다중화 기술: 하나의 전송 링크를 채널로 나누는 방법
다중화의 원리와 FDM·TDM·WDM·CDM 방식의 차이, 통신망과 광전송 환경에서의 적용 분야를 정리한다.
2026-08-14 · 최초 발행 2025-07-16
하나의 전송로를 여러 신호가 공유하는 방식
다중화(Multiplexing)는 하나의 통신 링크로 여러 데이터 신호를 동시에 전달하는 기술이다. 1개의 전송로(link)에 n개의 채널(channels)을 구성해 전송 자원을 나눠 쓴다.
여러 신호를 정해진 기준으로 겹쳐 하나의 고속 신호로 만든 뒤 전송하고, 수신 측에서 다시 분리한다. 대역폭 활용도를 높이고 비용을 줄이며 시스템 용량을 확장하는 데 쓰인다. 핵심은 하나의 전송 매체가 여러 신호를 동시에 운반하도록 만드는 데 있다.
채널을 나누는 기준에 따른 방식
주파수 대역을 분리하는 FDM
주파수 분할 다중화(FDM: Frequency Division Multiplexing)는 전체 대역폭을 여러 주파수 대역으로 나누고, 채널마다 서로 다른 대역을 배정한다. 채널 간 간섭을 막을 수 있어 라디오 방송, 케이블 TV, ADSL에 적용된다.
구현이 비교적 단순하고 실시간 통신에 맞지만, 대역 사이의 간섭을 방지하기 위한 가드밴드가 필요해 대역폭 효율이 낮아질 수 있다.
시간 슬롯을 배정하는 TDM
시분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing)는 하나의 통신 채널을 시간 단위로 나눠 사용자가 순서대로 데이터를 보낸다. 동기식 TDM은 고정된 시간 슬롯을 할당하며, 비동기식 TDM(통계적 TDM)은 데이터가 발생했을 때만 슬롯을 할당한다.
ISDN, T-carrier 시스템, 디지털 전화망에서 사용된다. 디지털 시스템으로 구현하기 쉽고 대역폭 효율을 높일 수 있지만, 정확한 동기화가 필요하고 지연이 생길 수 있다.
광섬유에서 파장을 나누는 WDM
파장 분할 다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing)는 서로 다른 파장, 즉 색상의 빛을 하나의 광섬유에 함께 실어 보내는 방식이다. 각 채널은 서로 다른 파장의 빛으로 변조된다.
CWDM(Coarse WDM)은 상대적으로 적은 수의 채널과 넓은 파장 간격을 사용한다. DWDM(Dense WDM)은 많은 수의 채널을 좁은 파장 간격으로 운용한다. 대용량 백본 네트워크, 해저 케이블, 메트로 네트워크에서 활용되며, 기존 광섬유 인프라를 활용하면서 높은 대역폭 효율을 얻을 수 있다. 반면 장비 비용이 높고 구현이 복잡하다.
고유 코드로 신호를 구별하는 CDM
코드 분할 다중화(CDM: Code Division Multiplexing)는 사용자별 고유 코드를 부여해 같은 주파수 대역을 공유하게 하는 방식이다. 스펙트럼 확산(Spread Spectrum) 기술을 사용하며, 각 신호는 고유 코드로 인코딩된 상태에서 동시에 전송된다.
CDMA 이동통신, GPS, 군사 통신이 적용 사례다. 주파수 재사용 효율과 보안성, 간섭 저항성을 높이고 용량 확장을 쉽게 할 수 있다. 대신 신호 처리가 복잡하며 정확한 동기화가 요구된다. 니어-파 문제(Near-Far Problem)가 발생할 가능성도 있다.
선택 기준은 전송 매체와 채널 분리 방식이다
| 다중화 기술 | 분할 기준 | 주요 적용 분야 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|---|
| FDM | 주파수 | 라디오, 케이블 TV | 구현 간단, 실시간 통신 | 가드밴드 필요, 대역폭 낭비 |
| TDM | 시간 | 디지털 전화망, 컴퓨터 네트워크 | 디지털 구현 용이, 효율적 | 동기화 필요, 지연 발생 |
| WDM | 파장(빛) | 광통신, 대용량 백본 | 초고속 대용량 전송 | 고가 장비, 복잡한 구현 |
| CDM | 코드 | 이동통신, 군사통신 | 보안성, 간섭 저항성 | 복잡한 신호처리, 동기화 |
통신 인프라에서의 활용
이동통신은 세대별로 다중화 방식을 조합해 왔다. 2G(GSM)는 TDMA/FDMA 조합을 사용하고, 3G(CDMA2000, WCDMA)는 CDMA 기반이다. 4G(LTE)는 OFDMA(Orthogonal FDMA)를 사용하며, 5G는 개선된 OFDMA와 다양한 다중화 기술을 조합한다.
인터넷 백본에서는 DWDM이 핵심 역할을 맡는다. 단일 광섬유에 80개 이상의 채널을 구현하고, 채널당 100Gbps 이상의 전송 속도를 제공해 하나의 광섬유로 수 테라비트의 데이터를 전송할 수 있다.
방송 환경에서는 지상파 TV와 라디오가 FDM 기반으로 여러 채널을 전송한다. 디지털 방송(DVB, ATSC)은 TDM 기반으로 여러 프로그램을 다중화하며, 케이블 TV는 FDM으로 수백 개 채널을 동시에 보낸다.
가정용 인터넷 서비스에도 같은 원리가 쓰인다. ADSL은 FDM으로 하나의 전화선에서 음성과 데이터를 분리하고, 케이블 인터넷은 TV 신호와 인터넷 데이터를 FDM으로 공존시킨다. 광인터넷(FTTH)은 WDM으로 여러 서비스를 동시에 제공한다.
공간·직교·동적 할당으로 확장되는 전송 방식
다중화는 공간과 직교성, 자원 배분 방식으로 확장되고 있다. SDM(공간 분할 다중화)은 다중 코어 광섬유나 다중 모드 광섬유를 사용해 공간적으로 채널을 분리한다. OFDM(직교 주파수 분할 다중화)은 주파수 간 직교성을 활용하는 고급 FDM 방식이다.
여러 다중화 기술을 결합하는 하이브리드 시스템도 활용되며, AI 기반 동적 자원 할당은 인공지능으로 다중화 자원을 최적으로 분배하는 방향이다. 전송 매체와 서비스 특성에 맞는 분할 기준을 선택하는 일이 네트워크 아키텍처 설계와 최적화의 출발점이 된다.