
정보의 종류	광대역 서비스의 예	응용
동영상과 음성	비디오 메일 서버	동영상과 수반된 소리의 전송을 위한 전자 메일박스 서비스
문서	문서 메일 서비스	혼합된 문서¹를 위한 전자 메일 박스 서비스

- 검색형 서비스(Retrieval Service)

원거리의 소프트웨어 자료실에서 망을 통한 자료의 검색, 또는 비디오 영화

의 감상 등을 예로 들 수 있는데 서비스의 예와 응용의 예는 다음의 표 2-2

에 나타내었다.

- 대화형 서비스(Conversational Service)

대화형 서비스는 일대일 또는 일대 다자간의 통신 서비스를 말하며 이 서비

스의 경우 역시 문자, 음성 및 영상의 복합적인 데이터의 전송을 의미하는

것으로 근거리 또는 원거리 지역망에서의 화상회의가 대표적인 예라고 할 수

있다. 이들의 자세한 사항은 다음의 표 2-3에 소개한다.

표 2-2 검색 서비스


정보의 종류	광대역 서비스의 예	응용
텍스트, 데이터, 그래픽, 소리, 정지 영상, 동영상	광대역 비디오텍스	동영상을 포함한 비디오텍스 원거리 교육과 훈련 텔레소프트웨어 텔레쇼핑 텔레어드버타이징 뉴스 검색
	비디오 검색 서비스	오락적인 목적 원거리 교육과 훈련
	고해상도 이미지 검색 서비스	오락적인 목적 원거리 교육과 훈련 전문적인 이미지 통신 의료적인 이미지 통신
	문서 검색 서비스	정보센터나 저장소로부터의 혼합된 문서 검색
	데이터 검색 서비스	텔레소프트웨어

표 2-3 대화형 서비스


정보의 종류	광대역 서비스의 종류	응용
동영상과 소리	광대역 화상전화	두 장소( 사람 대 사람) 간의 음성, 동영상, 정지 영상, 문서 전송을 위한 통신 - 원격 교육 - 원격 쇼핑 - 원격 광고
	광대역 화상회의	두 장소나 그 이상( 사람 대 그룹, 그룹 대 그룹) 간의 음성, 동영상, 정지 영상, 문서 전송을 위한 다중 통신 - 원격 통신 - 비지니스 회의 - 원격 광고
	비디오 감시	- 건물 감시 - 교통 제어
	비디오/오디오 정보 전송 서비스	- TV 신호 전송 - 비디오/오디오 대화 - 정보의 분배
소리	다중 소리 프로그램 신호	- 다중언어 실황방송 채널 - 다중 프로그램 전송


데이터	고속 비제한 디지탈 정보 전송 서비스	고속 데이터 전송 - LAN 상호연결 - MAN 상호연결 -컴퓨터-컴퓨터 상호연결 비디오 정보의 전송 다른 종류 정보의 전송 정지 영상 전송 여러 지역 인터엑티브 CAD 여러 지역 인터엑티브 computer-aided-manufacturing
	대량 파일 전송 서비스	데이터 파일 전송
	고속 원격제어	실시간 제어 원격 측정 경고음
문서	고속 텔레팩스	사용자간 텍스트, 이미지, 그림 등의 전송
	고화질 이미지 전송 서비스	전문적인 이미지 의료적인 이미지 원격 게임
	문서 통신 서비스	사용자간 혼합된 문서의 전송

나. 분배성 서비스(Distribution Service)

분배성 서비스는 사용자의 개개인적인 제어가 있는가 혹은 제어가 없는가에

따라서 나누어 질 수 있으며, 대표적인 서비스의 예는 전자 출판(Electronic

Publishing), 고화질 TV(HDTV)등이 될 수 있으며 이들의 자세한 사항은 다

음의 표 2-4와 표 2-5에서 소개한다.

표 2-4 비제어형 분배 서비스


정보의 종류	광대역 서비스의 종류	응용
데이터	고속 비제한 디지탈 정보 분배 서비스	비제한 데이터의 분배
텍스트, 그래픽, 정지영상	문서 분배 서비스	전자 신문 전자 출판
동영상과 소리	비디오 정보 분배 서비스	비디오/오디오 신호의 분배
비디오	현존하는 품질의 TV 분배 서비스 (NTSC, PAL, SECAM)	TV 프로그램 분배
	더 나아진 품질의 TV 분배 서비스 ㅑ Enhanced definition TV 분배 서비스 ㅑ 고화질 TV	TV 프로그램 분배
	고선명 TV 분배 서비스	TV 프로그램 분배
	PayTV(한편만 지불, 채널당 지불)	TV 프로그램 분배

표 2-5 제어형 분배 서비스


정보의 종류	광대역 서비스의 예	응용
텍스트, 그래픽, 소리, 정지 영상	전 채널 광대역 비디오그래피	원격 교육과 훈련 원격 광고 뉴스 검색 텔레소프트웨어

2. B-ISDN 서비스의 분류

광대역망에서 응용 가능한 서비스들을 통신 유형 및 요구 사항에 따라 분류

하면 아래의 표 2-6과 같다.

표 2-6 통신 유형 및 요구사항에 의한 서비스 분류


기준 유형	대칭성	연결형태	서비스 예
서버형	비대칭적	일대일 또는 점대다	비디오 서버 멀티미디어 서버 데이터 서버 TV/CATV 방송
그룹통신형	대칭적 혹은 비대칭적	다점대 다점	화상회의 컴퓨터 지원 공동 작업 원격교육 영상전화
데이터 서비스형	대칭적	일대일	고속 화일 전송 LAN 연결 서비스

그림 2-1 B-ISDN 응용(비디오 중심 응용)

그림 2-1은 응용 서비스를 실시간성, 사용자-센터간 통신여부에 따라 분류한

것이며, 여기에는 특히 비디오를 강조한 서비스를 나타내고 있으며, 대부분

B-ISDN이 구축된 이후에 가능한 서비스들이다. 또한 여러 가지 정보형태를

사용할 때 병렬사용/순서적 사용, 독립사용/통합사용 여부에 따라 분류할 수

도 있다.

가. 서버형 서비스

클라이언트-서버 연산의 대두와 함께 서버의 중요성, 통신망의 중요성이 높

아지고 있다. 서버는 연산서버, 데이터 서버, 멀티미디어 서버, 비디오 서버

등으로 분류할 수 있으며, 연산서버는 고속계산을 위한 것으로 슈퍼컴퓨터가

이에 해당하고 데이터 서버는 텍스트 위주의 데이터 서비스를 제공하는 기존

의 파일 서버를 의미한다.

멀티미디어 서버는 기존의 파일서버가 텍스트 위주의 데이터만을 제공하는

저용량의 서버임에 반해, 텍스트, 이미지, 오디오, 비디오 등의 데이터를 사용

자의 요구에 따라 다양한 형태로 제공하는 대용량의 서버이다. 멀티미디어

서버를 활용한 응용으로는 영상/음성 우편, 전자도서관, 지도정보 서버, 의료

검색 서버, 공동 문서편집, 전자출판, 전자신문배포 등 다양하다. 우리 나라

의 경우 pc통신에 멀티미디어를 혼합한 형태가 초기의 유망한 응용서비스로

전망된다.

비디오 서버는 실시간 영상을 대용량의 저장장치에 저장하고 사용자의 서비

스 요구에 따라 실시간으로 전송하는 시스템으로, 사용자는 실시간의 영상에

대해 VCR과 같은 형태의 제어를 할 수 있다. 근거리 통신망에서 동작하는

소규모의 비디오 서버는 이미 여러 회사에서 상품화되어 있으며, 동시에 수

천 명 이상의 사용자를 지원하며 전국규모의 고속망과 접속되는 비디오 서버

의 용도는 비디오 도서관, 원격강의, HDTV 등 다양하다. 이러한 서버의 개

발은 통신사업자를 중심으로 활발하며 흔히 VOD, VDT(Video Dial Tone)

등으로 일컫는다. 비디오 서버와 멀티미디어 서버의 구분은 때로 모호할 수

있다. 비디오 서버는 기존의 데이터 서버의 서비스 범주에 이미지, 오디오,

비디오 데이터를 추가한 근 실시간(near realtime) 서비스를 위한 서버라고

할 수 있다.

비디오 서버/멀티미디어 서버는 전기통신서비스(비디오 우편), 방송(TV 방

송), 광고(광고방송), 출판(멀티미디어 출판, 전자도서관) 등의 다양한 산업분

야를 모두 흡수할 수 있는 강력한 서비스이다. 따라서 어떠한 데이터가 어

떠한 방법으로 제공될 수 있는가에 많이 의존하겠지만, 서버에 의한 새로운

응용의 창출은 매우 다양하게 이루어질 수 있으며 큰 시장을 큰 시장을 형성

할 수 있을 것이다.

나. 그룹통신형 서비스]

컴퓨터지원 공동작업(CSCW: Computer-Supported Cooperative Work)은 멀

티미디어 시스템, 고속 통신망, 서버 등을 종합적으로 활용하며 시간적, 공간

적으로 분산된 사용자들간에 공동의 작업을 효율적으로 수행하는 것을 말한

다. 주로 회의, 저작, BBS, 대화, 조정 등의 기능을 지원하며 다음과 같은

도구를 기반으로 하고 있다.

- 고속 Networking

- 대화 도구

- 병렬 처리 기술

- Window 기술

- Hypermedia

- Intelligent Agent에 기초한 사용자 인터페이스

효율적인 공동작업을 이룩하려면 고속의 소프트웨어, 하드웨어 시스템과 더

불어 초고속통신망이 필수적이다. 특히 실시간 비디오, 파일 공유 등과 같은

응용의 경우는 더욱 그러하다. 지금까지의 주요 CSCW연구 프로젝트나 제

품은 PC 또는 워크스테이션을 사용하여 한 기관 내의 직장 구성원 사이의

비공식적인 협동 및 교류를 위한 것이 대부분이었다. (Bellcore의 Cruiser,

Video Window, Xerox의 RAVE, NTT의 Team WorkStation, Wang의

Freestyle 등) 그러나, 앞으로 장거리 고속통신망의 보급으로 시간, 공간 격

차를 극복하는 광역 공동작업 응용이 크게 발전할 것으로 보인다. 이 응용

분야의 발전은 좋은 응용소프트웨어, 빠른 시스템, 광범위한 네트워킹을 전제

로 하고 있으며, 직장의 근무환경 및 관습과 조화를 이루어야 하는 문제 때

문에 초기에는 느릴 것으로 예상된다. 21세기초에는 위의 문제들이 대략 극

복될 것으로 전망되므로 공동작업 응용 트래픽이 초고속망의 주요 고객이 될

것이다.

그림 2-2 그룹 통신형 서비스의 예

구체적인 응용 분야를 살펴보면 다음과 같은 서비스가 있을 것이다.

ㅑ 탁상용 화상 회의

음성전화, 비디오 전화가 개인과 개인 사이의 정보통신 수단이라면, 화상 회

의는 다자간에(또는 여러 그룹 사이에) 영상, 음성, 문자, 그래픽 등이 정보를

동시에 실시간으로 상호 전송하는 것으로 마치 같은 회의실에 마주 앉아 있

는 것과 같은 기능을 마련해 주고 있다.

종래의 화상 회의 시스템은 화상회의 전용회의실에 설치되어야 하는 고급 전

용시스템으로서 매우 고가이며 설치 운영비도 높아서 대규모 기업에서 주로

사용되어 왔다. 컴퓨터, 멀티미디어 처리 기술의 발전으로 이제는 비디오 회

의를 데스크탑 시스템에서도 처리할 수 있게 되었고, 이러한 시스템은 개인

과 개인 사이의 업무용으로 쓰일 것으로 보인다.

ㅑ 컴퓨터 지원 공동 작업(CSCW)

컴퓨터 지원 공동 작업은 망으로 연결된 여러 사용자가 하나의 작업을 공동

으로 수행할 수 있게 지원하는 서비스이다. CSCW를 크게 분류하면 다음의

표 2-7과 같은데 시간적, 공간적으로 같으냐 다르냐에 따라 구분된다. 사실

이 CSCW는 범위가 넓은 개념이므로 공동작업형의 모든 서비스를 포함할 수

도 있다. 여기서의 CSCW는 단순히 여러 사용자가 통신망으로 연결된 단말

기들 상에서 서로 데이터를 교환하며 공동의 작업을 수행하는 것을 지원하는

서비스를 말한다.

표 2-7 CSCW의 분류


시간 공간	같은 시간	다른 시간
같은 공간	직접 상호작용 예)회의실(Meeting Room)	비동기적 상호작용 예) BBS
다른 공간	동기적 분산 상호작용 예) 실시간 공동 편집	비동기적 분산 상호작용 예) 전자우편 시스템

- 원격 교육(Tele-Education)

원격 교육 서비스는 가상의 교실을 네트워크 위에 설정하고 교수와 학생들이

이 교실에서 수업에 참여하는 서비스이다. 교수와 학생들간의 접근 권리가

다르고 공유 작업 공간 및 영상 화면의 분배 등에 복잡한 제어 기능이 있어

야 할 것이다. 또한 수업을 어떻게 공고, 수강할 수 있는가에 대한 메카니즘

도 필요하다.

- 기타 다자간 게임(Multi-User Game), 원격의료검진 등이 서비스가 있으나

이에 대해서는 앞에서 설명한 내용에 포함되는 것이 대부분이므로 생략하겠

다.

3. 고속 데이터 서비스

데스크탑 컴퓨터의 대량 보급, 사무자동화의 진전에 따라, 근거리 전산망

(LAN)의 보급은 이제 대부분의 공공기관, 학교, 기업에 보편적이 되었다.

LAN을 통한 클라이언트/서버 컴퓨팅의 활용 등으로 망을 경유하는 데이터

트래픽은 급속히 증가하고 있다. 이에 따라 초기에 충분하다고 생각했던

LAN 용량이 부족한 실정이다. 따라서 기존의 서비스 품질(예: 지연 시간,

에러율) 등도 점점 사용자의 기대에 못 미치는 수준이다. 따라서 기존의 저

속 근거리망들을 대체 내지는 접속시키는 역할로서의 광대역망에 대한 기대

가 상당히 크다고 할 수 있다. 따라서 이 서비스 유형에 속하는 것으로는

기존의 망에서 제공되었던 서비스들(파일전송, 전자우편, 원격작업)과 망간

접속(Network Connectivity)을 예로 들 수 있다.

- 근거리망 연결(LAN Interconnection)서비스

네트워크를 이용한 서비스 개념이 점점 퍼지면서 여러 LAN들을 상호 접속해

야 할 필요도 높아지고 있다. 따라서 초고속망의 초기의 대표적 응용으로서

망간 접속을 꼽는 이유도 다음의 표와 같이 고속 데이터 회선 서비스가 현재

부족한 실정이기 때문이다. 망간 접속을 전용회선/교환회선, 점대점, 다점간

(Multipoint), 고정용량/가변용량, 캠퍼스내/기관사이, LAN-LAN/지역망-지역

망 접속 등의 다양한 형태로 필요하며 새로 구축될 초고속망은 이들을 효과

적으로 수용할 수 있을 것으로 기대된다.

표 2-8 데이터 회선 서비스의 용량별 분류


속도	망,링크
100 Kbps이하	전화망(PSTN), 위성망(VSAT), 패킷망(PSDN), ISDN(Basic Rate)
100K ~ 1Mbps	Frame Relay, Internet(IP)
1 ~ 3 Mbps	T1전용회선, SMDS, ISDN(Primary Rate)
3 ~ 100 Mbps	T3전용회선
100 Mbps 이상	광대역통신망(B-ISDN)

ㅑ 고속파일 전송, 전자 우편, 원격 작업등의 서비스는 기존의 망에서도 가장

대표적으로 많이 사용되었던 서비스이므로 별도의 설명 없이 생략하겠다.

제 3 절 서비스 요구 사항

1. 일반적인 B-ISDN 서비스 특성

다음의 표 2-7은 B-ISDN 서비스의 일반적인 특성을 나타낸다. 이러한 특성

들은 다음과 같은 B-ISDN 응용의 중요한 성질을 설명하는데 이들을 정리하

면 다음과 같다.

ㅑ특별히 고화질의 동화상 서비스 등의 몇몇 서비스들을 제외하고는 모든 서

비스가 높은 비트율을 요구하는 것은 아니다라는 점이다. 표 2-7에서 보는

바와 같이 TV에 대해서는 30에서 130Mbps가 그리고 HDTV에 대해서는

130Mbps의 비트율이 주어져 있다. 비록 영상 신호 코딩의 계속적인 연구로

인해서 이러한 값들이 감소하여 10Mbps가 된다 해도 이러한 값은 여전히

ISDN의 허용치를 넘는다. 앞으로의 가장 요망되는 서비스는 HDTV가 될 것

인데 이러한 서비스는 채널당 30에서 50Mbps의 비트율을 요구할 것이다.

ㅑ몇몇 통신은 자연적으로 매우 군집적인 특성을 띠게 된다. 만약에 이러한

특성들이 망의 구성에 적절히 적용된다면 상당한 망 자원의 절약(통계적 다

중화 이득)이 성취될 것이다. TV나 HDTV에 있어서 통계적 다중화 이득은

소스 신호의 특성 때문에 구현하기가 매우 어렵다. 그래서 표 2-9에는 이 값

이 1로 정해져 있다.

앞에서 소개된 다양한 B-ISDN 서비스들과 응용들은 여러 가지 일반적인 전

송 능력을 가진 망을 요구하게 되는데 이러한 능력을 정리하면 다음과 같다.

ㅑ다양한 비트율을 갖는 서비스들을 수용할 수 있다. ㅑ군집적(Bursty)인 특의

성 트래픽을 수용한다.

ㅑ지연과 손실에 민감한 응용들을 고려한다.

표 2-9 광대역 서비스의 특성


서비스	비트율(Mbit/s)	Burstiness
데이터전송(연결지향) 데이터전송(연결비지향) 문서전송/검색 화상회의/비디오전화 광대역 비디오텍스/비디오 검색 TV 분배 HDTV 분배	1.5 - 130 1.5 - 130 1.5 - 45 1.5 - 130 1.5 - 130 30 - 130 130	1 - 50 1 - 50 1 - 20 1 - 5 1 - 20 1 1

이러한 능력들을 가지고 있어야 B-ISDN 서비스들을 적절히 지원할 수 있다.

따라서 앞으로 소개되는 망들을 이러한 사항을 염두해 두고서 살펴보면 많은

도움이 될 것이다.

2. 여러 가지 B-ISDN 응용의 서비스 품질 요구사항

가. 음성

에코가 없는 음성 서비스에서 지연은 한사람이 한 번씩 이야기하기만 하면

검출되지 않는다. 한바퀴 돌아오는 지연시간이 600ms 내지 1.2초라면 전화

통화에서 감지되지 않는다. 그러나, 이러한 상대적으로 큰 지연은 전체적인

통화에 영향을 끼친다.

공중망에서 두 가입자 사이의 전형적인 통화에서 2-wire 선과 4-wire 선이

가입자의 루프와 망에서 각각 쓰인다. 그 망의 여러 가지 부분들이 hybrid라

고 불리는 차등 변환기에 의해 결합된다. 전화망에서 모든 중요한 에코는

hybrid에서의 임피던스 불협으로부터 생긴다. 음성신호는 예를 들면 사용자

A로부터 사용자 B까지 hybrid A, 망, hybrid B를 거쳐 전달된다. 신호의 일

부가 hybrid B로부터 사용자 A로 반사되어, 전달 지연시간 후에 사용자 A는

화자의 에코라고 불리는 자신 음성의 약화된 일부를 듣게 된다. 엔드간의

지연이 증가함에 따라 에코는 뚜렷한 신호로 들리고 더 감지되기 쉽게 된다.

ITU 에 의해 추천되는, 에코 없는 통화를 위한 엔드간의 지연은 25ms로 제

한된다. 이 제한을 넘어서면 에코 감지는 억제할 수 없게 되고 에코 취소를

위한 장치의 사용이 필요하게 된다.

나. 데이터

데이터 응용은 일반적으로 에러에 민감하다. 따라서 통신 단말들간의 데이터

통합이 요구된다. 비연결형 데이터 서비스 외의 대부분의 데이터 서비스는

수신단으로의 정확한 전달을 보장하기 위하여 데이터 프레임의 재전송을 한

다. 데이터 서비스는 사람들사이, 사람과 기계사이, 기계들 사이에서 일어난

다. 사람들 사이의 상호작용이라면 데이터 응용이 큰 지연에 견딜 수 없겠

지만, 기계들사이라면 비교적 큰 지연에 견딜 수 있을 것이다.

수신단에서 동기화와 일정한 데이타 표현율이 요구되지 않으므로 지연 지터

(jitter)는 데이터 서비스에서 큰 걱정거리가 안된다.

다. 비디오

음성과 달리 비디오 프레임은 많은 양의 정보를 가지고 많은 ATM 셀로 보

내어진다. 프레임 중간에서 하나의 셀을 잃어버리는 것은 프레임의 나머지

에 대해 위상 정렬(phase alignment)을 잃어버리도록 하고, 동기화 방식에 따

라 하나의 잃어버린 셀은 프레임의 큰 부분을 망쳐버릴 수도 있다.

일반적으로 부호화된 비디오 프레임은 많은 매크로 프레임들로 구성되어 있

다. 매크로 프레임의 수와 내용은 사용되는 부호화 방법에 의존한다. 이 프

레임워크에서 잃어버린 셀에 의해 야기되는 왜곡의 양은 그 셀이 속하는 매

크로 프레임에 포함된 정보의 종류에 의존한다.

셀의 손실은 버스트(burst)로 일어난다. 즉, 어떤 셀이 손실되면 그 다음 셀

이 손실될 확률이 평균 셀 손실 확률보다 높다. 수신단에서 매 초마다 하나

의 셀이 손실되면 이것을 보상할 수 있을지라도, 매 2초마다 2개의 연속된

셀이 손실되면 보상과정은 훨씬 더 어렵게 된다. 따라서 비디오 응용에서

요구되는 평균 셀 손실률은, 계산할 때 특별한 주의가 기울여지지 않으면 의

미가 없게 된다.

라. 멀티미디어 서비스

멀티미디어 서비스에서 통합되는 응용들 각각의 서비스 요구사항들을 앞에서

살펴보았다. 거기에 덧붙여, 멀티미디어 응용은 다양한 정보 유형들간의 동

기화에 대한 새로운 요구사항을 부과한다. 이 요구사항은 여러 가지 대상들

의 전송을 순서에 맞추는 것 같은 대충의 동기화로부터 화자의 입술 움직임

의 동기화같은 더 정밀한 동기화까지 해당된다.

멀티미디어 서비스는 종종 사용자 그룹사이에서 일어나고 여러 포인트간의

연결을 요구한다. 두 사람의 사용자간에 일어나는 연결에 대해서는 문제점

들이 풀어진다해도 사용자 그룹들간의 클럭 복구나 동기화는 미결의 과제로

남아있다. 통화가 양방향인 분배 서비스에서 지연 요구사항은 단방향 서비

스일 때보다 상대적으로 더 엄격하다.

그림 2-3 다양한 멀티미디어 서비스의 성능 요구 사항

그림 2-3은 멀티미디어 서비스에서 통합될 수 있는 다양한 응용들의 셀 지연

변동과 셀 손실 요구사항을 요약해 논 것이다. 트래픽 관리 측면에서 가장

간단한 접근방식은 트랜스포트 층에서 각 응용의 서비스 요구사항들 사이에

어떤 차별도 두지 않고, 가장 엄격한 서비스 요구사항을 모두에게 적용하는

것이다. 그러나 이 접근방식은 네트웍에서 필요한 것보다 더 큰 대역폭을

요구하여 전송 대역폭을 낭비하게 된다. 또 다른 접근방식은 각각의 응용에

대해 그 서비스 요구사항에 따라 다른 연결을 설립하는 것이다. 이것은 망

관리와 응용 설계의 복잡성을 증가시킬 것이다. 게다가, 지터와 비대칭 정도

(skewness)를 다루기가 더욱 힘들어 진다.

그렇지만, 이러한 복잡성은 개별적인 연결의 서비스 요구들을, 각각이 유사한

특성을 가지는 하나이상의 응용을 포함하는 관리 가능한 클래스들로 대략적

으로 나눔으로써 줄어들 수 있다.

3. 정보 전송 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 변수

전송 방식을 ATM(Asynchronous Transfer Mode)로 하는 B-ISDN 망에서

제공되는 서비스의 품질은 결정하는 정보 전송 QoS 변수 값들은 비트 에러

율(BER), 셀손실율(CER), 셀첨가율(CIR), 종단간지연(End-to-end Delay), 지

연변이(Cell Delay Variation)와 비대칭 정도(Skewness) 등을 들 수 있다. 이

들을 간단히 정리하면 다음과 같다.

·비트 에러율(BER) : 전체 정보영역에서 전송된 전체 비트에 대한 오류가난

비트의 비율로서 이것은 전송 시스템에 크게 의존한다는 점 때문에 고속

ATM망의 특성 변수라고는 할 수 없다. 기존의 망에 비교해 볼 때 ATM망

에서의 BER은 전송 매체에 광 케이블의 등장으로 인해서 매우 줄어들 것으

로 생각된다. 표 2-10은 다양한 B-ISDN 서비스에 대한 비트 에러율에 대한

초기의 표준을 보여준다.

·셀손실율(CLR) : 정해진 시간 내에 사용자에 의해 보내진 전체 셀에 대한

손실된 셀의 비율로서 사용자에게 보여지는 서비스 품질에 있 어서 상당히 커

다란 영향을 갖는다. 셀의 손실은 대부분 버퍼의 넘 침(Buffer Overflow)과 검

출 될 수는 있으나 고쳐질 수 는 없는 헤 더 부분에서의 오류 등으로 인해 일

어난다. 표 2-11은 몇몇 B-ISDN 서비스들에 대한 CLR 목표값들을 나타낸

다.

·셀첨가율(CIR) : 셀헤더에서의 오류는 헤더 에러 검색에 의해서 검출 되지

않을 경우도 있는데 이러한 경우에 헤더 부분의 오류가 다른 주소와 같게되

면 그 정보는 다른 주소로 잘못 전송되게 된다. 이처 럼 셀 헤더에서의 오류

로 인해서 전체 보내진 셀들에 대한 잘못 전 송된 셀의 비율을 셀 첨가율이라

한다. 표 2-12는 유럽의 RACE 프 로젝트에 의해 정의된 응용 서비스에 대한

CIR 값들을 나타낸다.

표 2-10 VBR B-ISDN 서비스를 위한 추천되는 BER 값

응용

비트율

BER*

BER**

비디오폰

2Mbps


3 times 10^-11


1.3 times 10^-6

화상회의

5Mbps


10^-11


1.8 times 10^-6

TV 분배

20-50Mbps


3 times 10^-13


6 times 10^-7

MPEG 1

1.5Mbps


4 times 10^-11


2.5 times 10^-6

MPEG 2

10Mbps


6 times 10^-12


1.5 times 10^-6

*AAL에서 에러 제어 없음

**셀 기초한 단일 비트 에러 정정과 AAL에서의 셀 에러 정정

표 2-11 다양한 B-ISDN 응용의 CLR 요구사항

응용

비트율

셀손실율*

셀손실율**

비디오폰～

64Kbps-2Mbps


10^-8


8 times 10^-6

비디오폰°

2Mbps


10^-8


8 times 10^-6

비디오회의°

5Mbps


4 TIMES 10^-9


5 times 10^-6

TV 분배°

20-50Mbps


10^-10


8 times 10^-7

MPEG 1°

1.5Mbps


10^-8


9.5 times 10^-6

MPEG 2°

10Mbps


2 times 10^-9


4 times 10^-6

*AAL에서 에러 제어 없음

**셀 기초한 단일 비트 에러 정정과 AAL에서의 셀 에러 정정

～CBR 서비스

°VBR 서비스

표 2-12 B-ISDN 응용에 대한 추천되는 CIR 값

서비스

셀첨가율

전화


10^-3

데이터 전송


10^-6

분산처리


10^-6

고음질 음성(Hi-fi Sound)


10^-7

원거리처리 제어


10^-3

- 종단간 지연(End-to-end delay) : 망간 두 지점의 전송 지연은 망의한지점

에서 셀의 처음 비트가 출발한 시간으로부터 다른 한 지점에서 셀의 마지막

비트가 지나가는 시간까지의 걸린 시간으로 전체 전송 지연은 주로 코딩 지

연, 패킷화 지연, 전달 지연, 전송 지연, 스위칭 지연, 망내 큐잉 지연과 재결

합 지연으로 이루어진다.

- 지연변이(Cell Delay Variation) :


D

를 전달 및 전송 지연을 나타내는 상수

지연이고


W_i

를 임의의 지연이라고 하면, i번째 셀의 전체 지연을


D+W_i

라고

할 수 있다. 따라서 수신단에서의 셀의 도착간 시간은 다음의 식처럼 주어진

다.


(D+W_i+1 )-(D+W_i ) = delta

이상적인 경우에 수신단에서의 셀의 도착간 시간은 항상 일정하여야 하지만

각 셀의 임의지연이 갖지 않기 때문에 그것은 불가능하다. 지연 변이는 Jitter

이라고도 불리며 다음과 같은 정의들이 가능하다.

-연결에 대한 전송 지연의 분산, 즉


E LEFT { (W_i - E LEFT [ W_i RIGHT ])^2 RIGHT }

-연결에 대한 셀들간의 전송 지연의 차이, 즉


W_i+1 - W_i

-평균 지연으로부터의 순간적인 지연의 분산

즉


Pr left{ W_i+1 - E left[W_i right] > w right}

표 2-13은 다양한 비디오 서비스에 대한 지연 및 지연 변이의 요구사항을 나

타낸다.

-비대칭 정도(Skewness) : 서로 관련있는 두 가지 이상의 표현 매체에 대한

표현 시간에 있어서의 차이를 나타낸다. 거친 비대칭(Coarse Skew)는 영상과

동반 음서의 전반적인 지연을 의미하고 정밀 비대칭(Fine Skew)는 움직이는

입술과 목소리와의 시간적인 차이를 나타낸다. 이러한 비대칭성의 멀티미디

어 응용에 있어서의 목표값은 표 2-14에 나타내었다.

표 2-13 양방향 음성 및 영상 서비스를 위한 지연과 지연 변이요구사항


응용	지연(ms)	지연변이(ms)
64Kbps 비디오회의	300	130
1.5Mbps MPEG NTSC 비디오	5	6.5
20Mbps HDTV 비디오	0.8	1
16Kbps 압축 음성	30	130
256Kbps MPEG 음성	7	9.1

표 2-14 멀티미디어 응용에 있어서 비대칭 요구사항


응용	비대칭(Skew) 요구값
Audio+text or Still image(단방향)	Coarse skew < 1 sec
Audio+video(다점대 다점)	Coarse skew < 10 sec
Audio+video(다점대 다점)	fine skew: 화상에 대한 음성의 빠름 < 20ms 음성에 대한 화상의 빠름 <120ms
복합적인 화상회의	Coarse skew < 1 sec
Audio+Video+Still image+text	fine skew: 화상에 대한 음성의 빠름 < 20ms 음성에 대한 화상의 빠름 <120ms

제 3 장 초고속 공중망의 구조

제 1 절 원거리 광대역 전송 기술

원거리 광대역 전송 기술로는 프레임 패턴의 상대적인 위치에 따라 각각의

채널을 인식하는 동기식 전송 방식(STM: Synchronous Transfer Mode)과

각각의 셀의 헤더에 포함되어 있는 VCI/VPI값을 통해 채널을 인식하는 비동

기식 전송 방식(ATM: Asynchronous Transfer Mode)으로 크게 구분할 수

있다. STM은 망 제어가 간단하고 서비스 품질(delay, loss)을 확실하게 보장

해주며 CBR 트래픽이 많은 경우 높은 망 효율을 얻을 수 있다. 그러나 다양

한 전송율을 제공해 줄 수 있는 유연성이 결여되어 있고 버스티한 트래픽이

많은 망 환경하에서는 대단히 비효율적이다. STM보다 늦게 출현한 ATM 방

식은 53 바이트의 작은 셀을 이용해 다양한 전송율을 지원해주며 버스티한

트래픽이 많은 B-ISDN 환경하에서 망자원을 효율적으로 사용할 수 있어, 향

후 원거리 광대역 전송 기술은 ATM방식에 ATM 물리접면으로

SDH/SONET을 사용하는 형태로 발전할 것이다.

본 절에서는 STM의 SDH, BISDN의 기본이 될 ATM과 ATM/SDH에 대해

살펴본다.

STM

AM: PDH(North America)

SM: SDH SONET(North America)

SDH(ITU-T)

STM: Synchronous Transfer Mode

ATM: Asynchronous Transfer Mode

SM: Synchronous Multiplexing

AM: Asynchronous Multiplexing

1. 동기식 전송 방식 : STM (Synchronous Transfer Mode)

동기식 전송 방식에서 프레임의 다중화 방식로 비동기식 다중화 방식(AM:

Asynchronous Multiplexing)과 동기식 다중화 방식(SM: Synchronous

Multiplexing)이 있다. 비동기식 다중화 방식(AM)은 저속의 하위 계위 프레

임들을 다중화할 때 속도 정합을 위해 스터핑 비트(stuffing bit)를 상위 계위

프레임에 삽입하는 비트-스터핑 방식으로 다중화하므로 상위 계위 프레임의

전송율이 하위 계위의 정수배가 되지 않는다. 이러한 비동기식 다중화시 사

용되는 프레임의 구조와 전송율을 정의한 것이 바로 유사 동기식 디지탈 계

위(PDH:Plesisochronous Digital Hierarchy)이다. PDH는 DS1과 E1을 제외하

고는 엄밀한 의미로 동기가 되어 있다고 말하기 어려우며 다중 인퍼페이스

상에서는 다중화, 역다중화, 교환 처리가 매우 곤란하다.

