11 장 . 인터네트워킹

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11 장 . 인터네트워킹

강원도립대학교정보통신개론

학습목표 인터 네트워킹의 개념에 대해 이해한다 . X.25 프로토콜의 개념과 구조에 대해 이해한다 . 고속 WAN 으로 분류되는 네트워크에 대해 이해한

다 .

정보통신개론 2

1. 인터네트워킹 (Internetworking)

정보통신개론

3

LAN, MAN, WAN 등 다양한 통신망 혹은 컴퓨터 등을 상호 접속하여 연결해 만들어진 복잡한 네트워크를 인터네트워크 (Internetwork) 라고 하며 , 이러한 별개의 네트워크들을 하나의 통합된 네트워크로 만들어가는 과정 , 방법을 통틀어 인터네트워킹 (Internetworking)

이라한다 .

인터네트워킹의 선결과제 서로 다른 주소 지정 방법의 해결 서로 다른 최대 허용 패킷의 크기 서로 다른 네트워크 액세스 방식 서로 다른 종료 시간 (Time Out) 서로 다른 에러 회복 기법 서로 다른 상태 보고 기법 서로 다른 네트워크의 사용 방식 서로 다른 전송로 연결 방식


인터네트워킹 장비 선택 시 고려 사항 연결하고자 하는 망의 지역적 , 광역적 배선 시스템의

종류는 ? 지원되어야 할 프로토콜은 ? LAN 간의 데이터 전송량은 ? 필요한 통제와 관리의 수준과 종류는 ?


인터네트워킹 브리지 브리지의 기본 동작

브리지는 각 통신 포트로 수신되는 프레임 발신자의 데이터링크 계층의 주소를 해당 포트의 주소 목록에 유지한다 .(Learning)

수신된 프레임의 목적지 조소를 각 통신 포트의 주소 목록과 비교한다 .

만약 수신 포트의 주소 목록에서 목적지 주소가 있으면 , 프레임을 폐기하며 (Filtering)

다른 포트의 주소 목록에 있으면 , 해당 포트로 전송하고 , 없으면 수신 포트를 제외한 모든 포트에 전송한다 .(Forwarding)


인터네트워킹 라우팅 패킷 중계 단계

1. 상대방과 통신하기 위해 라우터를 거쳐야 하는 경우 , 발신자는 라우터의 데이터 링크 계층 주소와 수신자의 네트워크 계층 주소를 가진 정보를 전송

2. 이 패킷을 수신한 라우터는 이 패킷의 네트워크 계층 주소를 통해 중계 여부를 결정

3. 다음 경유지가 최종 수신자가 아닌 라우터인 경우 , 2 의 과정을 반복 .


2. X.25

정보통신개론

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X.25 는 데이터 통신에서 데이터 단말기기 (Data Terminal Equipment : DTE) 와 데이터 회선 단말 기기 (Data Circuit-terminating Equipment : DCE) 사이를 연결하기 위한 표준 인터페이스 규격으로 원거리에 있는 사용자도 공중 데이타망 접속이 가능하도록 CCITT( 국제 전신 전화 자문 위원회 ) 에서 발표된 프로토콜이다 . ISO OSI 프로토콜의 1 층에서 3 층까지를 담당하며 , DTE 와 DCE사이에 Point-to-Point 쌍방향 통신을 정의한다 .

X.25 의 계층구조

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9

X.25 의 레벨 1

사용자 단말 (DTE : Data Terminal Equipment) 과 회선종단 장치 (DCE : Data Circuit Terminating Equipment) 사이에 비트를 보내고 접속을 설정해 주는 접속 규격을 정의하는 레벨이다 .

X.25 의 레벨 2

OSI 참조모델의 계층 2 에 해당하는 데이터 링크 계층이며 , LAP(Link Access Procedure), MLP(Multi Link Procedure) 로 구성되어 있다 .

X.25 의 레벨 3

패킷 레벨로 부르는데 여기에는 망에 접속하여 호출설정하고 패킷을 교환하며 통신이 끝난 후 호출을 해제하는 절차가 정의되어 있다 . 이용자 패킷 이외에도 네트워크 운영에 필요한 제어 패킷도 포함되어 있다 .

X.25 용어정리 PSTN(public switched telephone network)

전세계적으로 연결된 음성 위주의 공중 전화망 집합을 의미하며 , 상용망과 국가소유 모두를 포함한다 . PSTN 은 전화를 발명한 벨 (Alexander Graham Bell) 의 시대로부터 계속해서 발전해온 회선 교환방식 전화망의 집합체이다 .

오늘날의 PSTN 은 전화국에서 사용자까지의 종단 링크 부분을 제외하고는 기술적으로 거의 완전히 디지털 방식으로 변화되었다 .

