Bandwidth Utilization: Multiplexing and Spreading

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1 Bandwidth Utilization: Multiplexing and Spreading
Chapter 6 Bandwidth Utilization: Multiplexing and Spreading

2 다중화(multiplexing) 단일 통신 링크를 통하여 여러 개의 신호를 동시에 전송하도록 하는 것
다중화기(multiplxer, MUX) 다중복구기, 역다중화기(demultiplexer, DEMUX)

3 다중화 방법의 종류 FDM WDM TDM 통계적 TDM

4 주파수 분할 다중화(FDM)

5 FDM 과정

6 예제6.1 음성 채널의 대역은 4KHz라고 하자. 3개의 음성 채널을 20에서 32KHz 대역을 갖는 링크로 다중화하여 전송하고자 한다. 주파수 도메인을 사용하여 다중화 링크의 구성을 보여라. 경계 밴드(guard band)는 없다고 가정한다.

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8 파장 분할 다중화(WDM) 광섬유에 여러 개의 파장의 신호를 전달하는 방법

9 시분할 다중화(TDM) 높은 전송 비트율(대역폭)을 갖는 고속의 링크에 저속의 링크로부터 전송되는 비트를 연속하여 순차적으로 전송한다. 저속의 링크로부터 입력되는 비트들은 한 비트 혹은 바이트 혹은 일정 길이의 비트 단위로 전송된다. 저속의 링크로부터 입력되는 비트들은 출력 링크에서 프레임으로 구성되며, 프레임 내에 각 링크의 비트가 차지하는 위치(slot)가 정해져 있다. 디지털 데이터 신호를 다중화하는 방식이다.

10 TDM

11 TDM의 효율성 입력되는 데이터가 없으면 출력 프레임에는 해당 비트(혹은 바이트)는 비어 있게 된다. 따라서 입력 링크에서 연속적으로 데이터가 도착하지 않는다면 전송 효율이 떨어진다.

12 속도가 다른 입력 신호의 다중화 다단계 다중화 복수 틈새 할당 펄스 채워넣기

13 TDM에서의 동기화 동기화를 위해서 각 프레임 앞에 동기화 비트를 끼워 넣는다.

14 디지털 신호 서비스 현재 전화망에서는 TDM 기반으로 신호를 다중화하여 전송하고 있다.
PCM 코딩을 사용할 경우 가장 기본 전송 신호(DS0)의 비트율은? 이것을 기본 신호로 다중화하는 그룹을 정해놓았다. 이것을 디지털 전송 계위라고 한다.

15 디지털 전송 계위(Digital Hierachy)
DS-0: 한 개의 음성 채널

16 디지털 전송 계위

17 T1 회선

18 T1 프레임 구조

19 유럽의 디지털 전송 계위 E-0: 한 개의 음성 채널

20 통계적 TDM TDM과 다르게 출력 프레임 내에 입력 링크의 데이터가 차지하는 고정적인 slot이 없다. 따라서 입력 데이터가 없더라도 프레임 내에 계속 비트를 채워서 전송할 수 있다. 따라서 TDM 보다 전송 효율이 높다. 하지만 이렇게 하기 위해서는 프레임 내에 비트들은 어떤 링크에 속해있는지를 나타내는 주소 정보가 있어야 한다.

21 TDM과 통계적 TDM의 비교

22 대역 확산(Spread Spectrum)
대역 확산 방법은 여러 신호를 결합하여 보내는 방법이다. 하지만 원래 목적은 다중화에 있는 것이 아니라 제3자가 신호를 엿듣거나 방해하지 못하도록 하는 것이다. 두 가지 방법 Frequency Hopping Spread Spectrum(FHSS) Direct Sequence Spread Spectrum(DSSS)

23 주파수 뛰기 대역 확산(FHSS) 일정한 주기 마다 사용하는 주파수를 변경한다.
아래 그림에서 신호의 대역의 B일때 8B의 대역을 사용하여 주기 마다 주파수를 변경하고 있다.

24 FHSS와 FDM의 대역폭 공유 비교

25 직접 순열 확산 방식(DSSS) 각 데이터 비트를 확산 코드를 사용하여 n비트로 대체한다.

26 DSSS의 대역폭 공유 DSSS는 그 자체로는 대역폭 공유를 할 수 없다.