[NW] 다중화 (시분할 다중화)

2023.06.04 - [NW] - [NW] 다중화 (주파수 분할 다중화)

[NW] 다중화 (주파수 분할 다중화)

 

 

시분할 다중화

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시분할 다중화(TDM, time-division multiplexing)는 링크의 높은 대역폭을

여러 연결이 공유할 수 있도록 하는 디지털 과정이다.

 

FDM에서 대역의 일부를 공유하는 대신에 시간을 공유하는 것이다.

 

 

 

FDM처럼 같은 링크가 사용되지만, 링크는 주파수가 아닌 시간별로 구획되었다.

 

그림에서 1,2,3,4번 신호에 순차적으로 링크를 차지하고 있다.

이는 발신지 1로부터 오는 메시지는 목적지가 1,2,3,4 중 무엇이 되었든

그 중 하나로만 항상 전달된다는 것을 의미한다.

 

또한 서로 다른 발신지로부터의 디지털 데이터가 하나의 시간 공유 링크로 합쳐진다.

 

TDM은 여러 개의 저속 채널을 하나의 고속 채널로 조합한 디지털 다중화 기술이다.

 

TDM은 동기 방식과 통계 방식으로 나눌 수 있다.

 

 

동기 TDM

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동기 TDM에서는 각 입력 연결은 데이터가 없어도 해당 출력 창구를 갖는다.

 

 

시간슬롯(또는 틈새)과 프레임

 

 

 

각 연결의 데이터 흐름은 단위별로 나뉘어 있고,

링크는 각 연결로부터 한 단위씩 합해서 하나의 프레임을 만든다.

 

한 단위의 크기는 1비트가 될 수도 있고,

1바이트 또는 하나의 데이터 블록이 될 수도 있다.

 

각각의 입력 단위는 하나의 출력 단위가 되어

하나의 출력 시간슬롯을 갖는다.

 

출력 시간슬롯 기간은 입력 시간슬롯 기간보다 n 시간만큼 짧다.

입력 시간슬롯이 T인 경우, 출력 시간슬롯은 T/n이고, n은 입력 수 이다.

 

즉, 출력 연결의 단위는 짧은 기간을 가져 더 빠르게 전송되는 것이다.

 

TDM에서는 링크의 전송률은 n배 빠르고, 단위 기간은 n배 짧다.

 

 

끼워넣기

 

 

 

TDM은 하나의 다중화기 쪽에서, 다른 하나의 다중화를 푸는 장치 쪽에서

매우 빠르게 도는 스위치로 표시할 수 있다.

 

다중화기 쪽에서는 스위치가 연결 앞에서 열리게 되며,

그 연결이 경로에 한 단위를 전송할 기회를 얻는다.

이 과정을 '끼워넣기'라고 한다.

 

 

빈 슬롯

 

 

 

동기 TDM은 발신지가 전송할 데이터가 없으면 출력에서의 해당 슬롯은 비게 되어

효율적이지 못하다.

 

위의 그림에서 입력 회선 중 하나가 전송할 데이터가 전혀 없으며 남은 입력 회선 하나는

비연속적인 데이터를 갖는 경우이다.

 

출력 프레임의 어떤 프레임도 다 차지 못했다.

 

이와 같이 빈 슬롯을 제거하여 효율을 높일 수 있는 방법이

통계적 TDM이다.

 

 

통계적 TDM

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동기 TDM에서는 각 입력 회선은 출력 프레임에 예약된 슬롯을 가지고 있다.

통계적 TDM에서는 대역폭 효율을 높이기 위해 슬롯은 동적으로 할당된다.

 

입력 회선이 전송할 만한 충분한 데이터가 있는 경우에만

출력 프레임의 슬롯을 할당받는다.

 

통계적 다중화에서는 각 프레임의 슬롯 수는 입력 회선의 수보다 적다.

 

 

동기 TDM은 입력과 출력 사이에 미리 지정된 관계로 인해 주소가 필요 없는데

통계적 TDM의 경우에는 미리 할당되거나 예약된 슬롯이 없기 때문에

주소를 각 슬롯에 넣어주어야 한다.

 

통계적 TDM에서 슬롯은 데이터 및 주소를 같이 실어나르므로

주소에 대한 데이터의 상대적 비율이 전송을 효율적으로 할 만큼 커야 한다.

 

예로 1비트를 전송하기 위해 3비트 주소를 사용하는 것은 비효율적이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

* 해당 글은 '데이터통신과 네트워킹' 책을 참고하여 작성하였습니다. 출처: 데이터통신과 네트워킹 5 (Forouzan)