PSPDN(packet switched public data network) 패킷교환공중데이터망이라고 하며 , 데이터 전송 서비스를 제공하는 것이 목적이다 . PSPDN 에서 DTE(Date Terminal Equipment) 와 DCE (Data Circuit

Termination Equipment) 사이의 통신은 X.25 프로토콜에 의하여 규정되어 있으며 , PSPDN 의 망간 접속은 X.75 프로토콜을 사용하도록 ITU-T 에 규정되어 있다 .

PSPDN 과 성층권 중계기간의 연동은 망간의 연동이므로 PSPDN 망에서 사용되는 X.75 프로토콜을 성층권 중계기 신호방식으로의 변경이 필요하며 , 이 작업은 IWF에서 구현되어야 한다 .


X.25 의 서비스 내용 X.25 공중 패킷망에서 제공하는 서비스는 영구 가상회로

(Permanent Virtual Circuit) 와 가상호출 (Virtual call)로 나눌 수 있다 . 영구 가상회로 서비스

전용선을 이용하는 것과 유사 가상호출 서비스 패킷구조

데이터그램은 매 패킷마다 발신자와 수신자를 같이 갖고 있어 호출 설정 과정 없이 즉시 전송이 가능한 패킷 전송 방법이다 .


PAD(Packet Assembly/Disassembly) PAD[ 패드 ] 는 데이터 전송을 위해 , 데이터 흐름을

분리된 패킷들로 나누고 , 수신 측에서는 패킷을 다시 재조립하는 하드웨어 또는 소프트웨어 장치를 일컫는다 .

PAD 장비는 비동기 통신을 동기 통신으로 전환해 준다 .

PAD 는 패킷의 조립 분해뿐만 아니라 가상 호출 관련 기능도 수행


3. Frame Relay

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프레임릴레이는 X.25 패킷 교환서비스를 간소화한 서비스의 일종으로 최소의 에러체크만으로 패킷을 전송하는 기술이다 . X.25 패킷 교환망의 발전된 형태로 볼 수 있으며 프레임 단위로 데이터 교환 ( 스위칭 ) 을 수행한다 .

프레임 릴레이의 프로토콜

프레임 릴레이 망에서의 데이터 전송은 LAPF(Link Access Procedure for Frame mode) 프로토콜에 의해 이루어지며 전송의 단위는 바로 프레임이다 .

3.1 개요 (1/2) 등장배경

고속통신의 필요성 증가 종단 장비의 지능화 전송회선 환경의 개선

프레임릴레이란 ? 통계적 다중화 방식의 효율성과 고속 전송 특성이

결합된 프로토콜

14정보통신개론

3.1 개요 (2/2) 프레임릴레이의 목적

기존의 패킷 교환 개념을 유지하면서 고속의 신뢰성 있는 전송로를 사용하여 데이터 전송서비스를 제공하는 것

TDM 회선 교환 : 고정된 대역폭 할당 : 대역폭의 낭비 : 회선 단위의 교환

X.25 패킷 교환 : 망 자원의 효율적 사용 : - 64Kbps전송 속도의 한계 최대 : 지연 시간 많음

, , Bursty Data Traffic단말기의 고지능화 전송 선로의 고품질화 , LAN to WAN Internetworking문자 전송에서 그래픽 전송을 위한 고속 전송

Application 및 통신 환경의 변화

패킷 교환의 통계적 다중화

회선 교환의 고속 데이타 전송망

새로운 네트워크Access Protocol

필요성 대두 회선 공유


3.2 프레임릴레이 개념 (1/7) 데이터 전송과정

패킷 교환 vs. 프레임릴레이 에러 및 오류제어를 종단장치에서 수행

보관프레임

제어정보추가

보관 에러제어프레임

제어정보제거

프레임제어정보추가

보관 에러제어프레임

제어정보제거

제어정보추가 라우팅 라우팅 라우팅 제어정보

제거

송신측 수신측

네트워크 계층

데이터링크계층

물리 계층

(a) 패킷교환

프레임릴레이

정보추가라우팅 라우팅 라우팅

프레임릴레이

정보제거

송신측 수신측

데이터링크계층

(b) 프레임 릴레이

물리 계층


3.2 프레임릴레이 개념 (2/7) 데이터 전송과정 ( 내부기능 흐름도 )

?유효한프레임인가

?정보프레임인가

수신프레임의ACK ?를받았는가

윈도우를회전시킨다

?모든프레임은정상수신되었는가

타이머를멈춘다

L2 ACK 를보내고L2 헤더를벗긴다

윈도우내의?번호인가

폐기하고 재전송요청

에러복구

?데이터패킷인가

LCN ?활성된 인가

수신패킷에대한ACK ?를받았는가

다음에예상되는?번호인가

L3 ACK .보낸다

과정반복

타이머를재작동시킨다

다음에예상되는?번호인가

폐기한다

비정보프레임의 처리수행

에러복구실시

비데이터패킷처리

에러복구

에러복구

에러복구

?유효한프레임인가

DLCI ?정의된 인가

과정반복

폐기한다

폐기한다

패킷교환 프레임릴레이

Yes

No


3.2 프레임릴레이 개념 (3/7) 프로토콜 스택 비교

X.25 vs. 프레임릴레이

LAPF core 프로토콜의 기능 프레임 구분 , 정렬 , 투명성 제공 주소 필드를 이용한 프레임 다중화 /역다중화 적당한 프레임 길이 조사 전송 에러의 발견

