[컴퓨터 네트워크] Chapter6. 대역폭 활용 -다중화,스펙트럼 확장

1. Multiplexing 다중화 : 제한된 대역폭의 효율적 사용을 위함
   1. FDM 주파수 분할 다중화
   2. WDM 파장 분할 다중화
   3. TDM 시분할 다중화
2. SS Spectrum Spreading 스펙트럼 확장 : 프라이버시와 방해전파 방지를 위함
   1. FHSS 주파수 홉핑 스펙트럼 확산
   2. DSSS 직접 순서 확산

1. 다중화 (n→1, mux)

• 한 링크로 여러 기기가 동시 전송하기 위한 기술
• MUX, DEMUX

1) FDM Frequency-Division Multiplexing 주파수 분할 다중화

여러 아날로그신호 합성 → 하나의 아날로그 신호

전송되는 신호들의 대역폭 합계 < 링크 대역폭 일 때 가능

각 기기의 신호를 모두 다른 반송주파수로 변조 후 복합신호로 합침!

반송주파수들은 보호대역을 사이에 둠. 원래 데이터와 간섭을 일으켜선 안됨. → 이 둘을 만족해야 복구 가능.

디지털 신호에 쓸 수 있다면 아날로그로 변조 후 사용해야 함

• 복호기 : 다중화된 신호를 필터(특정 대역을 기준으로 원 신호의 대역폭만 통과시키는 회로)를 사용하여 다시 분리함.

2) WDM Wavelength-

여러 개의 광학 신호 사용. 광케이블

기본 개념은 FDM과 같고 관섬유 채널을 기반으로 광학 신호를 사용함

빛 소스를 결합, 분리. 프리즘 이용해 광선을 휘게 함

3) TDM Time-

여러 개의 디지털 신호를 하나의 채널에 공유해 전송 → 제일 많이 씀. 유선.

전송매체의 전송률이 더 클 때 적용 가능

얘만 디지털!

다수의 저속 → 하나의 고속 채널

차널을 사용할 time slot을 할당함

데이터를 T단위로 잘라서 한 조각씩 모아 한 프레임으로 묶음. 한 프레임 T 안에서 시간을 T/n씩 할당함. 각각은 T/n시간 동안 T크기의 데이터를 보냄(그정도의 채널 용량 필요)

전송률이 n배 빠르고 단위기간(한 프레임 보내는데 걸리는 시간)은 n배 짧다(프레임 단위로 잘라서 보내므로).

• 동기식 TDM : 기본적. 프레임 내의 time slot위치가 고정적. 간단. 저렴. time slot에 넣는 개수 조절 가능해서 전송률 조절 가능. 보낼 게 없는 기기도 빈 것(empty slots) 채워 보내야 해서 타임슬롯의 낭비.

• 비동기식 TDM : 통계적 TDM. time slot위치를 동적으로 결정. 빈곳에 주소를 채워담음. 대역폭 낭비를 최소화. 복잡. 비쌈

  → 효율은 좋지만 꽉채워보낼때는 품질 떨어짐. 주소가 더 많은 상황 발생

• Interleaving 인터리빙 : Switch가 장치 간을 일정한 속도로 이동하며 시간분배(?)

• 프레임 동기화 : time slot을 정확하게 분리하도록 프레임 간에 프레임 구성비트를 끼워넣음

4) CDM Code-

코드 활용. 용량증가하지만 보안 좋음. 무선에 사용.

1-1. 역다중화 Inverse Multiplexing

하나의 고속회선 → 여러개의 저속 회선. 손실없이 분할.

서로 다른 데이터 전속속도가 요구되는 데이터, 미디어 등을 보낼 때

• 데이터 전송율 관리 - 입력측들의 데이터율이 다른 경우 해결법

1. 다단계 다중화 : 정수배일 때 낮은 거 여러개를 한단계 더 묶음
2. 복수 틈새 할당 : 전송률이 큰 쪽에 time slot 여러개 할당
3. 펄스 채워 넣기 : 정수배 아닐 때, 비트 채우기Bit padding. 높은 데이터율에 맞춤.

2. 확산 대역 방식(Spread Spectrum)

서로 다른 소스로부터 오는 신호를 합침 → 큰 대역.

도청, 교란 방지 목적. 여분의 정보 추가.

1) FHSS 주파수 뛰기 대역확산

변조 시 한순간 갑자기 다른 반송파를 사용하여 변조함.

방법들

1. 임의 코드패턴을 만들어내어 표에서 고름.
2. 여러개의 신호가 대역폭을 공유하며 돌아가면서 사용

2) DSSS 직접 순열 확산 방식

n비트의 확산코드Chip으로 1비트를 n개의 bit로 대체함.

대역폭이 n배가 됨. 전송속도(전송율)도 n배가 됨.

효율은 떨어지지만 보안을 위해.