[컴퓨터통신] Multiplexing (2)

Cable Modem

Upstream: download를 위한 스트림

Upstream: upload를 위한 스트림

Headend scheduler에 의해서 데이터를 송수신할 Time slot을 관리한다.

  Headend scheduler는 그림과 같이 어떠한 Station이 데이터를 보내기 위한 time slot 요청이 들어오면 time slot을 할당(사용허가;Grant)해준다.

Cable spectrum division

  케이블에 Television data와 data channel을 함께 보내기 위해서는 cable spectrum은 세 갈래로 나뉘어야 하는데, User-to-network (Upstream), network-to-user (downstream), Television delivery로 구성된다.

User-to-network (Downstream): 5-40MHz (35MHz bandwidth)

Television Delivery (Downstream; TV): 50~550MHz (500MHz bandwidth)

Network-to-user (Upstream): 550~750MHz (200MHz bandwidth)

Multiplexing 관점에서는 TDM, Up/downstream을 나누는 관점에서는 FDM을 사용하고, Up/downstream의 내부에서는 TDM으로 데이터를 전송한다.

Q. Upstream은 왜 downstream에 비해 상대적으로 bandwidth가 좁은가?

A. 서버가 아닌 클라이언트이기 때문. 다운로드를 많이 쓰기 때문에 bandwidth를 downstream에 많이 할당한다.

Television에는 보통 64/256-QAM을 사용하고, Data transmission에는 QPSK나 16-QAM을 사용한다.

*QPSK (Quadrant-phase Shift Keying): 위상을 4개로 쪼개서 데이터 전달에 씀 (2비트)

 QAM (Quadrant Amplitude Modulation): 진폭과 위상 정보를 활용해서 데디터 전달에 씀 (4비트)

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line

비대칭형 (upstream과 downstream의 크기가 다름)

Multiplexing에 FDM을 사용 (POTS - 음성데이터: 25KHz)

  그림과 같이, ADSL은 0-20kHz를 Voice(POTS)에 할당하고, 25-200kHz는 Upstream과 250-1000kHZ는 Downstream에 사용한다. upstream과 downstream 사이에는 약 50kHz의 간격이 있는데, 이는 Guard band로써 인접 주파수끼리 간섭을 제거하기 위해 띄어놓은 주파수이다.

Echo cancellation

  그림의 (b)는 Echo cancellation으로 Upstream과 downstream간에 guard band가 없이도 데이터 전송에 간섭 현상을 제거하는 방법이다. Upstream과 downstream은 서로 간섭을 받게 되는데, crosstalk이 생기는 downstream 데이터에서 겹치는 upstream의 데이터를 빼면 원래 downstream의 데이터만 남게 된다.

  이 방법으로써 frequency bandwidth를 온전히 다 사용할 수 있게 된다.

Discrete Multitone (DMT)

Gain이 떨어지는 구간에서는 더 낮은 주파수로 보내서 SNR을 높이는 방법이다.

캐리어 시그널을 여러 주파수로 보낼 수 있도록 하는 것 (Multiple carrier signals)

4KHz의 서브채널로 나누어서 subchaannel 별로 다른 carrier(QPSK, QAM 등)를 걸어준다.

이론상 15.36Mbps, 실제로는 1.5~9Mbps의 전송률을 가짐.

VDSL

HDSL & SDSL의 경우는 2B1Q 코딩을 사용는데, VDSL의 경우 DMT와 QAM을 사용함

서비스마다 밴드를 나눠서 사용한다.

  (a)에 오타가 있다 (TDD -> FDD)

  

  무선에서는 Downlink/uplink라고 부르며, 유선에서는 downstream/upstream이라고 부른다.

FDD vs TDD

FDD

Uplink와 downlink 모뎀을 분리할 수 있어 구현 입장에서는 좋다.

동기화 이슈가 없음

2G, 3G, LTE(OFDMA)들이 이 방식 사용

TDD

Uplink와 Downlink사이에 guard time이 보장되어야 한다.

UL/DL을 time sharing 함 (flexible UL/DL link)

Wi-Fi

Effective data rate: R = B / 2(Tp + Tb + Tg)

Actual data rate: A = B / Tb = 2R (1 + (Tp + Tg) / Tb)

 *Tb = 실제로 전송된 데이터,  Tp = propagtion delay, Tg = guard time

FDMA + FDD vs TDMA + FDD

  전자의 경우 up/downlink를 FDD로 나누고, FDMA방식으로 분배해서 제공하며, 후자는 up/downlink를 FDD로 구분하고 그 내에서 TDD로 사용자에게 대역 제공.