X.25 패킷레벨

LAPB

물리 계층

LAPF control

물리 계층

LAPF core

엔드시스템과네트워크가

구현하고.있다 엔드시스템과

네트워크가구현하고

.있다

엔드시스템에서 구현하고 있지만

네트워크에서는 .구현하고 있지않다


3.2 프레임릴레이 개념 (4/7) OSI 7 계층과의 계층 비교

X. 25 가 3 계층이고 프레임릴레이는 1.5 계층 프레임릴레이 전송속도 2Mbps

Cf. X.25 의 최대속도 64Kbps

OSI

Application

Presentation

Session

Trasport

Network

Data Link

Physical

SNA

Application

Presentation

Data Flow

Trasmission

Path

Data Link

Physical

X.25

Physical

FrameFrame

Packet

ATM

Application

Physical

F/R

ATM

AAL

LAN

Physical

MAC

LLC

TCP/IP

Application

Host- to-Host

Internet

NetworkAccess


3.2 프레임릴레이 개념 (5/7) 장점

X.25 패킷 교환망의 복잡한 절차를 간소화 전송 능력 향항

프로토콜 독립성이 강화 인터네트워킹 비용 절감

프레임릴레이장점- 투명성- 고성능- 낮은 지연- 간단함

장점- 효율적- Multiplexing- 유연성

단점- 지연- 높은부하- 낮은성능- 복잡함

단점- 비효율적- 비유연성

TDM X.25


3.2 프레임릴레이 개념 (6/7) 단점

스위칭 가상회로를 지원하지 못함 영구 가상회로를 사용하여 지정된 경로만을 따라

데이터를 전송 지연에 민감한 데이터를 전송하기에 부적합 많은 데이터를 처리하는 곳이나 장시간

계속되는 통신에 부적합 표준화된 폭주제어 관리가 없으므로 프레임의 손실위험이 큼


3.2 프레임릴레이 개념 (7/7) 전송 방식 비교

구분 TDM 회선교환 X.25 패킷교환 프레임릴레이Time Slot 다중화 ○ X X

대역폭 사용효율 매우 낮다 높다 높다

Port 공유 X ○ ○

High Throughput ○ X ○

전송 지연 매우 적다 많다 적다

Error Recovery X ○ X


3.3 프레임릴레이 기본동작 – 프레임형식 (1/3) 프레임 형식

DLCI(msb) C/R EA

DE EAFECN BECNDLCI

Flag Address Data FCS Flag

1byte 2byte 2byte 1byteVariable( 4096byte)최대

DLCI(msb) C/R EA

DE EAFECN BECNDLCI

DLCI(lsb) or DL- CORE control D/C EA

DLCI(msb) C/R EA

DE EAFECN BECNDLCI

DLCI(lsb) or DL- CORE control D/C EA

DLCI EA

2 Byte 인 경우

3 Byte 인 경우

4 Byte 인 경우


3.3 프레임릴레이 기본동작 - 프레임형식 (2/3) DLCI(Data Link Connection Identifier)

데이터가 전송되는 두 단말기간의 논리적인 단일채널 식별자 PVC 와 같은 의미

C/R(Command/Response) 명령 또는 응답을 지정 , 현재 사용되지 않음

EA(Extended Address) 프레임의 헤더를 최대 2바이트까지 확장시켜서 주소공간을

늘이는데 사용 D/C(DLCI controller)

If D/C = 0, DLCI 정보를 포함 If D/C = 1, 제어 정보를 포함


3.3 프레임릴레이 기본동작 - 프레임형식 (3/3) FECN(Forward Explicit Congestion Notification)

프레임릴레이 망에 의해 설정 해당 프레임이 목적지까지의 경로에서 혼잡상황을 겪었음을 수신

DTE 에게 알리기 위해 사용 BECN(Backward Explicit Congestion Notification)

프레임릴레이 망에 의해 혼잡경로를 경험한 프레임의 전달 역방향으로 전송되는 프레임에 설정

BECN 필드의 목적 FECN 또는 BECN 표시를 통하여 흐름제어 능력을 가진 상위

프로토콜이 적절한 행동을 취할 수 있도록 하기 위함 DE(Discard Eligibility)