두 번째 다중화 방식은 동기식 다중화 방식(SM)으로 하위 계위 프레임들을

포인터를 사용하는 바이트 직교(Byte-interleaving)방식으로 다중화하며 따라

서 상위 계위 프레임의 전송율이 하위 계위 프레임의 정수배가 된다. 고속의

전송율을 갖는 상위 계위 프레임에 대한 정의가 쉬워져 확장성이 뛰어나다는

장점을 가지고 있다. 동기식 다중화시 사용되는 프레임 구조와 전송율을 정

의한 것이 동기식 디지탈 계위(SDH: Synchronous Digital Hierarchy)이다.

SDH는 계위별 프레임 구조를 정의하고 그 프레임내에 하위 계위들이 사용하

는 타임 슬롯의 위치가 고정되어 있어 그 위치 정보를 이용해 하위 계위를

식별하는 방식으로 종래의 회성 모드 서비스를 제공하는 망에서 널리 사용되

어져 왔던 방식이다.

지금부터 유사 동기식 디지탈 계위와 동기식 디지탈 계위에 대해 살펴본다.

가. 유사 동기식 디지탈 계위: PDH(Plesisochronous Digital Hierarchy)

유사 동기식 디지탈 계위는 기존의 표준 디지탈 계위로서 표 3-1과 3.2에서

보듯이 북미식, 유럽식으로 크게 구분된다. 매 단계의 다중화는 유사 동기식

다중화로서 비트 스터핑(bit-stuffing)식 정위치 맞춤(positive justification)에

의해서 동기화된다. 본 절에서는 북미식 유사 동기식 디지탈 계위에 대해 자

세히 살펴본다.

- North American Digital Hierarchy

DS0 (Digital Stream level 0)은 북미식 PDH의 가장 하위 계위로 64 Kbps의

채널을 제공한다. 그림 3-1에 도시된 DS1 신호는 24개의 DS0 신호가

Channel Bank라는 다중화기로 바이트 직교 다중화되어 형성된다. 하나의

DS1 프레임은 193 비트로 이뤄지며, 1~192 비트는 8비트씩 24개의 채널에 할

당되고 193번째 1비트는 프레임 인디케이션용으로 사용된다. 이 193비트의

DS1 프레임이 125 Ռsec마다 반복되며 따라서 1.544 Mbps의 전송율을 갖는

다. DS1신호는 PDH 신호들 중 유일하게 동기식 다중화(SM)이라고 볼 수 있

다. 그림 3-2에서 보듯이, DS2 신호는 3개의 DS1 신호를 M12 유사 동기식

다중화기(비동기식 다중화라는 용어와 혼용된다.)로, DS3 신호는 7개의 DS2

신호를 M23 유사 동기식 다중화기로 비트 직교(bit-interleaved) 다중화해서

얻어지고, 이 과정에서 속도 정합을 위해 스터핑 비트가 삽입된다. DS2(DS3)

신호를 형성할 때 삽입된 스터핑 비트는 DS2(DS3)를 역다중화하여

DS1(DS2) 신호를 추출해 낼 때 사용자 정보와 분리되어 제거된다. 따라서

DS3 신호에서 바로 DS1 신호를 추출할 수 없고 두 단계의 역다중화 과정을

거쳐야만 한다. 또한 이 스터핑 비트로 인해 DS3 프레임내에 DS1 프레임의

위치가 고정되어 있지 않으며, DS-n 신호의 전송율이 DS-1의 n배가 되지

않은 결과를 초래한다. PDH(북미식이든 유럽식이든)에서는 동일 계위간의 다

중화만 가능하며

표 3-1 북미식 PDH 계층 구조


Signal Name	Rate	Structure	Number of DS0s
DS0	64 kbps	Time Slot	1
DS1	1.544 Mbps	24×DS0	24
DS1c	3.152 Mbps	24×DS1	48
DS2	6.312Mbps	24×DS1c	96
DS3	44.736 Mbps	24×DS2	672

DSn signal은 항상 다수개의 DS n-1 신호들을 다중화하여 얻어진다. 또한,

유럽식이나 일본식 PDH의 신호와는 함께 다중화될 수 없다.

표 3-2 유럽식 PDH 계층 구조


Signal Name	Rate	Structure	Number of E1s
DS-E1	2.048 Mbps
DS-E2	8.448 Mbps
DS-E3	34.368 Mbps
DS-E4	139.264 Mbps
DS-E5	565.148Mbps

그림 3-1 DS1 프레임의 구조

나.동기식 디지탈 계위: SDH(Synchronous Digital Hierarchy)

동기식 디지탈 계위는 동기식 다중화(SM)시 사용되는 프레임의 구조와 전송

율을 정의한 것으로 북미에서 표준화한 SONET과 ITU-T에서 표준화한

SDH로 구분된다. 둘 다 기존의 PDH를 고려해서 프레임 길이는 125 Ռsec로

정의된다. 여기서는 SONET에 대해 자세히 살펴 본다.

1) SONET(Synchronous Optical NETwork)

원격 통신망에 광선로 등의 광설비가 빠르게 설치되 가고 기존의 PDH로는

감당할 수 없는 HDTV등의 광대역 서비스에 대한 수요가 증대되면서, 기존

의 PDH를 지원하면서 다가올 광대역 서비스를 제공할 수 있는 광 신호 포맷

(optical signal format)에 대한 표준안의 제정이 필요하게 되었다. 이러한 필

요로 인해 북미에서 정의한 표준안이 바로 SONET이다. SONET은 광신호

전송을 위한 광 접면, 전송율, 전송 방식, 광전 접면 등을 정의하고 있다.

SONET은 유사 동기식 시스템(PDH)에 대해 다음과 같은 장점을 가지며 표

3-3에 정리되어 있다.

그림 3-2 Forming an asynchronous DC3 from DS1s

- PDH에 정의되지 않은 고속 전송율의 계위가 정의되어 있으며 이들 계위

는 51.84 Mbps의 정수 배의 전송율을 갖는다. PDH 시스템에서는 비트 직교/

비트 스터핑 방식으로 하위 계위를 다중화하므로 고속 전송율의 신호를 정의

및 구현하기가 어렵고 상위 계위의 전송율이 하위 계위의 정수배가 되지 않

으나, SONET과 SDH는 바이트 직교/포인터 방식으로 다중화하므로 고속의

상위 계위의 정의 및 구현이 쉽고 하위 계위 전송율의 정수배가 되는 전송율

을 얻을 수 있다.

- 여러 단의 다중화 단계를 거치지 않고 바로 저 속의 신호(DS1, DS1c,

CEPT)를 다중화 및 역다중화할 수 있다.

- 운영, 관리, OAM 등에 사용되는 채널이 프레임의 헤더에 별도로 정의되어

있다.

표 3-3 PDH와 SONET과의 비교


Attributes	Asynchronous systems	SONET
High-Speed Interface	electrical	optical
Low-speed Interface	electrical	optical/electrical
Maximum Data Rate	DS33(44.7Mbps)	OC-48(2.488 Gbps)^*
Direct Access Tributary Signals	no	yes
Payload Interleave	bit-interleave	byte-interleave
Multiplexing Method	bit-stuffing	pointer processing
Clock	local	common
Multiplexing Data Rates	DS33≠3×DS1	STS-N=N×STS-1
Midspan Meet	no	yes
Embedded Operations Channel	no+	yes
Remote Option Settings	no	yes
Applications	point-to-point	point-to-point and multipoint networks

다음은 SONET 프레임의 구조, SONET interface layer, SONET 포인터와

다중화 방법에 관해 살펴 본다.

A. SONET frame structure and hierarchy

SONET signal hierarchy의 기본 블록은 Synchronous Transport

Signal-Level 1 (STS-1)이라고 하며 전송율은 51.84 Mbps (90*9*8bit/

125usec)이다. 상위 계위 STS-n은 n개의 STS-1을 바이트 교직 다중화하여

얻어지며 n⁓51.84 Mbps의 전송율을 갖는다. 810 byte인 STS-1 프레임은 그

림 3-3에 나타나 있듯이 90개의 열과 9개의 행으로 구성되어진다. 전송 순서

는 윗열에서 아래열로 왼쪽에서 오른쪽 순으로 전송되며 125 usec마다 한 프

레임씩 전송된다. 따라서, 프레임의 헤더가 프레임의 앞부분에 밀집되어 있지

않고 프레임 전체에 분산되어 있는 형태이다. 이로 인해 프레임내의 SPE내의

데이터들은 전 프레임에 걸쳐 보다 균일(even) 위치하게 된다

그림 3-3 SONET STS-1 프레임과 오버 헤드 채널

STS-1 프레임내의 한 byte는 64 Kbps의 채널을 제공하며 STS-1의 전송율

은 51.84 Mbps가 된다. 매 열의 3 byte는 frame overhead(Transport

Overhead)로 다양한 프레이밍 및 OAM 기능을 수행하는 데 사용되며 매 열

의 4번째 byte부터 payload(SPE: Synchronous Payload Envelope)가 된다.

SPE에는 9 byte의 Path Overhead가 포함되며 이는 종단간에 서비스 성능

모니터링에 사용된다. Payload(SPE)는 프레임 내에 어느 곳에서부터 시작되

도 상관없으며 두 개의 프레임에 걸쳐있어도 된다. 프레임 내에 payload의 시

작위치는 SONET LOH내의 포인터(H1,H2)를 이용해 알 수 있다. 따라서,

SONET Cross-connect, multiplexer 장비의 입력단에 도착한 SONET 프레임

은 PDH 시스템에서처럼 출력단의 다음 프레임의 시작순간까지 버퍼링해둘

필요가 없이 바로 해당 출력단으로 전송한다. 이로 인해 SONET 장비내에는

slip buffer가 필요 없게 되고 이에 관련된 사용자 데이터의 버퍼링 지연도

없게 된다.

표 3-4 SONET 신호 계위 레벨


Level	Line rate (Mbps)	Digital hierarchy (ANSI)	SDH^* (CCITT)
OC-1	51.84	STS-1	-
OC-3	155.52	STS-3	STM-1
OC-9	466.56	STS-9	-
OC-12	622.08	STS-12	STM-4
OC-18	933.12	STS-18	-
OC-24	1244.16	STS-24	-
OC-36	1866.24	STS-36	-
OC-48	2488.32	STS-48	STM-16

* SDH : Synchronous Digital Hierarchy

STS : Synchronous Transport Signal

STM : Synchronous Transport Module

STS-1 신호가 스크램블링되고 전/광 변환되어 얻어지는 광신호를

OC(Optical Carrier)-1이라 한다. SONET에서는 51.84 Mbps의 STS-1을 기

본 블럭으로 삼고 n개의 STS-1을 바이트 직교 다중화함으로써, n⁓51.84

Mbps의 전송율을 갖는 STS-n 신호를 얻을 수 있다. DS1과 같은 다수개의

저속 신호가 STS-1의 SPE를 채운다. 이후 LOH(line overhead)가 부착되어

STS-1 프레임을 형성한다. 다수개의 STS-1 프레임들이 바이트 직교 다중

화되어 STS-n 프레임을 형성한다. 여기에 SOH(section overhead) 필드를 채

운후 스크램블링한다. 스크램블링된 STS-n프레임의 SOH내의 Framing ID와

STS-n ID 필드를 채운다. 이후, STS-n 프레임은 전/광 변환되어 광신호l

OC-n이 된다. 표 3-4에 OC 신호와 SONET 신호 계위가 나타나 있다.

B. SONET Interface Layer

SONET의 오버헤드는 다음과 같은 4개의 계층 구조를 갖는다. Path 계층은

망 서비스와 POH(Path OverHead)를 SPE(SONET Payload Envelope)에 매

핑시킴으로써, SONET 다중화 노드들간에 망 서비스를 제공한다. Line 계층

은 유료 부하와 LOH(Line Overhead)를 STS-n 프레임에 매핑시킨다.

Section 계층은 STS-n 프레임을 물리 매체를 통해 전송하며, 물리 계층은

물리 매체를 통해 전기 또는 광 펄스로 비트를 전송한다. 표 3-5에 각

SONET 인터페이스 계층에 관련된 주요 기능들이 정리되어 있다.

그림 3-4에 각 계층간 관계가 도시되 있다. 각 계층은 하위 계층의 서비스를

이용하여 해당 계층의 기능을 수행한다. 예를 들어, 두 노드가 DS3 서비스를

원하는 경우 path 계층은 DS3는 STS-1 유료 부하(SPE)에 매핑하고 POH를

채운뒤 line 계층으로 보낸다. Line 계층은 LOH를 부착시키고 n개의 STS-1

를 다중화하여 STS-n 프레임을 만들어 section 계층으로 내려보낸다.

section 계층은 SOH를 붙이고 스크램블링하여 물리 계층으로 내려보낸다. 다

음은 각 계층 오버헤드의 역할에 대해 살펴본다.

⼗ Section overhead

A1, A2: Framing bytes STS-1 프레임의 시작됨을 의미한다.

C1: STS-1 ID로서 STS-n내에 다중화되어 있는 STS-1프레임들의 식별번

호

B1: section-level error monitoring을 위한 Bit-interleaved parity byte

E1: Network maintenance application을 위한 64 Kbps 채널

F1: Network operator application을 위한 64 Kbps 채널

⼗ Line overhead

H1,H2,H3: payload data의 frame alignment와 frequency adjustment를 위한

pointer bytes

B2: line-level error monitoring을 위한 Bit-interleaved parity byte

K1,K2: line-level장비간의 시그날링을 위한 채널

D4-D12: line level의 알람, 유지보수, 제어, 모니터링, 관리를 위한 576 Kbps

채널

Z1, Z2: Reserved for future use

E2: line level orderwire channel

⼗ Path overhead

J1: path의 무결함 여부를 나타내는 바이트

B3: path-level error monitoring을 위한 Bit-interleaved parity byte

C2: STS payload type

G1: status of teminating equipment

F2: path user용 64Kbps채널

H4: Multiframe indicator

Z3-Z5: Reserved for future use

표 3-5 각 SONET 인터페이스 계층에 연관된 기능들


SONET interface layer	Payload	Layer function	Overhead layer	Overhead function
Path	service, STS-1 SPE	service mapping and transport	Path	path trace, signal label, error monitoring, user channel, path status, multiframe indication, alarm, growth
Line	STS-1	STS-1 multiplexing to STS-N	Line	pointer processing, error monitoring, automatic protection switching, data channels, growth, express orderwire
Section	STS-N	preparation of physical transport	Section	framing, channel ID, error monitoring, local orderwire, data channels, user channel
Photonic	-	optical transmission	-	pulse shape, power level, bit rate, wavelength

그림 3-4 SONET 인터페이스 계층

C. SONET 포인터와 다중화 방법

본 절에서는 DS1, DS1c, CEPT 등의 저속 신호가 SONET STS-1프레임

에 매핑되는 과정을 살펴보고 이 STS-1신호가 n개 다중화되어 STS-n 신호

를 형성하는 과정을 알아본다.

- STS-1 프레임의 형성

하나의 DS3 또는 하위 프레임들을 STS-1 SPE로 다중화하여 전송할 때 다

음과 같은 과정을 따른다. 먼저, DS신호들은 VT(Virtual Tributary)라는 저

속의 가상 컨테이너에 실리게 된다. 예를 들어 1.544 Mbps인 DS1프레임은

1.728 Mbps의 VT1.5 신호로 매핑된다. 표 3-6에 DS1,.., E1 신호와 이에 대

응하는 VT 신호 유형들이 나타나 있다. 이 VT신호들은 다수개가 모여져

6.912 Mbps의 VTG을 형성한다. 이 7개의 VTG이 모여 하나의 STS-1 SPE

을 채우게 된다.

표 3-6 PDH, SONET VT간의 매핑


Service	Bit rate	SONET	VT group mapping	VT group capacity
DS0	64 kbps	-	-	-
DS1	1.544 Mbps	VT1.5	VT1.5	4DS1s
CEPT+	2.048 Mbps	VT2	VT2	3CEPTs
DSIC	3.152 Mbps	VT3	VT3	2DS1Cs
DS2	6.312 Mbps	VT6	VT6	1DS2
DS3	44.736 Mbps	STS-1	-	-
DS4NA	139.264 Mbps	STS-3	-	-

+ CEPT: Conference of European Postal and Telecommunication

(administration signals)

- STS-n 프레임의 형성

STS-n (n>1) 프레임은 concatenated type과 nonconcatenated type의 두 가

지 유형이 있다.

그림 3-5에 보이는 STS-3c는 한 사용자가 STS-3 유로 부하를 모두 사용하

는 경우로 SONET망내부의 설정되어 있는 종단간 전 경로에 걸쳐서 이 프레

임을 역다중화하지 않고 그대로 수신단으로 전송한다. 따라서 POH는 270열

중 한 열만 필요하다.

그림 3-6에 도시된 STS-3은 각각 서로 다른 송신단/수신단 쌍이 사용하는 3

개의 STS-1을 다중화한다. SONET 망안에서, 이 3개의 STS-1 프레임은 하

나의 STS-3으로 다중화된다. 종단간의 경로가 서로 다르므로 이 경우 3개의

POH가 다 필요하다. 따라서 STS-3의 유료 부하 전송율은 STS-3c보다 작게

된다. SONET 다중화기로 들어오는 3개의 STS-1 프레임의 전송율은 같지만

송신단과 SONET 다중화기간의 지리적인 거리차로 인해 각 STS-1 프레임

들은 서로 다른 시간에 SONET 다중화기에 도착하게 된다. 이때, 다중화기에

도착한 STS-1 프레임이 출력 STS-3프레임의 다음주기의 자신의 자리가 될

때까지 버퍼링되지 않고 바로 출력 STS-3프레임에 실리게 된다. 이는

SONET의 장점인 포인터 방식으로 인해 가능하며 LOH내의 포인터(H1,H2

바이트)가 SPE의 시작 바이트를 가리킨다. 매 다중화 단계마다 이 포인터 값

은 바뀌게 된다. 이러한 성질로 인해 SONET장비에는 버퍼가 필요없으며 따

라서 장비 가격이 줄어들고 사용자 데이터의 지연도 줄게 된다.

그림 3-5 STS-3c 프레임의 구조

2) SDH(Synchronous Digital Hierarchy)

SDH는 북미의 SONET표준에서 유도되었기 때문에 SONET과 혼동되기도

한다. SONET의 개념은 미국의 경우를 염두에 두고 북미 계위를 고려하여

시작되었다. 따라서 SONET의 기본 계위는 51.84 Mbps이며 전기적, 광학적

신호는 각각 STS-1과 OC-1로 명명되었다. 이와는 대조적으로 SDH는

CCITT 권고안 G.707, G,708 및 G.709에 근거하여 BISDN의 NNI표준으로 정

의된 것으로 155.52 Mbps가 기본 전송율이며 이는 SONET의 기본 전송율의

3배이다. 이 신호를 STM-1(Synchronous Transport Module Level 1)이라 하

며, 상위 계위 계층의 전송율은 STM-1의 정수 배이다. SONET STS-3와

SDH STM-1의 전송율은 155.52 Mbps로 동일하다. 그러나 SONET과 SDH

의 헤더는 그 정의와 용도면에서 약간의 차이가 있어 현재로서는 서로 호환

되지 않는다.

그림 3-6 STS-3 프레임의 구조

2. 비동기식 전송 시스템: ATM (Asynchronous Transfer mode)

가. ATM의 개념

ATM에서는 음성, 영상, 데이터 등의 모든 정보를 셀이라는 고정 길이 블록

에 넣어서 전송한다. 53 바이트의 셀은 5 바이트의 헤더부와 48 바이트의 정

보 필드부로 구성되어 있고 헤더부에는 수신처를 나타내는 식별자(VCI/VPI)

가 표시되어 있다. 프레임 구조를 기반으로 사용자 정보에 별도의 헤더가 부

가되지 않고 프레임내의 위치로 사용자 정보가 구분이 되는 STM과는 달리,

ATM에서는 헤더내의 식별자를 이용하여 셀 단위로 교환 및 전송이 이루어

진다. ATM 전송망에서는 정보가 모두 셀로 수용되어 당화, 역다중화, 교환

등의 처리가 이루어지므로 모든 미디어를 하나의 망으로 일괄적으로 전송할

수 있다. ATM은 그림과 같은 계층 구조를 가지며 각 계층의 기능은 다음과

같다. AAL 계층은 수렴 부계층(CS: Convergence Sublayer)과 절단 및 재결

합(SAR: Segmentation And Reassembly) 부계층으로 구분된다. 수렴 부계층

에서는 상위 계층의 사용자 서비스 정보를 프로토콜 데이터 단위(PDU)로 만

들어 주거나 그 역의 기능을 수행하고, 절잔 및 재결합 계층에서는 PDU를

절단하여 ATM 셀의 사용자 정보 구간을 형성하거나 그 역의 기능을 수행한

다. ATM 적응 계층의 기능은 상위 계층의 서비스 종류에 따라서 달라지며

이에 따른 다양한 서비스 등급을 정의하고 있다. ATM 계층에서는 셀 다중

화 및 역다중화, 셀 VCI/VPI번역, 셀 헤더 발생 및 추출, 일반 흐름 제어

(GFC) 등의 기능을 수행한다. 물리 계층은 물리 매체(PM: Physical

Medium) 부계층과 전송 수렴(TC: Transmission Convergence) 부계층으로

구분되며, 물리 매체 부계층은 물리 매체와 비트 시간 정보에 관련된 기능을

제공하고 전송 수렴 부계층은 ATM셀 흐름을 데이터 비트 부호 흐름으로 변

환하는 기능을 수행한다.

다음은 다양한 ATM물리 계층 인터페이스 옵션들을 살펴보고 각 인터페이

스로의 ATM셀의 매핑 방법에 관해 알아본다.

나. ATM 물리 계층 인터페이스

1) PDH 인터페이스

ATM 셀의 전송에 있어서는 SONET/SDH을 ATM물리 계층 접면의 기본으

로 하고 있지만, ATM망의 도입 초기에 SONET/SDH환경이 정비되지 않은

경우 B-ISDN의 SB 기준점(Private-UNI)에서, 현재 널리 사용되고 있는

PDH 신호들을 이용하여 ATM 셀을 전송하는 것이 필요하다. 표 3-7에 북

미, 유럽, 일본에서 ATM 물리 계층 접면으로 사용되어지는 PDH 신호들이

열거되어 있다. 일반적으로 ATM 셀 전송을 위해 PDH 신호를 사용하는 방

법에는 두 가지가 있다. 첫 번째로는 direct mapping방법으로, 각 프레임내의

바이트들은 서로 다른 채널을 의미하지 않고 연속적인 바이트열로 간주된다.

셀 경계는 ATM 계층에서 셀 경계 추출(cell delineation)에 의해 인식된다.

이때, DS1 프레임의 F비트는 프레임 정렬의 에러 감지나 성능 모니터링 등

의 F3 OAM 기능을 수행하는 데 사용된다.

두 번째 방법은 PLCP(Physical Layer Convergence Protocol)에 근거한 매핑

방법이다. PLCP는 일종의 전송율 동기화를 제공하기 위해 사용된다. 예를 들

어 DS3의 경우, DS3 프레임내에 임의의 위치에서 payload가 시작될 수 있

다. 그리고 일단 시작 위치가 정해지면 연결이 해제될 때까지는 동일 지점에

서 시작된다. DS3 PLCP 프레임은 그림 3-7에서 보듯이 4 바이트의 오버헤

드와 12개의 ATM 셀 유료 부하로 구성된다. 4비트의 nibble이 125 Ռsec의

PLCP 프레임을 채우기 위해 부가된다.

표 3-7 ATM 물리 계층 인터페이스로 사용되어지는 PDH 신호


North America		Europe		Japan
Signal	Transmission Rate(Mbps)	Signal	Transmission Rate(Mbps)	Signal	Transmission Rate(Mbps)
DS-1	1.544	DS-1E	2.048	J-1	1.544
DS-3	44.736	DS-3E	34.368	J-2	6.312
		DS-4E	139.264

2) SONET/SDH 인터페이스

SONET이 본래 ATM을 고려해 제정된 것은 아니지만, STS-n 프레임중

STS-1(51.84 Mbps), STS-3(155.52 Mbps), STS-12(622.20 Mbps)의 3개의

프레임이 ATM 물리 계층 접면으로 사용된다. 반면에 SDH는 SONET 접속

표준을 만들던 중 이를 B-ISDN의 NNI 표준으로 사용할 수 있도록 일반화시

킨 것으로 STM-1(155Mbps), STM-4c(622.08 Mbps)의 두 개의 프레임이

ATM 물리 계층 접면으로 사용된다. SONET/SDH는 TB 기준점

(Public-UNI) 및 SB 기준점(Private-UNI)에서 모두 사용될 수 있다.

SONET/SDH가 ATM 물리 접면으로 사용될 때 ATM 물리 계층의 TC 부

계층과 PMD 부계층은 다음과 같은 임무를 수행한다. TC 부계층에서는 HEC

발생/검증, 셀 스크램블링, 포인터 프로세싱, SPE내의 셀 경계 추출 등의 기

능을 수행하며, PMD 부계층에서는 비트 타이밍, 라인 코딩 등의 기능을 수

행한다. 155.52 Mbps의 SONET STS-3c /STM-1 신호의 유료 부하 전송율

은 실제로는 149.760 Mbps이며 나머지 5.76 Mbps의 용량은 프레임 오버헤드

로 채워진다.

그림 3-7 PLCP포맷

SONET(SDH) 기반 물리 계층인 경우 ATM 셀들은 155.52 Mbps의 SONET

의 STS-3c (SDH의 STM-1)프레임에 매핑시켜 전송된다. 먼저 ATM 계층

으로부터 받은 셀들에 HEC구간을 계산해 넣고 빈 셀들을 채워 149.76 Mbps

의 신호를 만든 뒤, 스크램블링하고 SPE(VC-4)의 POH를 뺀 유료부하 영역

(SDH 경우 C-4)에 매핑시켜 STS-3c(STM-1)신호 형태로 전송한다. 수신측

에서는 이 신호로부터 클럭 정보, 즉 포인터를 추출해서 사용할 수 있으며

위의 역과정을 통해 ATM셀들을 ATM 계층으로 올려 보낸다. 전송율이

149.76으로 정리된 ATM셀들을 SPE(VC-4)의 유료 부하공간에 매핑시킬 때

에는 그 시작점을 매 프레임마다 포인터에 기록해 둔다.

SONET STS-3c 프레임이 ATM 물리접면으로 사용됐을 때 프레임 헤더내

에 세팅되는 바이트들을 표시하며 각각의 의미는 다음과 같다.

C2(POH): C2가 00010011로 세팅되어 있으면 SONET의 유료 부하가 ATM

셀임을 의미한다.

A1, A2: STS-3c 프레임의 시작을 의미하는 프레이밍 바이트

C1: STS-1 ID로 00000001-00000010-00000011로 세팅된다.

B1, B2, B3: 각각 section, line, path 레벨의 모니터링을 위한 BIP 바이트로,

ATM OAM을 위해 이 바이트의 정보가 사용된다.

H: SPE내에 ATM 셀 스트림이 시작되는 바이트를 알려주는 포인터 나머지

바이트들은 고장 진단, 알람 등에 사용된다.

3) 155-Mbps Fiber Channel PMD interface

155-Mbps multimode fiber interface는 그림 3-8에 보듯이 27개의 셀 프레임

구조를 갖는다. 첫 번째 셀은 프레임 헤더 역할을 하며, 이중 5바이트는 프레

임 경계 추출에 사용되고 48 바이트는 OAM 기능을 수행하기 위해 사용된

다. 각 프레임은 26 셀 크기의 유료 부하 영역를 갖는다. PDH, SDH,

SONET 등의 다른 프레임 기반의 전송 방식과는 달리 한 프레임이 73.61 Ռ

sec주기로 반복된다.

4) 셀 스트림 기반의 ATM 물리 계층 인터페이스

셀 스트림 기반 신호는 TB 및 SB에서 허용되며 TB기준점에서는 155.52

Mbps 또는 622.08 Mbps의 전송율을 갖는다. 셀 스트림 기반의 ATM 물리

계층 인터페이스 구조에서는, PDH나 SDH에서처럼 셀들이 프레임 구조로 전

송되지 않고 비동기적으로 전송된다. 즉, 물리 계층은 ATM 계층에서 내려온

셀들을 전송 라인이 비어 있으면 언제든지 전송한다. 수신측에서는 연속적으

로 들어오는 셀 스트림으로부터 HEC방법을 이용해 셀의 경계를 추출해 낸

다.

155.52 Mbps의 용량중 5.76 Mbps 또는 그 이상은 항상 빈 셀, 물리계층

OAM 셀과 기타 물리 계층용 예비 셀들로 채워진다. 이것은 SONET(SDH)

기반의 경우 프레임 오버 헤드에 해당하는 용량으로, 매 27개의 셀당 한 개

의 비율에 해당한다. 따라서 이들 중 물리 계층 OAM셀은 SONET(SDH)의

프레임 오버 헤드가 제공하는 각종 유지 보수 및 성능 감시 기능을 제공하게

된다. 이 때 대표적인 유지 보수 신호로는 알람 표시 신호(AIS: Alarm

Indication Signal)와 원단 수신 불능(FERF)을 들 수 있다.

그림 3-8 155Mbps fiber channel PMD physical interface

SB 기준점(Private-UNI)에서는 155.52 Mbps이외에도 다양한 셀 기반의 저속

신호가 사용될 수 있으며 ATM forum에서는 51.84 Mbps, 25.92 Mbps, 12.96

Mbps의 셀 기반 전송율을 정의하고 있다.

제 2 절 초고속 멀티미디어 공중망에서의 상위 계층 프로토콜

1. 개요

통신망의 전송 대역폭이 증가함에 따라 고속 전송이 가능해졌으며, 이와 같

은 통신망의 변화는 새로운 상위 계층 프로토콜을 요구하게 되었다. 초기

통신망은 전송 매체의 신뢰도가 떨어짐에 따라, 올바른 데이타의 전송을 위

해서는 복잡한 오류 복구 알고리즘이 사용되었다. 광섬유와 같은 새로운 전

송 매체의 등장으로 인해 전송 매체의 신뢰도가 올라가고, 응용 프로그램의

특성도 멀티미디어로 바뀌면서, 다양한 트래픽 특성을 수용할 수 있는 전송

방법이 개발되고 있다.

새로운 전송 방식이 대두됨에 따라 기존의 망 자원 서비스의 활용 방안 역시

고려되고 있다. 기존의 대표적인 망 자원으로 인터넷을 들 수 있다. 인터넷

은 무엇보다 현재 전 세계의 여러 나라의 망 자원들이 연결되어 대중적으로

사용되고 있기 때문에, 향후 새로운 망이 등장한다 하더라도 당분간은 사용

될 것이며, 또한 기존의 망 자원을 최대한 활용한다는 측면에서도 완전한 대

체는 이루어질 것으로 보이지 않는다. 이에 따라 인터넷 관련 기구에서는

현재 기존의 망 자원을 수용하는 동시에 새로운 통신 서비스를 고려한 새로

운 상위계층 프로토콜들을 연구하고 있다. 따라서 본 절에서는 인터넷 관련

기구들이 연구하고 있는 프로토콜들에 대해 간단히 살펴보기로 한다.

2. 인터넷 관련 표준 기구

1986년 이후, 전자 우편과 뉴스를 이용한 정보 교환 및 정보 공유 등의 새로

운 서비스가 제공되면서 연결되는 사용자 수가 매년 2배 이상 급속하게 증가

하였다. 손쉽게 전세계의 정보를 공유할 수 있다는 인터넷의 매력은 80년대

의 양적인 팽창과 더불어 90년대에는 질적인 향상을 도모하게 되었다. 초기

의 사용자 환경과는 달리 인터넷에 연결된 호스트의 수가 크게 증가하면서,

동일한 데이타를 받고자 하는 대상이 여럿인 경우가 발생하게 되었고, 네트

워크를 연결하는 링크의 속도가 빨라지면서 네트워크 상에서 텍스트나 이미

지 데이타 중심의 정보 교환에서 주변 장치의 개발과 함께 오디오나 비디오

데이타를 전송하려는 시도가 활발히 이루어짐에 따라 다양한 매체를 표현할

수 있는 멀티미디어 서비스가 등장하게 되었다.

사용자들의 서비스에 대한 요구사항들이 멀티미디어로 확대됨에 따라, 인터

넷에서 제공되는 서비스도 점차 실시간 디지탈 오디오, 비디오 데이타 스트

림등으로 바뀌고 있다. 기존의 통신 프로토콜들은 한 종류의 데이타 즉, 화

일 전송과 같은 컴퓨터 데이타만을 위해 설계되었다. 그러므로, 멀티미디어

데이타를 전송하기 위해서는 기존의 통신 프로토콜이 적합하지 않으며 이를

위한 새로운 고속 통신 프로토콜이 필요하게 된다. 멀티미디어 환경에서 동

작하는 고속통신 프로토콜은 다양한 서비스의 수용, 고속 전송, 다자간 접속

등의 요구사항을 만족해야 한다.

실시간 멀티미디어 정보를 제공하기 위해서는 다자간 접속 기술이 필수적인

기술이다. 화상 회의나 세미나등, 대부분의 멀티미디어 서비스의 형태는 일

대일이 아닌 다대다 형태의 서비스가 주종을 이루며, 특히 실시간적인 서비

스의 효율적인 전송을 위해서도 동시에 여러 사용자가 정보를 교환할 수 있

는 수단이 제공되어져야만 한다. 이러한 이유로 다자간 접속 기술에 대해

많은 연구가 이루어지고 있으며, 인터넷상의 다자간 접속을 위해 "IP

multicasting" 기술이 개발되어 운용되고 있다.

또 하나 필수적인 멀티미디어 통신 서비스 기술은 망으로부터 원하는 서비스

품질(QoS: Quality of Service)을 보장받는 것이다. 일반적으로 보장받아야

하는 실시간 데이타에 대한 QoS는 양단간의 지연과 지터를 들 수 있다. 현

재의 인터넷 상에서는 실시간 데이타와 일반 텍스트 데이타들을 전송함에 있

어 별도의 관리를 수행하고 있지 않다. 따라서 실시간 데이타의 전송을 위

해서는 별도의 QoS 관리 프로토콜이 요구된다.

