 (Multiplexing)

8 장 다중화(Multiplexing) 8.1 Many to One/One to Many 8.2 주파수 분할 다중화 8.3 파형 분할 다중화 8.4 시분할 다중화 8.5 다중화 응용: 전화 시스템 8.6 디지털 가입자 회선 8.7 FTTC 8.8 요약

다중화(Multiplexing) • 다중화(Multiplexing) • 단일 데이터 링크를 통해 여러 개의 신호를 동시에 전송하기 위한 기술

8.1 Many to One/One to Many • 다중화기(Multiplexer) • 전송 스트림을 단일 스트림으로 결합(many to one) • 역다중화기(Demultiplexer) • 스트림을 각각의 요소로 분리(one to many) • 전송 스트림을 해당 수신장치에 전달

다중화 유형 • 다중화 유형

8.2 주파수 분할 다중화(FDM : Frequency-Division Multiplexing) • 링크의 대역폭이 전송되는 조합 신호의 대역폭 보다 클 때 적용할 수 있는 아날로그 기술 • 신호가 겹치지 않도록 보호대역(guard band)만큼 떨어져 있어야 한다.

주파수 분할 다중화(계속) • FDM 처리 과정 • 각 전화기는 비슷한 범위의 주파수 대역의 신호 발생 • 이 신호는 서로 다른 반송 주파수로 변조된다(f1, f2, f3)

주파수 분할 다중화(계속) • FDM 다중화 처리, 시간 영역

주파수 분할 다중화(계속) • FDM 다중화 처리, 주파수 영역

주파수 분할 다중화(계속) • 역다중화(Demultiplexing) • 개개의 신호를 분리하여 수신기에 전달

주파수 분할 다중화(계속) • FDM 역 다중화 처리, 시간 영역

주파수 분할 다중화(계속) • FDM 역 다중화, 주파수 영역

주파수 분할 다중화(계속) • 예제 : 케이블 텔레비젼 • 동축선은 대략 500Mhz정도의 대역폭을 가짐 • 텔레비전 채널은 전송을 위해 6Mhz의 대역폭이 필요함 • 그러므로 83개의 채널을 전송

8.3 파형 분할 다중화(WDM: Wave Division Multiplexing) • 기본 개념은 FDM과 같으며, 광섬유 채널을 이용한 빛 신호와 연관

파형 분할 다중화(계속) • WDM • 다중 빛 소스를 단일 빛으로 결합 • 단일 빛은 다중 빛 소스로 분리 • 프리즘 이용 : 임계각과 주파수 기반

8.4 시분할 다중화(TDM: Time-Division Multiplexing) • 송신과 수신장치에 의해 요구되는 데이터 전송률보다 전송 매체의 데이터 전송률이 클 때 적용되는 디지털 처리 기술

시분할 다중화 (계속) • TDM 구현 방법 • 동기(Synchronous) TDM • 비동기(Asynchronous) TDM

시분할 다중화 (계속) • 동기 TDM • 전송할 데이터 있는 장치든, 없는 장치든 동일한 Time Slot을 갖는 다중화

시분할 다중화 (계속) • 프레임(Frame) • 타임 슬롯은 프레임으로 그룹화 한다 • 프레임은 타임 슬롯의 완전한 하나의 주기로 구성

시분할 다중화 (계속) • 동기 TDM

시분할 다중화 (계속) • 끼워넣기(interleaving) • 스위치가 장치들을 일정한 비율로 정해진 순서대로 이동한다

시분할 다중화 (계속) • 동기 TDM, 다중화 풀기 처리 과정

시분할 다중화 (계속) • 프레임 구성 비트 • 타임 슬롯을 정확하게 분리할 수 있도록 들어오는 스트림의 동기화를 맞추기 위해 역다중화 허용

시분할 다중화 (계속) • 동기 TDM 예(프레임에 대한 데이터 전송율)

시분할 다중화 (계속) • 비트 채우기(Bit stuffing) • 서로 다른 데이터 전송률을 갖는 장치를 동기 TDM에 연결 시 사용하는 기술 • 속도의 차이가 5:1이면 time slot의 개수도 5:1로 배정 • 서로 다른 데이터 전송률이 정수배가 되어야 함 • 정수배가 되지 않는 경우 비트 채우기 기법 사용