폐기할 프레임을 결정할 수 있도록 하는 기준을 제공


3.3 프레임릴레이 기본동작 – DLCI 동작 DLCI 동작

DLCI 값을 이용하여 프레임을 전송하는 가상회선 망 DLCI 값은 데이터링크 계층에서 동작

Cf. X.25 에서는 가상회선 식별자가 네트워크 계층에서 동작

라우터

스위치

호스트 B수신측

C수신측

A송신측

12

3 4

12

3

12

3

Mapping Tabel : A스위치 Input DLCI Output DLCI 1 4 2 13 1 17 4 5

Mapping Tabel : B스위치 Input DLCI Output DLCI 1 13 2 23 1 32 3 7

Mapping Tabel : C스위치 Input DLCI Output DLCI 1 5 3 34 1 11 2 19

A B

C


3.3 프레임릴레이 기본동작 - 혼잡제어 (1/3) 혼잡제어

X.25 는 네트워크 계층의 흐름제어 & 혼잡제어 존재 프레임릴레이는 FECN 및 BECN 비트를 사용하여 종단

DTE 들이 전송 계층에서 전송량을 조절

FRAD

FRAD

FRAD

FRAD


3.3 프레임릴레이 기본동작 - 혼잡제어 (2/3) 순방향 명시적 혼잡통지 (FECN) 비트

수신측에서 혼잡제어를 수행하는 방식 모든 프레임의 주소영역에 있는 FECN 비트를 ‘ 1’ 로

설정하여 전송 FECN 이 설정된 프레임을 수신한 종단국은 이 사실을

자신의 상위계층 프로토콜 (예 : TCP) 에게 알려 트래픽을 감소시킬 것을 요구

역방향 명시적 혼잡통지 (BECN) 비트 송신측에서 혼잡제어를 수행 BECN 비트가 설정된 프레임을 수신한 송신측은

상위계층에게 이 사실을 알려 자신의 송신 윈도우를 감소


3.3 프레임릴레이 기본동작 - 혼잡제어 (3/3) 암시적 혼잡통지 방식

FECN, BECN 비트를 지원하지 않는 망에서 사용 사용자에게 따로 혼잡사실을 알리지 않음 상위 계층에서 사용하는 재전송 타이머의 만기

또는 REJECT 프레임의 수신 등을 이용하여 망에서의 프레임 손실을 감지할 수 있는 경우에 사용

망의 혼잡 사실을 암시적으로 인지하여 송신률을 감소시키는 방법


3.3 프레임릴레이 기본동작 – LMI (1/5) LMI(Local Management Interface)

프레임릴레이 인터페이스 상에서 동작하는 PVC에 관련되는 상태와 구성정보를 이용자에게 제공

복잡한 신호방식 (signaling) 을 사용하지 않고서도 사용자가 현재의 망 상태정보를 획득할 수 있도록 고안된 PVC 관리용 프로토콜

상태정보 : PVC 의 추가 , 삭제 , 가용성에 대한 상태 , 폴링순서

LMIA

BStatus- inquiry

Status


3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (2/5) 메시지 형식

UII(Unnumbered Information Indicator) : Poll/Final 비트가 0 으로 설정된 LAPB UI(Unnumbered Information) 프레임 표시자와 같은 포맷

PD(Protocol Discriminator) : 호 제어 메시지와 다른 메시지와의 구분을 위하여 사용

CR(Call Reference) : SVC 의 경우에만 사용되므로 PVC 인 경우 항상 0x00

Flag LMI DLCI

1byte 2byte

UII

1byte

PD

1byte

CR

1byte

MT

1byte

IE

1byte

FCS

1byte

Flag

1byte


3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (3/5) 메시지 형식

MT(Message Type) : 호 설정 메시지 , 호 해제 메시지 , 기타 메시지를 식별

Status-inquiry 메시지 사용자 DTE 가 망 상태를 질의하도록 하기 위해 제공 Status 메시지가 status-inquiry 메시지의 응답

Keepalives 메시지 종단간의 연결이 활성화 되어있다는 것을 양측이 계속 이 메시지를 송수신하여 감시

PVC 상태 메시지 : PVC 의 가용성 상태를 알려줌 IE(Information Elements)

Status-inquiry 메시지나 Status 메시지를 수록하는 영역


3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (4/5) LIM 프로토콜의 동작과정

단방향 신호방식 Status 메시지와

Status-inquiry 메시지를 사용하여

링크의 무결성 , PVC 추가 , 삭제

상태변화 및 활성화 정보추출 등의

기능 수행

Status- inquiry(1,0)

Status(54,1)

Status- inquiry(2,54)

Status(55,2)

Status- inquiry

Status

(x,y):x= ,y=송신번호 수신번호

Link integrity

Link integrity

Link integrity

T391(=10 )초

T391(=10 )초

T391(=10 )초

N391(=6 )회


3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (5/5) LIM 프로토콜의 동작과정

양방향 신호방식 Status-inquiry 메시지를 DTE 만이 송신할 수

있는 단방향신호방식과 달리 , DCE 측에서도 송신할 수 있는 방식

T391 기간 마다 송신

비동기적 신호방식 주기적 폴링 방식에 비하여 망의 PVC 상태가

변하면 즉시 DTE 에게 보고해 주는 장점


프레임 릴레이의 장단점

정보통신개론

35

프레임 릴레이 망의 장점• 가끔씩 단시간에 많은 데이터를 처리하는 데 유용하다

• 공중망의 백본을 공유함으로서 용량 업그레이드가 용이하다

• 손쉽게 접속지역을 추가하고 삭제할 수 있다 .

