링크의 전송량이 링크에 연결된 장치들이 필요로 하는 용량보다 크다면 여분의 용량이 낭비되는 셈이 된다. 효율적인 시스템에서는 모든 자원의 활용도를 극대화해야 하는데, 대역폭은 데이터통신에서 가장 중요한 자원이다.
대역폭을 효율적으로 사용하기 위해, 다중화된 시스템에서는 n개의 장치가 단일 링크의 용량을 공유하며, 다중화기는 여러 데이터 흐름을 1개의 흐름으로 조합하며, 역다중화기는 이 단일 데이터흐름을 여러개의 데이터 흐름으로 분해하게 된다.
링크는 물리적인 경로를 의미하며, 채널은 주어진 한 쌍의 장치들 사이의 전송을 위한 하나의 경로를 의미한다. 따라서, 하나의 경로에는 n개의 채널이 존재할 수 있다. 여기서, 신호는 주파수분할다중화(FDM), 시분할다중화(TDM), 파형분할다중화(WDM)의 세가지 방법을 사용해서 다중화된다. FDM과 TDM은 아날로그 신호를 위한 것이며, WDM은 디지털 신호를 위한 것이다.
FDM(Frequency Division Multiplexing)은 전송되어야 하는 신호들의 대역폭을 합한 것보다 링크의 대역폭이 더 클 때 적용할 수 있는 아날로그 다중화 방법이다. 이 방법의 핵심은, 송신 장치에서 생성된 변조 신호들의 반송파가 서로 충분히 떨어져 있어야 하며, 다중화기는 이들 신호를 조합하여 하나의 신호를 생성하게 된다. 반송 주파수는 원래 데이터의 주파수와 간섭을 일으키지 않아야 한다. 그렇지 않다면, 역다중화기는 원래의 신호를 복원할 수 없게 된다.
FDM 다중화기는, 다중화기 내부에서 입력 신호 각각을 각기 다른 반송 주파수를 사용하여 변조한다.
여기서, 어떻게 FDM 다중화기가 제각기 다른 신호를 변조할 수 있는가? 예를 들어, 전화선은 4KHz 대역폭의 여러 신호들이다. 이러한 신호가 FDM 다중화기에 전달되었을 때, 제각기 다른 반송 주파수를 가지도록 다시 변조하며, 이들 반송 주파수들 사이에서 서로가 최대한 간섭이 발생하지 않도록 보호 대역을 두게 된다. 그리고, 이 신호들을 하나의 신호로 합쳐서 단일 신호로 내보내게 된다. 역다중화기는, 각각의 신호가 어떤 반송 주파수를 가지는지 알고 있기 때문에 적절히 신호를 분리해 낼 수 있다.
Library/Data Communication