그림 3-9 인터넷 기구의 구성도

이와 같은 새로운 서비스의 효율적인 활용을 위해서는 일부 기능에 있어 수

정이 요구된다. 사실, 인터넷은 전세계적으로 현재 주종을 이루고 있는 데이

타 망이라 해도 과언이 아니다. 새로운 서비스와 망 환경이 바뀐다 하여도

현 환경에서의 망자원을 이용하는 방안을 수용함으로써 기존의 망 자원을 이

용하는 것이 바람직할 것이다. 이를 위해서는 새로운 방향으로의 표준 제안

이 요구되나, 표준화 기구에서 표준안들을 제시하기에 앞서 관련 제품을 생

산하는 회사들의 주도하에 새로운 기술에 관련해서 생성된 기구들이 있다.

그림 3-9에서 보여지듯이 이들 기구는 크게 ISOC, IAB, IESG, IETF로 구분

된다.

우선, ISOC(Internet Society)는 전세계의 인터넷의 발전 및 진화와 관련된

기술을 위해 결성된 전문적인 기구이고, IAB(Internet Architecture Board)는

ISOC와 관련되어 기술적인 자문을 위한 그룹으로 인터넷 구조, 프로토콜들을

검토하고, IESG에서 동의할 만한 새로운 인터넷 표준 등을 제시한다.

IESG(Internet Engineering Steering Group)는 IETF의 활동과 인터넷 표준

등의 기술적인 관리를 책임진다.IETF (Internet Engineering Task Force)에

서는 변화하는 망 환경에 따라 새로운 기술들을 제시하고 있다. IETF는 인

터넷을 위해 IAB 산하에서 각종 기술 지원 및 연구개발을 담당하는 기구로

인터넷에서 요구되는 새로운 프로토콜, 서비스 등을 개발하는 많은 워킹 그

룹들로 이루어져 있고 유사한 기능들을 담당하는 워킹 그룹들을 모아 분야별

로 운영하고 있다. IETF는 그림에서와 같이 크게 10개의 기능 분야를 다룬

다. 이들 각 분야에 대해 간단히 살피면, 다음과 같다.

- Application : 인터넷에 관련된 새로운 응용 프로그램의 개발

- IP Next Generation : 차세대 IP 프로토콜의 개발

- Internet : 인터넷의 하부 망구조의 개선

- Network Management : 인터넷 관련 망관리 프로토콜의 개발

- None : 기타 사항으로 인터넷 표준 95의 제정

- Operational Requirement : 인터넷의 사용자 측면에서의 관리

- Routing : 멀티캐스트를 비롯 각종 라우팅 방법

- Security : 인터넷의 보안과 관련된 기술

- Transport Service : 실시간 응용 서비스를 위한 차세대 수송 계층 프로토

콜과 개발

- User Service : 사용자 서비스 측면

이들 각 분야들은 관련된 기술들에 대해 특정한 목적을 위해 결성된 연구그

룹들을 가진다. 이들 연구 그룹의 목적은 새로운 기술 개발을 위한 정보, 새

로운 프로토콜 명세 등을 만드는 것이다. 이러한 목적이 달성되면 언제라도

연구그룹은 해체될 수 있는 한시적인 성격을 가지며, 참여 멤버들은 특별한

구속력을 가지지 않는 비공식 성격을 가진다.

이들 각 연구 그룹은 관심자 그룹(BOF : Birds of a Feather) 세션을 가지며,

특별한 규정에 따르지 않으면서 한 두번 만나면서 현재 진행중인 연구 그룹

의 지속 여부를 결정한다.

IETF가 활성화됨에 따라, 각 소속 멤버들이 매번 서로 모이지 않더라도 원할

한 정보를 교환할 수 있는 방법으로 음성회의 서비스가 제안되었다. IETF

회의를 위한 음성-화상회의 촉진을 위해 형성된 반영구적인 멀티캐스트 망이

바로 MBone, 즉 Multicast backBone이다. 기능적인 측면에서, MBone은 다

자간의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 만들어진 가상의 네트워크이다.

즉, 인터넷에서 화상회의와 같이 여러 참가자들이 있고, 이들간에 오디오나

비디오 같은 멀티미디어 데이타를 전송하는 응용프로그램을 활용하기 위한

시범 네트워크이다.

호스트간에 연결된 실제 전송 라인과는 별도로 소프트웨어적인 연결을 통해

마치 또 다른 네트워크가 존재하는 것처럼 보이도록 하였기 때문에 가상의

네트워크라 하며, 현재 사용되고 있는 TCP/IP 프로토콜이 아직 제공하지 못

하는 기능들을 시험하기 위해 만들어진 시험망의 성격을 가지기 때문에 시범

네트워크라고도 불리운다. 따라서 TCP/IP에 해당 기능들이 추가된다면,

MBone이라는 시험망 프로토콜도 곧 사라지게 될 것이다.

인터넷상의 멀티미디어 서비스는 MBone이라는 시험망에서 운영될 수 있는

서비스를 중심으로 급속도로 발전되었으며, 현재 이를 위해 IETF에서 제시하

는 통신구조는 그림 3-10과 같다.

3. 멀티미디어 통신 구조 및 표준 방향

인터넷 상에서 사용되는 TCP/IP 프로토콜은 신뢰성있는 문서나 이미지 데이

타의 전송을 목표로 설계되었다. 그러나 요구되는 서비스의 형태도 멀티미

디어로 바뀌어 가고 있으며, 하부망의 기능도 과거와는 달리 신뢰성이 높아

져 전송도중 링크 상에서의 비트 에러율은 거의 무시할 정도에 이르렀다.

이와 같은 망환경의 변화로 인해 기존 TCP/IP 구조에서는 심각한 문제점들

이 제기되었고, 이러한 배경으로 새로운 형태의 인터넷 통신 구조가 필요하

여 IETF를 중심으로 여러 가지 다양한 새로운 인터넷 관련 프로토콜들과 표

준안들이 제시되고 있다.

멀티미디어 서비스를 위한 요구사항을 살펴보면, 우선 여러 가지 정보를 표

현하는 기술이기 때문에 여러 가지 다양한 정보들간의 시간적인 관계를 규정

해야 한다는 점이다. 이러한 시간적인 관계를 잘 기술함으로써 둘 이상의

정보들 간의 동기화 기능을 실현한다. 다른 한편으로는 고속 매체의 전송

능력을 최대한 수용하면서 응용프로그램의 요구를 받아들일 수 있는 상위 통

신 프로토콜의 변화와 함께 매체들간의 다양한 통신 요구 조건을 수용할 수

있는 QoS 관리 구조를 가지는 상위 통신 프로토콜의 개발이 필요하다.

이상과 같은 일반적인 고속의 멀티미디어 통신구조의 요구사항에 따라 현재

IETF를 중심으로 인터넷과 관련해서 논의 중인 표준화 방향에 대해 알아보

기로 한다.

그림 3-10 IETF에서 연구, 수행 중에 있는 프로토콜의 구조

가. 인터넷에서의 QoS의 보장 및 자원 예약

응용 프로그램의 요구사항과 네트워크 서비스를 예측할 수 없을 정도로 다양

한 QoS를 요구하는 멀티미디어 응용 프로그램들이 나타나고 있으며, 네트워

크 기술도 하루가 다르게 발전하고 있다. 이에 따라 응용과 하부 구조의 기

술발전을 예측할 수 있는 멀티미디어 통신 프로토콜의 설계가 필요하다. 다

시 말하면, 서비스 모델이 응용프로그램의 요구사항이나 네트워크 제공 서비

스의 모든 품질을 다양하게 표현할 수 있는 모델이 필요하다.

인터넷 통신 프로토콜도 다양한 매체들에 대해 독립적인 QoS 보장 메카니즘

이 요구된다. 기존의 TCP/IP 모델의 경우 데이타 전송 방식이 신뢰성과 전

혀 무관한 데이타그램 방식을 기본으로 한다. 기존 모델에서는 신뢰성 있는

연결 지향형 서비스들을 제공하기에는 한계가 있기 때문에, 이를 보완하기

위해 개발된 프로토콜이 바로 ST2이다. 최근에는 보완된 형태의 ST2+까지

제공되고 있다. 이들 프로토콜은 스트림 형태의 데이타들의 전송을 지원하

기 위해 이와 관련된 라우팅 프로토콜을 중심으로 기능들을 보완하였고 특히

ST2+인 경우에는 QoS 요구조건들에 대한 FlowSpec들에 대한 정의를 추가

하였다.

실제 망 자원을 고려하여 QoS를 보장하기 위해 서브 네트워크와 라우터의

자원을 예약하는 프로토콜이 RSVP이다. RSVP는 실제 전송에 관련하기보

다는 멀티캐스트 전송 과정에 있어 필요한 자원을 할당하기 위해 종단의 호

스트와 라우터들 간의 세션에 대한 자원 할당에 관하여, 예약하는 형태 또

는 세션 상태에 따라 새로운 사전 접근 제어(admission control)를 수행한다.

자원의 예약을 위한 요청은 두 가지 형태로 존재한다. 트래픽 성격을 규정하

는 FlowSpec과 라우터에서 해당 QoS를 받을 스트림을 구별하기 위한

FilterSpec이 그것이다.

이에 반해 RTP는 응용 프로그램에서 실시간 데이타의 전송을 위한 프로그램

을 개발하기 위해, 패킷의 순서 및 매체간의 동기화 작업을 수행하는 프로토

콜이다. 현재 인터넷 상에서 위의 프로토콜 등을 고려하여 QoS를 보장하고

자원을

그림 3-11 QoS 보장을 위한 인터넷 라우터 구조

예약하기 위한 멀티미디어 라우터의 구조를 그림 3-11과 같이 제시하고 있다

나. 멀티캐스트 지원 프로토콜

인터넷은 LAN을 기반으로 설계된 프로토콜이기 때문에 대부분 매체 공유 형

태를 가지는 LAN에서는 기본적으로 브로드캐스트 전송 방식을 사용하므로

멀티캐스트 경로 배정을 위해 별도의 기법을 요하지 않는다. 따라서, 인터넷

에서의 멀티캐스트 경로 배정문제는 여러 서브 네트워크들이 라우터들을 통

해서 연결된 임의의 토폴로지를 가지는 WAN 환경에서 주로 발생하게 된다.

멀티캐스트 경로는 송신노드를 루트로 하고 수신노드를 포함하는 네트워크

노드들의 중간 노드 및 종단노드를 구성하는 트리로 표현할 수 있다. 따라

서 멀티캐스트 경로배정 알고리즘 및 프로토콜의 가장 핵심적인 기능은 응용

이 요구하는 QoS를 만족시키면서, 동시에 네트워크 자원을 최적으로 사용하

는 멀티캐스트 트리를 계산하는 것이다.

멀티캐스트 라우팅에서 라우터의 경우 더 많은 정보가 필요하다. 이들은 목

적지의 서브 네트워크로 전송하기 위해서 트리의 루트에서 어떤 가지를 선택

해야 하는지를 결정해야한다. 이를 위해서는 별도의 메카니즘을 통해 연동

된 망들 사이의 라우터들 간의 그룹 정보 교환이 요구된다. 그룹 멤버쉽 프

로토콜이 바로 그러한 기능을 수행하게 된다.

그룹 멤버를 가지는 서브 네트워크는 다른 라우터에 자신의 신분을 알려주어

야 한다. 만약 하나의 멤버가 자신의 위치를 브로드캐스트하는 경우 전체

망을 통해 해당 라우터는 그 정보를 확인하여 이를 저장해야 한다. 이러한

정보는 그룹 멤버쉽 프로토콜의 부분으로 라우터의 그룹 관리 레코드에 기록

된다.

이 경우 적용되는 범위가 문제가 된다. 만약 인터넷에 가입되는 멀티캐스트

멤버들이 증가함에 따라 자신의 위치를 알리는 브로드캐스트 트래픽이 망 자

원을 많이 소비하게 될 것이다. 이를 해결하기 위한 방법으로는 라우터간의

멤버쉽 정보는 주기적으로 혹은 필요에 따라 일괄 처리하게 되면, 망자원을

절약할 수 있을 것이다. 효율적인 멀티캐스트 라우팅 프로토콜은 서비스 범

위가 광역화되고, 참여하는 네트워크의 노드 수가 증가할수록 네트워크 자원

이용의 최적화 측면에서 훨씬 중요하다. 그러나, 최소비용의 멀티캐스트 경

로를 구하는 문제는 QoS를 보장하는 경로를 찾는 것과 별개 일 수 있으며,

양자를 만족시키는 최적의 멀티캐스트 경로를 계산하는 것은 일반적으로 매

우 어려운 문제로 알려져 있다. 따라서, 대부분의 멀티캐스트 경로배정 알고

리즘들은 응용의 QoS를 만족시키면서 네트워크 자원 이용의 측면에서는 최

적해에 근사하는 경로를 찾으려는 휴리스틱 알고리즘을 채택하고 있다. 최

근에는 단순한 멀티캐스트 라우팅 문제뿐만 아니라 신뢰성 있는 멀티캐스트

서비스에 대해서도 논의되고 있다. 이와 함께 동적인 그룹 관리를 위한 통

신 구조를 위한 기능들을 제시하고 있다.

다. 초고속 통신망의 특성

초고속 통신망에서 다루는 정보는 멀티미디어 서비스를 기반으로 하고 있다.

넓은 대역폭을 최대한 활용하면서 제공할 수 있는 대표적인 멀티미디어 응용

프로그램들로는 화상회의 시스템, 고화질의 비디오, 주문형 비디오 등에서부

터 의료 과학 분야 등에 활용할 수 있는 실시간 영상 데이타의 처리 등을 들

수 있다. 특히 실시간 영상 데이타 처리 기술을 위해서는 특화된 기능의 컴

퓨터에서의 처리후 하나의 컴퓨터에서 종합적으로 사용자에게 화면을 제시해

주기 위해 분산 처리 기술도 유구하게 된다. 이와 같은 초고속 망의 응용

서비스들을 고려할 때에 고속 망에서의 설계 및 구현에 대한 몇 가지 원칙을

제시할 수 있다.

우선 과거와는 달리 전송 오류율이 현격하게 떨어짐에 따라 "성공 우선

(success oriented)" 원칙으로 설계해야 한다. 이를 통해 일반적인 스트림 데

이타들이 불필요한 오류 복구기능 등의 처리 없이 최대 전송 처리율로 통신

이 이루어진다. 또 하나의 설계 원칙은 수신된 데이타를 가능한 한 최대로

빨리 처리하기 위해 송신단의 구조는 복잡해지더라도 수신단의 기능은 단순

하는 것이다. 또 하나의 설계 원칙은 각 계층 내에서도 가급적 병렬로 처리

될 수 있도록 한다는 것이다. 이 구조를 위해서는 각 기능들에 대한 모듈

작업이 필요하며, 추후 VLSI 칩 등의 하드웨어로 구현하기 용이하기 때문에

더욱 바람직하다.

그러나, 현 단계의 인터넷 프로토콜들은 기본 형식을 변환시키지 않는 한 이

와 같은 고속의 요구 조건을 충족시키기 어렵다. 그보다는 고속망에서도 기

존의 서비스를 제공받기 위한 방안들을 연구하고 있다. 그 대표적인 방법인

연구가 ATM망 위에서의 IP 활용 방안이다. 이 방안은 일반적으로 "IP over

ATM"으로 통용되고 있다.

현재 이와 관련된 표준화 현황은 동일한 도메인에서 기존의 IP 프로토콜을

사용하는 호스트를 ATM 망에 접속하는 방식에 대해서는 표준화가 일단락

된 상황이다. IP 멀티캐스트 서비스를 ATM 망에서 어떻게 사용할 것인가에

대해서는 계속 논의 중에 있으며, 여러 가지 다른 성격의 도메인에 속한 IP

호스트들을 ATM 망을 통해서 연결하는 문제 역시 논의 중이다.

4. 새로운 망 환경을 고려한 인터넷 프로토콜

가. 전송 관련 프로토콜

IPv6 (IPng : Next Generation)

IPv6는 기존의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol), 즉 IP를 새로운 응용프로

그램들과 고속의 하위 계층 프로토콜의 등장에 따라 새로운 기능들을 추가하

여 현재 연구되고 있는 프로토콜이다. IPv6는 바로 이전의 IPv4를 보다 발

시켜 다수의 사용자들에게 전송할 수 있는 멀티캐스트 기능과 고속의 멀티미

디어 전송에서 요구되는 여러 가지 다양한 요구조건들을 충족시키고자 하였

다. 기존의 프로토콜에서 개선된 사항을 살펴보면 크게 다음과 같다.

IPv4의 경우 주소 영역이 절대적으로 부족하다는 단점이 있기 때문에, 우선

주소 영역(address field)의 길이를 32 bit에서 128 bit로 확장함으로써 보다

다양한 네트워크 환경에서 사용되도록 여러 계층 구조를 가지도록 하였다.

즉, 단일 주소 체계로 하나의 네트워크 환경에서만 사용되는 것이 아니라 계

층 구조를 가능케 함으로써 유연성 있는 네트워크간의 통신 기능을 제공한

다. 이러한 방법으로 자동으로 주소 구조를 설정하는 기능을 추가할 수 있

다.

앞으로의 통신 환경은 그룹 단위의 작업이 증가됨에 따라 단순히 다수의 사

용자에게 일괄적으로 데이타를 전송하는 형태에서 벗어나 동일 그룹내의 일

부 사용자들에게만 전송할 수 있는 "anycast address" 방법도 제공하고 있다.

IPv6에서는 주소 영역의 개선과 더불어 그림 3-12와 같이 헤더의 구조도 개

선하였다. 효율적인 프로토콜의 처리를 위해서는 시스템에서의 병렬 처리과

정이 요구되며, 이러한 병렬 처리를 위해서는 그 헤더의 구조도 병렬 처리

에 적합한 구조를 가져야한다. 즉, 효율적인 병렬처리를 위해서는 그 헤더의

필드를 일정 길이단위로 고정시킴으로써 헤더 부분의 해석에 효율성을 높여

주어 고속의 데이타 전송을 가능하게 한다. 이러한 기능은 근래의 고속망을

위한 프로토콜에서 많이 이용되고 있는 light weight 프로토콜의 대표적인 특

그림 3-12 IPng의 헤더부 구조

성으로 효율적인 데이타의 처리를 가능하게 한다.

헤더의 구조를 단순화하기 위해 공통의 헤더 부분 이외의 부분들은 선택 사

항(option)으로 취급하였다. 즉, 기존의 헤더 필드 중, 대부분의 경우 사용

되지 않는 부분들에 대해 선택 사항으로 처리하여 필요한 부분들만 헤더의

필드로 사용하게 함으로써 헤더가 단순화되어 불필요한 대역폭의 낭비 및 처

리 비용 문제를 개선하였다. Option 영역의 길이는 제한을 완화함으로써 향

후 새로운 기능들의 추가를 위한 확장성과 유연성을 부여하였다.

또 하나 IPv6에서 강조된 기능중의 하나는 다수의 사용자와 네트워크 자원을

공유함에 따라 나타나는 보안 문제에 대한 해결책을 제시하였고, 보안 기능

(firewall)이 다자간의 통신 중에도 이용될 수 있는 구조를 제시하였다.

새로운기능을 가지는 프로토콜의 탄생과 함께 기존의 IPv4 프로토콜 구조를

폭넓게 수용하면서 진화할 수 있는 방안이 중요하다. 따라서 점진적으로 수

용할 수 있는 진화 방안과 더불어, 효율적인 라우팅, 다중 전송, 실시간 서비

스의 지원, 이동 통신 기능, 인증, 보안, 자동 설정, 망관리 기능들을 실제로

서비스 해주기 위한 구현이 필요하다.

RTP (Real-time Transport Protocol)

RTP는 IETF에서 수송 계층 전송 서비스 부분중 avt working group에서 개

발하고 있다. 초기 단계에서는 새로운 인터넷 표준을 위해서라기 보다는 프

로토콜을 개발하고 실제 응용프로그램에 적용하여 검증하고자 한 측면이 강

하다. 1994년 몇 가지의 수정사항을 요구받은 후 교정되어 발표된 프로토콜

이 지금의 RTPv2이다. 특히 MBone 서비스를 위해 오디오, 비디오 등의 실

시간 데이타를 교환하는 프로그램에 RTP를 많이 참조하고 있는 경향이다.

RTP는 대화형 오디오나 비디오, 시뮬레이션 데이타와 같은 실시간 정보를

전송하는 응용프로그램에서 요구되는, 네트워크의 end-to-end 전송 서비스

기능을 제공하기 위한 프로토콜이다. 제공되는 서비스들로는 유료부하 형태

(payload type)의 식별, 순서 번호의 점검, 내부적인 시간정보(timestamp)의

전달, 그리고 데이타 전송의 감시기능 등이 있다. 즉, 본 프로토콜은 실시간

전송의 보장보다는 패킷의 순서를 맞추는 기능과 여러 가지 매체들에 대한

스트림들 간 동기화 기능에 역점을 둔다.

RTP는 모든 수송 계층의 기능을 수용한다기 보다는 응용 프로그램의 측면에

서 하부 망의 기능을 수정 보완하는 구조를 가지고 있다. 즉, 별도의 계층으

로 존재한다기 보다는 응용 프로그램의 처리부분에 포괄적으로 포함된다.

따라서, 하부망 프로토콜인 네트워크 계층의 프로토콜이나 별도의 수송 계층

의 프로토콜과는 독립적으로 동작하도록 되어있다.

일반적으로 응용 프로그램은 UDP에서 제공하는 다중화 기능 및 checksum

기능 등을 활용하기 위해 UDP 상에서 RTP를 실행시킨다. 즉, 두개의 수송

계층 프로토콜을 모두 이용하여 총괄적인 수송계층 서비스를 제공하게 된다.

이러한 형태로 하위 프로토콜이 멀티캐스트 기능을 제공하는 경우에는 RTP

프로토콜이 다수의 사용자에게 데이타를 전송하는 멀티캐스트 분배 서비스도

지원하게 된다. 또한, 자원의 예약이나 실시간 전송을 위한 QoS를 보장하기

위한 데이타 전송 메카니즘을 가지지 못한다. 이러한 기능은 하위 프로토콜

에서 제공되는 서비스에 의존하게 된다. 또한, RTP는 순차적인 데이타의 전

송을 보장하지 않는다. 그러므로 필요한 경우 수신단의 RTP 프로토콜은 패

킷내의 일련번호를 이용하여 송신단에서 전송하는 순서에 따라 재배치한다.

이와 더불어 제어 프로토콜인 RTCP를 이용하여 대규모의 멀티캐스트 네트

워크에도 적용될 수 있는 유연한 전송 감시(monitoring) 기능을 제공한다.

즉, RTCP는 전송되는 QoS를 감시하기 위해서 사용된다.

본 프로토콜은 다자간의 멀티미디어 회의 시스템에서 요구하는 기능을 충족

시키기 위해 개발된 프로토콜이지만, 특정한 응용프로그램에만 국한되어 적

용되는 프로토콜은 아니며, 연속적인 데이타의 저장을 위한 응용 및 제어, 계

측 응용에도 이용될 수 있도록 설계되었다.

나. 자원예약 관련 프로토콜

ST2(Internet STream Protocol Version2)

ST2는 비연결형 IP와 동일한 계층에서 동작하는 연결형 망연동

(internetworking) 시험 프로토콜이다. 본 프로토콜은 단일 목적지뿐만 아니

라 다수개의 목적지에 효율적으로 데이타 스트림의 전송을 지원하기 위해 개

발되었다. ST2는 IP 프로토콜 계열이지만 IP를 대체하는 프로토콜이 아니라

상호 보완의 위치에서 동작하는 프로토콜이다. 그러므로, 각 노드에서는 IP

와 동시에 병렬적으로 ST2가 존재하며, 일반적인 분산 멀티미디어 응용프로

그램은 두 프로토콜을 동시에 사용하게 된다. 일반적으로 IP상에서는 TCP나

UDP등의 수송계층이 존재하게되는 반면, ST2상에는 새로운 실시간 수송계

층을 요구한다. 서로 다른 호스트간의 연결을 위해서 IP와 ST2는 동일한 주

소 체계를 가지며, 처음의 4 비트 즉 Version 필드를 5 (즉, IP version 5)로

설정하여 운용함으로써 기존의 프로토콜과의 호환성을 유지한다.

ST2 상에서 동작하는 응용 프로그램의 예로, 디지탈 오디오 및 비디오 패킷

스트림과 같은 멀티미디어 실시간 전송 응용프로그램이나 이 기종 네트워크

간의 분산 시뮬레이션/게임 등을 들 수 있다. 이러한 실시간 응용 프로그램

을 위해 ST2는 전송 네트워크 경로에 대해 실시간 스트림을 위한 대역폭을

예약하고, 이를 통해 원하는 시간 내에 실시간 패킷의 전송을 보장한다.

1995년 하반기에 IETF에서는 하부망에서의 QoS 보장 기능을 강화시킨

ST2+를 제시하였다. ST2+의 경우, QoS 서비스 모델에 대한 알고리즘을 별

도로 정의하며, 특히 데이타 전송시에 QoS 관리를 위한 FlowSpec 파라미터

를 제시함으로써 동적인 QoS 관리를 실현한다. 그림 3-13에 ST2 프로토콜

을 지원하는 노드의 구조를 제시하고 있다.

그림 3-13 ST2 노드의 구조

IP와 마찬가지로 ST2는 실질적으로는 데이타 전송을 위한 ST와 전송 제어

를 위한 SCMP(Stream Control Message Protocol), 두 개의 프로토콜로 구성

된다. ST는 고속의 멀티미디어 데이타를 빠르고 효과적으로 전송할 수 있도

록 단일 PDU 형식을 가지며, SCMP의 경우에는 보다 복잡한 구조를 가지게

된다. ST는 단일 PDU 형식을 가지기 때문에 복잡한 헤더부의 처리에 따른

처리 시간을 크게 단축할 수 있다.

RSVP (Resource ReServation Protocol)

RSVP는 인터넷 상에서 제공되는 여러 가지 서비스를 통합적으로 이용할 수

있도록 해주는 설치 프로토콜이다. 이러한 시스템의 통합적인 의미에서도

단순히 일대일 전송만을 고려하는 것이 아니라 다수의 사용자들에게 전송이

이루어지는 멀티캐스트 기능까지 제공한다.

일반적으로 RSVP는 네트워크로부터 특정 QoS를 요청하는데 사용되며, 요청

된 요구사항에 따라 응용 프로그램의 데이타 스트림에 통보된다. 이때 QoS

를 지정하는 쪽은 송신측이 아닌 수신측이다. 이에 따라 인터넷상의 여러

호스트들과 네트워크의 다양한 성질을 수용하고 확장성(scalability)을 높일

수 있다.

본 프로토콜은 전송 경로를 따라 라우터에 QoS 요청을 하게 되며 이에 따라

요청된 서비스를 제공하도록 라우터와 호스트 상태가 유지된다. RSVP는 단

방향 simplex 데이타 스트림이다. 즉, RSVP는 연결된 링크 상에서 단방향

으로 자원을 예약함으로써 송신단과 수신단의 개념을 논리적으로 분산시킨

다. 그러나, 동일 응용 프로그램이 송신과 수신 두 기능을 모두 수용할 수도

있다. RSVP는 프로토콜 스택에서는 IP의 상위에 존재하기 때문에 수송 계

층의 위치에 해당되지만 실질적으로는 데이타를 전송하는 프로토콜이라기 보

다는 제어정보를 처리하는 프로토콜에 해당된다. RSVP는 실질적인 데이터

의 전송에 관여하지 않고 라우팅 프로토콜이나 망관리 프로토콜과 같이 뒷배

경으로 수행된다.

RSVP 만으로는 라우팅 작업이 수행될 수 없다. 그러므로 RSVP 데몬 프로

세스가 라우팅 정보를 얻기 위해서는 국지적인 라우팅 프로토콜을 통해 간접

적으로 데이타를 취하게 된다. 어떠한 호스트가 상대편과의 경로가 선정되

면, 기존의 멀티캐스트 그룹에 IGMP 메시지를 통해 가입을 하게되고, 그 데

이타 전송 경로를 따라 RSVP 메시지를 통해 필요한 망 자원을 예약하게 된

다. 이러한 RSVP는 현재의 일대일 전송뿐만 아니라 미래의 데이타 전송 형

태로 많이 이용될 것으로 기대되는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜과도 상호 호

환 되도록 설계되었다.

그림 3-14 호스트와 라우터에서의 RSVP

그림 3-14에서도 보여지듯이 RSVP는 궁극적으로는 상위계층에서 요구하는

프로토콜의 요구조건과 비교하면서 원하는 전송 서비스 품질이 유지되도록

망 자원을 할당 예약하는 기능을 가진다. 이러한 기능은 라우터나 호스트에

존재하는 패킷 전송 조절 기능(packet scheduler)과 패킷 구분 기능

(classifier)을 이용하여 전송되어지는 데이타들에 대해 각 요구사항에 맞도록

하부 접근망 등과의 협상을 거쳐 데이타의 전송이 이루어지도록 한다.

5. 인터넷에서의 멀티미디어 서비스 사례

새로운 응용 서비스 형태인 멀티미디어 환경을 고려하여 현재 시범적으로 웅

용되고 있는 것이 바로 MBone이다. 1995년 1월 현재 전세계 25개국 1500여

개의 서브 네트워크가 접속되어 있고, 그 숫자는 계속 증가하고 있다. 그림

3-15는 국내에 연결된 MBone망으로 미국의 NASA에 KTRC가 128 TTL로

연결되어 있고, 이외에 기타 연구소 및 대학들이 접속되어 있다.

MBone의 급속한 성장의 배경은 바로 실시간 화상 회의 서비스를 지원하기

때문이다. MBone상에서 구축되고 있는 화상 회의 시스템들은 현재 인터넷

상에 많은 프로그램들이 제공되고 있다.

이상으로 외국의 표준화기구 특히 IETF를 중심으로 논의되고 있는 멀티미디

어 서비스를 인터넷 상에서 지원하기 위한 여러 가지 방안들에 대해 알아보

았다. 인터넷은 전세계를 하나의 집단으로 결속시킴으로써, 최신의 기술 정

보를 빠르고 손쉽게 공유할 수 있는 수단을 제공하고 있다. 기능적인 측면

으로 인터넷이 발전함에 따라 이용하는 사용자들의 수도 기하급수적으로 증

가하고 있는 추세이다. 다양한 사용자들의 이용에 따라 요구하는 서비스들도

다양해지고, 단말 기술의 발전과 동시에 여러 매체를 동시에 표현하는 멀티

미디어 서비스를 요구하게 되었다. 그러나, 인터넷의 대상 하부 네트워크는

1980년대의 문서의 전송을 위한 저속망을 기반으로 하였기 때문에 멀티미디

어 서비스를 제공하기 위해서는 여러가지 난점들이 나타나게 되었다.

이러한 배경으로 기존의 인터넷 자원을 최대한 활용하면서 멀티미디어 서비

스를 제공하는 통신구조들에 대한 연구가 수행되었다. 가장 주도적인 기구

는 비영리 기구인 IETF로 새로운 인터넷 관련 기술을 개발하고 표준안들을

제시하고 있다.

멀티미디어 서비스를 위해서는 멀티캐스트 전송과 전송시 QoS의 보장 문제

를 무엇보다 먼저 해결해 주어야 하며, 해결 방안으로 망 자원의 예약 및 멀

티캐스트 경로 설정 프로토콜들을 새로이 제시하였다. 이들 프로토콜들은

MBone이라는 멀티미디어 시범망을 통해 현재 구현되어 시험되고 있다.

향후 효율적이고 신뢰성 있는 멀티캐스트 전송 방법에 개별 멀티캐스트 그룹

들에 대한 QoS 관리 기능에 대한 연구와 초고속망에 대한 접속 방안에 대해

보다 구체적인 연구가 수행되어야 할 것이다

그림 3-15 국내외 주요 라우터들과 MBone 토폴로지

제 4 장 Wireless Network

최근 들어 wireless network에 대한 관심이 급증하고 있으며 음성 서비스는

물론이고 packet data 전송 서비스와 multimedia 서비스와 같은 다양한 서비

스를 제공하려는 연구개발이 진행되고 있다. 현재 cellular 서비스, paging

서비스 등이 일반적 서비스이고, 최근에는 더 빠르고 더 비용이 적게드는 시

스템과 global area network을 제공하려는 움직임이 있다. 이 장에서는

wireless network의 기본적인 구성과 현재 서비스 중에 있는 시스템이나 미

래지향적으로 연구 개발중인 시스템에 대해 설명 내지 소개를 한다. 1 절에

서는 무선 기술 전반에 대한 설명과 cellular 서비스에 대한 설명을 보이고 2

절에서는 satellite network에 대해서 설명한다. 3 절에서는 CDPD와 Wireless

LAN과 일반적인 무선 데이터 서비스에 대해 설명한다.

제 1 절 Cellular/Microcellular/Picocellular Network

개인의 휴대전화 사용을 가능하게 해준 cellular network은 간단한 무선전화

에서 시작하여 60년대에는 push-to-talk 방식의 무전기와 같은 역할을 하던

시기를 지나, 1980년대에 들어서서 우리가 흔히 알고 있는 휴대전화와 같은

기능을 하는 cellular network의 개발이 이루어졌고 지금까지 연구 개발이 계

속 활발히 진행되고 있다. Cellular network의 기술을 설명하는데 있어서 일

단, 무선환경 전반에 대한 기술에 대해 설명하고, network configuration,

multiple access 기술, handoff, call setup, location registration 등에 대해 설

명한다.

1. 무선 환경

Cellular network에 대한 설명에서는 물론이고 앞으로 wireless network에 대

한 전반적인 기술에서도 계속 언급될 무선에 대한 전반적인 사항에 대해 정

리한다.