• 라우터와 스위치내의 프로세싱이 단순하다

• 저렴한 비용으로 고속전송이 가능하다

프레임 릴레이 망의 단점

• 지속적으로 많은 데이터를 처리하는 곳이나 장시간 계속되는 통신에는 적절하지 못하다

• 전송에러를 단말기가 처리해야 하므로 양단에는 고지능 단말기가 설치되어야 한다

• 전송로의 고품질이 요구된다

• 대량의 트래픽이 동시에 전송될 때 표준화된 폭주제어 관리가 없어 프레임이 손실될 위험성이 있다

정보통신개론

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3.6 프레임 릴레이와 X.25 비교 X.25 는 높은 에러율을 가진 링크상에서의 오류 없는 (error-free) 전송을

목적으로 한다 . 프레임 릴레이는 낮은 에러율을 가진 링크를 사용하고 X.25에서 제공하던 서비스를 상당 부분 제거하였다 . 이를 통해 프레임 릴레이는 X.25 보다 20 배의 속도 향상을 이루었다 .

X.25 는 OSI 모델의 1, 2, 3 계층에서의 처리를 명세하지만 , 프레임 릴레이는 오직 1, 2 계층에서 동작한다 . 이를 각 노드에서의 프로세싱의 감소와 성능의 향상을 의미한다 .

X.25 는 패킷을 전송하지만 , 프레임 릴레이는 프레임을 전송한다 . X.25 패킷은 오류 제어 (error control) 및 흐름 제어 (flow control) 을 위한 몇 가지 필드가 포함되어 있는 반면 , 프레임 릴레이에는 이런 필드가 없다 . 프레임 릴레이에서 사용되는 프레임에는 목적지까지 최소한의 프로세싱으로 프레임을 직접 전송하기 위한 확장된 주소 필드 (expanded address field) 가 포함된다 .

X.25 는 고정된 대역폭을 사용하는 반면 , 프레임 릴레이는 물리 채널 및 논리 채널상에서 호 설정 협상 과정을 통해 동적으로 대역폭을 할당한다 .


4. SMDS(Switched Multimegabit Data Service)

정보통신개론

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SMDS 망은 DQDB 프로토콜을 기초로 한 , 53 바이트 셀 스위칭 방식의 고속 WAN 이다 . Connectionless 데이터 서비스의 한 방식으로 각각의 패킷 안에 수신측의 주소가 들어있어 하나의 패킷은 여러 개의 셀들을 포함할 수도 있다 . 그러므로 망과 컴퓨터와 같은 끝점의 노드들은 데이터가 수신측에 도달하도록 자동적으로 스위칭하기 위하여 수신측 주소를 이용한다 . 이 방식의 이점은 교환기능을 통한 고속의 전송속도를 제공하여 원거리의 통신에도 같은 거리에 있는 것처럼 동시에 화답이 가능하게 되고 점대점 전화선의 비용을 절감해 준다 .

1.5, 45, 155 Mbps 등의 속도를 제공해 주며 , 망 내부 전송 매체로 광섬유를 사용한다 .

5. ATM(Asyncronous Transfer Mode)

정보통신개론

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데이터의 전달기술로는 기존의 회선 및 패킷 방식의 2가지가 전달모드가 널리 사용되고 있지만 회선모드는 독점적으로 사용하므로 회선의 이용률이 낮고 , 다중화에 있어서 동기식 타임슬롯을 기본으로 하기 때문에 서비스의 추가가 용이하지 않으며 , 망 자원을 효율적으로 이용할 수 없다는 단점을 가지고 있다 . 또한 패킷모드에서는 프로토콜의 대부분이 통신처리에 소모되므로 실제 정보전송에는 비효율적이며 실시산성 정보전송에 어려움이 따른다 . 따라서 회선 및 패킷 모드의 결점을 보완하는 기술이 필요하게 되었는데 그에 부응하는 방식이 바로 비동기 시분할 다중방식 ( 비동기 TDM) 을 이용하여 패킷을 전송하고 교환하는 기술로서 미래 멀티미디어 통신환경을 수용할 비동기 전달 모드인 ATM 이다 .

