시분할 다중화
시분할 다중화 (Time-Division Multiplexing, TDM)는 여러 개의 신호 채널이 하나의 통신 회선을 공유하기 위해 시간을 나누어 사용하는 디지털 또는 아날로그 다중화 방식이다. 각 채널은 정해진 시간 슬롯(Time Slot) 동안 회선을 독점적으로 사용하여 데이터를 전송하며, 이 시간 슬롯들이 반복적으로 할당되어 여러 채널이 번갈아 가며 회선을 이용한다.
개요
시분할 다중화는 효율적인 통신 회선 사용을 위해 개발되었다. 여러 저속의 데이터 스트림을 하나의 고속 데이터 스트림으로 결합함으로써, 통신 회선의 활용도를 높이고 비용을 절감할 수 있다. 특히, 음성 통신과 같이 실시간성이 중요한 데이터 전송에 유용하게 사용된다.
동작 원리
- 시간 슬롯 할당: 각 채널에 고유한 시간 슬롯이 할당된다. 시간 슬롯의 길이는 전송해야 할 데이터의 양과 전체 채널 수에 따라 결정된다.
- 데이터 전송: 각 채널은 할당된 시간 슬롯 동안 자신의 데이터를 전송한다. 송신 측에서는 다중화기(Multiplexer)를 사용하여 여러 채널의 데이터를 시간 슬롯 순서대로 하나의 스트림으로 결합한다.
- 데이터 분리: 수신 측에서는 역다중화기(Demultiplexer)를 사용하여 수신된 데이터 스트림을 각 채널의 시간 슬롯에 따라 분리하고, 해당 채널로 전송한다.
- 동기화: 시분할 다중화는 송신 측과 수신 측 간의 정확한 동기화가 중요하다. 동기화가 어긋날 경우, 데이터가 잘못된 채널로 전송되거나 데이터 손실이 발생할 수 있다.
장점
- 회선 효율성: 하나의 통신 회선을 여러 채널이 공유하므로 회선 이용률을 높일 수 있다.
- 유연성: 다양한 데이터 전송 속도를 가진 채널을 통합할 수 있다.
- 비용 절감: 통신 회선 사용 비용을 절감할 수 있다.
단점
- 동기화 문제: 송신 측과 수신 측 간의 정확한 동기화가 필수적이다.
- 오버헤드: 시간 슬롯 관리를 위한 오버헤드가 발생할 수 있다.
- 고정 할당: 채널의 데이터 전송량이 적더라도 할당된 시간 슬롯을 낭비할 수 있다.
종류
- 동기식 시분할 다중화 (Synchronous TDM): 각 채널에 고정된 시간 슬롯을 할당한다.
- 비동기식 시분할 다중화 (Asynchronous TDM): 데이터 전송이 필요한 채널에만 시간 슬롯을 할당한다. 통계적 다중화(Statistical Multiplexing)라고도 불린다.
활용 분야
- 음성 통신: 전화망에서 여러 통화를 하나의 회선으로 전송하는 데 사용된다.
- 데이터 통신: 여러 단말기의 데이터를 하나의 회선으로 전송하는 데 사용된다.
- 위성 통신: 위성 채널의 효율적인 사용을 위해 사용된다.
관련 기술
- 다중화 (Multiplexing)
- 주파수 분할 다중화 (Frequency-Division Multiplexing, FDM)
- 부호 분할 다중화 (Code-Division Multiplexing, CDM)