1.ATM 과 ISDN

ATM과 ISDN

정일원(973063), 박선도(20014111), 문창준(20014054)

ATM과 ISDN

데이타통신 부문의 기술발전 목표는 '얼마나 많은 데이터를 얼마나 빠른 시간안에 오류없이 주고받을 수 있느냐'로 요약할 수 있다. 대표적인 데이터통신용 네트웍 장비들인 패킷교환기나 T1/E1급 다중화장치들의 신기술개발 추세도 대부분 이러한 기능에 집중되고 있다.

이중 가장 현실화된 기술이 '패스트패킷'이라는 기술이다. 이 기술은 패킷통신의 속도를 현저하게 개선시킨 기술로 일부 업체에서 상용화돼 패킷교환기, T1, 다중화장치등에 적용되고 있다. 데이타통신을 이야기하면서 빼놓을 수 없는 기술은 최근에 개발되고 있는 ATM(비동기식 전송방식) 기술이다.

이는 회선모드전송과 패킷모드 전송방식의 장점만을 취사선택, 온갖 통신방식을 자유자재로 수용하는 차세대 통신네트웍 기술이라 할 수 있다. 이 기술이 완전 실용화할 경우 현재 음성, 데이터, 화상, 원격검침등의 통신이 별도의 기기나 네트웍을 통하고 잇는 것과는 달리 하나의 망으로 처리할 수 있게 돼 통신망의 일대 혁신을 이루게 될 것이다.

@ATM기술의 골자는 정보전달의 기본단위를 53바이트의 ATM셀이라는 단위로 쪼개 정보의 크기에 따라 셀의 수를 늘렸다 줄였다하며 정보를 전달하는 방식이다. 이 기술은 데이타 통신 기술의 발전을 주도하는 것은 물론 궁극적으로 광대역 ISDN시대의 핵심기술로 발전할 것이다.

세계의 ISDN 기술

@유럽: B-ISDN의 구현을 위해 범유럽 RASE프로젝트를 구현전략, 기술개발, 응용도구개발등 3단계로 수행하고 있으며, 현재 기술개발의 단계에 있고 지난해 3단계가 마무리되는 시점에서 시범서비스를 계획하고 있다.

@오스레일리아와 프랑스: 근거리통신망(LAN)간의 접속을 주목적으로 하는 광역고속정보통신망 (MAN : metorpolitan area network)을 구축, 수십메가급 고속데이터전송서비스를 실시하고 있어 B-ISDN시대를 대비한 고속디지탈 통신망 확산에 기폭제가 되고 있다. 특히 이 서비스는 B-ISDN과 연결이 가능해 확장성이 뛰어나며 전송속도도 매우 빨라 동화상처리가 가능한 것이 특징이다.

@미국: 92년부터 7개 지역벨사(BOC)가 동시에 SMDS(Switched Multi megeabit Data Service)를 실시, 원격진료, 패션정보, 원거리부동산 쇼핑, 관광정보검색 등에 활용하게 된다. 이 서비스는 B-ISDN의 필요 요소인 ATM의 전이단계로 1994년까지 전국적인 DS3급 통신망을 확보하고 1996년에는 완벽한 B-ISDN을 구축할 것으로 알려졌다.

@일본: 88년부터 'INS-NET 64'와 'INS-NET 1500'이란 2종의 서비스를 가동중이다. 91년말 일본의 한 보고서는 1,300여개의 일본내 대기업중 약45%가 NTT의 'INS네트'에 가입해 있으며, 92년에는 그 가입이 급증해 신청후 기다리고 있는 기업이 20%나 되고 있는 것으로 보고하고 있다.

90년대 후반에 '이미지통신혁명'이 일어날 것으로 예상하고 21세기 통신 서비스의 목표를 VIP(visual intelligence & personal)로 설정, 이미 다양한 N-ISDN서비스를 개발했고, 각종 첨단 단말기를 개발해 미국의 ISDN시장을 크게 앞지르고 있다.

일본의 N-ISDN이 이처럼 고속성장을 하고 있는 이유는 다양한 부가서비스와 고기능 단말기를 대량보급했기 때문으로 분석되며, 통신망과 단말기가 모두 1990년대 후반에 본격화될 B-ISDN과도 쉽게 연결해 사용할 수 있도록 설계돼 확장성도 매우 뛰어난 것으로 알려졌다.