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5.1 개요 (1/4) 등장배경

LAN/WAN 연결의 필요성 데이터 , 음성 , 영상 망의 단일화 고속 마이크로프로세서 및 SOC(System On CPU) 기술의

발전 서비스 제공자의 효율적인 대역폭 사용의 필요성 VOD(Video On Demand) 와 같은 사용자의 대역폭 요구 증가 고속 , 광대역 , 멀티미디어 등을 모두 수용할 수 있는 광대역

정보통신망의 필요성 증대


5.1 개요 (2/4) ATM 기본원리

데이터를 53바이트의 고정 셀로 나누어 비동기 방식으로 전송

데이터의 전송률과 전달지연 시간을 예측 가능 고정길이 패킷을 전송하기 때문에

48 Byte( )사용자 데이터

5 Byte( )헤더

53 Byte


5.1 개요 (3/4) ATM 과 STM 의 비교

Channel1

Channel2

Channeln

…Channel

1Channel

2Channel

n…

Channel1

Channel5

Channel2

Channelunused

Channel7

Channel4

Channel1

Cell

TimeSlot

Periodic Frame

User Information Header(Contains Routing Identifier) Framing Signal

회선교환

ATM

구분 ATM STM

다양한 속도 제한 없음 제한

통합의 정도 모든 망에 통합 가입자 망에 한정

정보의 형태 다양 (Burst Traffic) 고정 (Stream Traffic)

한 채널당 복수의 가상회선 수용도 가능 불가능

정보의 지연 가변적이고 큼 일정하고 작음

정보전달의 지연 가능 불가능


5.1 개요 (4/4) ATM 스위칭과 STM 스위칭의 비교

구분 ATM 스위칭 STM 스위칭

주소지정 방식 셀 헤더 내의 VCI 값 타임 슬롯 번호 ( 호설정시 설정 )

라우팅 분산 중앙제어연결형태 공유 가상 회로 전용 가상 회로

제어 분산 중앙점유대역폭 가변 중앙

동기 셀 단위 타임 슬롯 단위


5.2 ATM 교환 (1/3) 셀의 이점

음성 , 비디오와 같이 지연에 민감하고 실시간 통신 서비스에 필요한 적당한 서비스 수준을 보장 가능

셀이 고정된 길이이므로 스위칭 대기행렬 지연을 예측 가능하기 때문에

가변 길이 패킷보다 복잡성은 덜하고 신뢰성은 높음 ATM 하드웨어는 더 효율적으로 구현

제어구조 , 버퍼 등이 이미 알려진 크기 기준에 맞게 설계되므로 하드웨어에 의해 자동적으로 수행되는 에러정정이 용이

고정길이이므로 가변길이 패킷과 달리 용장비트도 고정적임


5.2 ATM 교환 (2/3) 셀 교환망에서의 라우팅

셀 헤더내의 VPI(or VCI) 값을 이용하여 라우팅

A

B

C

D

E

F

G

1 2

34

61 2

3

45

1

23

45

12

3

451 2

345

12

345

12

34

X

Y

데이터 헤더

153 VPI(Virtual Path Identifier)


5.2 ATM 교환 (3/3) VPI/VCI 를 이용한 교환기의 동작과정

507

719 입력 출력

- - - - - - - - - - - - - - - - -포트111223

VPI2342507214451363

포트113223

VPI2342719214451363

12

34

VPIVCI

VPI

VCI

8142

499

382

입력 출력- - - - - - - - - - - - - - - - -포트111223

VPI2342507214451363

포트133223

VPI23382719214451363

12

34

VCI56811643111148

VCI764993150223183

VPI 382나오는 셀이 과VCI 499 .를 갖고있다

VCIVPI

VCI

VPI

1. 1번 인터페이스를 통하여 VPI 507번 셀을 수신

2. 맵핑테이블 룩업 (look-up)

3. 3번 인터페이스를 통하여 VPI를 719번으로 변경하여 송신

1. 1번 인터페이스를 통하여 VPI 42번 / VCI 81번 셀을 수신

2. 맵핑테이블 룩업 (look-up)

3. 1번 인터페이스를 통하여 VPI 382번 / VCI 499번으로 변경하여 송신 47정보통신개론

5.3 ATM 구성 기술 (1/4) ATM 교환기에 필요한 제어

ATM셀프

라우팅스위칭

송신측 수신측

UPC

OAM

HCV

OAM

Buffer

파라미터제어 라우팅제어

(CAC)호 접수제어

대역할당

호설정제어

전송로 전송로

입력회선대응부

출력회선대응부스위치부

제어부( , , )헤더 변환부의 제어 고장 장치의 관리

우선제어

품질목표

트래픽데이터


5.3 ATM 구성 기술 (2/4) 호 접수 제어 (Call Admission Control) 모듈

어떤 대역폭의 연결 (Connection) 또는 호에 대해 망에서 사용자가 원하는 서비스 품질의 제공 여부를 결정하는 제어

망이 혼잡한 경우에는 대역폭을 줄여 받거나 접수허가를 하지 않는 등의 기능

입력회선 대응부 전송로와 ATM 교환기 간의 인터페이스 처리를 수행

사용량 변수 제어 (Usage Parameter Control) 모듈 사용자 트래픽이 규정치 대로 송출되고 있는지를 감시하고

제어하는 기능을 수행


5.3 ATM 구성 기술 (3/4) OAM(Operation, Administration and Maintenance) 모듈 전송로나 교환기가 정상적으로 동작하고 있는지를 검색하거나 , 셀 손실 혹은 동작오류여부 등의 성능을 감시하는 기능