가. Frequency Spectrum

전파는 진폭 (amplitude, signal의 높이)과 주파수 (frequency, 일정 시간 내에

변하는 율)의 두 변수를 가지고 sinusoidal waveform으로 표현될 수 있다.

Hz (Hertz)라는 단위로 주파수를 표현하는데 1H는 1초에 한 번의 sinusoidal

waveform이 발생함을 말한다. 이 1 Hz는 그림 4-1에 보인다.

그림 4-1 Hz에 해당하는 Sinusoidal Waveform

전파는 주로 frequency로 구분되는데 크기에 따라 KHz (kilohertz), MHz

(megahertz), GHz (gigaHertz) 등의 단위를 사용하며 우리가 사용하는 음성

에서부터, 적외선 등에 이르기까지 많은 부분을 이 Hz 단위로 구분할 수 있

다. 또한, 각 network 즉, cellular, satellite, wireless LAN 등에 적절한

frequency spectrum이 있다. 이는 각각에 대해 설명할 때 적절한 spectrum이

나 표준에서 정해진 spectrum을 언급할 것이다. 일반적인 frequency

spectrum에 대한 분류와 wavelength의 관계를 그림 4-2 에 보인다.

또, frequency spectrum에 따라 VHF, UHF 등의 일반적인 분류 방법을 표

4-1에서 보인다. VLF, LF, MF등은 곧게 전파되지 않으므로 이론적으로는

둥근 지구상으로 전달시키는 것이 가능하다. HF는 signal이 거리에 따라 급

격히 감소되며 전리층에 반사되는 특성을 가진다. VHF는 거의 직선으로 전

송이 가능하여 line-of-sight (LOS) path로 전송이 가능하며, UHF는 이런 성

질이 더 강해지며 주로 microwave signal로 쓰인다.

그림 4-2 Frequency 에 따른 일반적인 쓰임

표 4-1 Frequency Spectrum에 따른 전형적인 분류 방식


Frequency	Band (class)	일반적인 사용
< 30 KHz	VLF (Very Low Frequency)	long range navigation submarine communication
30 - 300 KHz	LF (Low Frequency)	long range communication
300 KHz - 3 MHz	MF (Medium Frequency)	AM radio
3 MHz - 30 MHz	HF (High Frequency)	Global communication
30 MHz - 300 MHz	VHF (Very High Frequency)	FM radio, TV, navigation
300 MHz - 3 GHz	UHF (Ultra High Frequency)	Military, Aviation, TV, cellular
3 GHz - 30 GHz	SHF (Super High Frequency)	Microwave, Radar, Earth-satellite
> 30 GHz	EHF (Extremely High Frequency)	Satellite-Satellite, microcellular

나. Radio Propagation 특성

Radio propagation을 이해하는 것은 modulation과 coding scheme의 설계,

equalizer의 설계와 필요 유무, base station의 antenna 설계에 중요한 역할을

한다. Radio propagation에 영향을 주는 mechanism들은 대단히 복잡하고 다

양하다. 편의상 이들을 세 가지로 분류해 보면, reflection과 diffraction과

scattering으로 볼 수 있다. Reflection은 지표면이나 건물 등에 반사되는 전

파 현상을 말하며, diffraction은 transmitter와 receiver간에 line-of-sight

path가 없지만 전파가 전달되는 현상을 뜻한다. 이렇게 line-of-sight path가

없어도 전파가 전달이 되는 현상을 shadowing이라고 한다. Scattering은

transmitter로부터 전송되는 energy가 장애물에 의해 여러 방향으로 분산되는

현상을 의미한다.

무선 이동 시스템을 설계하는데 있어서 radio channel에 대해서는 주로 link

budget과 time dispersion의 두 가지 사항을 고려한다. Link budget은

transmitter로부터의 거리와 위치에 따라 receiver에서 받는 power를 뜻하며,

이는 transmitter의 power, coverage area와 battery 성능 등을 결정하는데

중요한 지침이 된다. 이는 signal-to-noise (SNR)이나 carrier-to

-interference (C/I) ratio등의 단위로 표현 될 수 있다. 이런 단위로 power를

그대로 표현하는 방법이외에 transmitter로부터의 signal power와 receiver에

서 수신된 signal power를 비교하는 지침이 되는 path loss도 link budget을

표현하는 주요한 방법이다. Time dispersion은 receiver에게 도달되는 전파가

reflection과 scattering에 의해서 여러 경로를 거치기 때문에 같은 signal이

서로 다른 propagation delay를 가지는 multipath propagation에 의해 발생되

며, equalization의 필요 없이 전달될 수 있는 최대 data rate이나 지원 가능

한 이동체의 이동속도 등을 결정하는데 아주 중요한 역할을 한다.

Channel 특성을 이해하여 이에 알맞은 시스템을 설계하기 위해서는 radio

propagation의 특성을 파악해야 하는데, 앞서 언급한 path loss나 multipath

delay spread등을 모델링 하거나 simulation을 통해 channel 특성을 알아내려

는 연구가 계속 진행 중이다. 현재까지 대부분의 이론식이나 모델링 기법은

어떤 특정 상황을 전제하고 얻어낸 경험적 방법이 대부분이며, microcell과

picocell과 같이 더 작은 반경을 가진 cell 환경과 건물간의 영향, 층간의 영향

등과 같은 더 특정한 상황에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 또한

channel 특성을 설계하는데 있어서 computer-aided design tool을 사용하는

경향이 생기고 있으며, 작은 반경의 cell에는 ray tracing 기법을 적용하는 사

례가 증가하고 있다.

2. Cellular network configuration

Cellular system에서는 일반적으로 어떤 지역을 여러 개의 cell로 나누고 각

각의 cell에 base station (BS)을 두어 그 cell에 있는 mobile terminal (MT)

들과 통신을 담당하게 한다. 각 BS들은 일반적으로 유선망으로 연결되며 다

수의 BS를 mobile service switching center (MSC)에 연결하는 구조를 가진

다. MSC는 MT의 이동성을 관장하는데, 즉 registration, authentication 등을

제어하며 handoff 등을 처리한다. 이런 구조는 그림 4-3에서 보인다. 그림

4-3에서는 하나의 cell을 원으로 표시하였는데, cell들을 design시에는 편의상

육각형을 사용한다. 이는 그림에서 점선으로 나타내었다. 각 cell에는 많은 수

의 radio frequency spectrum이 할당되어 MT가 무선으로 전송할 때 이를 사

용하게 하는데 frequency spectrum의 효율적 사용을 위해 frequency reuse

등의 scheme을 적용한다.

가. Frequency Reuse

System에 할당된 channel capacity를 효율적으로 사용하기 위해서 frequency

reuse라는 기법을 사용하는데 이는 다른 cell에서 사용하는 frequency

spectrum을 다른 cell에서 다시 사용할 수 있게 하는 방법이다. 단순히 이런

목적만을 위해서가 아니라, 각각 다른 cell에 있는 서로 다른 MT들이 같은

frequency를 사용한다면 서로에게 noise 같은 역할을 하게되는 co-channel

interference가 발생하는데 이런 현상을 최소화하기 위해서이다. 또한 이런

interference가 줄어들고 큰 지역을 cover하는 것 보다 더 작은 cell 반경이

사용 가능하므로 BS와 MT에서 처리하는 signal power를 줄일 수 있는 이점

이 있다. 이러한 점이 더 작은 cell 반경과 더 적은 interference, 더 적은

power 소비의 관점에서 더 작은 반경을 가진 cell structure, 즉, microcell과

picocell의 개발을 촉진하게 되는 동기가 되었다.

그림 4-3 Cellular Network의 전형적인 Configuration

그림 4-4에서는 전형적인 cell repeat pattern을 보이는데 여기에 cell마다 주

어진 번호들은 각각이 고유의 frequency spectrum을 할당받아 있는 상태임을

보이는 것이고, 번호가 없는 cell들은 같은 pattern이 계속될 수 있음을 보인

다. (a)는 4 cell repeat pattern을, (b)는 7 cell repeat pattern를 보이는데, 몇

개의 cell이 repeat pattern을 형성할 수 있는가는 다음의 식 4.에서 보인다.

이에 따르면 가능한 cell repeat pattern은, 3, 4, 7, 9, 12, 13 등이다. 또, 그림

4-4에서는 cell를 육각형으로 표시하고 또한 반경에 대한 언급이 없었으나,

실제 cell 모양과 반경은 cell repeat pattern을 설계하는데 있어서 주요한 역

할을 한다. 단순히 cell repeat pattern의 cell 수를 줄이면, 각 cell에 할당될

수 있는 channel의 양이 늘어나지만, 반면 가까운 cell 끼리의 co-channel

interference가 커지게 되는 단점이 생긴다. 거리와 cell의 개수의 관계를 식

4. 에 보인다. 이 식에서는 Cell repeat pattern 간의 거리 (D)와 cell 반경

(R)과 반복되는 cell의 수 (N)의 관계를 보인다. 이 D/R ratio는 carrier to

interference (C/I)와 밀접한 관련이 있다. 그러나, 실제 시스템 설계시에는 규

칙적인 cell repeat pattern을 얻을 수 없다. 주로 지형적인 요소나 건물 등에

의해 많은 영향을 받게 된다.

그림 4-4 Cell Repeat Pattern의 예

식 4. 8
N = i^{2} + ij + j^{2}, \ \ \ ( i,j = 1, 2, 3, CDOTS )

식 4. 9
Reuse \ ratio \ \ D / R = SQRT { 3N }

나. Cell Splitting and Sectorization

Channel capacity를 늘리는 방법으로 cell splitting과 cell sectorization이 있

다. Cell splitting은 이미 존재하는 cell을 더 작은 cell들로 나누고 각각에 BS

를 할당하여 그 지역에 필요한 channel을 더 할당하는 방법이다. 주로 도시

지역에 MT가 많이 존재하는 곳에 이런 방법을 사용한다. 그러나 cell 크기가

작아짐에 따라 co-channel interference가 증가하며, cell 크기가 작으므로 특

히 도심 지역에서는 BS의 위치 선정에 어려움이 있을 수 있다. Cell splitting

방법과는 달리 co-channel interference를 줄이는 방법으로 cell sectorization

방법이 있다. BS에 다수의 directional antenna를 설치하고 각각의 antenna가

cover하는 지역인 sector마다 다른 channel을 할당하여 co-channel

interference를 줄이는 방법이다. Splitting 방법과 60 degree sectorization 방

법에 대한 예를 그림 4-5 에 보인다.

그림 4-5 Cell Slitting과 Sectorization의 예

3. 현재까지 개발된 System들

가. Analog Cellular System

Cellular system은 미국에서 Advanced Mobile Phone Service (AMPS)라는

이름으로 시작되었다. 이는 1 세대 cellular system의 효시로 FDMA 방식을

택했으며 처음으로 반경 10km이하의 cell이라는 개념을 채택하였다. AMPS는

12 cell repeat pattern이나 7 cell repeat pattern과 3 sector로 cell을 design되

었으며 현재까지 미국에 2백만의 가입자가 있으며 캐나다, 오스트레일리아

등에서 사용되고 있다. 유럽에서도 미국의 AMPS와 비슷한 시스템인 Total

Access Communications System (TACS)가 개발되어 영국, 이탈리아, 스페

인, 오스트리아 등에서 사용되었다. TACS 이외에도 유럽 여러 국가에서 사

용되어온 system으로는 Nordic Mobile Telephone (NMT)이 있으며 독일과

포르투갈에서는 C-450이라는 시스템이, 이탈리아에서는 Radio Telephone

Mobile System등이 개발되어 사용되어왔다. 일본에서는 Nippon Telephone

and Telegraph (NTT)라는 system을 시작으로 TACS에 근간을 둔

JTACS/NTACS의 시스템이외에도 여러 시스템이 개발 사용되었다. 대부분의

시스템들은 handoff를 판단하는 기준으로 signal power의 감소에 기반을 두

고 있으나, C-450 시스템은 round trip delay를 판단기준으로 하며, NTT 같

은 시스템은 transmission quality의 향상을 위해서 diversity를 사용하는 등

시스템들마다 각각이 채택한 scheme이 어느 정도 차이가 있으며, 사용하는

frequency spectrum이 다르고, channel 수도 다르다. 지금까지 언급한 시스템

들은 FDMA 방식을 채택했으며, 음성 전송을 위해서는 Frequency

Modulation (FM)을 사용하는 analog system이다. 이런 1세대 analog cellular

system에 대한 간략한 비교를 표 4-2 에 보인다.

표 4-2 1세대 Analog Cellular Systems


시스템	Mobile Tx / Base Tx (MHz)	Channel spacing (KHz)	Channel 수	사용지역
AMPS	824-849/869-894	30	832	미국,오스트레일리아
TACS	890-915/935-960	25	1000	유럽
ETACS	872-905/917-950	25	1240	영국
NMT 450	453-457.5/463-467.5	25	180	유럽
NMT 900	890-915/935-960	12.5	1999	유럽
C-450	450-455.74/460-465.74	10	573	독일, 포루트칼
RMTS	450-455/460-465	25	200	이탈리아
Radicom 2000	192.5-199.5/200.5-207.5 215.5-233.5/207.5-215.5 165.2-168.4/169.8-173 414.8-418/424.8-428	12.5	560 640 256 256	프랑스
NTT	925-940/870-885 915-918.5/860-863.5 922-925/867-870	25/6.25 6.25 6.25	600/2400 560 480	일본
JTACS /NTACS	915-925/860-870 898-901/843-846 918.5-922/863.5-867	25/12.5 25/12.5 12.5	400/800 120/240 280	일본

나. Digital Cellular System

이러한 1세대 analog cellular system이후에 TDMA와 CDMA 등에 의해 더

많은 channel capacity의 지원이 가능하게 되어 2세대 digital cellular system

이 등장하였다. 이 system에서는 음성은 digital로 coding되어 사용되고 data

전송이 가능해졌고 사용 가능한 channel의 증가로 사용자 밀도가 높은 지역

에서도 효율적인 시스템 설계가 가능해졌다. 이외에도 Digital cellular

system이 analog cellular system에 비해 갖는 장점은 다음과 같다.

- 음성과 데이터 통신이 가능해졌으며, 새로운 서비스 (예를 들면, 무선

E-mail, paging 등)의 지원이 가능해졌다.

- Digital wireline network과 연동이 쉬워졌다.

- 전송 전력의 감소와 이에 따른 battery 수명이 연장되었다.

- 적은 rate의 speech coder의 개발로 capacity를 더욱 늘릴 수 있게 되었

다.

- Encryption 기술의 적용이 용이해져서 보안성을 높였다.

앞서 살펴본 바와 같이 유럽에서는 상당수의 analog cellular system이 개발

되었으나, digital cellular system에 대해서는 유럽 전체를 서비스 지역으로

한 Global System for Mobile communications (GSM) system이 연구 개발

되었다. 이 system은 유럽 전체에 걸친 roaming과 음성은 물론이고 fax,

E-mail 같은 data 전송의 지원과 낮은 cost의 구현, channel 용량의 증가를

목표로 개발되었다. TDMA를 채택하였고 음성 rate를 22.8kbps와 11.4kbps의

두 가지를 지원하며 데이터 rate은 9.6, 4.8, 2.4 kbps의 지원이 가능하고

Group 3 fax까지 지원한다. 이 system은 900MHz 근처의 frequency

spectrum을 사용하는데 반해 영국에서는 1800MHz 근처의 frequency

spectrum을 사용한 DCS1800을 개발하였는데, 다른 구조는 GSM과 거의 흡

사하다. 북미에서는 MT의 고집적 지역에서 사용 가능한 channel의 수를 늘

리기 위해서 IS-54라는 system이 TDMA에 기반을 두고 개발되었다. Analog

system인 AMPS에 비해 약 세배 정도로 channel 용량을 증가시켰으며, 이

시스템은 AMPS에서의 서비스와 IS-54의 digital 통신을 모두 지원하는 dual

mode를 지원한다. IS-54를 개발한 EIA/TIA (Electronic Industries

Association / Telecommunications Industry Association) 에서는 handoff와

roaming 등을 관장하는 signalling protocol로 IS-51을 표준으로 제정하였다.

이에 반해 CDMA에 기반을 두고 EIA/TIA에서 개발한 시스템이 IS-95이다.

이 시스템은 soft handoff를 지원하며 가변 음성 코딩 등을 지원하는 특징이

있다. 일본에서는 NTT와 JTACS의 analog system은 digital system인

Personal Digital Cellular (PDC)의 시스템으로 발전시키고 있다. 이 시스템은

TDMA에 기반을 두고 있으나 다른 시스템과는 구별되게 mobile-initiated

handoff, diversity 등을 지원하는 특징이 있다.

다. Cordless Telephony

Cordless Telephony는 우리가 흔히 사용하는 무선전화 또는 이의 확장으로

cellular system이 BS, MSC 등의 구조를 갖는 반면 MT가 하나의 switch 역

할을 하는 BS를 통해 곧바로 지상망과 연결되는 구조를 갖는다. 우리가 흔히

사용하는 무선전화에 대한 기본 구조를 그림 4-6 에서 보인다. 이 구조의

cordless telephony는 가장 간단하게는 하나의 BS와 하나의 MT가 한

frequency spectrum으로만 통신을 하는 것으로 볼 수 있고 실제로 이러한 제

품들이 생산됐었다. 더 발전된 기능으로 BS와 MT가 여러 channel을 사용할

수 있고 다른 MT와의 interference가 발생할 때는 다른 channel을 찾아 통신

을 계속 유지하는 방향으로 발전하였다. 또 cordless telephony 시스템은 일

반적으로 작은 cell 반경과 높은 사용자 직접도를 지원하는 것이 목표로 발전

되는 중이므로 cellular system이라기 보다는 PCS에 가깝다고 볼 수도 있

다.

미국에서 먼저 cordless phone이 일반화되었으며, 곧이어 유럽에서는 이의 표

준화가 이루어졌다. 이의 하나로 잘 알려진 CT1이라는 analog cordless

telephony 표준이 제정되었다. 이 시스템에는 Duplex frequency channel이 할

당되었고 많은 수의 frequency pair중에 하나를 선택하여 call을 형성하는

scheme이다. CT1+에는 더 많은 channel (80 pairs)이 할당되었다. 이에 일본

에서는 CT1과는 다르게 더 적은 power를 소비하는 system이 개발되었다.

이러한 시스템들은 analog인데 반해 cellular system의 경우와 마찬가지로

digital cordless system의 개발이 이루어졌다. 이중에서 대표적인 것이

CT2/Common Air Interface (CAI)으로 Time Division Duplexing (TDD)을

채택하여 같은 frequency spectrum을 BS와 MT가 시간 slot별로 사용할 수

있게 하였다. 음성은 digital로 코딩하여 사용하고 data도 2.4Kbps까지 지원

가능하다. CT2는 cordless base station이 wireless pay phone service를 지

원하는 telepoint 표준으로 발전하였다. 또, 캐나다에서는 CT2/CAI를 CT2+로

발전시켰는데, 이 시스템은 location tracking, paging 등을 제공하여 telepoint

사용자가 call을 받을 수도 있게 되었다. 이러한 시스템이외에 유럽에서는

Digital European Cordless Telecommunications (DECT) 시스템이 설계되었

다. 이는 picocell내의 많은 사용자를 지원하며 telepoint, cordless PBX 등을

지원한다. 사실상 지원하는 기능 측면에서 보면, handoff, location tracking,

paging 등을 지원하는 DECT는 cordless telephony 보다는 cellular 시스템에

더 가까운 면을 보인다. TDMA/TDD를 사용하며 OSI reference model에 따

라 설계되어 flexibility를 증가시켰다. 일본에서는 digital telephone system으

로 Personal Handyphone System (PHS) 표준을 제정하였다. 이 시스템은 가

정이나 사무실이외에도 public access도 가능하게 하는데 목적을 두었다.

DECT처럼 TDMA/TDD를 채택했으며 handoff를 지원하기는 하나 이는 MT

가 사람의 걷는 속도 정도일 때만 가능하다.

그림 4-6 일반적인 Cordless Telephony의 구조

미국의 Bell communications Research (Bellcore)에서는 Wireless Access

Communications Systems (WACS) air interface를 개발하였다. 적은 속도의

이동성을 가진 MT만을 지원하며 cell 크기는 작은 것을 가정하였다. 이 시스

템은 지금까지 언급한 시스템들과는 구별되게 FDD를 채택하였으며 link

budget과 frequency reuse를 최적화하는데 설계의 목적을 두었다. 산업계의

표준으로 제안된 system인 Personal Access Communications Services

(PACS)는 WACS와 PHS의 특징을 합친 시스템이다. 이러한 표준들 이외에

도 Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band에 cordless telephony 시스

템을 개발하고 있는데 주로 북미에서 행해지고 있으며 frequency spectrum은

902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz, 5725-5850 MHz이 할당되어 있다. 주로

CDMA를 채택하려는 경향을 보이고 있으며 frequency hopping과 direct

equence 둘 다 고려되고 있다. 그러나 이 band는 사용이 개방되어 있으므로

다른 시스템이 이 frequency band를 사용하는 등의 안정성에 문제가 있다.

지금까지 언급한 digital cordless telephony 시스템에 대해서는 표 4-3에 보

인다.

표 4-3 Digital Cordless Systems


	CT2, CT2+	DECT	PHS	PACS
사용 지역	유럽, 캐나다	유럽	일본	미국
Duplexing	TDD	TDD	TDD	FDD
Frequency spectrum (MHz)	864-868, 944-948	1880-1900	1895-1918	1850-1910 / 1930-1990
Carrier spacing (KHz)	100	1728	300	300/300
Carrier 수	40	10	77	16 pairs/10MHz
Carrier 당 channel 수	1	12	4	8/pair
음성 코딩 rate	32 Kbps	32 Kbps	32 Kbps	32 Kbps
프레임 시간 (msec)	2	10	5	2.5

4. Call Setup and Location Tracking

Cellular network에서는 MT와 MT간의 통신과 MT와 지상망의 사용자 (보

통 PSTN 사용자)간에 통신이 가능해야 한다. 또한, MT가 call을 요청할 수

있어야 하고, 지상망의 사용자가 MT와의 통신을 요청할 수 있어야 한다. 이

러한 통신을 지원하기 위해서 cellular network 자체에서 MT의 이동성을 지

원하고 call connection을 관리하는 능력이 있어야 한다. 그러기 위해서는

MT가 power를 켰을 때 MT가 현재 사용할 수 있는 channel을 알아야 하며,

이때 BS도 MT가 어떤 cell내에 있는지를 알고 있어야 할 것이다. 또한 MT

가 call을 요청했을 때 처리할 수 있어야 하며 지상망의 사용자가 현재 어디

에 있을지 모르는 MT로의 call 요청을 처리할 수 있어야 한다. 이러한 전반

적인 call setup 과정들에 대해 설명한다.

그림 4-7 Log-on, Incoming Call Request, Outgoing Call Request의 처리에 대한 예

가. Log-on

MT에게는 특정한 ID가 부여되어 있다. 이를 보통 numeric assignment

module (NAM)이라 한다. MT (보통 cellular phone)에 power를 켰을 때

control channel을 통해 MT ID를 포함한 check message를 전송한다. 이는

MT가 등록되어 있는 지역에 있는지를 검사하는 것인데, 만약 등록되어 있는

지역 밖이라면 새로운 지역에 등록을 해야 하며, 원래의 등록된 지역의 등록

을 관장하는 unit에게 이를 알린다. 등록 데이터베이스 입장에서 이를 보면

원래 등록된 지역의 database를 home location register (HLR)라하고, 그 밖

의 지역에 있는 등록 database를 visitor location register (VLR)이라 한다.

MT가 cell간에 이동을 할 때 MSC는 계속 MT의 이동을 모니터하여 필요에

따라, HLR과 VLR의 정보를 변화시킨다. 이에 대한 예는 그림 4-7 (a)에 보

인다.

나. Outgoing Call

MT가 call을 요청하기 위해서는 사용 가능한 access channel을 찾아 call

request message를 BS로 전송한다. BS는 MSC를 통해 지상망의 사용자나

cellular network의 MT의 사용자에게 call을 형성할 수 있는 조치를 취한 다

음 이에 대한 acknowledgement 메시지가 특정한 channel을 통해서 MT로

전송하고 MT는 이 메시지에서 지정한 channel로 tune하여 call을 형성한다.

Outgoing call request의 처리에 대한 예를 그림 4-7 (b)에 보인다.

다. Incoming Call

MT에게 지상망의 사용자나 다른 MT가 call을 요청했을 때는 MT의 이동성

때문에 outgoing call보다는 좀 더 복잡한 과정을 거치게 된다. Page channel

을 통해 MT의 traffic area에 있는 모든 cell에 page를 broadcast한다. MT는

이 page message를 수신하면 통신 가능함을 BS에게 알리고 BS는 사용할

channel을 MT에게 알려주고 HLR과 VLR에 현재 MT가 이 지역에 있음을

알리고 call이 형성됐음을 알리는 필요한 작업을 수행한다. MT는 BS에서 알

려준 channel로 tune하여 통신을 준비한다. HLR과 VLR의 update와 control

에 대한 사항은 location tracking을 설명할 때 자세히 언급한다. Incoming

call에 대한 MT와 BS간만의 통신에 대한 것을 그림 4-7 (c)에 보인다.

라. Location Tracking

MT가 지금 어느 지역, 즉 어느 cell에 있는지를 인식하고 있는 것이 cellular

서비스에서는 call 착신율을 늘리기 위해서 중요한 scheme이 location

tracking이다. 모든 전체 cell에 paging을 하여 MT에게 call의 요청이 있음을

알리는 것보다 database를 구축하여 MT의 이동성을 기록하는 것이

registration tracking의 주요한 방법이다. 보통, 사용자의 위치를 추적하기

위해 home database와 visited database를 가지는 two-level hierarchical

strategies를 사용한다. 각각의 database를 home location register(HLR)와

visitor location register(VLR)이라 부른다.

여러 개의 cell이 모여 하나의 등록 영역(registration area)을 구성한다. 한

개의 등록 영역은 한 개의 mobile switching center(MSC)에 의해 서비스 받

고, 각 MSC는 한 개의 VLR를 가진다. VLR은 자신이 담당하고 있는 등록

영역 안에 있는 사용자에 대한 정보를 보유한다. 그리고 물리적으로 여러 곳

에 분산되어 있다 할지라도 논리적으로는 하나인 HLR이 전체 네트워크에

등록되어 있는 사용자에 대한 정보를 보유하고 있다. 또한, HLR에는 현재

사용자(터미널)가 존재하는 VLR에 대한 포인터가 저장되어 있다. VLR과

HLR은 아래의 그림 4-8 과 같은 계층 구조를 이룬다.

그림 4-8 위치등록을 위한 구조

MT가 새로운 등록 영역에 들어오게 되면, 터미널 등록 프로세스(terminal

registration process)가 시작된다. 터미널이 새로운 영역으로 들어왔다는 사

실을 아는 방법은 다음과 같다. BS는 주기적으로 자신이 속한 등록 지역의

identifier를 broadcast한다. 터미널은 자신이 가지고 있는 registration

identifier와 broadcast된 registration identifier를 비교하여, 두 identifier가 다

르면 다른 등록 지역으로 들어갔다는 사실을 알고, 등록 메시지(registration

message)를 보낸다. 또한 터미널이 switch on될 때, 등록 메시지를 보내고

터미널이 off되면 deregister 메시지를 보낸다.

위치 등록 (location registration) 과정은 IS-41 standard를 기준으로 설명한

다. 일단 터미널이 새로운 등록 지역으로 들어오면, 새로운 지역의 MSC에게

등록 요청을 한다. 그러면, MSC는 AUTHRQST (authentification request)를

자신의 VLR에게 보내고, VLR이 다시 HLR에게 AUTHRQST를 보낸다. 터

미널이 확인 (authenticate)되면, MSC가 VLR에게 REGNOT (registration

notification) 메시지를 보내고, VLR가 다시 HLR에게 메시지를 보낸다. HLR

은 터미널에 대해 location entry를 새로운 MSC/VLR에 대한 포인터로

update하고, VLR에게 사용자 서비스 profile을 포함하는 response를 보낸다.

이 응답을 받은 VLR은 database안에 service profile을 저장하고 MSC에게

response를 보낸다. 그리고, 만약 이전에 다른 지역 내에 터미널에 대한 등

록 정보가 있었다면, 이전 정보를 삭제하기 위해 HLR이 이전 VLR에게

REGCANC (registration cancellation) 메시지를 보낸다. REGCANC 메시지를

받은 VLR은 그 터미널에 관한 모든 정보를 지우고, REGCANC 메시지를 다

시 MSC에게 보내 터미널에 관한 정보를 지우게 한다. 이 프로토콜에서는

authentification request와 registration notification을 각각 다른 메시지로 보

냈는데, 이 메시지들을 하나로 묶어 보내서 signaling traffic을 줄일 수도 있

다. 유럽의 GSM standard에서의 위치 등록 과정도 위의 방법(IS-41)과 유사

하지만, authentication과 subscriber profile 정보를 단지 HLR에서만이 아니

라 예전 VLR로부터도 얻을 수 있다는 차이가 있다. VLR과 HLR의 기능을

하나의 논리적인 database로 합칠 수도 있고, 더 나아가 database와 switch를

하나의 물리적인 기계 안에 통합할 수도 있다.

등록 과정이 끝나면 터미널은 MSC로부터 서비스를 받게 되는데, IS-41 표준

에 대한 call 전달(delivery) 과정은 다음과 같다. 사용자는 called terminal의

숫자를 입력하여 call을 요청한다. 그러면 MSC는 그 숫자를 이용하여, called

terminal을 관장하는 HLR을 알아내고, 그 HLR에게 LOCREQ(location

request) 메시지를 보낸다. HLR은 called terminal이 현재 등록되어 있는

VLR을 알아내어, VLR에게 ROUTEREQ(routing request) 메시지를 보낸다.

이 메시지는 다시 called terminal을 서비스하고 있는 MSC에게로 보내진다.

터미널이 idle이면 MSC가 임시 identifier를 터미널에 할당하고 이 정보를 가

진 response를 HLR에게 보낸다. HLR은 다시 originating MSC에게 이 응답

을 보낸다. 응답을 받은 originating MSC는 보통 사용되는 call setup

protocol을 이용하여 SS7 signaling network을 통해서 called terminal을 서비

스하는 MSC에게 call setup 요청을 보낸다.

5. Microcell/Picocell

기존의 cellular 시스템으로는 증가하는 사용자를 모두 지원하고 특히 도심지

역이나 사용자가 많은 지역을 cover하기에는 channel capacity 면에서 문제가

많았다. 그래서 앞서 언급한 cell splitting이나 sectorization 기법으로 이 문제

를 해결하려 하였다. 일례로 Bell Mobility Cellular's System이 실험한 바에

따르면, 60-degree sectorization과 1 km 반경을 가진 cell과 4개의 frequency

repeat pattern을 사용하면 1 평방 km당 700에서 1200 명의 사용자를 지원할

수 있음을 보였다. 이는 8 km 직경을 가지고 omnidirectional antenna을 가진

cellular 시스템에 비해서는 150에서 200배에 이르는 capacity 증가를 보이는

것이다. 이렇게 cell 반경을 줄여갈수록 channel capacity의 증가를 얻을 수

있으나 전형적인 cellular 시스템에서는 1 km 이하의 cell은 경제적 측면이나

설계 측면에서 현실적이지 못하다는 것이 일반적 의견이다. BS의 역할을 하

는 tower의 설치 문제와 높은 power와 비싼 cell-site equipment가 비효율적

이라고 지적되고 있다.

이러한 기존의 cell을 macrocell이라 하고 더 작은 반경을 가진 시스템을

microcell, 이보다 더 작은 반경을 가진 cell을 picocell이라 한다. 보통

system capacity의 증가는


1 / r^{2} \ (r = cell \ 반경)

에 비례한다. 이런 cell 반경

에 따라 microcell, picocell 등을 분류하면 표 4-4 와 같다. 그러나, 이 표에서

제시하는 반경은 정확하게 정의된 것은 아니고 cell들의 반경의 차이 정도를

보이기 위한 것이다.

표 4-4반경에 따른 Cell의 분류


Cell	반경
femtocell (indoors, per office)	few meters
picocell (indoors)	few tens of meters
microcell	≤ 150 m
macrocell	> 1 km
megacell (satellite cell)	2 - 100 km

가. Microcell 기술

Microcellular 시스템을 위의 표에서처럼 단순히 cell 반경으로만 정의하는 것

을 곤란하다. 이 시스템이 나오게된 동기로는 시스템 capacity를 늘리며, 많은

사용자에게 서비스를 제공하며, cost를 낮추는데 있었다. 이런 동기에서 개발

되는 Microcellular 시스템의 특징을 다음과 같이 열거할 수 있다.

- 시스템 capacity의 증가

- 저속도 (걷는 정도의 속도) mobility 지원

- Traffic coverage의 향상 (고집적의 MT 지원 가능 )

- 적은 power 소비

- Cost-effective radio 설계 가능

- RF traffic 설계 가능

이러한 microcell system은 다음과 같은 요구를 가지게 된다.

- 이미 존재하는 cellular (macrocellular) 시스템과의 연동이 가능해야 한

다.

- 기존의 macrocellular 시스템보다는 더 적은 cost가 소비되어야 한다.

- 이미 존재하는 RF design를 잘 이용해야 한다.

- 기존의 cellular 시스템에서 처리하지 못한 capacity의 증가가 이루어져

야 한다.

그림 4-9 Cellular-PSTN microcell network

위에서도 언급했지만 microcell 시스템은 PSTN이나 cellular 네트워크이나

PSTN과 적절히 연동되어야 한다. 이러한 configuration은 그림 4-9 에서 보

인다.

현재까지 언급한 microcellular 시스템은 cellular 시스템과 견주어 설명한 것

다.

Personal Communications Services (PCS)에서는 digital microcellular 시스템

을 기존 구조로 하고 있고 cordless telephony 시스템도 microcell을 주로 채

택하고 있다고 볼 수 있다. 이러한 microcell 시스템은 앞에서 언급한

macrocellular 시스템과 비교되어 언급한 특징이외에도 다음과 같은 특징이

있다.