B-ISDN망이 본격적으로 구축되기까지는 상당한 기간이 소요될 것으로 예상되기 때문에, B-ISDN의 본격구축시까지 발생할 광대역 서비스의 조기수용을 위해서는 경제적이고 효율적인 단계별 구축방안을 마련해야 하는데, 기업가입자군은 지역적으로 산재한 LAN(근거리 통신망)들을 공중망 개념으로 상호접속시켜 초기의 고속데이터 통신서비스를 제공하는 MAN(metropolitan area network)의 형태가 먼저 구축될 것으로 전망되고 있다.

B-ISDN의 본격구축 이전에는 MAN이 기업군 가입자의 지역적으로 발생하는 고속정보통신의 수용을 담당할 것으로 보인다. 일반가정은 CATV(케이블 TV)망으로 시작되어 구축되는 CATV전송로를 B-ISDN의 전송로로 공유하는 것이 바람직하며 B-ISDN의 본격구축 단계에서는 바로 이MAN과 CATV망이 가입자의 접속망 기능을 제공하는 형태로 발전할 전망이다.

ATM

세계적으로 네트워크 사용자와 네트워크 업계의 관심을 집중시키고 있는 ATM(Asynchronous Transfer Mode)은 LAN 및 WAN 업계에 혁신을 가져올 진정한 의미의 스위치된 디지털 접속 방법을 쓰고 있다.

또한 ATM은 근거리뿐만 아니라 원거리 통신망에서도 획기적인 기술로서 각광을 받고 있다.

ATM을 사용한 네트워크는 현 시점에서 실현할 수 없는 여러 가지 기능을 제공한다.

일례로 ATM은 매끄럽고 명확하게 LAN과 WAN을 통합해 시공을 초월하여 정보를 교환하는 전세계적 네트워크를 구성할 수 있다. 이 통합으로 기업 네트워크는 지역적인 제약에서 벗어나게 되었으며, 사용자의 멀티미디어 및 기타 프로그램 사용 욕구를 충족시킬 수 있는 실질적이고도 무제한적인 대역폭을 제공해 준다.

ATM 도입 배경을 살펴보면 ISDN에서 제공될 광대역 서비스의 요구와 광대역 서비스로 대화형 서비스(Interactive service), 분배형 서비스(Distribution service)를 위한 광범위한 전송속도, 고속의 전송속도, 다양한 트래픽 특성이 필요하였다.

ATM 기술은 회선 및 패킷 모드로부터의 ATM으로 변환인데 이것은..

회선 교환방식의 경우 : 일단 호가 성립이 되면 해당 호가 끝날 때까지 고정된 대역폭과 한정된 속도로만 전송, 즉, 다양한 속도에의 대응이 필요하였고,

패킷교환방식의 경우 : 정보에 따라 대역폭이 가변적으로 할당이 되므로 프로세싱이 복잡하여 전송지연이 발생하였다. 즉, 고속화에 대응이 필요하였던 것이다.

이러한 것들이 ATM 기술의 등장 요건이 되며, 이렇게 해서 B-ISDN의 기본원칙이 교신성 서비스와 분배성 서비스를 통합으로 제공하고, 회선모드 서비스와 패킷 모드 서비스를 공용으로 제공이 가능하다.

ATM 기술

ATM 기술의 정의는 각종 서비스를 잘라 같은 크기의 ATM Cell에 매핑 시킨 후 비 동기식 다중화(ATDM)를 통해서 전달하는 방식이라고 할 수 있다.

ATM은 셀(cell) 스위칭 개념에 기반을 둔다.

ATM은 데이터 네트워크에 널리 사용되는 전통적인 패킷 스위칭(Packet Switching)과 전화교환등에 쓰이는 회선교환(Circuit Switching) 의 장점을 결합한 기술이다.

ATM은 네트워크 환경에서 작동할 수 있는 여러 프로토콜로부터 독립적인 각 네트워크 장비들을 서로 연결시키는 통로를 제공한다.

ATM 구조로는, ATM으로 설계된 네트워크에서 데이터, 음성, 비디오 등 네트워크를 통해 전달된 정보는 셀(cell)이라 불리는 고정된 작은 크기의 형태로 묶인다.

각 셀의 크기는 53바이트로서 48바이트의 정보(payload)와 5바이트의 헤더(Header)로 이루어 진다.