고장통지 , 도통시험 , 성능시험 헤더변환 (Header Converter) 모듈

입력 VPI/VCI를 스위치 및 출력전송로에서 이용할 VPI/VCI로 변환하는 역할을 수행


5.3 ATM 구성 기술 (4/4) ATM 셀프 라우팅 스위칭부

셀의 헤더 정보를 바탕으로 입력 셀을 특정 포트로 전달하는 기능을 수행

제어부 셀 스위칭을 위해 헤더 변환과 관련된 모든 기능을 수행 ATM 교환기의 고장이나 관리를 수행 우선제어

우선 순위 셀에 손실이 생기지 않도록 제어하는 방법 폭주제어

새로운 연결의 접수를 중지하고 라우팅 제어에 의해 셀을 다른 경로로 우회시키고 사용자에게는 폭주를 통지


5.4 ATM 계층 ATM 참조모델

사용자 평면 프로토콜 : 사용자 간의 데이터 전송을 규정

제어 평면 프로토콜 : 연결 설정 , 해제와 관련된 기능 관리 평면 프로토콜 : 성능관리와 장애관리 , 주평면을

통합 관리하는 기능

물리 계층

평면

관리

AAL 계층 AAL 계층

상위 계층 상위 계층

ATM 계층

사용자 평면(U- Plane)

제어 평면(C- Plane)

관리 평면(M- Plane)

계층

관리

CS(Convergence Sublayer)

SAR(Segmentation & Reassembly)

ATM 계층

TC(Transmission Convergence)

PM(Physical Media Sublayer)


5.4 ATM 계층 - AAL (1/5) ATM 적응 계층 (AAL)

상위 응용프로그램에 따라 구성이 달라지는 계층 ATM 계층에서 전송하기에 적합하도록 일정 길이로

분해하고 재결합 SAR 부계층 : 데이터 유닛을 셀 단위로 분해 , 조립 CS 부계층 : 상위계층 SAR 부계층 데이터 전달

AAL1

CS

SAR

AAL2

CS

SAR

AAL3/

AAL4

CS

SAR

AAL5

CS

SAR

ATM 계층

물리 계층


5.4 ATM 계층 - AAL (2/5) AAL1

비디오와 음성과 같이 일정한 속도로 정보를 전송하는 응용프로그램들을 지원하기 위해 사용

……… 1110010110000010101000 ……… 10101000100 ………

47 Byte 47 Byte……… ……… 47 Byte ………

페이로드47 Byte

헤더1 Byte

SCCSI

1bit 3bit

CSI : Convergence Sublayer IdentifierSC : Sequence CountCRC : Cyclic Redundancy CheckP : Parity

CS

SAR

……… 1110010110000010101000 ……… 10101000100 ………

CRC P

1bit3bit



지연에 민감한 응용프로그램에 가장 효율적인 대역폭 전송을 제공

통계적으로 다중화된 VBR(Variable Bit Rate) 트래픽의 사용이 가능하도록 설계

……… 1110010110000010101000 ……… 10101000100 ………

45 Byte 45 Byte……… ……… 45 Byte ………

페이로드45 Byte

헤더1 Byte

SCCSI IT

1bit 3bit 4bit

CS

SAR

트레일러2 Byte

LI CRC

6bit 10bit

VBR 상위 계층의 데이터……… 1110010110000010101000 ……… 10101000100 ………


5.4 ATM 계층 - AAL (4/5) AAL3/4

연결형 또는 비연결형 VBR 트래픽을 지원하기 위해 정의

44 Byte 44 Byte……… ……… 44 Byte ………

페이로드44 Byte

SCCSI MID

1bit 3bit 10bit

CS

SAR

트레일러2 Byte

LI CRC

6bit 10bit

상위 계층에서 오는 데이터 <= 65535 Byte사용자 데이터

T BT BA PAD AL ET L

헤더2 Byte

ST

2bit



현재 가장 널리 사용되고 있는 AAL 타입 SAR PDU에는 헤더와 트레일러를 갖고 있지 않음

CPSC PDU에 대해서만 에러 체크

48 Byte 48 Byte……… ……… 48 Byte ………

페이로드48 Byte

CS

SAR

상위 계층에서 오는 데이터 <= 65,535 Byte사용자 데이터

PAD UU T L CRC


5.4 ATM 계층 – 셀 (1/3) 셀 헤더 포맷

ATM은 송 , 수신 사용자 간에 셀의 헤더정보에 기초하여 셀을 전송

GFC 필드 유무를 제외하고 UNI와 NNI 셀 구조는 동일 : 전송지연을 줄이기 위함

Header(5byte)