- Extensive handoff capability

: 많은 microcell과 한 cell내에 많은 사용자가 존재하므로 handoff가 자

주 발생할 것이고 이에 따라 backbone 네트워크에는 handoff를

control하는 traffic의 양이 상당히 많을 것이다. 이를 효율적으로 처리

할 수 있어야 한다.

- 많은 bandwidth

: Multimedia data를 처리할 수 있는 많은 bandwidth의 지원이 가능해

야 한다.

- Digital 설계

: 더 높은 질의 서비스를 제공하기 위한 error detection과 correction등

의 기술이 필요하다.

- Smart base station

: Power control과 seamless handoff 처리를 할 수 있는 microprocessor

를 가진 BS가 필요하다.

- 작은 antenna

: 설치가 쉽고 값이 싼 antenna가 지원된다.

나. Picocell 기술

Picocell은 반경이 microcell보다 작고 보통 수십 meter가 보통이다. 주요한

특징은 microcell 기술과 크게 차이가 없다. 주로 건물내, 또는 한 방의 cell을

picocell로 보며 wireless LAN과 같은 시스템에서 주로 picocell을 가정한다.

Wireless LAN 기술에 대해서는 3절에서 다룰 것이다. Picocell 환경에서는

cell 크기가 작으므로 이동하는 MT가 4, 5초마다 handoff를 일으키는 현상도

가능하다 (이 경우는 2, 3 m/s의 속도와 10m 반경의 picocell 환경을 가정한

것이다.) 따라서 이동성을 지원하기 위해서는 신속한 handoff의 처리와

microcell보다도 더 많은 양의 traffic 처리를 효율적으로 하는 것이 시스템

설계에 주요한 과제가 될 것이다. 또한 작은 반경으로 인해 적은 power 소비

와 많은 bandwidth의 할당이 가능하므로 picocell은 multimedia 서비스를 무

선으로 제공하는 주요한 환경으로 인식되고 있다.

6. Handoff

Cellular network에서는 MT의 이동성을 보장해주어야 한다. 그 중에서 가장

큰 문제가 MT가 한 cell 영역에서 다른 cell 영역으로 이동할 때 발생하는

handoff (또는 handover)의 처리이다. Call을 중단 없이 유지시켜주어야 한다

는 것을 서비스의 질 측면에서 대단히 중요한 문제이다. 일반적으로 cellular

network를 설계할 때에 새로운 call 요청이 실패하는 확률인 call blocking

probability보다 handoff 시에 call의 중단이 되는 확률인 forced termination

probability를 줄이려는 경향이 일반적이다. 사용자는 새로운 접속 요구가 지

연되는 것보다 통신 도중에 끊기는 현상에 더욱 민감하기 때문이다.

이런 handoff의 처리를 먼저 다음의 예로 간단히 보인다. Call이 진행중인 상

황에서 MT의 이동으로 인해 한 cell에서 다른 cell로 이동하는 도중에 MT는

이미 tune하고 있는 channel의 signal이 감소함을 감지하고 그 정도가 정해진

기준 이하이면 현재 통신하고 있는 BS에게 handoff가 발생될 수 있음을 알

리고, 이를 전송 받은 BS는 MSC에게 이를 전송한다. MSC는 주변의 BS에

게 MT의 signal을 어느 정도 수준이상 받는 BS 즉, MT가 이동하고 있는

방향에 있는 cell의 BS를 찾기 위해 관장하고 있는 BS들에게 이를 문의하는

메시지를 전송하고 BS들로부터 받은 응답을 통해서 새로운 BS를 선정하며,

BS로 새로운 path를 선정하며, 원래의 BS를 통해서 MT에게 새로운 BS의

channel을 알려 준다. 이런 식의 handoff 처리의 예는 아주 개략적인 것이

다. Handoff 처리는 다음과 같은 단계로 수행된다.

1. Initiation

이동단말기 또는 network가 handoff의 필요성을 감지하고, 필요한

network element에 알린다.

2. Resource reservation

적절한 network element가 handoff에 필요한 network 자원을 할당한다.

3. Execution

실제적인 network 자원의 handoff connection을 수행한다.

4. Completion

불필요한 network 자원을 free하고, handoff 성공에 따른 access signal을

교환한다.

가. Handoff scheme 분류

Analog cellular에서는, network가 여러 cell에서 MT의 신호 강도를 측정하

고, 필요시에 적절한 cell로 handoff를 수행한다. Analog cellular에서 handoff

명령은 음성신호를 공백(blanking)으로 하여 음성 채널 상에 보냄으로써 이루

어지며, 이때 MT는 채널을 전환한다. Handoff시에 이전의 cell의 BS와 새로

운 cell의 BS 사이에 bridge connection을 연결하는 방법으로 handoff 처리시

간을 최소화하기도 하는데, 일반적으로 handoff 처리 시간은 시스템 설계에

따라서 100 - 200 ms 정도가 소요될 수 있으며 사용자가 느낄 수 있을 정도

의 click이 발생하기도 한다. 따라서, 빈번한 handoff는 서비스의 질(QoS)을

감소시킨다. Analog cellular에서는 hard handoff가 일반적으로 사용된다.

Digital cellular의 경우, handoff 처리는 BS와 MT의 제어로 수행되며, 사용

자가 handoff를 느낄 수 없을 수준으로 설계가 가능하다. CDMA 시스템에서

는, BS들이 동일한 주파수로 전송하고 MT가 수신된 signal들을 multipath로

처리할 수 있으므로 soft handoff가 사용된다. Soft handoff는 MT가

overlapping cell boundary에서 두 개의 BS로부터 수신을 할 수 있는

scheme을 의미하고 이와는 반대로 언제나 하나의 BS로부터만 송수신이 가능

한 scheme을 hard handoff라고 분류한다. Soft handoff는 사용자가 느끼지

못할 정도로 수행되지만, handoff시에 data의 동기(synchronization)가 유지되

기 위해서는 network상의 system들이 밀접하게 동기화 되어야 하며, 이를 위

해 master clock을 제공하는 GPS(Global Positioning System)가 사용된다.

Handoff 처리는 network 또는 MT에 의해 initiate될 수 있으며, 각각은 다음

과 같다.

- Network-initiated handoff trigger

: Network (BS 또는 MSC)가 handoff를 제어하는 경우로서, signal의

quality에대한 측정이 network에서 이루어진다.

- MT-initiated handoff trigger

: MT가 signal quality를 측정하여, handoff를 initiate하고 제어한다.

Air interface에 따라 지원할 수 있는 handoff의 종류는 다음 표 4-5 같다.

표 4-5 Air Interface Support for Handoff Types


Handoff Type	Analog	CDMA	PACS	PCS2000	TDMA	W-CDMA
Hard	X	X	X	NA	X	NA
Soft		X	NA	NA	future	X
MT-initiated		X		X	X	X
Network-initiated	X	X		X	X

NA : Not available

future : TDMA will support soft handoff in the future

Handoff가 일어날 때, 호에 대한 정보를 잃어버릴 가능성이 있다. 따라서, 어

느 한 network element는 호에 대한 정보를 유지할 필요가 있는데, 이러한

기능을 수행하는 network element를 그 호에 대한 anchor라 한다. BS나

MSC가 anchor가 될 수 있으며, anchor의 선택은 network 설계에 따라 달라

진다.

나. Handoff protocol 설계시 고려 사항

Handoff protocol을 설계할 때 필요한 사항은 다음과 같다. 이에는 아주 필수

적인 사항에서부터 현재는 그리 중요하게 고려되지 않고 있으나, 미래의 서

비스에서는 고려되어야 할 점까지 언급한다.

- Service disrupting time의 최소화 (연속성의 지원)

: Handoff가 발생할 때에 MT와 새로운 BS간의 새로운 path 설정,

backbone network의 새로운 path 설정에 시간이 소요되는데 이러한

시간이 최소화되어야 사용자가 handoff의 영향을 적게 받을 것이다.

즉, handoff는 사용자에게 transparent하게 발생하여야 한다.

- Scalability

: 많은 handoff request를 처리할 수 있어야 한다. Request의 수가 아진

다고 buffer space같은 resource의 낭비가 심하지 않아야 할 것이다.

- Robustness의 보장

: Link failure나 갑작스러운 bursty error 등의 상황에도 timeout이나

retry 등의 방법을 통해서 무리없이 작동해야 한다.

- Resource 재사용 (새로운 path 설정시에 효율적인 routing)

: Handoff 시에 대부분의 경우 source와 destination에 path가 다시 설정

되는데 이때 새로운 path를 설정하는 것보다 최대한 이미 존재하는

path를 이용하여 bandwidth같은 resource의 낭비를 줄이는 것이 중요

하다.

- Packet 손실이나 misodering의 최소화

: Data 통신을 지원하는 network에서는 handoff시에 packet 손실이나

sequence에 이상이 생기지 않게 해야한다. 이는 handoff protocol이

지원하지 않고 이보다 더 높은 layer에 있는 protocol이 처리해도되는

사항이다.

- Locality와 personality의 지원

: 사용자가 이동하는 범위가 특수한 직종에 종사하는 사람이 아닌 경우

에는 어느 정도 한정되어 있고 또한 이동하는 pattern이 있을 수 있다.

이러한 특성들을 handoff protocol에서 이용한다면 더 효율적인

protocol의 설계가 가능할 것이다.

- Quality of Service (QoS)의 지원

: Handoff 시에 원래 있던 cell과 새로운 cell간에 환경 (예를 들면 할당

가능한 channel capacity)이 다를 수 있으므로, QoS renegotiation이나

QoS의 upgrade, downgrade 등을 지원한다면 macrocell과 microcell,

picocell이 overlay 되어 있는 network에서 효율적인 scheme이 될 것

이다.

- Traffic Disruption Symmetry의 지원

: MT와 지상망의 사용자간의 통신 시에 handoff가 발생할 때에 MT에

서 지상망의 사용자까지의 stream과 반대 방향의 stream의 disruption

time이 비슷해야 application 설계에 무리가 없다.

- Service traffic characteristic의 고려와 지원

: Multimedia를 지원하는 무선망에서 continuous한 media, 예를 들면

video를 전송하는 application을 지원한다면 이는 보통의 음성이나

data와는 다른 특성 (timeliness, jitter 등에 더 민감하다)을 가지므로

이러한 점도 고려되어야 할 것이다.

7. Multiple Access Scheme

한정된 bandwidth를 효율적으로 사용하기 위한 방법인 multiple access

scheme에는 아주 다양한 방법들이 있다. Frequency Division Multiple

Access (FDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Code Division

Multiple Access (CDMA), Packet Reservation Multiple Access (PRMA) 등

이 있고, 이의 변형과 이외에도 많은 multiple access scheme이 존재한다. 앞

에서 언급한 multiple access scheme은 현재 개발된 시스템들에서 사용중이

거나, 고려중인 시스템으로서 앞으로 이에 대해서만 설명한다.

가. FDMA (Frequency Division Multiple Access)

FDMA는 전체 bandwidth를 여러 개의 channel로 나누어 사용하는 것이다.

즉, 한 channel에 하나의 frequency spectrum을 할당하는 것이다. 이러한

scheme은 주로 1세대 analog cellular 시스템에서 주로 사용하던 방식이다.

AMPS, TACS, NMT, NTT, CT1, CT2 등의 시스템에서 이러한 방식을 사

용하고 있다. 그러나 쌍방향 통신을 위해서는 각각의 방향에 channel이 할당

되어야 하는데 이에는 Frequency Division Duplexing (FDD)과 Time

Division Duplexing (TDD) 방식이 존재한다. 이에 대해서는 그림 4-10 에서

보이는데, FDD는 upstream과 downstream 각각의 방향의 channel에

frequency spectrum을 할당하는 것이고 TDD는 같은 frequency spectrum내

에 time slot을 나누어 이를 사용하게 하는 것이다. 이 그림에서는 FDD로는

AMPS 시스템의 예를, TDD로는 CT2를 예로 보인다. 앞에서 언급한 FDMA

를 사용하는 시스템들 중에서 CT2만 TDD 방식을 사용하고 나머지는 FDD

방식을 사용한다. FDMA는 앞으로 언급할 multiple access scheme 중에서

channel당 frequency spectrum을 가장 많이 할당하는 것으로 알려져 있다.

이는 하나의 call을 형성하기 위해 독자적인 frequency spectrum을 사용하기

때문이다.

그림 4-10 FDMA/FDD와 FDMA/TDD의 예

나. TDMA

TDMA는 frequency spectrum을 하나 또는 그이상의 frequency spectrum으

로 나누고 각각의 frequency band를 작은 time slot으로 나누어 사용하는 것

이다. 더 구체적으로 보면 여러 MT는 time slot들의 집합인 frame중에 하나

의 time slot을 할당받아 사용하는 것이다. 여기서도 쌍방향 통신을 위해서

FDD와 TDD 방식이 사용되는데, GSM, DCS1800, IS-54, PDC 등은 FDD 방

식을 사용하고 DECT와 PHS는 TDD 방식을 사용한다. 그림 4-11 에서는 이

중에서 GSM과 PHS의 예를 보인다. TDMA는 적은 시간의 time slot만을 규

칙적으로 사용하므로 음성 서비스를 제공하기 위해서는 음성을 digital로 코

딩하는 scheme이 필요하다. 하나의 frequency spectrum에 여러 개의 MT가

digital로 코딩된 음성 packet과 data packet을 전송할 수 있으므로, TDMA는

2세대 digital cellular 시스템에서 일반적으로 채택하는 방법이 되고 있다.

그림 4-11 TDMA/FDD와 TDMA/TDD의 예

다. CDMA

CDMA는 최근들어서 많은 연구개발이 되고 있는 scheme으로서 Qualcomm

사에 의해 처음 제안된 이후로 satellite carrier와 몇몇 시스템에서 실험적으

로 사용되고 있으며 최근에 우리나라에서는 cellular system에 CDMA를 적용

한 상용화에 성공했다. 기존의 TDMA에 비해 월등히 나은 channel capacity

를 제공하며 이 이외에도 많은 특징이자 이점이 있으나 다음과 같이 간단하

게 정리한다.

- 향상된 handoff process 제공 (soft handoff를 제공하는데 적절)

- 보안성 향상

- 깨끗한 품질의 음성 서비스

그림 4-12 Frequency Hopping CDMA / Direct Sequence CDMA

이러한 특징을 제공하는 데에는 CDMA는 frequency hopping CDMA와

direct sequence CDMA로 구분할 수 있는데 frequency hopping CDMA는 기

존의 하나의 frequency band에서 signal을 전달하기 위해 그림 4-12 (a)에서

처럼 하나의 frequency에 power가 집중되는 대신에 그림 4-12(b)에서처럼 아

주 짧은 시간대에 signal의 power가 여러 frequency들에 퍼지게(spread) 하는

것이다. 즉, 그림 4-12 (c)에서 보이는 바와 같이 다른 시간대에 다른

channel (frequency spectrum)을 사용하는 것이다. Transmitter와 receiver는

어떤 시간대에서만 한 channel을 사용하고 다음 시간대에서는 다른 channel

을 사용한다. 이는 다른 channel로 "hop"한다고 할 수 있는데, 각 channel을

사용하는 시간을 "chip"이라고 한고 이에 대한 rate를 hopping rate, chipping

rate라고 불리운다. Direct sequence CDMA는 많은 call에 대한 digital signal

이 같은 frequency band에 존재할 수 있게 하는 것이 특징인데 이때 각 call

마다 유일하게 할당된 coded sequence가 있어서 BS와 MT간에 이를 구별할

수 있게 하는 것이다. 하나의 digital signal을 10 bit의 coded output으로

coding하는 예를 그림 4-12 (d)에서 보인다. 여기서 보이는 sequence는

pseudo-random binary sequence인데 주로 user data와 sequence간의 binary

multiplication (exclusive-OR)을 통해서 얻는다. User data와 puseudo

-random sequence간의 비율을 "spreading factor"라하고 보통 10이나 100이

일반적이다.

CDMA가 각광을 받는 이유중의 가장 큰 것은 일단 많은 channel capacity를

제공한다는데 있는데 단적인 예로 FDMA (AMPS system 기준)와 TDMA와

CDMA의 channel capacity의 차를 표 4-6 에서 볼 수 있다.

표 4-6 FDMA/TDMA/CDMA 비교


	FDMA (AMPS)	TDMA	CDMA
Bandwidth	12.5 MHz	12.5 MHz	12.5 MHz
Channel bandwidth	30KHz	30KHz	1.25 MHz
지원 가능한 channel 당 call 수	1	3	36 - 38
Sector당 지원 가능한 call 수	19	57	360 - 380
AMPS에 비해 channel capacity 향상 정도		약 3배	약 20배

라. PRMA

PRMA는 slotted-ALOHA와 TDMA를 혼합하여 개발된 multiple access

scheme이다. 실제로 사용자가 말을 할 때만 이를 digital로 코딩하여 packet

으로 만들어 이를 전송하는 것이 주요한 idea이다. 이는 slot이 reserved와

available한 state가 있다고 가정하고 첫 음성 packet이 MT의 buffer에 도착

할 때 available한 slot에 permission probability에 따라 slotted-ALOHA처럼

contention을 통하여 전송한다. 만약 collision이 발생하면 그 다음 available한

slot에 다시 contention을 시도하고, 성공한다면 한 talkspurt에 관한 packet이

모두 전송될 때까지 모든 frame에 거쳐 전송이 성공한 slot을 예약하는 것이

다. BS는 각 slot의 상태를 MT에게 broadcast하며 이 때 전송되는 시간은

극히 짧다고 가정한다. 이러한 가정은 microcell이나 picocell에서만 유용할 것

이다. 또한, 예약되어 있는 slot에 전송되는 packet이 없다면 그 slot은

available하다고 결정하고 이를 broadcast한다. Data의 경우는

slotted-ALOHA의 경우처럼 예약 scheme 없이 계속 contention을 통해서 전

송하는 것을 원칙으로 한다. PRMA가 제안된 이후로 이에 대한 performance

에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있으며 이와 더불어 향상된 변형들

(Integrated PRMA, Centralize PRMA, Adaptive PRMA 등)이 연구 개발되고

있다. PRMA의 음성의 talkspurt에 한해서만 예약을 한다는 것은 PCS 서비

스에 맞게 연구 개발중인 Enhanced TDMA (E-TDMA)의 개발 취지와 비슷

하다. PRMA의 frame에 대한 개괄적 모습을 그림 4-13 에서 보인다.

그림 4-13 PRMA 작동 방식

제 2 절 Satellite Network

1957년에 첫 인공위성인 Sputnik 1호가 저궤도로 발사된 이후로 지금까지

satellite를 이용한 통신에는 많은 발전이 있어왔다. 주로 저궤도 위성 (Low

earth orbit, LEO)을 통한 연구 개발을 통해 현재는 정지 위성

(Geostationary earth orbit, GEO)을 중심으로 서비스를 제공하고 있다. GEO

satellite는 대개 해상에 있는 선박의 통신이나 TV 방송에 사용되어 왔으며

이런 GEO satellite를 이용하여 data 서비스를 제공하려는 시스템들이 개발되

었으며 현재는 다수의 LEO를 이용하여 세계 전역을 cover하는 global

network을 형성하려는 project의 제안과 개발이 활발히 추진되고 있다.

1. 위성 시스템의 분류

표 4-7 에서는 인공위성의 궤도 높이에 따른 HEO, GEO, MEO, LEO의 구분

을 보여준다. 단순히 높이에 따라서 분류가 된 것이기보다는 그 높이에 따른

특성이 있기에 분류한 것이다. 또한 표에서 제시한 높이에 대한 견해는 GEO

를 제외하고는 각 회사나 표준기관마다 다른 실정이다.

표 4-7 위성의 궤도 높이에 따른 분류


Satellite 구분	일반적 궤도 높이
Highly Elliptical Orbit	- 36,000 Km
Geostationary Earth Orbit (GEO)	36,000 Km
Medium Earth Orbit (MEO)	3,000 - 36,,000 Km ( 보통은 3,000 - 10,000 Km)
Low Earth Orbit (LEO)	200 - 3,000 Km

가. GEO

GEO는 36,00 Km 상공에서 지구가 자전하는 속도와 거의 유사하게 이동하므

로 지표면에서 볼 때 항상 같은 위치에 있게 된다. 따라서 coverage area가

항상 동일하게 고정되는 것이다. 우리 나라의 무궁화 위성도 GEO의 일종으

로 항상 우리 나라 지역을 cover 한다. GEO는 interference를 방지하기 위해

적어도 지구 중심을 기준으로 satellite간에 2도 이상 떨어져 있어야 하며 궤

도와 사용하는 frequency spectrum은 국제 협약에 따라서 interference를 없

게 한다. 주로 사용되는 frequency band를 표 4-8 에서 보인다. 처음으로

satellite frequency band로 설정된 것이 C band 이나, 이는 지상에서의

microwave link에서 사용하는 frequency와 interference가 발생할 수 있으며

이미 할당이 다 된 상태이다. 이에 Ku band와 Ka band의 설정이 되었으나

이는 비와 같은 interference가 발생할 수 있는 상황에 나쁜 성능을 보인다.

표 4-8 Satellite Frequency Band


frequency band	Downlink(GHz)	Uplink(GHz)	문제점
C	3.7 - 4.2	5.925 - 6.425	Terrestrial interference
Ku	11.7 - 12.2	14.0 - 14.5	Rain
Ka	17.7 - 21.7	27.5 - 30.5	Rain, equipment cost

나. VSAT (Very Small Aperture Terminals)

GEO는 어느 일정 지역을 cover하므로 이를 방송용으로 사용하는 것이 일반

적이다. 그러나 이런 point-to-multipoint에서 point-to-point를 emulate하는

것은 쉬운 일이다. 이러한 개념과 더불어 cost가 낮은 시스템인 microstation

을 제공하는 것이 Very Small Aperture Terminals (VSAT)이다. 이 terminal

은 1 m 정도의 antenna와 1 watt 정도의 power를 소비한다. VSAT을 이용

하여 satellite system을 구성한 예를 그림 4-14 에서 보이고 있는데 특징적

인 것은 VSAT 끼리 통신을 하는 것이 아니라 Hub station을 거쳐서 통신을

하는 것이다. 이는 적은 power와 적은 cost의 terminal로 uplink는 약 19.2

Kbps, downlink로는 512 Kbps의 속도를 얻을 수 있는 장점을 얻는 대신에,

hub station을 거쳐서 가는데 걸리는 꽤 긴 delay의 단점이 발생한다. 대체로

end-to-end delay는 평균 270 ms가 소요되는데 hub를 거치는 것을 고려하면

한 VSAT에서 다른 VSAT으로 통신하는데 소요되는 delay는 540 ms이다.

그림 4-14 VSAT network

다. LEO

LEO는 지난 30년간 실험용이나 아마추어 무선 통신용이외에는 그리 큰 주목

을 받지 못했으나, Motorola가 다수의 LEO satellite를 이용하여 전 지구권을

cover하는 global network 계획인 Iridium을 발표한 이후로 많은 system이

제안되고 개발되고 있다. LEO를 이용할 경우는 지구상에서 가까운 궤도인

관계로 GEO에 비해서 훨씬 적은 delay와 많은 bandwidth를 제공할 수 있게

되었다. 그러나 coverage area가 작고, 지구자전 속도와는 다른 속도로 이동

하므로 한 지역을 계속 cover할 수 없다. 즉, 지표면 위의 사용자는 한 LEO

satellite를 어느 일정 시간동안만 사용할 수 있는 것이다. 따라서, 어느 일정

지역에 계속적인 서비스를 제공하기 위해서는 다수의 satellite가 필요하다.

또한 handoff가 필요하게 되는데 cellular network에서 MT의 이동성에 의해

서 발생하는 handoff 현상과는 달리 satellite의 이동으로 즉, cell의 이동으로

인해 handoff가 발생하게 된다. 이러한 handoff 현상을 가진 시스템을

reverse cellular communication을 지원한다고도 한다. 또한 MT는 여러

satellite 중에 통신할 수 있는 satellite를 찾아내는 tracking 기능이 있어야

한다.

라. HEO, GEO, MEO, LEO의 비교

다음에서 각각의 종류에 대한 장단점을 보인다.

- HEO

장점

. 어떠한 장애도 없이 상당히 넓은 지역을 cover할 수 있다 (예를 들면 유

럽지역 모두를 cover할 수 있다).

. 각 satellite의 visibility period가 상당히 길다.

단점

. Configuration에 따라서 어떤 지역을 cover할 수 있는지가 결정된다 (즉,

satellite의 constellation이 중요한 design factor가 된다).

. Visibility period 동안은 GEO와 비슷한 높이에 위치하게 된다.

. Satellite 간의 handoff를 지원하는 scheme이 필요하다.

. 사용자 terminal에는 spacecraft tracking 기능이 필요하다.

- GEO

장점

. 위성이 cover하는 지역이 일정하므로 satellite configuration이 간단하다.

. GEO satellite에 대한 관리와 제어에 대한 기술이 연구 개발이 잘 되어

있다.

. Spacecraft tracking이 필요 없다.

. 다양한 발사 방법(launch)이 있다.

단점

. Satellite와 사용자 terminal간의 delay가 상당히 길다 (약 125ms).

. GEO 궤도까지 발사하는데에 비용이 비싸다.

. 공기중의 path loss와 multipath와 shadow fading에 대한 영향이 크다.

- LEO

장점

. Satellite가 지상에서 가까운 위치에서 이동하므로 delay를 상당히 줄일

수 있다.

. Satellite나 사용자 terminal에서 필요한 power가 적다.

. 발사에 필요한 비용이 싼 편이다.

단점

. 어떤 서비스 지역을 항상 지원하기 위해서는 상당히 많은 수의 satellite

가 필요하다.

. Satellite constellation의 설계가 상당히 복잡하다.

. 각 satellite의 visibility period가 상당히 짧은 편이다.

. Handoff scheme이 필요하다.

. Spacecraft tracking 기술이 필요하다.

- MEO

GEO와 LEO의 사이의 궤도에 위치하여 장단점은 LEO와 GEO의 장단점이

절충되어 있다고 보면 된다.

2. GEO satellite system

현재까지 개발된 GEO satellite 시스템은 방송용은 물론이고 이동하는 물체에

음성 서비스나 데이터 서비스를 제공하고 있다. 선박이나 비행기와 차량 등

에 서비스를 제공하는데 이는 시스템 설계시의 목적에 따라 다른 서비스 대

상을 가진다. 또, 국지적으로 한 국가만을 서비스하는 시스템과 전 세계를

coverage로 하는 시스템이 개발되었다. 이중에서 지상의 이동체에 최초로

mobile satellite telephony 서비스를 제공한 MOBILESAT과 국제적인 서비스

를 제공하는 INMARSAT에 대해서 알아본다.

가. MOBILESAT

MOBILESAT은 이동차량에 full-duplex telephony를 처음으로 제공한 시스템

이다. 이는 오스트리아에서 개발된 시스템으로 오스트리아는 해안가를 중심

으로만 cellular 서비스가 제공될 뿐, 광산, 운송, 여행 등에 관여되어 오스트

리아 내륙에 있는 사람들에게 digital 전화 서비스를 제공하는데 목적을 두고

개발된 시스템이다. 이외에도 data와 fax 전송 서비스와 긴급 구조 신호 전송

도 지원한다. 이 시스템의 구성을 그리 4- 에서 보인다. 하나의 GEO

satellite를 이용하며 전체 network을 관장하는 Network Management

Station (NMS)이 두개가 존재한다. 이는 station 자체의 고장이나 그 지역의

날씨로 인한 전파 전달에 문제가 생길 때 다른 하나가 그 기능을 대신하기

위한 구조이다. 따라서 평상시는 하나의 NMS가 primary로 지정되어

network의 channel 할당과 PSTN이나 ISDN과의 gateway 역할을 수행하며

다른 하나의 NMS는 그 NMS의 backup 역할을 한다.

하나의 call 형성을 위해 channel을 할당할 때는 Demand Assignment

Multiple Access (DAMA) 기술을 사용한다. Call 형성을 위해서 MT는 항상

TDM 방식으로 전송되는 downlink signalling channel의 bulletin board를

통해 시스템 상황과 configuration을 인식한 다음 uplink signalling channel을

slotted ALOHA 방식으로 contention을 통해 통화 요구를 전송한다. 이때

NMS가 call 요청을 받아들이고 channel을 할당해준다. Error control을 위해

서는 일반적인 ARQ scheme을 사용한다.

그림 4-15 MOBILESAT 시스템 구조

나. INMARSAT

GEO를 이용한 국제적인 통신의 선두 격인 INMARSAT은 UN이나 그밖에

국제적인 기구들이 많이 사용하며, 특히 대양을 항해하는 선박들이 많이 사

용하는시스템이다.

이 시스템은 사용 목적이나 기술에 따라 여러 가지 시스템이 개발되어왔다.

그중 선두인 INMARSAT-A는 analog telephone 서비스와 data 전송 서비스

를 지원한다. 또한 fax와 telex 전송 서비스를 제공한다. 이 시스템의 구조를

그리 4- 에 보인다. 이 구조는 앞으로 언급할 INMARSAT 시스템에도 대

체로 같은 구조이다. INMARSAT에서는 주로 대양을 중심으로 네 개의 지역

으로 구분한 다음 각각의 지역에는 GEO satellite가 있으며 network

coordination station (NCS)은 signalling channel과 communication channel의

할당과 mobile earth station (MES)의 access 권한과 location tracking의 제

어를 담당한다. MES는 주로 지상망의 사용자와 통신을 하기 위해서는

PSTN과의 gateway 역할을 하는 land earth station (LES)을 거친다. LES에

게 할당된 channel은 demand assigned mode이거나 permanent mode일 수

있다. Demand assigned mode일 때는 channel 할당은 앞서 언급한 것처럼

NCS가 담당한다. NCS 끼리는 서로의 지역에 있는 MES의 정보를 제공하여

MES가 지역들 간에 이동을 지원한다. 또한 NCS들은 Network Control

Centre (NCC)로 satellite link로 연결된다.

INMARSAT-B는 INMARSAT-A의 digital version이라고 볼 수 있으며,

INMARSAT-C는 이와는 다르게 음성 서비스는 고려하지 않고 적은 cost로

넓은 지역에 message 서비스를 제공하는데 개발 목적을 두었다. 이 시스템은

store and forward message transfer 서비스, data reporting 서비스, position

reporting 서비스, polling 서비스, enhanced group call (EGC) 서비스를 제공

한다. Stored and forward message transfer 서비스를 제외하고는 아주 짧은

message의 전송이다. INMARSAT-M은 가벼우면서 싼 음성 terminal의 개발

에 초점을 두었다. 또한 paging과 같은 서비스를 제공한다.

3. LEO satellite system

LEO satellite를 이용하여 짧은 delay와 많은 bandwidth를 제공하여 기존의

무선망의 주로 cellular network에 보조 수단과 국제 통신과 multimedia 서비

스를 지원하려는 project들이 추진 중에 있다. 이중에서 대표적인 IRIDIUM과

GLOBALSTAR에 대해서 알아본다.

그림 4-16 INMARSAT 구조

가. IRIDIUM

1990년에 Motorola Satellite Communications Inc.은 77개의 LEO satellite로

전 세계를 cover하는 global mobile satellite system으로 IRIDIUM을 제안하

였다. 이 시스템은 현재는 66개의 satellite의 사용으로 수정되었으며,

spot-beam 기술을 이용하여 한 satellite가 48개의 spot beam을 형성하고

frequency reuse의 정도를 높였다. 앞서 언급한 것처럼 사용자의 이동에 의해

서가 아니라 cell의 이동으로 인한 handoff의 처리 기술도 중요시되고 있다.

Hand-held terminal로 사용자가 어디서나 음성과 data 서비스는 물론이고

paging 이나 radio determination service (RDSS)를 이용할 수 있다. 이 시스

템에게는 사용자에게 satellite의 visibility period는 보통 9, 10분 정도이므로

satellite를 tracking하여 통신할 수 있는 위성을 찾아내는 것이 주요한 기술

이다. IRIDIUM terminal은 cellular 서비스와 IRIDIUM global network 서비

스를 사용자가 상황에 따라 골라 사용할 수 있는 dual-mode를 지원하다. 즉,

사용자가 cellular 서비스를 이용할 때에 장애가 있을 때 satellite를 이용한

통신을 요청할 수 있다는 것이다.

나. GLOBALSTAR

Loral-Qualcomm은 big LEO 48개로 전세계를 cover하는 network을 구성한

다는 계획을 갖고 있다. 이 계획의 이름이 GLOBALSTAR이다.

GLOBALSTAR의 특징이라면 cellular network과 연동하는데 있어서 사용자

가 어떤 network을 사용할 것이냐를 결정하는 것이 아니라 terminal이 두

network의 상황에 따라 network 사용을 사용자에게는 transparent하게 결정

하는 것이다. 이는 GLOBALSTAR의 사용료가 cellular나 PCS의 사용료와 비

슷하다는 가정 하에서 가능하다. 또한 GLOBALSTAR는 multiple access

scheme으로 CDMA의 사용을 적극적으로 추진하고 있다.

이러한 시스템들 이외에도 12개의 MEO satellite를 이용하여 visibility period

를 늘리고 CDMA 기술을 채택한 TRW의 Odyssey가 있으며 세 개의 little

LEO satellite를 이용하여 message 전송 서비스를 제공하려는 Orbcom과

Starsys가 있다. 총 840개의 LEO satellite를 사용하여 multimedia 서비스까

지 지원하려는 Teledesic과 GEO satellite를 이용하여 multimedia 서비스를

제공하려는 SPACEWAY가 있으며, 이외에도 더 많은 시스템이 개발되거나

추진되고 있으며 PCS의 한 부분으로 발전되어 나가고 있다. 그리 4-에서

는 Non-Geostationary orbit (NGSO) 시스템의 구조의 종류를 보인다. 크게

두 가지로 나누어 볼 수 있는데, MT의 call이 같은 coverage에 있는 목적지

를 요구할 때 PSTN과의 gateway 역할을 하는 fixed earth station (FES)을

통해 중계되는 GLOBALSTAR와 같은 구조가 그 하나이고, 다른 방법으로는

intersatellite link (ISL)을 이용하는 IRIDIUM과 같은 구조가 있다.