ATM 방식의 장점

ATM의 장점에 대해서 알아보면 다음과 같다.

1) 네트워크 대역폭의 효율적인 사용일 것이다.

ATM은 대역폭을 할당하는 방식이 대단히 효율적이다. 예를 들면 큰 파일을 수신 중인 네트워크상에서도 작은 크기의 파일 전송용 노드를 위한 셀의 분배가 가능하다는 것이다.

즉, 큰 파일을 전송할 때는 작은 것을 전송할 때보다 시간당 대역폭이 더 많이 할당되는 것이다. 이는 사용하지 않는 PC에는 대역폭을 주지 않음으로 해서 가능한 것이다

2) 확장성.

ATM 확장에는 제한이 없다. 이는 네트워크 전용이라는 특성과 셀 포맷으로 규정되는 보편적인 기준 때문이다. 셀은 속도, 프레이밍 혹은 물리적 미디어에 따라 독립적으로 결정된다.

따라서 LAN, WAN 그리고 공공 네트워크 등 전시스템이 같은 포멧을 사용할 수 있다.

예를 들어 45 Mbps(DS-3)회선은 155Mbps LAN으로 작성된 의학용 이미지 프로그램을 받을 수 있고, 이를 OC-12 SONET 시스템으로 구성된 WAN으로 스위치 할 수 있다. 이러한 전 과정을 통해 데이터는 미디어 형태나 속도에 구애받지 않고 본래의 포맷을 유지한다.

※SONet(Synchronous Optical Network) 이란 ?

벨코어사에서 개발하였으며, 광섬유 기술을 기반으로 전송속도를 2.5Gbps까지 낼 수 있도록 고안되었다. SONet 인터페이스는 ATM 과 결합하여 증가하는 트래픽 요구를 충분히 만족시킬 수 있으며, SONet의 시그널링 체계는 STS(synchronous Transport Signal) 체계에 기초하고 있다. 따라서 SONet 프레임의 최저속도를 STS-1로서 51.84 Mbps속도를 지원하며, 이를 OC-1(Optical Carrier Rate -1)라고도 한다. SONet은 T-캐리어(T1, T2 등)와 같이 일정한 배율로 출발하여 증가하는데 기본 배율이 OC-1인 51.84 Mbps이고 최고인 OC-48은 2488.32 Mbps이다.

SONet 캐리어 배율

3) 현 어플리케이션의 수용.

ATM LAN 에물레이션(ATM LAN Emulation)은 현존 네트워크 어플리케이션을 매끄럽게 통합해 준다. 이더넷과 토큰 링 에물레이션은 고속과 거침없는 접속으로 전반적인 어플리케이션 진행을 향상시킨다.

※ATM LAM 에물레이션 기술이란...

최근 ATM은 각종 데이터 신호를 유연하게 통합할 수 있다는 점과 멀티미디어 트래픽 지원이 가능하다는 점에서 광대역 ISDN의 실현 방안으로 등장하였다. 현재의 네트워크 망에서 발생하는 대부분의 데이터 트래픽은 이더넷(IEEE802.3), 토큰 링(IEEE802.5) 망과 같은 LAN 서비스를 이용해서 전송된다. 그런데 기존의 LAN이 제공하는 서비스는 ATM이 제공하는 서비스와는 달리 비 연결형이며, 브로드캐스트/멀티캐스트 전송이 공유매체를 통하여 쉽게 제공되고, LAN의 MAC 주소는 망 위상과 독립적으로 결정되어 사용된다.

이러한 기존의 방대한 LAN 응용 서비스를 ATM 망 위에 수용하여 ATM 기술의 장점을 활용하고 기존 LAN과의 상호 운용성을 보장하기 위한 방안으로 비동기 전송모드 근거리 통신망 표준이 규정되어야 할 필요성이 있다. 즉, 기존의 Ethernet, Token-ring 및 FDDI상에서 운영되고 있는 Application이나 Networking Software가 별도의 수정 없이 ATM의 속도 및 다양한 이점을 누릴 수 있도록 기존 LAN을 ATM으로 migration역할을 수행하는 것을 일컫는다. 바꾸어 말하면 이미 네트워크 구축을 위해 대규모 투자를 한 경우, 이를 ATM과 상호 운영을 위한 Solution을 LAN Emulation이 제공한다는 것이다.