페이로드(48byte)

GFC VPIVPI VCI

VCIVCI PT C

HEC

페이로드

VPIVPI VCI

VCIVCI PT C

HEC

페이로드

UNI 셀 NNI 셀

GFC : General Flow Control

VPI : Virtual Path Identifier

VCI : Virtual Channel Identifier

PT : Payload Type

CLP : Cell Loss Priority

HEC : Header Error Control


5.4 ATM 계층 – 셀 (2/3) 셀 헤더 포맷

GFC(General Flow Control) UNI에서의 셀 충돌을 피하기 위한 흐름 제어 정보가 포함

VPI(Virtual Path Identifier) / VCI(Virtual Channel Identifier)

가상 경로 (VP : Virtual Path) 레벨의 다중화와 가상 채널(VC : Virtual Channel) 레벨의 다중화

VPI와 VCI는 이 VP와 VC를 식별하는 경로설정 비트 PT(Payload Type)

정보 종류를 나타내기 위해 사용되는 3 비트 필드 CLP(Cell Loss Priority)

망의 혼잡시에 우선적으로 손실될 셀을 표시하기 위해 사용되는 1 비트 필드

HEC(Header Error Control) 셀 동기 및 헤더의 에러검출 및 정정기능을 구현하기 위해 사용


5.4 ATM 계층 – 셀 (3/3) 셀 처리 과정

송신측 셀헤더 생성 , 수신측 셀헤더 삭제

Assigned Cell

UnAssigned Cell

ATM Layer OAM Cell

Physical Layer OAM Cell 등

Invalid Cell

Idle CellCell 도착

Valid Cell

ATM Layer?사용

Layer물리?사용

?용도

?교정가능

?셀 오류

?빈 셀

처리

처리

처리

처리

폐기

YES

YES

YES

YES

YES

GFC

OAM

NO

NO

NO

NO

AAL

ATM 계층

물리 계층


5.4 ATM 계층 – 물리계층 (1/2) 물리계층

에러 없는 셀 전송을 실현하기 위하여 광 , 전기신호 레벨의 전송과 53바이트의 셀 레벨의 전송을 각각 다른 부계층으로 분리하여 규정

계층 부계층 역할

물리 계층

Transmission Convergence

셀 헤더의 에러 정정셀 동기화 기능

셀 흐름의 속도 정합전송 프레임의 생성 /종단

Physical medium Dependent비트 동기물리 매체


5.4 ATM 계층 - 물리계층 (2/2) 셀 동기 알고리즘의 상태 천이도 및 설명

M HEC회 연속 올바른

헌팅상태

준동기상태

동기확립상태

Bit by bit check Cell by cell check

Cell by cell check

Correct HEC

Incorrect HEC

N HEC회 연속 올바른

알고리즘 상태 설 명

헌팅 상태 1 비트씩 순서대로 옮겨 , 그것을 셀의 선두 위치로 간주하고 CRC 오류확인을 수행

준동기 상태 M 회 연속하여 CRC 에러가 없으면 동기확립 상태로 이행하고 , 오류를 검출한 경우는 다시 헌팅 상태로 되돌아감

동기확립 상태N 회 연속해서 오류를 검출한 경우 헌팅 상태로 이행


5.6 ATM 응용 (1/2) ATM-LAN

ATM 망과 기존의 LAN과의 상호호환성을 위하여 전송에 필요한 가상 연결을 제어

LAN의 브로드캐스팅 특성을 에뮬레이션 가능

ATM- attached high- end server with LAN Emulation

Legacy LAN attached system

LAN/ATM switch with LAN Emulation

ATM Switch

네트워크


5.6 ATM 응용 (2/2) ATM-WAN

효율적인 보수운용 및 설비계획 , 망 전체의 수요예측이 가능 : 유연하고 단순한 망 기능 제공

송신측

수신측

서비스 분류장치

서비스 분류장치

Digital Service Unit아날로그전화 컴퓨터통신 영상회의

고속디지털망

고속디지털망전화망전화망 데이터

교환망데이터교환망

고속디지털망

고속디지털망전화망전화망 데이터

교환망데이터교환망

송신측

수신측

통합망통합망

송신측

수신측

과거의 망 구조 N- ISDN ATM- WAN

개개의 가입자선 필요 가입자선의 일원화 실현 네트워크 망의 일원화 안됨

네트워크 망의 일원화


ATM 의 특징

정보통신개론

65

6.1 인터네트워킹 방식 비교

정보통신개론

66

6.2 ATM 과 FDDI 비교

정보통신개론

67

Documents

11 장 . 인터네트워킹