앞에서 언급한 시스템들 이외에도 상당히 많은 시스템의 개발이 추진되고 있

거나 서비스가 진행 중에 있다. 다음 표 4-9에서 위성의 종류와 지원하는 서

비스에 따른 분류를 보인다.

그림 4-17 Non-Geostationary Satellite System

4. 위성 시스템과 서비스

표 4-9 위성 시스템들의 지원하는 서비스와 궤도 높이에 따른 분류


	Paging, Messaging	Voice, Data	Multimedia	Broadcast Video & Audio
GEO		MSAT MOBILESAT PCSAT SOLIDARDIDAD CELSTAR	SPACEWAY
MEO, HEO	ARCHIMEDIES	ODYSSEY INMARSAT P-21		DEATHSTAR ARCHIMEDIES (audio only)
Big LEO		IRIDIUM GLOBALSTAR ELLIPSO ARIES	Teledesic
Little LEO	ORBCOM STARNET LEOSAT TAOS ELEKON

제 3 절 PCS, TRS, 무선 데이터망

1. PCS

Personal Communications Services (PCS) 또는 Personal Communications

Network (PCN)이라 불리는 시스템은 기존의 cellular 시스템의 확장으로 보

는 경향도 있으나, 이와는 구별되는 별개의 시스템으로 보는 견해가 일반화

되어 가고 있다. 주로 microcell이나 picocell 환경에서 많은 사용자들에게 무

리 없이 서비스를 제공한다. 지금 까지 cellular 시스템은 단지 MT의

terminal mobility를 지원하는데 초점이 맞추어져 있었으나, PCS에서는

terminal mobility는 물론이고 personal mobility까지 지원한다. 먼저 terminal

mobility와 personal mobility를 비교 설명한다.

그림 4-18 Personal Mobility와 Terminal Mobility

가. Terminal Mobility and Personal Mobility

Terminal mobility는 radio access와 interface에 근거하여 MT를 하나의

device로 간주한다. 즉, network은 device의 이동을 지원하며 device에게

number를 부여하여 call 형성 시에 목적지를 찾을 수 있게 한다. 이를 위해

서는 앞에서 언급한 바 있듯이 handoff가 지원되어야 하며 terminal의 이동

상황이 network에 잘 등록되어야 한다. 반면 personal mobility는 사용자가

어떤 terminal, 무선 terminal이든 지상망에 연결되어 있는 terminal이든지 얼

마든지 서비스를 이용할 수 있게 하는데 초점을 맞추고 있다. 이를 위해서는

PCS 가입자 각각에 personal telecommunication number가 주어지고 이는

identity card에 수록되어 사용자가 이 것을 가지고 필요할 때, 필요한 위치에

서 어떤 terminal이든 이 card를 끼우고 사용할 수 있게 하는 것이다. 또한

이런 사용자의 이동을 network 자체에서 등록 관리하여 다른 사용자가 이 사

용자에게 call을 요청할 경우 적절한 위치에 지금 사용중인 terminal로

routing과 call-setup을 지원해야 한다. Personal telecommunication number

로는 Universal Personal Telecommunications (UPT)에서 정의한 Universal

Personal Number (UPN)가 표준으로 제시되고 있다. 이러한 personal

mobility와 terminal mobility에 대한 개략적인 예를 UPN을 ISDN number의

확장으로 보고 그리 4- 에서 보인다.

나. 다양한 서비스

이러한 personal mobility의 지원뿐만이 아니라 PCS에서 지원해야 할 서비스

는 아주 다양하다. PCS는 기존의 무선 network에서 지원하는 서비스들 중에

서 유용한 것들을 지원하고 multimedia 같은 서비스를 지원하는 것을 목표로

하고 있다. 이는 cellular 서비스에서도 시도하고 있는 것들도 있고 미래의 서

비스에서 지원 가능하다고 판단되는 것도 있지만 다음과 같이 지원해야할 서

비스들을 정리해 본다. 나열한 것들이 꼭 PCS에 국한되는 것은 아니다.

- 음성 서비스

- 다양한 속도의 data communications service (최소 9.6 Kbps)

- Paging이나 문자수신 서비스

- Wireless E-mail

- Wireless file transfer

- 이동체의 실제 위치 판명 서비스

- Group 3 facsimile 서비스

- Multimedia 서비스

- 화상 전화 서비스 (초당 7-10 frame 처리)

표 4-10 PCS와 Cellular 시스템의 비교


Cellular	PCS
Macrocell 환경	Microcell 환경 (picocell도 가능)
비교적 적은 BS 설치	비교적 많은 BS 소요 (cellular 서비스와 비교하면 20 : 1)
상대적으로 비싼 장비 ($600,000 - $800,000 per site)	상대적으로 싼 장비 ($20,000 - $60,000 per site)
비싼 사용료 ($3.5 - $6.5 per minute)	싼 사용료 ($0.10 - $0.20 per minute)
Higher power MT (3-15 watts)	Low power MT ( 0.1 - 0.5 watt )

다. Cellular system과의 비교

기존의 cellular 시스템과 비교되는 사항들을 정리하면 표 4-10과 같다.

라. PCS Architecture

그림 4-19 서는 PCS network의 구조를 보인다. 이 구조에서는 PCS는 단순

한 무선망 서비스를 지원하는 차원을 넘어 이미 존재하는 cellular 서비스와

의 연동 지상망에서와 같은 다양한 서비스를 제공하기 위해 Intelligent

Network (IN)과의 연동이 된다는 견해를 보이고 있다. 이 그림에서 보이는

것은 일반적인 PCS 시스템에서 필요한 요소만을 간략히 보인 것이다. 각각의

node들에 대한 사항은 다음과 같다.

- Wireless handset은 적은 power를 소비하고 작고 가벼워야 한다. 이런

handset이외에도 PC나 personal Digital Assistant (PDA)등이 이런

MT의 역할을 할 수 있다.

- Radio port (RP)는 antenna와 amplifier, filter등으로 구성되며 radio

port controller에게 연결된다.

- Radio port controller (RPC)는 여러 개의 RP를 control하는데 이에는

backbone network과의 연결, 음성 coding 등의 기능을 가지면, 또한

access manager의 기능도 가질 수 있다.

- PCS switch는 여러 개의 RPC들과 backbone network, AM, IN 등과

연결되어 이들을 위한 interface를 제공한다.

- Access Manager (AM)는 등록, authentication, encryption, paging 등

의 access management를 담당하며 VLR의 기능도 가질 수 있다.

- Home location register (HLR) database는 가입자의 일반적인 정보를

저장한다.

- Visitor location register (VLR) database는 AM과 연동하여 가입자의

위치정보를 저장한다.

- Personal Number database는 HLR과 연동하여 personal number call

을 처리할 수 있는 routing 정보 등을 저장한다.

- Signal Transfer Point (STP)는 SS7을 이용하여 signalling message의

routing을 제어한다.

그림 4-19 PCS Architecture

마. Advanced Intelligent Network (AIN)

그림4-19에서 보여진 바와 같이 PCS는 network-wide signalling을 위해

AIN Service Control Point (SCP)를 platform으로 사용할 것으로 기대되고

있다. 여기에 PCS를 위해서는 다음과 같은 네 가지 주요한 점이 설계되고 고

려되어야 한다.

- Centralized profiles and database

: 사용자가 어느 위치에 있던지 access가 가능하게 하기 위해서는 위치

정보의 저장과 authentication이 필요하다. Personal mobility를 지원하

는데 주요한 역할을 하며 가입자가 아닌 사용자의 사용 요구를 막을

수 있다.

- Centralized routing database

: AIN platform은 PCS의 call 요청에 real time routing intelligence를

제공한다.

- Feature rich execution platform

: AIN은 PCS call을 일반적인 전화의 사용에서부터 user specific

feature를 가진 서비스의 요청까지 모두 처리한다.

- Standard interface

: AIN은 network signalling으로 SS7을 채택한다.

바. PCS Network Management

PCS는 cellular 서비스와는 구별되게 많은 서비스의 제공과 다양한 제어 능

력을 가져야 하기에 일반적인 무선망과는 달리 network management의 필요

성이 부각된다. 이런 management의 표준으로 ANSI T1M1/T1P1 Ad hoc

group on PCS에서는 Operations, Administration, Maintenance, and

Provisioning (OAM&P)을 정의하였다. OAM&P의 목적은 이미 존재하는 분

산환경의 network에 최소한의 기능의 부과로 경제성을 얻고자 하는데 있다.

PCS management의 주요 기능은 M.3010에서 제시한 performance

management, fault management, configuration management, security

management와 accounting management가 있다.

사. PCS 표준화 동향

PCS의 지상망과 cellular network의 기능을 명시하여 두 망 사이의 seamless

operation을 제공하려는 표준화 노력은 International Telecommunications

Union (ITU), Telecommunications Industry Association (TIA), American

National Standards Institute (ANSI)와 European Telecommunications

Standards Institute (ETSI) 등에서 이루어지고 있다. 미국에서는 T1P1

committee는 PCS reference model을 제시하고 또한 구현 reference model로

6가지를 제시하고 있다. TIA의 TR-46 subcommittee에서는 cellular 서비스

사업자 관점에서 reference model을 정의하였다. 이 밖에도 PCS의 access

scheme에 대한 표준화 노력이 계속되고 있으며 아직 PCS data 전송 표준은

제정되지 않았으나 Cellular Digital Packet Data (CDPD)가 유력시되고 있다.

이상과 같이 살펴본 바로는 아직 PCS의 서비스 정의와 정확한 network

architecture에 대한 표준이 완성되지 않았는데, 이유로는 아직 개발되고 있는

서비스이자 개념이고 아주 다양한 서비스의 제공과 기존의 많은 네트워크들

과 연동을 해야하기 때문이다.

2. TRS (Trunked Radio System)

Trunked Radio System (TRS)는 미국에서 Specialized Mobile Radio (SMR)

에서 발전된 시스템이다. SMR은 주로 analog 방식으로 전송하며 높은

power를 필요로 하는 하나의 site를 가정하며 radio frequency를 하나 이상의

caller가 사용하지 못하게 한다. 또한 서비스할 수 있는 지역이 보통 cellular

서비스보다 더 넓고 이 cell안에서만 서비스가 가능하며 handoff를 지원하지

않는 것이 일반적이다. 이러한 문제들이 부분적으로 해결되면서 발전된 시스

템이 TRS이다. 이는 사용자들이 frequency spectrum을 서로 공유할 수 있게

하여, 어떤 MT가 사용할 때는 다른 MT가 사용할 수 없게 하는 것인데 이는

유선 교환기의 trunk 개념이 무선에 도입되었다고 볼 수 있다. 최근에는

digital 시스템으로 진화하고 있으며 우리 나라에서도 analog TRS는 항국항

만전화가 이미 서비스를 제공하고 있으며 digital TRS는 아남이 선정되었다.

가. 서비스와 활용

TRS는 무전기를 휴대폰처럼 사용할 수 있게 해주며, 기존의 cellular 서비스

보다 더 넓은 coverage area를 가지며 더 적은 사용료가 부과된다. 또한 넓은

coverage를 가지므로 중계국의 수도 적으므로 시스템 구성의 비용도 적게 소

요된다. 현재의 TRS가 지원하려는 서비스는 다음과 같으나 언급한 서비스보

다 더 많은 서비스들이 고려되고 있다. 주로 운수/운송업과 배달 서비스, 판

매 관리, 건설현장 등에서 이용될 것이라고 예상된다.

- One-way communication 서비스

- Two-way communication 서비스

- Group communication 서비스

- Data 및 FAX 전송 서비스

- Two-way 무선호출

- Advanced Fleet Management (AFM) 서비스

- Automatic Vehicle Location (AVL) 서비스

- 긴급 통신 서비스 (prioritized user service)

그림 4-20 TRS의 대략적인 구조의 예

나. TRS configuration

TRS는 그리 4- 에서와 같은 구조를 갖는데, 여기서 MT 즉, 무전기의 통

화 시작 버튼 (PTT)을 누르면 control channel을 통해 BS 즉, 중계국으로

call 할당을 요청하고 중계국은 control channel을 통해서 적절한 channel을

할당했음을 MT에게 알려 call을 형성하게 한다. 그리 4- 에서는 TRS의

trunking system에 대한 구조를 보인다.

다. Multiple Access Scheme

Digital TRS를 지원하기 위한 multiple access scheme으로는 Motorola의

iDEN, G.E. Erricsson의 EDACS Prism, 유럽 표준인 Trans European

Trunked Radio (TETRA)등이 TDMA를 사용하고 있으며, 이스라엘 군에서

사용하던 기술을 발전시킨 Frequency Hopping Multiple Access (FHMA)는

Geotek 사에서 사용하고 있다. FHMA는 TDMA보다 더 많은 channel

capacity를 제공하며, 향상된 보안성을 제공한다. 또한 아직 개발되지는 않았

으나 CDMA도 digital TRS에서 고려되고 있다.

그림 4-21 TRS의 trunking system 구조

라. 표준화

국내에서는 아직까지 표준을 확정하지 못하고 있는데 그 동안은 Motorola,

Geotek, Erricsson 등에서 사용하는 규격 중에 하나를 택하려 하였으나 유럽

에서 제정한 표준인


pi

/4도 고려되고 있다. 일본은 Motorola가 제안한

16QAM 방식을 표준을 TRS 사업자인 MCA/JSMR이 채택하고 있다. 미국은

800 MHz, 900MHz, 220MHz frequency spectrum을 사용하고 있다. 영국은

digital TRS 표준으로 MP1327 표준을 채택하였으며 FHMA/TETRA dual

mode도 서비스하려고 한다. 프랑스는 MPT1327과 Radicom 2000 를 모두 표

준으로 인정하고 있다.

3. 무선 데이터망

무선 데이터망이라는 용어 자체가 상당히 광범위한 의미를 내포한다. 무선

환경에서 data를 전송하기 위한 여러 방법들을 뜻하기도 하고 paging,

wireless E-mail 등의 여러 무선 데이터 서비스들을 일컫기도 하기 때문이다.

이렇게 폭 넓은 의미의 무선 데이터망을 여기서는 무선 환경에서 data를 전

송하는 방안 중에 CDPD와 wireless LAN에 대해 알아보고 여러 무선 데이

터 서비스의 개요를 살펴본다.

가. CDPD (Cellular Digital Packet Data)

Cellular 시스템이 개발되고 발전되어 가는 동안 이 시스템에서 data를 전송

하는 서비스에 요구가 늘어갔다. 그러나 기존에 지상망 (주로 PSTN)에서 사

용하던 모뎀 기술은 음성 서비스만을 고려해서 개발된 cellular 서비스에는

부적절하다. 그 이유를 크게 두 가지로 볼 수 있다. 첫째는 modem은

dialtone의 신호에 의해 connect를 받아들이거나 제어를 하는데, cellular 시스

템에서는 사실상 dialtone이 없다. 또 한가지는 이동하는 MT에서 data 서비

스를 이용한다면 handoff 동안에 packet이 손실되는 것을 막을 수 없다. 이러

한 제약점을 극복하기 위해 여러 가지의 cellular modem이 개발되었으나, 제

한점은 여전히 남아 있다. Cellular system에서의 data 통신의 제약점은 다음

과 같이 정리할 수 있다.

㐀- 2400 bps 이하의 속도만 가능하다.

㐀- Handoff 중의 data 통신은 보장안된다 (packet 손실이 발생 가능).

㐀- 사용하는데 비용이 비교적 많이 소요된다.

㐀- 무선환경에 의한 latency, noise 등의 영향을 받는다.

㐀- 지상망용 data modem과 호환되지 않을 수 있다.

㐀- Robustness가 보장되지 않는다.

Cellular Digital Packet Data는 이러한 제약을 벗어나고 여러 사업자가 같은

표준 하에 modem 제품을 만들고자 여러 회사가 consortium을 형성해 표준

으로 제정한 것이다. CDPD는 AMPS 시스템에 맞추어 설계되었는데 새로운

cell site를 형성하거나 다른 frequency band의 할당 없이 channel 효용을 극

대화하면서 packet data 서비스를 지원하는데 목적이 있다. 이 때 음성 서비

스에는 영향을 끼치지 않는 것이 CDPD의 원칙이며 idle한 음성 channel을

이용하는 것이 주요 idea이다. 이것을 그리 4-에서 볼 수 있는데 이는 개념

적인 것으로 packet들이 idle한 음성 channel을 빌려 전송되는 것이다. 이를

frequency hopping 방법이라고 한다.

CDPD의 packet 전송 방법을 좀 더 자세히 보면, BS에서 idle한 음성

channel에 CDPD idle flag를 broadcast한다. MT가 이를 감지하면 packet 전

송을 개시한다. 전송 도중 음성 channel이 더 이상 idle하지 않을 때 BS는

busy flag를 set하여 전송한다. 그러면 MT는 지금 사용하고 있는 channel의

점유권을 포기한다. 수신된 packet은 BS나 상위 계층의 protocol stack에서

목적지 상대방의 위치를 확인한 후 해당 목적지에 이 packet을 전송한다.

그림 4-22 CDPD의 frequency hopping 방법

나. Wireless LAN

Wireless LAN은 주로 picocell 환경에서 MT, 주로 notebook이나 PC에게

mobility를 주는 시스템이다. 사실 이보다도 wireless LAN은 기존의 wired

LAN의 문제인 cable의 설치의 어려움과 또한 host들의 이동이 있을 때마다

cable이나 그에 필요한 장비들의 재배치에 드는 노력을 줄이기 위해 개발되

었다고 볼 수 있다. 사실상 현존하는 wireless LAN 시스템중 대부분이

mobility의 고려 즉 handoff의 지원이 되지 않는다. 다음 표에서는 wireless

LAN이 wired LAN에 비교해본 장점과 단점을 보여준다.


장점	단점
- PCS와 LAN에 mobile environment의 제공 - Host들의 이동이나 첨가, 삭제 에 소요되는 cost의 최소화 - LAN 관리에 적은 cost 소비	- 제한된 bandwidth 때문에 wired LAN 보다는 performance가 떨어진다. - 사용거리가 한정되어 있다. - 대부분의 경우 장비의 cost가 비싸다.

WirelessLAN에 필요한 기술적인 문제중 가장 핵심적인 부분이 많은

bandwidth를 지원할 수 있는 무선 기술이다. 이 기술은 크게 radio와 적외선

을 이용하는 두 가지로 나누어 볼 수 있다. Radio의 경우는 spread spectrum

을 사용하는 경우가 많으며, 사용하는 frequency spectrum은 licensed

microwave radio frequency (18-23 GHz)와 unlicensed radio frequency

(902-928 MHz, 2.4, 5.7 GHz)가 있다. 적외선을 이용하는 경우는

point-to-point 방법과 point-to-multipoint (또는 diffused-light arrangement

고도 함) 방법이 있으며 물론 적외선이 사용하는 frequency spectrum은

license가 필요 없다. 이런 기술들을 사용하는 wireless LAN에 대해 제품별

로 간략히 알아본다.

Motorola의 ALTAIR는 고정된 microwave frequency (18GHz)를 사용한다.

이 frequency 대는 license되어 있으므로 security를 보장하고 다른 제품이나

실험적 시스템의 interference를 막을 수 있다. Ethernet을 지원하기 위해

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)를 사

용하며 가능한 최대의 bandwidth를 지원한다. ALTAIR는 크게 control

module과 user module로 구성되어 있는데 이의 configuration의 예를 그림

4- (a)에서 보인다. 이 시스템은 그림에서 보인 것처럼 먼 거리의 cable 제

거에 목적이 있다. 보통 3.3 Mbps 정도까지 지원한다. 이보다 더 발전된 시

스템인 ALTAIR Plus II는 5.7 Mbps를 지원하며, user module에 50개의

host를 연결할 수 있다. Spread spectrum direct sequence wireless LAN의

대표적인 제품으로는 AT&T의 WaveLAN이 있다. 2 Mbps까지의 속도를 지

원하며 CSMA/CA를 사용한다. 이 제품은 각각의 PC에 카드를 꽂아서 각각

의 PC에 antenna가 장착되는 configuration을 가진다. 이는 ALTAIR와는 다

른 configuration인 것이다. 이런 비슷한 configuration을 가지는 시스템으로는

Telesystems SLW Inc.에서 microcell 기술에 근거해 제품화한 것이

Advanced Radio LAN (ARLAN)이다. 이 시스템은 Telesystems

Microcellular Architecture (TMA)에 근거하여 cell간의 handoff도 지원하는

특징이 있다. Packet switched/CSMA/CA를 사용하며 1 Mbps까지 지원이 가

능하다. ARLAN 구조를 그리 4- (b)에 보인다. 이를 보면 ALTAIR와는 구

별되게 각각의 PC나 notebook각각이 이동성이 어느 정도 가능함을 알 수 있

다.

지금까지 언급한 세 제품과는 달리 적외선을 이용하는 wireless LAN 제품들

이 있다. 적외선을 사용하면 license를 얻을 필요가 없으며 setup이 간편하나

적외선 자체의 성질인 line-of-sight와 벽같은 물체를 통과하지 못하는 것이

system configuration시에 주의를 요하게 된다. InfraLAN Technologies Inc.

에서 제시한 InfraLAN은 point-to-point 적외선 기술을 사용하는데, 여러 PC

나 host들을 hub에 연결하며 각 hub에 있는 sensor들은 하나의 ring 구조를

형성한다. 이러한 예를 그리 4- (c)에 보인다. 이 InfraLAN은 4, 16 Mbps

를 지원한다. 이러한 point-to-point 방식은 배치에 많은 주의가 필요하다. 왜

냐 하면 sensor끼리의 직선에 방해 물체가 있다면 통신이 불가능해지기 때문

이다. 이러한 불편한 문제를 해결하기 위해 Photonics Inc.에서는

Collaborative PC 개념을 제안했다. 그리 4- (d)에서 보인 것처럼

diffused-infrared light technology를 사용하였으나, 이렇게 반사되는 기법을

사용하여 interference가 발생하며 1 Mbps까지 지원이 가능하다.

그림 4-23 여러 가지 wireless LAN의 configuration

이런 다양한 wireless LAN 기술이 있는데, 이를 표준화하려는 노력이 미국에

서는 IEEE 802.11에서 유럽에서는 ETSI/RES10 (High Performance Radio

LAN, HIPERLAN라고 알려져 있음)에서 추진되고 있다. 둘 다

point-to-point, point-to-multipoint, broadcast를 지원하려 하고 있으며 1

Mbps이상의 data rate를 지원하려는 것은 비슷하나, IEEE 802.11에서는

MAC layer를 표준화하려는 취지로 표준화가 진행되어 direct sequence 와

frequency hopping spread spectrum과 적외선을 고려하고 있으며,

HIPERLAN은 IEEE 802.11보다는 더 높은 data rate의 지원을 하려는 취지에

서 표준화를 추진하고 있다.

다. 무선 데이터 서비스들

무선 데이터 서비스에는 paging, wireless E-Mail, fleet management 등 다

양한 서비스들이 존재하며 현재도 새로운 서비스들이 계속 개발, 발전되고

있다. 각각의 서비스들을 간략히 기술한다.

- Paging

우리가 흔히 삐삐라고 일컫는 서비스로 기본적으로는 단 방향 통신으로 짧은

숫자 message, 주로 전화번호를 전달하는 서비스이다. 이 서비스는 현재

256 문자를 전달할 수 있는 서비스로도 개발되고 있으며, 가입자가 원하는

간단한 정보를 전달할 수 있는 단계로까지 발전하고 있다.

- Wireless E-Mail

이동하는 MT에게 E-Mail을 보내는 서비스는 MT가 통신중이거나 사용자가

부재중일 때에도 전달이 가능한 이점이 있고, 문서를 신속히 전달할 수 있다.

주로 TCP/IP 상의 simple mail transfer protocol (SMTP)를 이용하였으나,

이는 text만 전송이 가능하므로 video, 음성도 전송이 가능한 X.400을 이용하

려는 노력이 진행중이다. 또한 paging 서비스에서 E-Mail을 전송하려는 노력

도 있다.

- Wireless Database Access and File Transfer

Database를 access하는 데에도 무선 기술이 쓰이고 있다. 한정된 bandwidth

에 많은 양의 data를 안전하게 전송하는 scheme이 연구 개발되고 있다.

Oracle Corp.에서는 wireless version의 database application을 개발하고 있

다.

- Fleet Management

주로 트럭 운송 회사에서 fleet management를 이용하는데, 많은 수의 MT,

즉 트럭들을 관리하는 방법이다. 트럭의 운송량, 물품의 재고량, 그 밖의 정

보를 일정한 시간간격이나, 중앙 통제소에서 원할 때 전송하여 중앙에서 이

를 이용하여 각 트럭에게 어느 곳으로 이동할 것인지 아니면, 어디서 물품을

실을 것인지를 지시할 수 있다. 이런 방법을 cellular 기술로 이용하고 있는

대표적인 회사는 미국의 United Parcel Service (UPS)이다. 이런 fleet

management는 이런 트럭이외에도 선박 등에도 적용될 수 있다.

- Intelligent Highway Systems

고속도로에서 차량들에 부착되어 있는 radio system과 통신하여 지금 도로

상황과 구조 신호등을 수집할 수 있다. 톨게이트에서 요금을 지불하던 것도

이를 이용해 자동으로 할 수 있으며, 또한 도로 통제도 자동으로 할 수 있다.

- Bar code scanning

물품의 고유번호나 가격을 읽는 bar code device를 무선으로 이용하는 것도

하나의 서비스로 고려되고 있으며 이에는 정확한 전송 기술이 있어야 할 것

이다.

- Credit Card Authorization

이동 판매 차량이나 택시, 유람선 등에서 무선으로 신용카드를 조회하는 것

이 요구되고 있으며, 이 서비스에는 다른 사람이 이 신호를 가로챌 수 없는

encryption과 같은 안정성에 관한 기술이 요구된다.

제 4 절 무선 가입자 접속망

1. Wireless Local Loops

가. 개요

아브라햄 벨이 전화기를 발명한 이래 지난 100여년간에 걸쳐 발전해 온

public telecommunication network은 주로 copper-wire technology을 기본으

로 하고 있다. 최근에 trunk cable이나 digital loop carrier 들이 사용되고 광

대역통신망의 구축을 위해 노력하고 있으나 여전히 최종 가입자를 연결하는

구간은 copper-wire에 의존하고 있다. 그러나 Wireless Local Loop (WLL)

시스템의 등장으로 여기에 변화를 주고 있다. 이러한 변화의 요인으로는

telecommunications service에 대한 폭증, 이동 정보통신 서비스를 제공하는

장치에 대한 cost 하락, 그리고 기존의 전화 서비스 access에 대한 규제 완화

등을 들 수 있다. 한 예로, ITU에서 설정해 놓은 target subscriber density

(teledensity), 즉 인구 100 명당 20개의 선로를 제공하는 것 조차도 많은 국

가에서는 경제성을 찾기가 어려울 정도로 초기 설비 투자의 규모가

copper-based access infrastructure를 구축하는 데 큰 장애 요인이 된다는

것을 알 수 있다. 특히 teledensity가 매우 작을 수 있는 인구 저밀집 지역에

서는 더욱 문제가 될 수 있다.

나. WLL 시스템의 장점

Copper-based access infrastructure의 구축에 비해 WLL 시스템의 상대적

장점을 정리하면 다음과 같다.

- 가입자 당 평균 설치비가 작다: 가입자 당 설치비는 copper-based access

인 경우 cable 공사가 주요 항목이 되며, WLL 시스템의 경우 radio system

이나 controller와 같은 electronics가 주요 항목이 된다. Electronics에 대한

cost가 지속적으로 낮아지는 데 비해 cable 공사에 대해서는 크게 줄어들 지

않기 때문에 WLL의 경우 가입자 당 평균 설치비가 작다.

- WLL 시스템의 경우 고장이나 이로 인한 수리관련 비용이 상대적으로 작

기 때문에 운용 경비가 절감된다. Nortel의 검토자료에 의하면 25 %이상의

절감이 있는 것으로 보고되고 있다.

- WLL 시스템의 경우 보다 용이하게 용량을 증설을 할 수 있기 때문에 최

적 초기 설비 투자 비용을 결정하기 쉬우며 network planning에서 유연성을

발휘할 수 있다.

- WLL 시스템은 필요시 보다 신속하게 access system을 설치 운용할 수 있

다.

다. 사용 기술 개요

Wireless access를 위해 사용되는 기술은 크게 두 가지로 분류할 수 있다: 하

나는 cellular mobile system에 사용되는 FDMA, TDMA, CDMA 등의 표준

이나 시스템을 기본으로 하는 것과 다른 하나는 이와는 별도로 설계하는 것

이다. 이 두 가지 부류를 간단히 비교하면 다음과 같다.

Cellular에 기초를 두고 설계된 WLL 시스템은 일반적으로 저속으로 인코딩

된 음성을 지원하고 있으며 interference나 fading에 영향을 작게 받도록

error protection과 interleaving 기능을 제공한다. 따라서 건물을 통과할 수

있을 정도로 충분한 설계 margin을 제공하고 보다 광범위한 크기의 셀을 사

용할 수 있으며 실내에서도 사용할 수 있도록 하고 있다. 이러한 경우 가입

자를 쉽게 확보할 수 있으나 정보의 전송 용량이 제한되어 있기 때문에 주로

음성과 저속 데이터 서비스의 제공에 국한되는 단점이 있다.

Proprietary WLL 시스템의 경우 일반적으로 간단한 error detection scheme

을 사용하며 link budget은 high gain 실외 안테나를 사용함으로써 유지한다.

이 경우 실내 안테나의 사용보다는 설치 보급하기가 다소 불편하나 ISDN

basic access telephony나 28.8 kbps와 같이 보다 고속의 데이터 서비스를 제

공할 수 있다.

라. WLL 시스템을 구성하는 주요 요소

WLL 시스템을 구성하는 주요 요소와 각각에 관련된 기술 발전 동향을 간단

히 정리하면 다음과 같다.

- 단말기

주요 발전 동향은 소형 저가이며 배터리의 수명이 길며 전력 소모가 적도록

하는 노력이 계속될 것이다. 한편 기능의 다양화와 유선망 서비스에 준하는

수준의 서비스를 제공할 수 있어야 한다.

- Cell Site 및 Base Radio

TDMA, CDMA, W-CDMA 등과 같은 다중 채널 RF access 기술을 이용하

여 access radio system의 트래픽 전달 용량을 높이고 있으며 보다 적은 대

역폭을 사용하되 음성의 음질을 높이도록 하고 있다. 이와 더불어 신호 처리

관련 IC 설계 기술과 안테나 기술의 향상으로 크기나 성능 면에서 개선하는

노력을 계속하고 있다.

- Network Interface 와 Backhaul

Wireless local loop와 기존의 유선망을 통해 가입자 관련 정보를 정확하고

신속하게 전달하고 처리하게 하는 것과 intelligent network 기능을 제공하는

것은 새로운 서비스를 신속히 제공하고 정확한 billing record를 제공하기 위

해서는 필수적인 것이다. 또한 보다 많은 가입자를 수용하기 위해서나 트래

픽 전달 용량을 증대하기 위해 보다 작은 셀을 사용하게 되는 경우 backhaul

infrastructure를 사용하는 cost의 증대를 가져올 수 있으며 설계 시 이에 대

한 배려가 필요하다.

2. Local Multipoint Distribution Service

가. 개요

Local Multipoint Distribution Service (LMDS) 무선 Cable TV 시스템은 유

선 cable TV가 가지고 있는 단점과 기존의 무선 cable TV 시스템이 안고

있는 단점과 제약성을 극복하기 위해 개발되고 있는 시스템이다. 유선 cable

TV 시스템에 비해 무선 cable TV가 가질 수 있는 상대적 장점으로는 전달

하고자 하는 신호가 가입자에게 직접 전달됨으로써 보다 높은 신호 신뢰성을

얻을 수 있으며, 인구 밀도에 관계없이 많은 가입자를 수용할 수 있을 뿐만

아니라 초기 투자비와 운용비 측면에서 유리하다는 점을 들 수 있다.

기존의 무선 cable TV 시스템인 Multipoint Distribution Service (MDS) 시

스템과 Multichannel MDS (MMDS) 시스템과 비교해 볼 때, 보다 넓은 대역

폭을 사용함으로써 향후 무선 멀티미디어 서비스의 제공에 활용할 수 있으

며, 셀의 적용이 가능하여 동일한 주파수 자원으로 보다 많은 가입자를 수용

할 수 있을 뿐만 아니라 LMDS의 직진성을 이용한 음응지역의 해소 가능성,

그리고 FM 방식을 이용함으로써 보다 양질의 정보를 전달할 수 있는 점 등

여러 장점을 가지고 있다.

이러한 LMDS 무선 cable TV 시스템은 망 구축 비용이 적게 소요되며 망의

구축과 확장이 용이하다. 또한 양방향 정보 전달이 가능하고 따라서 향후 무

선 멀티미디어 시비스의 제공이 가능하기 때문에 현재의 단방향 영상 분배위

주의 방송에서 벗어나 음성, 데이터, 영상 등을 포함하는 VOD, 주문형 게임,

원격진료, 홈 쇼핑 등 다양한 서비스를 무선망을 통해 제공할 수 있게 될 것

이다.

나. LMDS 무선 cable TV 시스템의 구성요소

이 LMDS 시스템이 사용하는 주파수 사용 대역은 27.5 Ghz로 부터 29.5

GHz에 달하여 사용 대역폭은 2 GHz 수준이다. 이 주파수 대역에서는 신호

의 직진성이 강하며 이 직진성을 이용하여 음영지역을 해소하거나 셀의 적용

이 가능하다. 또한 높은 주파수를 사용함으로써 안테나의 크기를 충분히 줄

일 수 있는 장점도 있다. 각 channel은 FM 변조 방식을 사용하며 20 MHz

대역폭을 사용한다. 양방향 통신이 가능하도록 하기 위해서는 가입자는 두

개의 transceiver가 필요하며 역방향 통신을 위한 channel은 video channel들

사이에 위치하게 된다. 이러한 시스템을 구성하는 요소를 간단히 정리하면

다음과 같다.