4) 정보의 발생에 따라 고정길이로 정의된 cell을 전송함에 따라 임의 전송속도에 대응이 가능하며, 프로토콜 처리에 관한 통신망과 사용자간의 기능 분담으로 망은 가능한 한 간략한 프로토콜을 바탕으로 정보 전송에만 전념한다.

이러한 장점을 기반으로 ATM 기술은 B-ISDN의 기반 기술로 자리를 확고하게 잡고 있는 것이다.

ATM 과 STM 방식의 비교

ATM(Asynchronous Transfer Mode : 비동기 전송모드) 기술은 광대역 ISDN(B-ISDN)에서는 서로 다른 종류의 다양한 정보신호를 같은 교환기와 다중화 장치를 사용하여 전송하는데 적합한 비동기 전송모드(ATM : Asynchronous Transfer Mode)라고 하는 새로운 방법을 사용함을 알고 있다.

ATM은 비 동기 전송모드라고 번역되고 있는데, 여기서 전송모드라는 말은 정보신호를 다중화, 교환 전송하는 형태를 의미한다. 이에 비해 협대역 ISDN에 사용되고 있는 전송모드 즉, 동기 다중화, 회선교환 전송방식은 동기 전송 모드(STM : Synchronous Transfer Mode)라고 한다. 비 동기 전송 모드에서는 모든 정보신호를 셀(cell)이라고 하는 일정한 길이의 블록으로 분할하여 셀 단위로 전송한다. 셀의 길이는 53 바이트인데, 그 중에 5 바이트를 header에, 48 바이트를 정보용으로 할당한다.

ATM Cell의 53 Byte 중에서 5바이트 Header 속에는 채널을 표시하는 표지가 있고, 그것을 보면 그 셀이 어떤 채널의 번호인가 식별할 수 있다. 비 동기 전송 모드는 셀을 표지에 따라 다중화, 교환한다.

기존의 동기 다중화하는 동기전송 모드에서는 각 채널의 전송속도는 항상 같거나 완전한 정수 비이어야 한다. 이에 비해 비 동기 전송모드에서는 각 채널의 전송속도는 반드시 같을 필요는 없으며, 셀의 수를 전송속도에 비례 시켜 보내면 되기 때문에 상관이 없다.

그러나 이를 위해서는 셀을 일단 메모리에 저장해 두었다가 시간을 조정하기 때문에 전송시간 지연이 발생한다. 또한 데이터 신호와 같이 간헐적으로 발생하는 셀도 필요할 때만 보내면 되기 때문에 전송로를 효율적으로 사용할 수 있는 특징이 있다. 이와 같이 비 동기 전송모드는 회선교환과 패킷 교환의 중간적 성질을 가지고 여러 가지 종류의 정보에도 유연하게 대응할 수 있다.

ATM 방식과 STM방식

@ATM방식

~의미있는 정보인지를 인식할 수 있는 셀(cell)의 단위로 정보를 전송하며,

~ STM과 달리 정보를 비 동기적으로 보낸다.

~ 보낼 정보가 없을 경우에는 빈 셀을 보내어 다중화기에서 이를 폐기하고 정보 셀을 삽입토록 한다.

~ 통계적 다중화(STDM)의 결과로 채널 사용 효율이 높다.

@STM방식

~ 채널들을 묶어 프레임화 하며, 프레임은 주기적으로 계속 반복 된다.

~ 각 채널은 프레임 내에서 같은 위치에서 반복된다.

~ 정보 발생 유무에 관계없이 계속 타임 슬롯이 나타나므로 채널의 사용효율이 저하되고 타입 슬롯의 낭비를 가져온다.

ATM망 구성사례

ATM은 WAN스위치, LAN워크그룹 스위치 그리고 데스크탑에서 사용이 가능하다. 빠른 시간내에 ATM 사용비용이 현재의 UTP에서 1백Mbps인 패스트 이더넷의 사용비용과 같아질 것이다. ATM의 가격 경쟁력이 높아짐에 따라 ATM은 백본에서 워크그룹, 데스크탑 어플리케이션 그리고 원거리 통신망에까지 그 사용 폭이 확대되고 있다.

ATM을 이용한 네트워크 구축의 예

@컬랩스드 백본(Collapsed Backbone)

ATM은 고속이라는 이점과 AAL 규정에 의한 다양한 형태의 서비스를 뒷받침할 수 있다는 장점 때문에 기업 네트워크의 컬랩스드 백본을 만들어 내는데 쓰일 수 있다. 이 컬랩스드 백본은 캠퍼스상의 모든 종류의 트래픽을 수용할 수 있으며, 고성능 대역폭을 제공해 준다.

