멀티플렉싱은 단일 매체를 통해 여러 데이터 스트림을 결합하고 전송하는 데 사용되는 기술입니다. 데이터 스트림을 결합하는 프로세스를 멀티플렉싱이라고 하며 멀티플렉싱에 사용되는 하드웨어를 멀티플렉서라고 합니다.

멀티플렉싱은 멀티플렉서(Multiplexer)라는 장치를 사용하여 수행됩니다. 멀티플렉서 )는 n개의 입력 라인을 결합하여 단일 출력 라인을 생성합니다. 다중화는 다대일, 즉 n개의 입력 라인과 하나의 출력 라인을 따릅니다.

역다중화는 Demultiplexer( 디먹스 ) 수신 측에서 사용할 수 있습니다. DEMUX는 신호를 구성 요소 신호(1개의 입력과 n개의 출력)로 분리합니다. 따라서 역다중화는 일대다 접근 방식을 따른다고 말할 수 있습니다.

왜 멀티플렉싱인가?

• 전송 매체는 송신자로부터 수신자에게 신호를 보내는 데 사용됩니다. 매체는 한 번에 하나의 신호만 가질 수 있습니다.
• 하나의 매체를 공유하는 여러 신호가 있는 경우 각 신호에 사용 가능한 대역폭의 일부가 제공되는 방식으로 매체를 나누어야 합니다. 예를 들어, 10개의 신호가 있고 매체의 대역폭이 100단위인 경우 10단위는 각 신호에서 공유됩니다.
• 여러 신호가 공통 매체를 공유하면 충돌이 발생할 가능성이 있습니다. 이러한 충돌을 피하기 위해 다중화 개념이 사용됩니다.
• 전송 서비스는 매우 비쌉니다.

멀티플렉싱의 역사

• 다중화 기술은 여러 전화 통화가 단일 회선을 통해 전달되는 통신에 널리 사용됩니다.
• 다중화는 1870년대 초 전신에서 시작되었으며 현재 통신에 널리 사용됩니다.
• 조지 오언 스퀴어(George Owen Squier)가 개발한 전화 사업자 다중화 1910년에.

다중화의 개념

• n개의 입력 라인은 멀티플렉서를 통해 전송되고 멀티플렉서는 신호를 결합하여 복합 신호를 형성합니다.
• 복합 신호는 디멀티플렉서를 통과하고 디멀티플렉서는 신호를 구성 요소 신호로 분리하여 해당 목적지로 전송합니다.

멀티플렉싱의 장점:

• 하나의 매체를 통해 하나 이상의 신호를 보낼 수 있습니다.
• 매체의 대역폭을 효과적으로 활용할 수 있습니다.

다중화 기술

다중화 기술은 다음과 같이 분류될 수 있습니다.

주파수 분할 다중화(FDM)

• 아날로그 기술입니다.
주파수 분할 다중화단일 전송 매체의 사용 가능한 대역폭을 여러 채널로 세분화하는 기술입니다.

• 위 다이어그램에서 단일 전송 매체는 여러 주파수 채널로 세분화되며 각 주파수 채널은 서로 다른 장치에 제공됩니다. 장치 1에는 1~5 범위의 주파수 채널이 있습니다.
• 입력 신호는 변조 기술을 사용하여 주파수 대역으로 변환되고 멀티플렉서에 의해 결합되어 복합 신호를 형성합니다.
• FDM의 주요 목적은 사용 가능한 대역폭을 서로 다른 주파수 채널로 세분화하고 이를 서로 다른 장치에 할당하는 것입니다.
• 변조 기술을 사용하여 입력 신호는 주파수 대역으로 전송된 다음 결합되어 복합 신호를 형성합니다.
• 신호 변조에 사용되는 반송파는 다음과 같습니다. 하위 캐리어 . f1,f2..fn으로 표시됩니다.
FDM주로 라디오 방송과 TV 네트워크에 사용됩니다.

FDM의 장점:

• FDM은 아날로그 신호에 사용됩니다.
• FDM 프로세스는 매우 간단하고 쉬운 변조입니다.
• FDM을 통해 동시에 많은 수의 신호를 보낼 수 있습니다.
• 발신자와 수신자 간의 동기화가 필요하지 않습니다.

FDM의 단점:

단백질 지방인가

• FDM 기술은 저속 채널이 필요한 경우에만 사용됩니다.
• 누화 문제가 발생합니다.
• 많은 수의 변조기가 필요합니다.
• 높은 대역폭 채널이 필요합니다.

FDM의 응용:

• FDM은 일반적으로 TV 네트워크에서 사용됩니다.
• FM, AM 방송에 사용됩니다. 각 FM 라디오 방송국은 서로 다른 주파수를 가지며 다중화되어 복합 신호를 형성합니다. 다중화된 신호는 공중으로 전송됩니다.

파장 분할 다중화(WDM)

• 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing)는 광신호가 광섬유 케이블을 통해 전송된다는 점을 제외하면 FDM과 동일합니다.
• WDM은 단일 광섬유의 용량을 늘리기 위해 광섬유에 사용됩니다.
• 광섬유 케이블의 높은 데이터 전송률 기능을 활용하는 데 사용됩니다.
• 아날로그 다중화 기술이다.
• 멀티플렉서의 도움으로 다양한 소스의 광 신호가 결합되어 더 넓은 빛 밴드를 형성합니다.
• 수신 측에서는 디멀티플렉서가 신호를 분리하여 해당 목적지로 전송합니다.
• 프리즘을 사용하면 다중화(Multiplexing)와 역다중화(Demultiplexing)가 가능합니다.
• 프리즘은 다양한 광신호를 결합하여 복합신호를 형성하여 다중화기 역할을 할 수 있으며, 복합신호는 광섬유 광케이블을 통해 전송됩니다.
• Prism은 역동작, 즉 신호를 역다중화하는 작업도 수행합니다.