- 송신 시스템

각 프로그램 공급자로부터 전송받은 프로그램을 채널별로 변조하여 이것을 1

GHz 대역으로 up-converting 하고 이와 같이 채널별로 up-converting된 신

호를 합성하여 다시 28 GHz 대역으로 다시 up-converting 하여 송신하게 된

다. 송신시스템은 중앙제어국, 기지국, 리피터로 구분 수 있으며 그 기능은 다

음과 같다.

- 중앙제어국: 각 프로그램 공급자로 부터 제공받은 프로그램을 기지국에 전

송하고 이에 대한 정보의 관리 기능을 수행한다.

- 기지국: 해당 기지국이 담당하는 영역에 있는 가입자에게 무선으로 프로그

램을 송출하는 장치를 말함.

- 리피터: 음영지역을 해소하기 위해 송신기로 부터 신호를 수신하여 음영지

역에 신호를 재 송신하는 장치를 말함.

- 수신 시스템

각 가입자의 수신시스템에서 수신 된 신호는 28 GHz 대 신호이며 이는 1

GHz대의 신호로 down-convert된다. 이 신호는 가입자의 setup box에 전달

되며 가입자는 setup box를 이용하여 원하는 채널을 선정하게 된다.

제 5 장 장비 선정 및 적용 기술 선정 지침

초고속 네트워크를 연구 개발하는 데 있어서 망의 구성 요소의 요구사항과

protocol과 software 요구사항을 이해하는 것이 필수적일 것이다. 또한 지원

할 수 있는 서비스를 이해하는 것과 여러 망의 연동에 대한 이해 또한 필요

하다. 초고속 망을 구성하는 데에는 여러 망이 복합적으로 연동될 것이라고

판단되며 이 망들에는 ATM망, Internet과, PCS, cellular 망 과 satellite 망

등이 기본 구성 요소일 것이다. 이러한 판단 하에 이장은 다음과 같이 구성

된다. 1 절은 지원 가능한 서비스를 기술하며 2 절은 망 구성요소와 요구사

항에 대해 정리한다. 3 절은 필요한 protocol과 software의 요구사항에 대해

정리하고 4 절에서는 여러 망들의 연동에 대해 고찰한다. 마지막으로 5 절에

서는 표준과 기구에 대해 정리한다.

제 1 절 고려되어야 할 서비스

초고속 망을 구성하는 데 있어서 B-ISDN 서비스가 주축이 될 것이라는 예

측은 이미 일반화된지 오래이고 현재 여러 국가와 단체에서 B-ISDN 망 구

성을 위한 연구 개발과 실질적인 구축 작업을 진행중이다. 이러한 망의

transport 기능은 ATM 망의 구성을 통해 제공하려는 것이 일반적이다. 만약

Internet과 PCS와 satellite 망과의 연동시, 각각의 특수한 서비스를 제공하더

라도 backbone이나 transport 망으로서의 ATM 망이 필요할 것이다. 이러한

ATM 망이 초고속 망 서비스를 제공한다는 차원에서 ATM 망에서 지원할

수 있는 서비스의 분류는 필요할 것이다. 또한 ATM 망의 연구개발에 기본

동기가 된 B-ISDN 망의 지원 가능한 서비스의 이해가 필요하다는 결론이

자연스럽게 도출된다. 이 절에서는 초고속 네트워크 설계시부터 고려되어야

하는 서비스와 다른 망들의 연동시 지원되어야 관점에서 서비스를 분류하거

나 정리한다. 또한 이미 활발히 사용중인 서비스들을 지원함으로 초고속 네

트워크의 개발의 성공을 이룬다는 관점도 따랐다. 이런 관점들 하에 B-ISDN

서비스의 분류를 살펴보고 ATM 망과 Internet 서비스와 무선망으로 PCS와

cellular 망 그리고, satellite 망 서비스에 대해 살펴본다.

1. B-ISDN 서비스

표 5-1에서 앞서 2장에서 보였던 B-ISDN 서비스의 분류를 다시 보인다. 이

분류는 traffic의 특성보다는 session들의 topology와 source와 destination 간

의 역할의 차이를 대칭성과 비대칭 성으로 분류하였으며 application layer 차

원에서 지원하는 서비스를 기술하는 데 중점을 둔 것이다.

서버형 서비스는 클라이언트-서버 개념이 적용된 것이며 서버로는 연산 서

버, 데이터 서버, 멀티미디어 서버, 비디오 서버 등이 있으며 이는 통신사업자

나 정보 제공자 (information provider)가 지원할 수 있는 서비스로 B-ISDN

망을 통해 새로운 이윤 창출이 가능한 서비스이다. 그룹통신형 서비스는 화

상회의, 컴퓨터 공동작업(CSCW), 원격 교육 등을 총칭하는 것으로 이러한

서비스들을 제공하기 위한 transport 기능을 제공해야 한다. Data 서비스도

기존의 서비스에 비해 더 많은 양과 더 빠른 속도가 요구된다. 이는 LAN 서

비스의 일반화와 고속 파일 전송이 일반화된 데에 기인한다. 이 서비스는

transport 기능을 제공해야함은 물론이고 LAN과의 interconnection을 지원해

야하는 요구 사항이 있다. 이상과 같은 서비스들을 초고속 네트워크에서 지

원해야 할 서비스라고 정리할 수 있다.

표 5-1 B-ISDN 서비스


기준 유형	대칭성	연결형태	서비스 예
서버형	비대칭적	일대일 또는 점대다	비디오 서버 멀티미디어 서버 데이터 서버 TV/CATV 방송
그룹통신형	대칭적 혹은 비대칭적	다점대 다점	화상회의 컴퓨터 지원 공동 작업 원격교육 영상전화
데이터 서비스형	대칭적	일대일	고속 화일 전송 LAN 연결 서비스

2. ATM 서비스

초고속 네트워크의 구성을 위해서 전송 layer로 사용할 수 있는 ATM 망 서

비스는 사실상 application 측면보다는 traffic 특성에 따라 분류하는 것이 더

타당하다. 크게 CBR (Constant Bit Rate), rtVBR (real-time Variable Bit

Rate), nrtVBR (non-real-time VBR), UBR (Unspecified Bit Rate)과 ABR

(Available Bit Rate)으로 분류할 수 있다. 이러한 분류는 QoS (Quality of

Service) parameter와 traffic parameter에 따라 분류한다. QoS parameter로

는 end-to-end cell 전송 delay인 CTD (Cell Transfer Delay), 최대 전송시간

과 최소 전송 시간의 차이인 Cell Delay Variation (CDV)와 총 전송 cell 개

수중 소실되는 개수인 CLR (Cell Loss Ratio)가 있다. Traffic parameter는

표 5-2에 정리하여 보인다.

표 5-2 ATM traffic parameter


Traffic Parameter	설명
PCR (Peak Cell Rate)	source에서 허가하는 최대 cell rate
SCR (Sustainable Cell Rate)	source에서 허가하는 평균 cell rate
MBS (Maximum Burst Size)	source에서 PCR에 전송하는 cell 수
MCR (Minimum Cell Rate)	source에서 허가하는 최소 cell rate
--- (Feedback Parameter)	ABR service에서 network resource의 활용을 위해 사용하는 feedback mechanism에서 사용하는 parameter들

표 5-3 ATM traffic 서비스 분류


Traffic Type		CBR	rtVBR	nrtVBR	UBR	ABR
QoS Parameter	CDV	x	x	-	-	-
	CTD	x	x	-	-	-
	CLR	x	x	x	-	x
Traffic Parameter	PCR	x	x	x	-	-
	SCR, MBS	-	x	x	-	-
	MCR	-	-	-	-	x
	Feedback	-	-	-	-	x

CBR 서비스는 traffic의 특성이 예측 가능하고 QoS parameter를 보장할 수

있으며 PCR로 traffic을 표현한다. VBR 서비스는 PCR, MBS와 SCR로

traffic을 표현하며 CLR은 기본적으로 보장되어야 하는 QoS이며 나머지 QoS

parameter인 CTD와 CDV를 보장하는 유무에 따라 rtVBR과 nrtVBR로 구분

된다. UBR 서비스는 QoS와 traffic parameter를 모두 적용하지 않으며 상위

layer의 protocol에 traffic control을 위임한다. ABR 서비스는 MCR만을 보장

하며 가용한 자원의 활용을 위해 feedback mechanism을 사용한다. 이러한

분류들을 표 5-3에 정리하였다. 이렇게 분류된 서비스들을 실제 서비스에 적

용되는 예를 표 5-4에 보인다. 이상과 같이 살펴본 여러 서비스들은 ATM을

backbone으로 하는 초고속 망에서 필히 고려되어야 하고 만족시켜야만 하는

서비스들이다.

표 5-4 ATM 서비스와 실제 서비스의 연관 예


Traffic Type	CBR	rtVBR	nrtVBR	UBR	ABR
Voice, video	x	-	-	-	-
Compressed voice, compressed video (MPEG)	x	x	-	-	-
Data	x	x	x	x	x

3. Internet 서비스

현재 세계 최대의 전산망인 Internet은 수많은 네트워크와 컴퓨터를 연결하고

있다. 현재 전 세계 5000만명 이상의 사용자가 있는 것으로 추측되고 있으며,

연 100% 성장세를 지속하고 있다. 이러한 Internet에서 지원하고 있는 서비스

를 초고속 네트워크에서 지원하거나 유사한 서비스를 지원해야 쉽게 사용자

들을 확보할 수 있을 것이다. Internet 서비스를 대표적인 것들만 표 5-5에

정리한다.

표 5-5 대표적 Internet 서비스


서비스	설명
File transfer	주로 ftp 등의 tool을 이용하여 file 전송
WWW service	World Wide Web 서비스로 현재 가장 인기를 누리고 있는 서비스이며 상업화 가능성이 가장 많은 서비스
Remote login	다른 Host에 login하여 그 host의 환경과 서비스를 이용
Gopher (information retrieval)	정보를 다양한 방법으로 전달하는 server를 구축함으로써 gopher 서비스 제공
Multicast	기존의 point-to-point 접속 방식과는 달리 point-to-multipoint topology의 connection을 제공
Audio / Video 전송 서비스	Internet에서도 음성과 화상을 지원하려는 경향이 대두되고 있다.
E-mail	사용자간 mail을 전송 정보 전송과 news group에서 이용

위의 서비스들은 포괄적으로 언급한 것이며 초고속 네트워크 구성시에

Internet 사용자를 흡수하기 위해서는 위의 서비스들이 꼭 제공되어야 할 것

으로 판단되며 초고속 네트워크 자체 서비스로 개발하거나 Internet 망의 하

부구조로 ATM 망을 채용하는 방법으로 가능할 것이다. 후자의 경우는 4절

에서 더 자세히 언급한다.

4. 무선망 서비스

초고속 네트워크를 구성하는데 있어서 기존의 무선망과 연구 개발중인 무선

망들의 서비스를 지원하는 것이 필요하다. 무선망 서비스는 그 편리성으로

인하여 사용율이 증가하고 있으며 잠재적 수요자도 상당히 많다는 견해가 일

반적이다. 이러한 무선망 서비스들의 지원을 초고속 망의 하나의 서비스 부

류로 볼 수도 있고 초고속 망이 무선망의 backbone의 역할을 하여 지상의

사용자나 다른 무선망과의 연동을 지원한다는 관점에서 볼 수도 있다. 어떠

한 관점에서든 초고속 망에서는 무선망의 서비스들이 무리 없이 지원되어야

한다는 것은 자명한 결론일 것이다.

무선망이 기본적으로 제공해야 되는 서비스는 필요성에 따라 보면, 이동시에

전화나 data 전송을 받을 수 있는 서비스, 사용자의 직접도가 작거나 섬이나

산 같은 지역에도 통신을 제공하는 서비스, 복잡한 유선의 사용과 관리를 제

거하는 서비스와 유선망의 보조적인 역할을 하는 서비스로 볼 수 있다. 이러

한 서비스들을 제공하기 위해서는 각각의 다른 무선망들의 기술이 사용된다.

이러한 사항들을 다음의 표 5-6에 정리한다.

표 5-6 필요성에 따른 무선 서비스와 해당 기술


서비스	무선망
이동 통신	PCS, Cellular, Satellite Network
원거리 전송	Cellular, Satellite Network
복잡한 유선의 제거	Wireless LAN
유선망의 보조	Cellular, Satellite Network

여러 무선 망중에서 빠른 속도와 많은 bandwidth를 제공하는 PCS는 초고속

네트워크를 설계, 개발하는 과정에서 고려되어야 할 것이다. PCS의 개발 목

표 중 다양한 서비스와 많은 bandwidth를 제공하는 것은 초고속 네트워크와

같은 취지이다. 물론 유선 네트워크보다는 적은 bandwidth와 큰 propagation

delay를 갖는 차이점은 있다. 그러나 PCS는 향후 많은 사용자가 사용할 것으

로 예측되고 있으므로 단순히 연동하는 차원보다는 초고속 네트워크 자체가

어느 정도 PCS 서비스를 제공하여 연동을 할 경우나 초고속 네트워크가

backbone 망으로 사용될 경우에 야기될 수 있는 문제점을 사전에 줄이고 더

효율적 서비스를 제공할 수 있어야 할 것이다. 표 5-7에서 초고속 네트워크

설계 단계에서 고려되어야 할 PCS 서비스들을 정리하였다.

PCS 이외에도 고려되는 무선망으로는 cellular 망과 satellite 망이 있다.

Cellular 망에서는 기존에 서비스가 되던 macrocellular 망에서의 음성 전화

서비스와 CDPD를 이용한 data 전송 서비스를 지원되고 있다. 이러한 서비스

들을 지원하기 위해서는 초고속 네트워크가 backbone 망으로서의 역할을 해

야 한다.

위성 망의 서비스로는 광범위 paging이나 messaging과 음성과 data 전송 서

비스, multimedia 서비스, 방송 서비스 등이 있다. 이중에서 광범위 paging과

방송 서비스는 위성 망을 이용하는 것이 넓은 지역을 cover할 수 있다는 점

에서 어떠한 유선망이나 무선망보다 유리하다. 따라서 이러한 서비스들은 위

성망 고유의 서비스로 보는 것이 타당하다고 판단된다. 물론 cover하는 지역

이 작거나 방송을 이용하는 사용자가 적다면 이를 유선 초고속 네트워크에서

담당하는 것이 타당하다. 음성과 data 전송 서비스와 multimedia 서비스는 초

고속 망에서도 지원 가능한 서비스이므로 산이나 섬같은 지역에 서비스를 제

공할 때나 유선망의 bandwidth가 포화 상태일 때만 지원하는 것이 합리적인

방법일 것이다.

표 5-7 초고속 네트워크에서 고려되는 PCS 서비스들


지원하거나 지원 계획중인 서비스
음성 서비스 (고음질)
고속 data communication 서비스
Paging (문자 수신 지원)
Wireless E-Mail
Wireless file transfer
이동체의 위치 판명 서비스
Fax 전송
화상 전화 서비스
Multimedia 서비스

5. Multimedia 서비스

지금까지 망들이 지원하는 서비스를 정리하였다. 이러한 서비스들 가운데 초

고속 네트워크 설계시부터 지원을 고려해야 하는 것과 연동하는 차원에서 지

원하는 서비스들을 언급하였다. 또한 초고속 네트워크의 발전을 위해서 이미

활발히 사용중인 망들의 서비스를 지원해야 함도 언급하였다. 이러한 서비스

들 중에서 직접이나 간접적으로 multimedia 서비스를 언급하였다. 현재까지

의 음성과 data 서비스와는 다른 성격의 media인 multimedia 서비스를 지원

한다는 것은 초고속 네트워크의 필요성을 증가시킨 주요한 원인이다. 따라서

서비스 설계와 망 설계에 도움이 되고자 multimedia에 대해 기존의 media와

는 다른 점들을 정리한다.

Multimedia란 여기서는 여러 개의 media들이 하나의 서비스를 위해 합쳐진

것이고 주로 적어도 하나의 media는 time-dependent한 성격을 가지고 있는

것이라고 본다. 음성 서비스의 경우는 에코를 고려하여야 하고 data 서비스의

경우는 error가 없는 정확한 전송이 요구된다. 또 비디오의 경우는 손실에 대

한 measure나 대처 방안이 필요하다. 이러한 각각의 media들의 요구 사항이

외에 하나의 group으로 형성되었을 때는 또 다른 요구사항인

synchronization에 대한 고려가 필요하다. Synchronization은 여러 방법으로

볼 수 있는데 대표적인 것으로는 각각의 media의 공간적으로 배치가 잘 이루

어져야 하는 spatial synchronization과 시간상으로 상영되는 시간적인 배치가

잘 이루어져야 하는 temporal synchronization이 있다. 후자의 경우는 화상회

의에서 사람의 입술의 움직임과 실제 목소리가 일치하는 lip sync가 대표적인

사례이며 일반적으로 synchronization은 이런 시간적인 부분을 말한다.

이러한 분류의외에도 synchronization은 하나의 media간에서의 jitter가 별로

없이 상영되어야 하는 intra-media synchronization과 여러 개의 media들간의

skewness가 거의 없이 상영되어야 하는 inter-media synchronization이 있다.

후자의 경우가 구현이 더 어려우므로 더 많은 주의가 필요하다. Time

dependent한 서비스들은 그 skewness가 상당히 중요한 문제가 된다. 사용자

가 느끼지 못하는 범위 내에서의 skew를 허용하여야 한다. 또 media들간의

skewness는 어느 media간인가에 따라 사람이 느끼는 정도가 틀리므로 이 또

한 고려가 되어야 한다. 다음 표 5-8에서 이에 대한 예를 보인다.

이러한 synchronization을 제공하면서 multimedia를 전송하기 위해서는 각각

의 media를 따로 전송하는 방법과 multiplexing시켜서 (또는 상영시간을 고려

하여 interleaving) 전송하는 방법이 있다. 각각의 방법은 복잡도의 증가와

bandwidth의 낭비라는 trade-off가 존재하므로 망 설계시 기본적으로 어떠한

방법으로 multimedia 전송을 지원할 것인가에 대한 고려가 필요하다. 또한

앞에서 언급한 바와 같이 주로 media들간의 상영 시간에 대한

synchronization이 중요하므로 망 자체에서 global clock을 지원할 것인지

local clock만으로 가능하게 할 것인지에 대한 설계 목표도 고려되어야 한다.

표 5-8 Media간의 허용되는 skewness 정도의 예


media		mode, application	QoS (skewness 정도)
video	audio	lip synchronization	+/- 80ms
video	text	overlay	+/- 240ms
audio	audio	stereo	+/- 11μs

제 2 절 망 구성 요소와 요구 사항

초고속 망에서 단순히 ATM 망이 전송 계층을 형성할 것이라는 것은 일반적

인 견해이나, 앞서 살펴본 다양한 서비스들을 지원하고 초고속 망은 여러망

을 연동하여 지원하는 것으로 볼 수 있다. 이러한 개념은 다음의 그림 5-1에

서 보인다. 서비스는 크게 분류하면, end-user 서비스와 네트워크 서비스로

구분되며 네트워크 관리도 하나의 서비스로 볼 수 있다. 하나의 call이나 서

비스를 형성하기 위해서는 connection control이 필요하다. 하나의 통신을 위

해서는 그 경로의 설정에 필요한 call setup, routing과 transport protocol의

module이 필요하다. 형성하는 망은 크기로 분류하면 LAN, MAN, WAN과

private network으로 구분되며 ATM 망과 무선망들이 transport network으

로 쓰일 수 있다. 지금까지 언급한 사항들은 초고속 망을 global network으로

보는 관점에서 어느 정도 추상화 된 것이다. 이 절에서는 이 중에서 ATM

망과 무선망의 구성 요소에 대한 요구사항을 기술한다.

그림 5-1 Multiservice, Multimodule, Multinetwork 구조

1. ATM 망

ATM 망은 초고속 통신을 위한 switching 기술로서 사용될 것이라는 것은

이미 일반적인 견해이다. 공중망의 backbone으로서의 역할 이외에도 LAN이

나 WAN에도 모두 ATM 기술이 사용되어 향후 초고속 통신을 위한 유선망

의 기반 기술이 될 것이다. 이러한 ATM 망에 대한 기본적인 모델과 필요한

장비에 대해 알아보고 LAN, WAN과 공중망에 사용될 때의 요구사항에 대해

고찰한다.

가. ATM Protocol Reference Model

ATM망에서 사용되는 protocol은 그림 5-2과 같은 reference model로 표현된

다. Physical layer는 transmission convergence (TC)와 physical medium

(PM) sublayer로 나뉘며 PM sublayer는 실제 physical medium과의

interface를 제공하며 복구된 bit stream을 TC sublayer로 보낸다. TC

sublayer는 PDH 또는 SDH TDM frame으로부터 ATM layer로부터 cell을

추출하거나 cell을 삽입한다. ATM layer는 cell header의 정보를 기반으로

multiplexing, switching과 routing 기능을 수행하며 ATM adaption layer

(AAL)와의 interface를 제공한다. AAL은 segment and reassembly (SAR)와

Convergence sublayer (CS)로 나뉘며 CS는 common part (CP)와

service-specific (SS) 부분으로 구분된다. AAL은 상위 layer와 다양한 길이

의 protocol data unit (PDU)를 주고받고 사용자가 서비스를 제공받는데 어떠

한 protocol을 사용하던지 명확하게 사용할 수 있도록 변환 과정을 담당한다.

상위 layer는 signalling과 connectionless network service (CLNS),

connection -oriented network service (CONS)등의 service-oriented 기능을

제공한다. 이러한 각각의 layer의 기능은 표 5-9에 정리한다.

그림 5-2 ATM protocol reference model

표 5-9 ATM layer와 기능


Layer		기능
Higher layers		Higher layer functions
AAL	Convergence sublayer (CS)	Service specific (SSCS)
	SAR sublayer	segmentation and reassembly
ATM		Generic flow control Cell header generation/extraction Cell VPI/VCI translation Cell multiplexing/demultiplexing
Physical	Transmission convergence (TC) sublayer	Cell rate decoupling Cell delineation Transmission frame
	Physical medium dependent (PMD) sublayer	Bit timing Physical medium

OSI의 reference model과 비교하면 physical layer는 level 1에 해당하고

ATM layer와 AAL은 layer 2에 상응하나, ATM cell header에 관계된 기능

은 layer 3에 해당한다. 사실상 정확한 대응은 힘들므로, 실제 ATM 망 구축

시에 OSI reference model을 기준으로 한다면 상당한 주의가 요구된다.

나. ATM 망 구성요소

ATM 망을 구성하는 요소들의 기능과 interface를 이해하는 것이 필요하다.

이런 요소를 정의하는 표준들은 그리 명확하게 되어 있지는 않다. ITU에서는

B-ISDN의 한 부분으로 ATM 망을 고려하였으며 N-ISDN의 확장으로 ATM

망의 구성 요소와 interface를 정의하였다. 그림 5-3에서 간단한 두 가지 예

를 보이는 데 이외에도 여러 가지 configuration이 가능하다. 네모로 표시된

부분들은 functional grouping이고 네모 사이의 선들은 reference point를 의

미한다. Reference point는 bit rate와 frame format 등을 정의하였으며 ATM

망은 T와 S의 reference point만으로 구성된다고 볼 수 있다. B-NT1

functional group은 SONET같은 ATM transport link가 끝나는 부분, 즉

physical layer가 구현되는 부분으로 볼 수 있으며 B-NT2 functional group

은 ATM layer와 AAL이 구현되는 부분으로 볼 수 있다. B-TE1 functional

group은 이 밖의 상위 layer들을 구현된 부분들로서 end station에서 직접

ATM cell을 생성한다. B-TE2와 B-TA functional group은 각각 end station

과 ATM interface를 가진 router로 정의된다.

그림 5-3 ATM Reference Configuration의 예

이러한 ITU의 reference model보다 더 구체적인 정의는 그림 5-4에서 보이

는 ATM Forum에서 정의한 모델이다. ATM 망은 기본적으로 여러 망과 연

결되는 public network이라는 관점 하에 각각의 public network은

inter-carrier interface (ICI)로 연결되며, 망 내에서는 network node interface

(NNI)로 각각의 노드를 연결된다고 정의하였다. 사용자 equipment는 ATM

interface를 사용하지 않아도 ATM adaption equipment에 연결되며 adaption

equipment는 user network interface (UNI)를 통해 ATM switching

equipment 연결된다. 이렇게 사용자가 ATM interface를 사용하지 않아도 되

지만, 사용자 equipment가 ATM interface를 직접 사용하는 경우는 UNI를

사용해서 switching equipment에 연결할 수 있다. 물론 이런 UNI는 표준

UNI와는 약간 다른 기능이 필요하다. 사용자가 자신의 network을 구성할 때

는 NNI보다는 private NNI (PNNI)를 사용하여 각각의 노드를 연결하며 NNI

와는 사용하는 physical media, 거리와 bit rate 등에 차이가 있다. ATM 망

과 다른 네트워크를 연결하는 데에는 interworking unit (IWU)을 사용한다.

IWU는 주로 다른 망의 장비에 장착하는데 예를 들면 LAN의 switch hub나

router에 장착한다.

그림 5-4 ATM Forum의 구조 예

지금까지 표준에 근거하여 network node와 interface에 대해 기술하였다. 초

고속 망의 backbone 망으로 ATM을 사용할 때에는 public network으로의 개

발이 우선되며 또한 여러 망을 연동할 수 있어야 하므로 ATM forum과 같

은 관점에서 각각의 node와 interface의 개발이 필요하다. UNI와 NNI의 개발

이 필요하지만 또한 IWU와 ICI의 개발도 병행되어야 초고속 망의 개발과 동

시에 여러 사용자를 수용할 수 있을 것이다.

다. ATM 망 구성을 위한 장비

ATM 망은 개괄적으로 보면 그림 5-5와 같이 보일 수 있다. 그림에 나와 있

는 구성 장비들을 다음과 같이 열거한다.

- Chip

- Adapter interface

- LAN switch

- Hub

- Access switch

- ATM backbone switch

- ATM test 장비

그림 5-5 일반적인 ATM 장비의 사용 예

이러한 장비들의 기능은 각각의 LAN, WAN, 공중망에 ATM 기술을 적용할

때마다 언급한다.

라. LAN에서의 ATM 적용 요구사항

Local Area Network (LAN)에 쓰이는 ATM 장비는 chip, adaptor, LAN

switch로 볼 수 있다. 각각의 기능은 다음과 같다.

- ATM Chip

ATM chip은 cell을 다른 payload에 mapping하는 것을 포함하는 broadband

protocol layer의 기능을 수행하도록 제작되며 ATM adapter, ATM access

switch, backbone switch 등에 사용된다.

- ATM adapter

ATM adapter는 end system에 장착하여 사용하는 interface card를 뜻하며

이를 통해 end system에서 외부 장치로 정보를 전송할 수 있다. Data를

ATM cell로 mapping해주며 VPI (virtual path identifier)와 VCI(virtual

channel identifier)를 header에 삽입한다.

- Local ATM switch

Local ATM switch는 end system들을 star topology로 연결해 주는 기능을

수행한다.

Local Area Network (LAN)에 기존의 속도보다 더 빠르고 backbone 망이

될 ATM 망과의 연동을 위해서는 다음과 같은 사항이 요구된다.

- 고속 전송

기존의 10 Mbps 정도의 전송속도 이외에도 멀티미디어 서비스 제공을 위해

150 Mbps 이상의 속도를 지원할 수 있어야 한다.

- 제한 없는 노드의 추가

Workstation이나 server와 같은 End node의 추가시에 network와 system의

변경이 없어야 한다. 또한 이러한 node의 추가로 인해 delay의 증가나

control overhead의 발생이 없어야 한다.

- QoS 보장

LAN에서는 다양한 서비스, 예를 들면 음성, data, video 등의 서비스 제공을

위해서 delay, response time, throughput, 비용 등의 QoS가 사용자가 만족할

수 있어야 한다.

- 단일 network management

하나의 LAN에 여러 vendor의 장비를 사용하여도 management는 단일한

interface와 system으로 수행되어야 한다.

마. WAN에서의 ATM 적용 요구사항

Enterprise network 또는 private network으로 볼 수 있는 wide area

network (WAN)은 LAN 보다는 상당히 넓은 지역을 cover하며 common

carrier line을 사용하거나 private line을 사용하여 여러 LAN의 hub를 연결함

으로써 망을 형성한다. 이러한 예를 그림 5-6에 보인다. 이러한 WAN에서는

LAN에서 사용되는 장비 이외에도 ATM hub가 중요한 장비이다.

그림 5-6 WAN에서의 ATM 장비 사용 예

- ATM Hub

Hub는 LAN들을 연결해주며 다른 WAN이나 공중망을 연결해준다.

Switching hub라고도 불리우는데 포트들의 일부분이 LAN에 연결되고 port

간 switching을 지원하기 때문이다. 보통 LAN들은 fiber distributed data

interface (FDDI)으로 hub에 연결되며 각각의 포트는 1.5 Mbps에서 155

Mbps를 지원하며, 지원할 수 있는 전체 bandwidth가 2 Gbps에서 10 Gbps인

것이 일반적이다. 또, LAN frame을 ATM cell로 변환시켜주는 기능도 있으

므로 cell slicer라고도 불린다.

WAN 환경에 ATM 기술을 적용하기 위해서는 다음과 같은 요구사항이 있

다.

- 장비의 표준 지침

상당히 많은 장비가 필요하므로 여러 사업자들의 장비를 사용하는 것이 불가

피 하다. 따라서 이러한 장비들이 표준 지침을 따라야만 장비의 설치가 쉽고

multiprotocol traffic의 처리가 쉽다.

- Switching과 routing의 fault-tolerance

Traffic의 전송이 여러 노드를 거치므로 switch 나 router의 고장에 대한 대

비책이 없다면 하나의 노드의 고장에도 상당히 많은 양의 traffic의 전송에

악영향을 끼치거나 아예 통신이 불가능해지게 된다.

- 성능 지침

망이 최대한 많은 traffic 전송을 지원하기 위해서는 관리자가 망의 상태에

따라 장비를 교환하거나 새로 추가하는 것이 필요한데 이를 판단하는 기준이

되는 성능 지침이 있어야 한다. 다음과 같은 parameter에 대한 성능 지침이

필요하다.

. throughput : 일반적으로 throughput은 node와 link의 capacity의70% 정

도까지는 얻을 수 있어야 한다. 초고속 망에서는 20 Gbps에서 100 Gbps

정도까지의 throughput을 얻을 수 있다고 기대된다.

. delay : 사용자에게 서비스의 품질을 느낄 수 있는 가장 쉬운 것으로써

queueing delay와 packet 소실 양에 영향을 받는다. 초고속 망에서는

microsecond 단위도 꽤 긴 delay로 볼 수 있다.

. availability : 보통 WAN에서는 node와 link의 availability가 99.9% 정도

가 되기를 기대하며 이를 위해서는 보통 장비에 backup 기능이나

redundancy 방법을 적용한다.

- 기술의 비용

어떤 기술을 사용하기 위해서는 전체적으로 비용이 얼마나 드는가에 대한 지

침이 있어야 되고 비용에 비해 효과가 높은 기술을 선택해야 한다.

- Network management

상당히 넓은 지역에 노드들이 분포되어 있으므로 일관된 관리 방안이 필요하

다.

바. 공중망에서의 ATM 적용 요구사항

ATM 망이 공중망이 적용되는 것을 미국을 선두로 여러 나라에서 계획 추진

중에 있다. 공중망에 ATM 기술을 적용하는 데에는 ATM access switch와

ATM backbone switch가 추가적으로 필요하다.

- ATM access switch

ATM access switch는 WAN을 공중망에 연결시켜 주며 gateway의 역할도

할 수 있다.

- ATM backbone switch

Backbone 망에서 사용되는 switch로 긴 거리의 carrier를 전송 해야하며 물

론 고속 통신을 지원해야 한다.

공중망에는 WAN과 같은 기술적 요구사항 이외에도 법규나 성능 면에서 더

엄격한 사항들이 요구된다. 이를 열거하면 다음과 같다.

- 모든 사용자에게 동등한 사용 권한 부여


10^{-9}

이하의 BER

- 0.01 이하의 blocking probability (음성 서비스의 경우)

- 사용자가 느끼지 못할 정도의 failure 처리

- 법규적으로 정해진 downtime

- 확장의 용이성

2. 무선망

무선망 중에서 가장 활발히 사용중이며 계속 연구가 진행 중인 cellular

system에 대한 일반적인 구조 및 필요한 interface에 대해 기술한다.

가. Cellular 망

그림 5-7 일반적인 Cellular 망 구조

그림 5-7은 기초적인 cellular 망 구조를 보여주고 있다. 이 그림에서 기본적

인 구성요소인 BS (base station), MT (mobile terminal)와 MSC (mobile

switching center)를 볼 수 있는데, 그 구성과 기능은 다음과 같다.

- BS

BS는 transmitter, receiver, antenna system과 MSC로의 link로 구성되며

MT와의 통신을 지원하며 handoff를 처리한다.

- MSC

BS와 유선망을 연결해주는 기능을 담당하고 channel 할당과 handoff 제어를

처리한다.

- MT

MT는 Number Assignment Module (NAM), transmitter, receiver, antenna

system과 frequency synthesizer로 구성되며 사용자에게 interface를 제공한

다.