@워크그룹

기업 네트워크의 핵심 구조인 ATM으로 사용자 그룹은 위치에 관계 없이 특정작업이나 워크그룹에 임명될 수 있고 가상 워크그룹을 만들 수 있다.

이러한 네트워크가 원거리 어플리케이션의 가능성을 보여 줌에 따라 네트워크 내부 접속상 물리적 제한 요소들은 사라질 것이다.

@ 데스크탑의 ATM

대역폭이 부족한 어플리케이션을 사용하는 워크그룹에 ATM 스위치는 놀라운 시스템 효율을 제공하는 완벽한 솔루션이다. 워크그룹의 중심 스위치로서 ATM스위치는 UTP/5 배선 표준에 의해 ATM으로 접속된 데스크탑과 서버간에 1백55M0ps 전송을 위한 비용절감 방법을 제공한다.

일부 ATM 스위치들은 ATM 사용자들의 전자우편, 문서 공유용 그리고 프린터 공유용 네트워크 접속에 방해되지 않기 위해 표준 이더넷 포트를 내장하고 있다.

단독으로 배열된 ATM 스위치는 ATM 어댑터 겸용으로 갖춰진 워크스테이션과 서버들을 8에서 24까지 어떤 형태의 조합으로도 제공할 수 있다.

접속된 워크스테이션과 서버들에 네트워크 관리와 이더넷 접속을 제공할 수 있을 때 스위치는 이더넷을 통해 기업 네트워크에 연결될 수 있다. 모든 ATM포트는 ATM 백본에 단독 혹은 다중 접속 될 수 있다.

ATM을 이용한 네트워크 구축의 예(사례Ⅱ)

@ ATM을 이용한 인터네트워킹

기업의 백본으로서 ATM 스위치는 기업 네트워크의 허브와 집선기(Concentrator) 간에 고속라인을 형성한다. 이는 여러 층 혹은 여러 건물이 결합된 캠퍼스 환경에서 상호분리와 소통을 가능케 하는 ATM 백본의 이상적인 솔루션이다. 두 ATM 스위치는 필요한 백본 대역폭을 주기 위해 하나 또는 그 이상의 1백55M0ps ATM 포트를 통해 연결된다. 고도의 접속성을 지닌 파일서버 그룹은 서버 군에 고속접속이 가능한 각 ATM 스위치에 연결될 수있다. 그리고 각 스위치의 다중 포트는 폴트 톨러런트(Fault Tolerant) 기종이 미션 크리티컬 클라이언트/서버 어플리케이션과 링크될 수 있도록 풍부한 접속성을 제공한다.

ATM을 이용한 ATM을 이용한 인터네트워킹(LAN to LAN)네트워크 구축 (사례 Ⅲ)

종합 정리

ATM기술은 회선및 패킷 모드로부터의 ATM으로 변환으로 회선 교환방식의 다양한 속도에의 대응이 필요하였고, 패킷교환방식의 고속화에 대응이 필요하였던 것이다. 이러한 것들이 ATM 기술의 등장 요건이 되며, 이렇게 해서 B-ISDN의 기본 원칙이 교신성 서비스와 분배성 서비스를 통합으로 제공하고, 회선모드 서비스와 패킷 모드 서비스를 공용으로 제공이 가능하다.

ATM 기술의 정의는 각종 서비스를 잘라 같은 크기의 ATM Cell에 매핑 시킨 후 비 동기식 다중화(ATDM)를 통해서 전달하는 방식이다. ATM 구조는, ATM으로 설계된 네트워크에서 데이터, 음성, 비디오 등 네트워크를 통해 전달된 정보는 셀(cell)이라 불리는 고정된 작은 크기의 형태로 묶인다. 각 셀의 크기는 53바이트로서 48바이트의 정보(payload)와 5바이트의 헤더(Header)로 이루어 진다.

ATM기술은 비 동기 전송모드(ATM : Asynchronous Transfer Mode)라고 하는 새로운 방법을 사용한다. ATM은 비 동기 전송모드라고 번역되고 있는데, 여기서 전송모드라는 말은 정보신호를 다중화, 교환 전송하는 형태를 의미한다.