네트워크: 멀티플렉싱

이번 시간에는 멀티 플렉싱의 개념과 종류, 비슷하지만 다른 종류의 플렉싱에 대해서 정리할 것이다.

 

 

먼저 멀티플렉싱이란 무엇인가?

간단하게 예를 들자면 같은 시간, 같은 극장에서 여러개의 상영관이라는 다른 공간에서 동시에 영화를 상영하는 것과 비슷하게 보면 된다. 네트워크를 이용할 때, 여러 명의 사용자가 동시에 네트워크에 연결되어서 동시에 사용하는 경우를 말한다.

 

왜 사용할까?

목적은 리소스를 적절하게 나눠서 사용하기 위해서 멀티 플렉싱이라는 개념이 나왔다. 

* 리소스의 단위를 채널이라고 부른다(채널은 분야에 따라서 다르게 부를 수 있다).

전송이 가능한 리소를 어떻게 나눠서 사용하는가? 실제 링크는 하나지만 여기에는 N개의 로지컬한 채널이 있다.

 

 

그렇다면 어떻게 멀티플렉싱을 할 것인가??

1. FDM

 

- 여러개의 서로 다른 데이터를 서로 다른 서브 케리어에 모듈레이션 한다. 이 때 서브 케리어의 주파수가 미묘하게 다를 것이다. 즉, 한 채널 당 사용하는 주파수를 나눠서 사용한다. 

 

- 서브 캐리어 별로 각각의 독립적인 메세지를 합쳐서 보낼 것이다. 받을 때는 bandpass filter를 사용하는데, 이 필터는 원하는 부분만 걸러내는 필터이다.

 

신호 처리적인 개념 설명이 나오는데, 이 부분은 일단 개념으로만 확인

 

 

2. WDM

- FDM에 극단적인 케이스라고 보면 된다. FDM의 구조와 비슷하다

- Wavelength에 따라서 frequency가 결정되는데, frequency에 따라서 또 변조를 하기 때문에 구조가 비슷하다고 말할 수 있다.

 

3. TDM

- 시간을 나눠서 데이터를 보내는 방법이다.

- 예를 들어서 input 1,2의 신호가 시간을 나눠서 input 1, 2, 1, 2, 1, 2 이런식으로 시간마다 나눠서 보낸다. 겉으로 보기에는 여러 연결을 동시에 하는 것처럼 보이지만 실제로는 아니다.

 

그렇다면 듀플렉스는 무슨 개념인가?

멀티 플렉스와 비슷하지만, 듀플렉스와 같은 경우는 전화 통화할 때, 말하면서 들을 수 있는 예시를 볼 수 있다.

 

하나의 링크간에 동시에 송신과 수신을 하는 것처럼 할 수 있게 하는 것인가?

FDD - frequency dividsion duplex

TDD - time division duplex

* 듀플렉스 개념과 멀티 플렉스 개념을 구분해보자!

 

FDMA는 여러 사용자가 동시 통신을 위해 동일한 물리적 채널을 공유 할 수 있도록 FDM을 사용한다는 것이 널리 알려져 있습니다.

 

다중 접속(Multiple access)은 무슨 개념인가?

멀티 플렉스가 해당되는 기준은 여러 개의 데이터 소스가 전달되는 것을 의미한다. 하지만 멀티플 접근은 사용자 단위라고 볼 수 있다. 어떻게 보면 비슷한 개념이지만 멀티 플렉스가 더 구체적인 케이스라고 볼 수 있다. 

즉, 여러 명의 사용자들이 동시에 접근할 수 있게 하는 개념을 의미한다.

 

어떤 종류의 다중 접속이 있을까?

 

1. FDMA(frequency) - 사용자를 주파수로 구분한다.

2. TDMA(time)

3. SDMA(spatial) - 빔 포밍? 공간을 나눠서 다중 접속을 한다.

4. CDMA(code)

-

 

빔 포밍을 한다?

 

그리고 또 무엇이 있을까? 우리나라는 CDMA의 최초 사용 서비스 국가이다. 그러면 CDMA는 무엇인가? 굉장히 특이한 방식을 사용한다. Code division multiple access이다. Code를 나눠서 멀티플 접근을 한다.

 

Code를 나눠서 사용한다. 여러 사용자가 시간과 주파수를 공유한다. 그런데 같은 길에 너도 가고 나도 간다는 말이다? 이거 어떻게 가능한가? 고유한 코드를 이용해서 전송한다는 것이다.

보낼때도 특정 신호에 코드를 곱해서 보내고 받을 때도 곱해서 받는다. 특정 신호를 곱했더니 원래 신호가 나온다.

단말기 마다 코드를 다르게 가지고 있다. 그래서 a와 통신하는 애는 a코드를 곱해서 받는다.

그래서 이거 계산하는 문제 나올 것같다.

 

같은 자원을 주파수, 시간으로 구분하지 않고도 재활용할 수 있다. 하지만 이와 같은 경우는 수신기 구조가 복잡하다 -> 곱하고 빼야해서,

고속 전송이 왜 어렵다? 0,1,0,1을 보내고 싶은데, 이 부분이 이해가 안될 것이다

곱해진 신호는 원래 방법보다 높은 주파수 성분이 많아진다.왜냐하면 높은 주파수 성분을 곱했으니깐!

그래서 원래의 신호를 A라고 하고 코드가 곱해진 신호가 B라고 한다면 원래의 신호의 bandwidth가 어느정도라면 곱해진 bandwidth는 더 커진다. 즉, 신호 자체의 bandwidth가 더 높아지기 때문에 그렇다. 이런 경우는 스펙트럼이 확산된다고 한다. 스펙트럼이 확산되는 부분이 마냥 나쁜 것은 아니다.

Code의 주파수를 chip rate라고 한다. cdma에서 곱해지는 코드의 rate를 chip rate라고 한다