시분할 다중화

• 디지털 기술입니다.
• 주파수 분할 다중화 기법에서는 모든 신호가 서로 다른 주파수로 동시에 동작하지만, 시분할 다중화 기법의 경우 모든 신호가 서로 다른 시간으로 동일한 주파수에서 동작합니다.
• ~ 안에 시분할 다중화 기술 , 채널에서 사용 가능한 총 시간은 여러 사용자에게 분배됩니다. 따라서 각 사용자에게는 보낸 사람이 데이터를 전송할 시간 슬롯이라는 서로 다른 시간 간격이 할당됩니다.
• 사용자는 고정된 시간 동안 채널을 제어합니다.
• 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 기술에서는 데이터가 동시에 전송되지 않고 하나씩 전송됩니다.
• TDM에서는 신호가 프레임 형태로 전송됩니다. 프레임에는 각 프레임에 각 사용자 전용 슬롯이 하나 이상 포함되어 있는 시간 슬롯 주기가 포함되어 있습니다.
• 디지털 신호와 아날로그 신호를 모두 다중화하는 데 사용할 수 있지만 주로 디지털 신호를 다중화하는 데 사용됩니다.

TDM에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 동기식 TDM
• 비동기식 TDM

동기식 TDM

• 동기식 TDM은 모든 장치에 시간 슬롯을 미리 할당하는 기술입니다.
• 동기식 TDM에서는 장치에 데이터가 포함되어 있는지 여부에 관계없이 각 장치에 일정 시간 슬롯이 제공됩니다.
• 장치에 데이터가 없으면 슬롯은 빈 상태로 유지됩니다.
• 동기식 TDM에서는 신호가 프레임 형태로 전송됩니다. 시간 슬롯은 프레임 형태로 구성됩니다. 장치에 특정 시간 슬롯에 대한 데이터가 없으면 빈 슬롯이 전송됩니다.
• 가장 널리 사용되는 동기식 TDM은 T-1 다중화, ISDN 다중화 및 SONET 다중화입니다.
• n개의 장치가 있으면 n개의 슬롯이 있습니다.

동기식 TDM의 개념

위 그림에서는 동기식 TDM 기술이 구현되었습니다. 각 장치에는 특정 시간 슬롯이 할당됩니다. 타임 슬롯은 보낸 사람이 보낼 데이터가 있는지 여부에 관계없이 전송됩니다.

동기식 TDM의 단점:

• 데이터가 없는 빈 슬롯도 전송되므로 채널의 용량이 완전히 활용되지 않습니다. 위 그림에서 첫 번째 프레임은 완전히 채워져 있지만 마지막 두 프레임에서는 일부 슬롯이 비어 있습니다. 따라서 채널의 용량이 효율적으로 활용되지 않는다고 할 수 있습니다.
• 전송 매체의 속도는 입력 라인의 전체 속도보다 커야 합니다. 동기식 TDM에 대한 대안적인 접근 방식은 비동기식 시분할 다중화입니다.

비동기식 TDM

• 비동기식 TDM은 통계적 TDM이라고도 합니다.
• 비동기식 TDM은 동기식 TDM처럼 타임 슬롯이 고정되지 않는 기술이다. 시간 슬롯은 전송할 데이터가 있는 장치에만 할당됩니다. 따라서 비동기 시분할 멀티플렉서는 활성 워크스테이션의 데이터만 전송한다고 말할 수 있습니다.
• 비동기식 TDM 기술은 장치에 시간 슬롯을 동적으로 할당합니다.
• 비동기식 TDM에서는 입력 라인의 총 속도가 채널 용량보다 클 수 있습니다.
• 비동기 시분할 멀티플렉서는 들어오는 데이터 스트림을 받아들이고 빈 슬롯 없이 데이터만 포함하는 프레임을 생성합니다.
• 비동기식 TDM에서 각 슬롯에는 데이터 소스를 식별하는 주소 부분이 포함되어 있습니다.

• 비동기식 TDM과 동기식 TDM의 차이점은 동기식 TDM에서는 많은 슬롯이 활용되지 않지만 비동기식 TDM에서는 슬롯이 완전히 활용된다는 점입니다. 이로 인해 전송 시간이 단축되고 채널 용량을 효율적으로 활용할 수 있습니다.
• 동기식 TDM에서는 n개의 송신 장치가 있는 경우 n개의 시간 슬롯이 있습니다. 비동기식 TDM에서 n개의 전송 장치가 있는 경우 m이 n보다 작은 m개의 시간 슬롯이 있습니다( 중).
• 프레임의 슬롯 수는 입력 라인 수의 통계 분석에 따라 달라집니다.

비동기식 TDM의 개념

위 다이어그램에는 4개의 장치가 있지만 A와 C라는 두 장치만 데이터를 전송합니다. 따라서 A와 C의 데이터는 전송 라인을 통해서만 전송됩니다.

위 다이어그램의 프레임은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

위 그림은 데이터 부분에 데이터의 출처를 판별하는 주소가 포함되어 있음을 보여줍니다.