하나의 채널로 여러 신호를? 멀티플렉싱이란

인터넷이 빠르고 효율적으로 작동하는 배경에는 여러 기술이 존재한다.
그중 하나가 바로 '멀티플렉싱(Multiplexing)'이다.
이 기술 덕분에 하나의 통신 채널로 여러 데이터가 동시에 전달될 수 있으며, 통신망의 효율과 성능을 크게 향상할 수 있다. 네트워크뿐 아니라 방송, 통신 등 다양한 분야에서 활용되는 멀티플렉싱의 개념과 원리를 알아보자.

 

멀티플렉싱(Multiplexing)이란?

멀티플렉싱(Multiplexing)은 하나의 통신 채널에서 여러 개의 신호나 데이터를 동시에 전송할 수 있도록 해주는 기술이다. 각 데이터를 구분 가능한 방식으로 결합하여 한 경로로 보낸 뒤, 수신 측에서는 다시 원래 데이터로 분리하는 과정을 통해 통신 효율을 높인다. 이 과정은 송신 측의 '멀티플렉서(Multiplexer)'와 수신 측의 '디멀티플렉서(Demultiplexer)'가 담당한다.

 

멀티플랙싱(Multiplexing)이라는 이름은 라틴어 어근인 'multi-'(많은)와 'plex' 또는 'plectere'(얽다, 꼬다)에서 유래되었다. 즉, '여러 개를 얽어 하나로 만든다'는 뜻에서 비롯된 용어다. 실제로도 여러 데이터 흐름을 하나의 경로로 결합했다가 다시 분리하는 과정이 핵심이기 때문에, 이 이름은 기술의 특성을 잘 반영하고 있다.

 

 

왜 멀티플렉싱이 필요할까?

선은 하나밖에 없는데, 이 선을 통해 보내고자 하는 데이터가 많으면 어떻게 해야 할까? 또 물리적으로 통신선이 하나 밖에 들어갈 공간이 없는데, 좀 더 다양한 데이터를 보내야 한다면? 멀티플렉싱은 효율을 높이고 속도를 빠르게 해주는 효과를 가지고 있다.

• 통신 회선을 효율적으로 사용하기 위해
• 대역폭을 절약하고 전송 속도를 향상하기 위해
• 물리적인 자원(케이블, 주파수 등)을 절감하기 위해
• 다수의 사용자나 데이터 흐름을 하나의 경로로 관리하기 위해

 

멀티플렉싱의 주요 종류

멀티플렉싱은 크게 4가지 종료류 나뉜다.

멀티플렉싱은 선을 통해 데이터가 이동하는 것을 효율적으로 하기 위해, 하나의 선에 다양한 데이터를 보내는 것으로 이해하면 쉽다. 라디오나 유선 전화, 이동통신, 인터넷, 광통신 등 용도에 따라 사용되는 기술이 다르다.

1. FDM (Frequency Division Multiplexing)
   • 서로 다른 주파수 대역으로 여러 신호를 전송
   • 아날로그 통신에서 주로 사용 (예: 라디오 방송)
2. TDM (Time Division Multiplexing)
   • 시간 슬롯을 분할해 각 신호에 번갈아 할당
   • 디지털 통신에서 주로 사용 (예: 전화망, 디지털 방송)
3. WDM (Wavelength Division Multiplexing)
   • 광통신에서 파장(색깔)을 나누어 여러 신호 전송
   • 광섬유 통신에 최적화됨
4. CDM (Code Division Multiplexing)
   • 각 데이터에 고유한 코드 부여해 동시에 전송
   • 무선 통신 및 휴대전화에서 사용됨 (예: 3G 이동통신)

 

멀티플렉싱의 사례

사례를 통해 멀티플렉싱을 이해해 보자. 

• 유튜브나 넷플릭스에서 여러 동영상 스트림을 한 연결로 전송
• 라디오나 텔레비전 방송이 하나의 채널로 여러 콘텐츠 송출
• 이동통신 기지국에서 여러 사용자와 동시 통신
• HTTP/2에서 하나의 TCP 연결로 여러 요청/응답 처리

시골에 가거나, 지방에 내려갔을 때, 같은 지상파 방송국인데, 그 지역 특색에 맞는 광고가 나오거나, 그 지역에 맞는 뉴스가 나오는 것을 본 경험이 있을 것이다. 이처럼, 하나의 채널로 다른 콘텐츠를 보낼 수 있는 것이 멀티플렉싱 기술이다.

 

멀티플렉싱과 HTTP/2

HTTP/2에서는 멀티플렉싱 기술을 통해 하나의 TCP 연결 안에서 여러 요청과 응답을 동시에 처리할 수 있다.

이는 페이지 로딩 속도를 크게 향상하고, 기존 HTTP/1.1에서 발생하던 HOL(HoL: Head of Line) 블로킹 문제를 완화해 준다.

우리가 잘 알고 사용하는 브라우저에서 이전까지 쓰던 HTTP/1.1 방식에서는, 하나의 TCP 연결 안에서는 하나의 요청과 응답을 처리할 수 있었는데, HTTP/2가 범용화 되면, TCP 연결 안에서 여러 요청과 응답이 가능해져 로딩 속도가 크게 향상될 것이다. 이러한 기술에 한쪽에도 멀티플렉싱 기술이 활용된다.

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멀티플렉싱은 네트워크 효율을 극대화하는 핵심 기술 중 하나다. 하나의 채널을 여러 데이터가 공유하도록 하여 자원 낭비를 줄이고, 더 많은 사용자와 데이터를 안정적으로 처리할 수 있게 만든다. 우리가 일상에서 사용하는 대부분의 통신 서비스는 멀티플렉싱 기술 위에서 작동하고 있다.

 

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