시분할 다중화 (계속) • 비동기 TDM

시분할 다중화 (계속) • 비동기 TDM 프레임 예 a. 경우 1 : 3개의 라인 데이터 전송

시분할 다중화 (계속) b. 경우 2 : 4개의 라인만 데이터 전송

시분할 다중화 (계속) c. 경우 3 : 5개 라인 모두 데이터 전송

시분할 다중화 (계속) • 역다중화(Inverse Multiplexing) • 하나의 고속 회선에서 데이터 흐름을 받아서 총 데이터 속도의 손실 없이 동시에 여러 개의 저속 회선으로 전송될 수 있도록 분할하는 과정

시분할 다중화 (계속) • 다중화와 역다중화

시분할 다중화 (계속) • 왜 역다중화가 필요한가? • 서로 다른 데이터 전송 속도가 요구되는 데이터, 음성, 미디어를 보내고자 할 때 • [예] • Voice – 64 Kbps link • Data – 128 Kbps link • Video – 1.544 Mbps link

8.5 다중화 응용 : 전화 시스템 • 전화 망

공중망 사업자 서비스와 계층 구조 • 전화 서비스

아날로그 서비스

아날로그 서비스(계속) • 아날로그 교환 서비스(analog switched service) • 집에서 사용되는 다이얼 전화 서비스 • 공중 교환 전화망(PSTN : Public Switched Telephone Network)

아날로그 서비스(계속) • 아날로그 전용 서비스(Analog Leased Service) • 전용선을 소비자에게 제공, 다른 전화기와 영구적으로 연결

아날로그 서비스(계속) • 조율 회선(conditioned line) • 조율(conditioning) – 신호의 감쇄, 왜곡, 지연을 완화시켜 회선의 품질을 높이는 것 • 아날로그이지만 모뎀을 연결하면 디지털 데이터용선에도 사용

아날로그 서비스(계속) • 아날로그 계층구조

디지털 서비스 • 디지털 서비스 • 장점 • 아날로그 서비스보다 잡음에 덜 민감함 • 비용이 싸다

디지털 서비스(계속) • 디지털 서비스의 종류

디지털 서비스(계속) • 교환식/56 서비스 • 아날로그 교환 회선의 디지털 버젼 • 56Kbps이상의 데이터 전송률 허용 • DSU(Digital Service Unit) 필요

디지털 서비스(계속) • DDS(Digital Data Service) • 아날로그 전용선의 디지털 버젼 (최대 속도: 56Kbps) • DSU 사용

디지털 서비스(계속) • DS(Digital Signal) 서비스 • 디지털 신호의 계층 구조

디지털 서비스(계속) • T 회선(미국, 캐나다) Service Line Rate(Mbps) Voice Channels DS-1 DS-2 DS-3 DS-4 T-1 T-2 T-3 T-4 1.544 6.312 44.736 274.176 24 96 672 4032

디지털 서비스(계속) • 아날로그 전송용 T 회선

디지털 서비스(계속) • T-1 프레임 구조

디지털 서비스(계속) • 분할 T-1 회선 • DSU/CSU (Digital Service Unit/Channel Service Unit) 필요

디지털 서비스(계속) • E 회선 • 유럽은 E 라인으로 불리는 T-라인 버전을 사용 Voice Channels Rate(Mbps) Service 2.048 8.448 34.368 139.264 30 120 480 1920 E-1 E-2 E-3 E-4

디지털 서비스(계속) • 그 밖의 다중화 서비스 • ISDN(Integrated Service Digital Network) • SONET(Synchronous Optical Network) • ATM(Asynchronous Transfer Mode)

8.6 디지털 가입자 회선 • 기존 전기통신 네트워크를 이용하여 데이터, 소리, 영상, 멀티미디어 등과 같은 정보를 고속으로 전송하기 위한 새로운 기술 • DSL 계열 : ADSL, RADSL, HDSL, VDSL, SDSL

8 장 다중화 (Multiplexing)