7. 다중화 및 다중 접속방식 - 통신자원 할당

[그륵]

다중화 (Multiplexing)와 다중접속 (multiple access)은 한정된 통신 자원을 여러 사용자가 효율적으로 나누어 쓰기 위한 핵심기술

쉽게 말해, 통신자원이라는 "하나의 도로"를 어떻게 나누어 달릴 것인가에 대한 방법론

두개념의 차이점과 주파수, 시간, 코드 등 통신자원을 할당하는 4가지 대표적인 방식을 정리하면

다중화 (multiplexing) vs 다중접속 (mutiple access)

개념은 비슷하지만 자원을 나누는 주체와 위치가 다름

다중화 (multiplexing)

• 개념 : 한 장치가 여러개의 데이터 신호를 모아서 하나의 통신선으로 보내는 기술
• 예시 : 한 기지국이 여러 스마트폰으로 가는 데이터를 묶우서 한번에 송신하는 상황

다중접속 (mutiple aceess)

• 개념 : 여러사용자 (장치)가 하나의 통신자원 (기지국)에 동시에 연결하는 기술
• 예시 : 여러사람이 각자의 스마트폰으로 하나의 기지국에 동시에 전화를 거는 상황

통신자원 할당 방식 4가지

어떤 기준으로 자원을 쪼개느냐에 따라서 크게 4가지로 나눕니다. 방 한칸 (통신공간)에서 여러사람이 대화하는 상황에 비유하면 이해가 쉬움

1. 주파수 분할 (FDM/FDMA)

"통신도로를 차선(주파수) 별로 쪼개기"

• 할당방식 : 전체 주파수 대역을 여러개 좁은 주파수로 잘게 나누어 각각 할당
• 대화비유 : 넓은 방을 칸막이로 막고, 각자 다른 방에 들어가서 동시에 이야기하는 것
• 특징 : 서로 주파수가 다르므로 상호간섭이 없음. 하지만 사용하지 않는 주파수가 생기면 자원이 낭비
• 사례 : 아날로그 라디오 (FM/AM), 1세대 이동통신

2. 시간분할 (TDM/TDMA)

"통신도로를 이용하는 시간 (타임슬롯)별로 쪼개기"

• 할당방식 : 주파수는 같은 것을 통째로 쓰되, 데이터가 지나가는 시가늘 아주 짧게 쪼개어 번갈아 가며 할당
• 대화비유 : 한방에서 여러사람이 순서를 정해 아주 빠르게 한 마다씩 돌아가면 이야기 하는 것
• 특징 : 주파수를 효율적으로 쓰지만, 시간 타이밍을 완벽하게 맞추는 동기화 기술이 필수적
• 사례 : 2세대 (2G) GSM이동통신

3. 코드분할 (CDM / CDMA)

"같은 시간, 같은 주파수에서 암호(코드)로 구별하기"

• 할당방식 : 시간과 주파수를 쪼개지 않고 모두 공유합니다. 대신 데이터마다 고유한 수학적 암호코드를 부여하여 구별
• 대화비유 : 한 방에서 모든 사람이 동시에 이야기 하지만, 1조는 한국어, 2조는 영어, 3조는 프랑스어로 말하는 것. 자기조의 언어만 귀에 쏙쏙들어오고 나머지는 소음처리
• 특징 : 고간효율성이 극대화 되어 수용 인원이 늘어남. 다만 사용자가 너무 많아지면 서로 소음(간섭)이 심해짐
• 사례 : 3G 이동 통신

4. 직교 주파수 분할 (OFDM / OFDMA)

"주파수를 촘촘하게 겹쳐서 극도로 쪼개기"

• 할당방식 : 주파수를 아주 앏은 가닥 (부반송파)으로 쪼갭니다. 이 때 주파수 신호들이 서로 방해하지 않는 특성(직교성)을 이용해 고밀도로 촘촘하게 겹쳐서 전송
• 대화비유 : 목소리 톤을 아주 정밀하게 튜닝하여, 서로 전혀 섞이지 않는 수많은 음역대로 동시에 속삭이는 것
• 특징 : 현대 무선통신의 표준. 데이터 전송 속도가 압도적으로 빠르고, 주파수 낭비가 거의 없음
• 사례 : Wi-Fi, 4G LTE, 5G이동통신