이러한 기본적인 구성 하에 사용자의 이동성을 지원하기 위해서는 handoff

처리와 location tracking이 주요한 제어 문제가 되고 사용자의 증가에 대해,

이를 효율적으로 처리할 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 그 방법으로 MSC

에 HLR과 VLR의 database를 추가하여 이동하고 있는 사용자의 위치 정보를

저장하고 connection 형성시에 이용할 수 있는 구조가 일반화되었다. 이러한

예를 FLPMTS (Future Land Public Mobile Telecommunications Systems)

의 구조로 그림 5-8에 도시한다. 이 구조에서는 각각의 구성요소와 interface

를 정의하였다. Mobile station (MS)과 Portable station (PS)은 전화나

facsimile 같은 사용자 equipment와 연결할 수 있다는 의미에서 interface 8을

사용하였다.

그림 5-8 FPLMTS Reference Model

나. PCS 망

이러한 cellular 망에서 발전된 PCS 망의 구현에는 크게 두 가지 방법이 있

다. Cellular 망의 macrocell을 microcell/picocell로 바꾸고 이를 기준으로 망

을 구축하는 방법과, 기존의 PSTN/ISDN을 PCS 맞게 발전시키는 것을 기준

으로 망을 구축하는 방법이 있다. 어떤 방법도 기존의 공중망과 cellular 망을

모두 고려해야 하므로 망 설계시에 어떤 것을 더 고려했는가와 central

control과 distributed control을 채택하는가에 따라 여러 가지 방법이 있다.

그러한 구조들의 특징에 대해 기술하는데 radio port controller (RPC), radio

port (RP), 그리고 switch를 망의 기본 구성요소로 본다. 이러한 요소들은 간

단히 보면 cellular system의 BS, MT, MSC에 대응된다고 볼 수 있으나, 기

능이 완전히 같은 것은 아니다. PCS 망의 구성 방법들을 다음과 같다.

- PCS-cable switch의 이용

PCS 기능을 switch에 구현한다. VLR, location tracking, handoff 등 대부분

의 기능을 switch에서 구현하며 RPC와 switch와의 interface는 ISDN BRI나

PRI를 사용하며 어떤 call에 대한 handoff 요구가 있고 RPC가 그 call에 대한

정보를 갖고 있지 않을 때는 switch로 handoff 요구를 전파시키고 정보가 있

을 때는 switch에 의존하지 않고 handoff를 처리할 수 있다. 이러한 구조를

그림 5-9에 보인다. 이러한 방법은 기존의 유선 switch를 PCS용에 맞게 개

발된 switch로 대치함으로써 구현 가능하나 switch의 control 기능이 너무 많

고 기능 추가에 어려움이 따른다.

그림 5-9 PCS-cable Switch를 이용한 구조

- Adjunct를 이용

Switch에 VLR, handoff와 부가 서비스를 담당하는 adjunct를 연결하는 구조

로 advanced intelligent network (AIN) switch를 사용하며 NI-3를 통하여

부가서비스 기능을 지원한다. RPC 간의 handoff는 AIN message를 통하여

adjunct가 제어한다. 이러한 구성은 switch의 control overhead를 낮추며 AIN

platform을 사용하여 망 구성의 유연성을 증가시킨다. 그러나 switch의 개발

과 별도의 signalling protocol을 구현해야한다는 단점도 있다. 이러한 구조를

그림 5-10에 보인다.

그림 5-10 Adjunct를 이용한 PCS 구조

- Intelligent Peripheral 이용

Intelligent Peripheral (IP)을 이용하여 ISDN switch의 ISDN BRI/PRI

interface를 통해 추가되는 요소들을 연결한다. 이러한 구조는 그림 5-11에

보인다. AM (access manager)는 사용자에 대한 location register 기능을 담

당하며 PIP (PCS IP)는 PCS 서비스를 담당한다. Call의 형성을 위해서는 먼

저 AM으로 요청이 전송되고 AM은 서비스에 따라 적절한 PIP를 선택하여

통신을 담당할 RPC를 지정한다. Handoff시에는 RPC가 AM으로부터 사용자

의 PIP 주소를 받은 후에 PIP로 요청을 전송하고 PIP는 RPC에 call을

rerouting한다. 이런 방법은 구성의 유연성을 증가시키나 새로운 요소와

interface의 추가시 문제가 된다.

그림 5-11 IP를 이용한 PCS 구조

- 분산 RPC 구조

분산 RPC 구조는 지금까지 언급한 구조들과는 달리 RPC에 call을 제어할 능

력을 부여하는 것으로 처음 call의 형성을 담당한 RPC를 anchor RPC라고 하

며 이 RPC가 call control을 담당한다. 이에 대한 구조를 그림 5-12에 보인

다. Call의 형성시 VLR로부터 DN (Directory Number)을 얻는다. Handoff의

처리는 RPC DN 관리자로 요청을 전송하고 anchor RPC로 요청을 전송한다.

Anchor RPC는 이러한 요청을 받고 원래의 path를 새로운 path로 대치한다.

이러한 방법은 제어 capability를 분산시킬 수 있다는 장점이 있지만, RPC간

의 link의 설치 비용과 구조의 복잡도 증가의 단점을 가진다.

그림 5-12 PCS의 분산 RPC 구조

- 확장형 RPC 구조

그림 5-13에 보이는 것처럼 하나의 RPC에 상당히 많은 양의 RP를 연결하여

handoff의 처리 횟수를 격감시킬 수 있다. VLR과 DN이 RPC내에 구현되므

로 signalling traffic의 양을 줄일 수 있으나 RPC의 control overhead의 증가

가 문제된다.

그림 5-13 PCS의 분산 RPC 구조

- Distributed Switch 구조

그림 5-14에서처럼 RPC는 ATM access node 역할을 하여 ATM 망에 접속

되는 구조를 distributed switch 구조라고 한다. RPC에 DN 관리 기능과

handoff 제어 기능이 구현된다. 외부 망에서의 call 요청은 HLR에서 RPC의

ATM address를 제공하여 call 형성을 할 수 있게 한다. 이러한 망은 우리가

목표로 하는 초고속 망에 가장 적절한 구조로, RPC가 직접 고속의 ATM

node에 연결되므로 multimedia 서비스를 비롯한 많은 양의 bandwidth를 필

요로 하는 traffic의 처리에 유용하다.

그림 5-14 PCS의 Distributed Switch 구조

지금까지 살펴본 망 구성 방법중 가장 쉽게 구현할 수 있는 것은 기존의 망

과 interface를 많이 이용하는 PCS-cable switch를 이용하는 방법과 adjunct

를 이용하는 방법이다. 그러나 상당히 많은 bandwidth를 빠른 시간내에 전송

해야 하는 초고속 통신망에서는 control overhead로 인해 생기는 delay나 오

류를 방지하기 위해서는 분산 제어가 필요하다. 또한, ATM 망을 backbone

망으로 이용해야 한다. 따라서 distributed switch 구조가 초고속 통신망에서

의 PCS 망 구조로 적절하다고 판단된다.

다. 위성망

위성은 연구개발이 활발한 것은 LEO와 GEO로 이들은 초고속 망에서 고려

되어야 한다. LEO를 통해, 전 세계를 cover하는 global network의 형성을 위

한 여러 project가 활발히 추진되고 있으며 GEO를 사용하는 국가적 또는 세

계적인 망 형성이 이미 구축되어 있는 상태이므로 초고속 망에서 이들과의

연동 내지는 보조적인 기능을 수행할 수 있어야 한다. 위성 시스템은 크게

보면 MT, BS, NMS (network management system)으로 구성된다고 볼 수

있으며 다음과 같은 기능을 수행한다.

- MT

Signalling channel과 communication channel의 access protocol의 작동이 사

용자에게 transparent하게 수행될 수 있어야 한다.

- BS

위성망이 구분하는 지역마다 하나 이상의 BS가 배치되어 유선망과의

gateway 역할과 다른 BS와의 연결 기능을 제공하여 사용자의 connection 허

용지역을 넓힌다. Cellular system의 BS와는 기능이 다르다.

- NMS

전체 network의 상태 검사와 각각의 BS에게의 channel 할당, location

tracking, 그리고 access 권한 제어에 중추적인 역할을 한다.

이상과 같은 구성요소는 어느 위성을 사용해도 공통이 되는 기본적인 구조이

다. 그림 5-15 에서는 이러한 구성요소와 LEO를 이용해서 global network을

구성할 때 위성간의 통신을 ATM 망을 통해서 수행되는 예를 보인다. 이는

GLOBALSTAR와 같은 구조이며 IRIDIUM에서는 위성간의 link를 이용해서

위성간의 통신을 지원한다. 많은 양의 bandwidth를 적은 error로 처리하기 위

해서는 ATM 망을 이용하는 것이 좋은 방법이지만 고속 통신을 위한 BS의

제어 기능이 필요하다.

그림 5-15 LEO 위성망 구조

제 3 절 Protocol 및 software 요구 사항

이 절에서는 망을 구성하고 관리하는데 있어서 필요한 protocol과 software에

대해서 언급한다. ATM 망은 상당히 많은 node들로 구성될 것이므로,

connection의 생성 관리에 필요한 signaling protocol이 중요시되며 무선망에

서는 사용자의 이동성을 지원하기 위한 handoff protocol이 중요시된다. 또한

각각의 망에 대한 망관리와 전체 망관리를 위한 software 및 protocol의 개

발, 그리고 이러한 망들에 분산환경을 제공할 수 있는 단일한 software의 개

발도 필요하리라 판단된다. 이 절에서는 ATM 망의 signaling 구조와 필요한

기능에 대해서 알아보고, 무선망의 handoff protocol에 대해서는 여러 무선망

에 어떠한 고려 사항이 필요한지를 고찰한다. 그리고 망관리를 위한 SNMP,

CMIP 등의 protocol에 대한 사항과 전체 분산 환경 제공을 위한 software인

CORBA에 대해서 기술한다.

1. ATM 망의 Signaling

Data의 전송에 앞서 call을 형성하고 관리하는 것이 필요하다. 이러한

signaling 기능을 담당하는 것은 ATM에서는 UNI와 NNI로 정의되어 있다.

현재의 UNI signaling은 ATM Forum signaling 3.1과 ITU-T Q.2931로 정의

되고 NNI는 ATM Forum private NNI signalling과 ITU-T의 B-ISDN user

part (B-ISUP)로 정의되어 있다. UNI signalling 구조는 그림 5-16에 보인다.

Signaling AAL (SAAL)은

common part와 service specific convergence part (SSCS)로 구분된다.

SSCS는 signaling message의 reliable한 전송을 담담하며 service specific

coordination function (SSCF)과 service specific connection oriented protocol

(SSCOP)로 구성된다. SSCF는 UNI signaling message를 ATM layer에 대응

시키며, SSCOP는 SDU를 PDU로 만들어 전송을 위해서 signaling 종단간에

생성, 삭제, 관리를 담당한다. SSCOP에는 sequence number의 관리, 재전송

을 통한 error correction, flow control, connection control과 상태 reporting

등의 기능을 제공해야 한다.

그림 5-16 UNI Signaling 구조

이러한 UNI signaling 구조와 비슷한 구조를 가진 PNNI는 ATM 망내의

switch간의 signaling을 지원한다. PNNI는 switch-to-switch interface를 제

공하며 또한 multipoint 형태의 interface를 지원한다. 이러한 PNNI 구조를

그림 5-17에 보인다.

이러한 PNNI와는 구별되는 public NNI에서 signaling 정보를 전송할 때

in-channel 방식으로 전송하는 방법은 초고속 망에는 부적절하다. 그 이유는

크게 두 가지로 나누어 볼 수 있는데, data 전송이 없을 때만 signaling 정보

를 전송하므로 전송 rate가 제한되는 것과, 모든 switch들간에 connection을

생성하는 데 있어서 병렬적으로 수행하지 못하므로 delay의 증가가 문제이다.

이는 빠른 전송을 목표로 하는 초고속 망에 부적절한 방법이다. 따라서 기본

적으로 public NNI는 signaling 정보만을 전송하는 link를 따로 가지고 있는

구조를 따라야 할 것이다. 이러한 구조의 framework를 common channel

signaling (CCS)이라고 하며 CCS를 이용하기 위해서는 망의 node에 ITU-T

의 signaling system 7 (SS7)을 구현해야 한다. SS7 망은 signaling point와

signaling link로 구성되며 signaling link는 signaling 정보를 전송하는데 사

용된다. 그림 5-18에 SS7의 구조를 도시하였다. 이 그림에서 알 수 있듯이

SS7은 크게 message transfer part (MTP)와 user part로 구분된다. MTP는

주로 signaling message의 reliable한 전송을 담당한다. User part는 MTP를

이용하여 signaling 기능을 수행하는 부분들로 구성된다.

그림 5-17 PNNI Signaling 구조

그림 5-18 SS7 구조

User part는 다음과 같은 기능들을 수행한다.

- Telephone user part (TUP)

국제 전화 control signaling에 필요한 기능을 수행한다. 전화 signaling

message, encoding, procedure 등의 기능이 구현되어야 한다.

- Data user part (DUP)

Data call에 관계된 control protocol 기능을 수행한다.

- ISDN user part (IUP)

음성과 비음성 서비스의 circuit switching을 control할 수 있는 기능을 수행

하며 TUP의 경우처럼 signaling message, encoding, procedure 등의 기능이

구현되어야 한다.

- Transaction capability (TC)

TC는 noncircuit 서비스의 connection을 제어한다. TC는 transaction

capabilities application part (TCAP)와 intermediate service part (ISP)로 구

분된다. 전자는 connection-oriented 서비스와는 대비되는 transaction

oriented application이나 기능을 수행하며 후자는 connection-oriented TC 서

비스를 제공한다.

- Signaling connection control part (SCCP)

SCCP는 logical signaling connection을 제어하기 위해서 routing과 관리기능

을 수행한다.

- B-ISDN user part (B-ISUP)

B-ISDN application에서 필요로 하는 basic bearer 서비스와 보조 서비스들

에 필요로 하는 signaling 기능을 담당하며 NNI의 국제적 표준으로 개발되고

있다. B-ISUP의 capability set 1에는 point-to-point switched channel

connection/call, VCI negotiation, symmetric /asymmetric bandwidth,

out-of-band signaling 등을 지원하기 위한 기능이 필요하다.

MTP는 세 개의 layer로 구성되며 layer 1에서는 SS7 traffic의 전송만을 담

당하는 full-duplex signaling data link의 physical 기능을 제어한다. Layer 2

에서는 data link상에서의 reliable한 전송을 위한 flow control, error

detection /correction 등의 기능을 수행한다. Layer 3의 기능은 크게 두 가지

로 볼 수 있는데 signalling message handling 기능과 signaling network

management가 그것이다. 전자의 경우, 특정 user part로부터 생성된

message를 destination의 user part로 전달하기 위해서 routing, message 분

리 등을 제어한다. 후자의 경우는 signaling network의 상태에 따라 message

routing과 configuration을 제어한다.

2. 무선망의 handoff protocol

Cellular 시스템을 비롯한 사용자의 이동성을 지원하는 여러 무선망은 하나의

지역에서 다른 지역으로 MT가 이동할 때 이미 진행중인 connection이 끊기

거나 서비스의 질을 떨어뜨리지 않고 계속 지원할 수 있는 handoff protocol

을 지원해야 한다. 4장 1절에서 이미 언급한 바 있는 handoff를 다시 정리하

는 차원에서 handoff의 성능 parameter와 여러 망의 handoff의 고려사항에

대해 언급한다. Handoff의 성능은 cellular 망에서와 같이 call 중심의 서비스

를 하는 망에서는 다음과 같은 parameter로 표현될 수 있다.

- Call blocking 확률

- Handoff blocking 확률

- Call dropping 확률

- 불필요한 handoff의 발생 확률

- Handoff의 발생 빈도

- Call이 중단되는 시간

- Delay

Macrocellular 망에서 주로 고려되던 handoff protocol은 microcellular 망에서

는 더 많은 handoff가 발생하므로 이를 처리할 수 있는 scalability를 가진

handoff protocol의 설계가 필수적이다. 또, microcellular 망과 macrocellular

망이 overlay되어 있는 경우 어느 경우에 서로 다른 망으로의 handoff

protocol이 동작되는지에 대한 정의가 필요하다. 예를 들면 사용자의 속도에

따라 handoff가 발생하거나, available한 bandwidth가 있는 망으로 handoff가

발생할 수 있다. 이러한 handoff 외에도 LEO 위성을 이용한 많은 위성이

satellite cell을 형성할 때 이런 cell들간의 handoff를 어떻게 처리를 할 것인

가에 대한 설계 지침이 필요하다. 지금 고려되는 방법으로는 satellite 간의

무선의 intersatellite link를 이용하는 방법과 지상망을 이용하여 BS간에

handoff protocol에 대한 control을 처리하는 방법이 있다.

3. 망관리 protocol

망을 효율적으로 관리하기 위해서는 망 관리자가 데이터 망의 상태를 감시

하고 제어 할 수 있어야 한다. 그런데 망을 구성하는 장비마다 생산자 고유

의 방식을 제공하였고, 그나마 망관리에 충분한 정보를 제공하지 못하였기

때문에, 망의 구성이 복잡 다양해질수록 망관리가 비효율적이었다.

Internet Activity Board (IAB)에서는 어떤 생산자의 장비에도 적용할 수 있

는 표준 망관리 프로토콜로서 단기적으로는 SNMP를, 장기적으로는

CMIS/CMIP을 권고하였다. SNMP는 CMIS/CMIP이 구현되기 전까지

TCP/IP기반의 망에서 사용되기 위해 즉시 구현되도록 권고되었으며, 비교적

간단하고 장애관리와 구성관리를 중점으로 한다. 1992년에는 SNMP의 결점

을 보완한 SNMPv2가 개발되었다. CMIS/CMIP은 ISO에서 개발되었으며 특

정 프로토콜에 제한 받지 않고 모든 망 장비에서 사용될 수 있다. 다음은

MIB와 SNMP, CMIS/CMIP에 대해서 설명한다.

가. Management Information Base (MIB)

MIB는 망관리 프로토콜을 사용하여 접근할 수 있는 정보를 말한다. MIB는

계층적이고 구조화된 포맷으로 망관리 정보를 정의한다. 표준화된 망구성 장

비는 MIB에 정의된 형식으로 정보를 표시하여야 한다.

나. SNMP (SNMPv1)

데이터 망에서 가장 널리 사용되고 있는 프로토콜이 Simple Network

Management Protocol (SNMP)이다. SNMP는 agent/station 모델을 사용한

다. SNMP station은 망관리 시스템에 해당하며, SNMP agent는 MIB에 정

의된 정보에 관한 SNMP station의 질의에 응답하는 소프트웨어이다. SNMP

agent와 station은 Transport Layer로 UDP를 사용하며, 다음과 같은 5가지

종류의 메시지를 사용한다.

- Get-Request

- Get-Response

- Get-Next-Request

- Set-Request

- Trap

SNMP station은 망 장치로부터 정보를 얻기 위해 Get-Request를 사용하며,

SNMP agent는 Get-Response로 응답한다. Agent로부터 전달되는 정보는 시

스템명, 시스템 동작시간, 시스템의 망 인터페이스 개수 등을 포함한다.

Get-Next-Request는 관리객체들의 테이블을 얻고자 할 때 Get-Request와

함께 사용된다. Get-Request가 먼저 하나의 특정한 객체를 검색하기 위해 사

용되고, Get-Next-Request는 테이블 상에서 다음 객체를 순차적으로 하나씩

검색한다. 이때, 테이블의 한 행마다 매번 Get-Next-Request가 사용되어야

하므로, 비교적 큰 테이블을 검색하기 위해서는 비효율적이다. Set-Request는

망장비의 parameter를 원격에서 변경할 때 사용된다. SNMP Trap은 agent가

특정한 사건의 발생을 station에 보고하기 위해 사용하는 메시지이다. SNMP

Trap으로 보고되는 사건으로는 시스템의 cold start, warm start, link down,

link up 등이 있다. SNMP station은 SNMP agent에 전달하는 각 메시지마다

"community string"이라는 특정한 패스워드를 함께 전달한다. 그러나

community string은 암호화되지 않은 순수한 ASCII 문자열이기 때문에 매우

낮은 수준의 보안성만을 제공한다.SNMP는 비교적 간단하기 때문에 구현이

쉽고, 망관리를 위한 강력한 도구이다. 그러나 IP 네트워크 상에서만 표를

제공하고, 큰 테이블을 검색할 때 비효율적이며, 보안성이 결여된다는 것이

큰 단점이다.

다. SNMPv2

SNMPv2는 SNMP의 기능을 기반으로 하며, SNMP의 단점을 보완하기 위하

여 개발되었다. SNMPv2는 새로운 메시지 타입으로 InformRequest와

GetBulkRequest 메시지를 제공한다. InformRequest는 manager로부터

manager로 전달되는 메시지로, 계층적 또는 분산 망관리 환경에서 시스템간

에 통신하는 표준을 제공한다. GetBulkRequest 메시지는 SNMPv1의 결점을

보완하여 다량의 관리정보를 한번에 검색할 수 있도록 한다. SNMPv1이 IP

네트워크만을 지원한데 반해, SNMPv2는 4가지 주요한 프로토콜 스택, 즉

IP, Appletalk, IPX, 그리고 OSI의 CLNP를 지원한다. 보안성에 있어서도,

SNMPv2는 메시지의 인증과 암호화를 제공한다.

라. CMIS/CMIP

SNMPv1이 현재 가장 널리 사용되고 있고, SNMPv2가 네트워크 엔지니어가

바라는 특성들을 많이 가지고 있기는 하지만, 망관리에 필요한 요구사항을

가장 잘 만족시킬 수 있는 프로토콜은 OSI의 Common Management

Information Services/Common Management Information Protocol

(CMIS/CMIP)이다. CMIS는 망관리를 위해 각 망 요소들이 제공해야 할 일

반적인 서비스를 정의하고, CMIP은 CMIS를 구현한 프로토콜이다.


	Management application processes
Layer 7	CMISE ISO 9595/9596
	ACSE ISO 8649/8650	ROSE ISO 9072-1/2
Layer 6	ISO presentation
Layer 5	ISO session
Layer 4	ISO transport
Layer 3	ISO network
Layer 2	ISO data link
Layer 1	Physical

그림 5-19 OSI 참조모델에서 CMIP 프로토콜

OSI의 네트워크 프로토콜들은 OSI 참조모델의 각 계층을 구성하는 모든 망

장비에 일관된 네트워크 구조를 제공한다. CMIS/CMIP도 마찬가지로 어떠한

네트워크 장치에서도 사용 가능한 완전한 망관리 프로토콜 suite를 제공한다.

CMIS/CMIP의 기능과 구조는 SNMP와 큰 차이점을 갖는다. OSI 망관리 프

로토콜은 SNMP처럼 엄격하지는 않지만, 총체적인 망관리에 필요한 모든 기

능을 제공한다. SNMP의 경우 station에 많은 부담을 지우고, agent는 간단하

게 구성하는데 반하여, CMIS/CMIP은 관리되는 장치에 많은 역할을 요구한

다. OSI 망관리 프로토콜은 OSI 참조모델을 따른다.

그림 5-19처럼 참조모델의 응용계층에서 Common Management Information

Service Element(CMISE)가 관리 응용 프로세스에 CMIP Service를 제공한

다. CMISE는 2개의 OSI 응용계층 프로토콜, 즉 Association Control Service

Element (ACSE)와 Remote Operation Service Element (ROSE)를 사용한다.

ACSE는 응용프로세스 사이에 association을 설정하며, ROSE는 응용프로세

스 사이의 요구/응답을 처리한다. ACSE와 ROSE는 OSI 참조모델에 따라, 프

리젠테이션 계층 및 나머지 계층의 서비스를 사용한다. CMIS는 3가지 서비

스 클래스, 즉 management association, management notification,

management operation 서비스를 정의한다.

Management association 서비스 클래스는 개방형 시스템간의 association을

제어한다. 이 서비스는 주로 시스템간의 연결을 설정/해제하거나, 초기화, 종

료, 그리고 비정상 종료 등을 제어한다. 다음과 같은 서비스들이 제공되며,

ACSE의 서비스를 사용하여 동작된다.

- M-INITIALIZE

- M-TERMINATE

- M-ABORT

Management notification 서비스 클래스는 SNMP Trap 메시지와 유사한 서

비스를 제공한다. 그러나, SNMP와는 달리 보고되는 사건 (event)이 특정하

게 정의되어 있지는 않다. 즉, 시스템의 특성에 맞게 융통적으로 만들어 질

수 있다. 이 클래스는 다음과 같은 서비스를 제공하며, ROSE의 서비스를 사

용하여 동작된다.

- M-EVENT-REPORT

Management operation 서비스 클래스는 다음과 같은 서비스들로 구성된다.

. M-GET

. M-CANCEL-GET

. M-SET

. M-ACTION

. M-CREATE

. M-DELETE

M-GET 서비스는 SNMP Get-Request 메시지와 유사하며, CMISE 서비스

사용자에게 관리정보를 검색할 수 있는 수단을 제공한다. M-GET 서비스는

M-CANCEL-GET을 사용하여 취소할 수 있다. M-SET 서비스는 관리정보

에 대한 변경을 가능하게 하며, SNMP Set-Request 메시지와 유사한 기능을

수행한다. M-ACTION은 CMIS 서비스 사용자가 상대편의 CMIS 서비스 사

용자에게 요구되는 행위를 수행하도록 명령하는데 사용된다. 예를 들면 계층

적인 망관리 시스템에서, 서버 시스템은 망의 어떤 영역에서 장애를 발견하

면, 그 영역을 책임지는 클라이언트 시스템으로 장애관리 작업을

M-ACTION 서비스를 이용하여 내릴 수 있다. M-CREATE와 M-DELETE

서비스는 관리 객체의 인스턴스를 생성/삭제하는 기능을 제공한다.

CMIS/CMIP 프로토콜이 많은 일을 수행할 수 있는 관리 프로토콜임에도 불

구하고, 2가지 커다란 문제점을 갖고 있다. 첫째, CMIS/CMIP은 많은 오버헤

드를 필요로 한다. 둘째, 구현하기가 어렵다. 이러한 문제점들은 CMIS/CMIP

이 완전한 OSI 프로토콜 스택 상에서 동작되도록 설계되었기 때문이다. OSI

프로토콜이 많은 특성들을 지원하도록 요구하기 때문에, 융통성 있는 기능들

을 제공하기는 하지만, 동시에 많은 오버헤드를 필요로 한다. 따라서, 어떤 망

장비들은 OSI 스택을 완전히 지원하기에는 메모리나, 프로세스 성능이 부족

하다. 이처럼, OSI 스택이 많이 구현되어 있음에도 불구하고, 널리 사용되고

있지는 않다.

4. 분산환경 지원 software: CORBA

ISO (Organization for International Standardization)에서는 ODP (Open

Distributed Processing)에 관한 표준안을 발표하였는데 ODP 표준안은 분산

시스템 (Distributed System)을 설계하고 구현하는데 필요한 infrastructure와

기능을 제공한다. 분산 시스템의 처리를 담당하는 subcomponent들과 처리과

정에서 필요로 하는 자원 (resource)들은 서로 분산되어 다수의 remote 시스

템들 안에 존재하거나 혹은 다수의 organizational domain안에 존재하는 것이

가능하다. 즉, 분산 시스템의 설계자는 자신이 속한 local system의 처리를

위한 자원뿐만 아니라 remote system의 자원을 이용하는 것이 가능하다.

ODP에서 분산 시스템을 모델링 하는 기본은 객체 (object)이며, 복잡한 분산

시스템의 정확한 specification을 기술하기 위해서 enterprise viewpoint,

information viewpoint, computational viewpoint, engineering viewpoint,

technology viewpoint를 제안하고 있다. 우선 enterprise viewpoint는 시스템

과 시스템 환경의 목적과 범위, 정책에 초점을 맞춘 관점이다. Information

viewpoint는 시스템과 시스템 환경의 information semantic과 processing에

초점을 맞춘 관점이며, computational viewpoint는 interface를 통해 서로

interaction하는 object들로 나누고 분산시키는 것을 가능하게 하는 시스템과

시스템 환경에 초점을 맞춘 관점이다. Engineering viewpoint는 object들 사

이의 분산된 interaction을 가능하게 하는 mechanism과 기능에 초점을 맞춘

관점이다. 마지막으로 technology viewpoint는 시스템에서 어떤 기술을 선택

할 것인가에 대한 관점이다.

ODP를 가능하게 하는 구현 가능한 specification으로 만들어진 것이 OMG에

서 제정한 CORBA(Common Object Request Broker Architecture)이다.

CORBA는 분산 처리 application을 보다 쉽게 구성할 수 있도록 설계되었다.

CORBA에서도 객체단위로 분산 시스템이 구성된다. CORBA 시스템의 가장

큰 특징은 객체를 사용하고자 하는 사용자가 전체 분산 시스템에서 그 객체

가 어디에 위치하는 지에 대한 정보가 없어도 된다는 점이다. 즉, CORBA에

서 객체는 그 이름과 객체에 속한 method들의 이름만으로 사용될 수 있으며,

객체의 위치가 바뀌게 되는 경우에도 사용자 application은 변하지 않는다.

CORBA의 구조는 다음 그림 5-20과 같다.

그림 5-20 CORBA의 구조

앞의 그림에서 ORB (Object Request Broker)가 object에 대한 request를 전

달해 주는 기능을 제공하며 IDL Stub은 객체 사용자 (client)가 객체에 접근

하는 인터페이스이며 Skeleton은 사용자의 요청을 실제 객체에 전달해 주는

역할을 한다. Object Adapter는 이때 사용자의 요청을 받아서 적절한 object

implementation에 대한 skeleton에 matching시켜 주는 역할을 담당한다.

Dynamic Invocation Interface와 Dynamic Skeleton은 객체 사용자가 사용하

고자 하는 객체에 대한 구체적인 정보가 없거나 IDL Stub을 가지지 않은 경

우 필요한 정보를 server로부터 run-time에 받아서 사용하는 방법이다. ORB

interface는 모든 CORBA application에 공통적으로 필요한, ORB에 대한 정

보를 제공하는 인터페이스이다.

CORBA의 또 다른 장점은 IDL (Interface Definition Language)이다. 위에서

설명한 stub와 skeleton은 특정 언어와는 독립적인 IDL언어로부터 만들어진

다. CORBA application을 만들고자 하는 경우 개발자는 우선 객체를 디자인

하고 이 객체에 대한 interface를 IDL로 작성한다. CORBA에서는 이 IDL로

작성된 인터페이스를 특정 프로그래밍 언어로 번역하여 주는 compiler를 제

공하고 개발자는 이 compiler를 이용하여 작성된 인터페이스를 번역하면

stub과 skeleton이 생성된다. 개발자는 stub를 사용하는 client 프로그램을 작

성하고 skeleton에 대한 실제 객체를 만들어 주면 된다.

OMG에서는 이러한 객체의 사용에 대한 것 이외에 분산 환경 시스템의 구축

을 용이하게 하기 위해 몇 가지 object service를 정의하고 있다. 우선 객체에

이름을 부여하여 같은 구조를 가지는 여러 객체의 인스턴스들을 구별하거나

특정 객체를 지목하여 사용할 수 있도록 하는 Naming Service 제공하였다.

또한 구성된 객체를 사용하는 방식이 아니라 객체들끼리 서로 상태를 보고

할 수 있는 Event Service를 정의하고 있으며 객체의 생성, 삭제, 복사, 이동

과 관련된 Life Cycle Service를 제공하고 있으며, 객체의 상태를 유지, 관리

하는데 필요한 Persistent Object Service를 제공하고 있다. 이외에도 분산 처

리시의 발생할 수 있는 순차성을 유지 문제를 해결하기 위하여 Concurrency

Service를 제공하고 있으며 Transaction Service도 또한 제공하고 있다. 마지

막으로 객체들간의 관계를 명시적으로 표현하기 위한 Relationship Service,

객체를 외부 스트림으로 읽고 쓰기 위한 Externalization Service도 또한 제공

하고 있다.

CORBA는 현재 OMG에서 2.0 spec.이 완성된 상태이며 IONA의 Orbix,

VISIGENIC의 VISIBroker, HP의 ORB Plus 2.0등이 CORBA 2.0 spec에 맞

추어 개발되어 있다. CORBA는 앞으로 분산 처리 환경을 구성하는

infrastructure나 VOD, 화상회의, multimedia kiosk등 다양한 multimedia

application에서 사용될 것으로 예측되며 특히 제한된 성능을 가지는 MT

(Mobile Terminal)을 위한 multimedia 서비스 제공에도 적용이 가능할 것으

로 고려된다.

제 4 절 망들의 연동

현재 개발되고 있거나 활발히 사용중인 통신 서비스들은 multimedia 서비스,

Internet 서비스, 이동성이 지원되는 서비스 등 다양한 형태가 있다. 따라서

초고속 망을 구축하는데 있어서 공중망만 고려하는 것보다는 여러 다양한 성

질의 망들을 고려하고 이들의 연동을 지원하는 것이 초고속 망의 발전을 위

해 필요하다고 판단된다. 이 절에서는 여러 망의 연동 중에서 무선망과

ATM 망의 연동, ATM 망과 위성망의 연동과 ATM 망과 Internet의 연동에

대해서 현재 진행중인 연구들과 특징들에 대해서 고찰한다.

1. 무선망과 ATM 망의 연동

표준 ATM을 portable wireless platform으로 확장하는 것을 wireless ATM

이라 하여 ATM Forum을 비롯한 여러 기관에서 연구가 진행중이다. 새로운

wireless protocol sublayers(예를 들면, MAC이나 DLC)를 ATM data plane

에 통합하는 등의 기존의 ATM control과 management protocol layers에

mobility를 지원하는 기능을 첨가시켜 seamless한 무선과 유선의 연동을 지

원한다. 물론 무선 channel의 물리적인 제약사항 때문에 전송속도나 QoS 등

의 서비스 품질에 제한이 있으므로 이러한 문제를 해결하기 위한 연구가 필

요하다.

서비스 측면에서의 요구사항은 기본 ATM network capacity인 다양한

service class, bit rate, QoS 등을 transparent하고 seamless하며 efficient한

방법으로 무선망에서도 가능하도록 하는 것이다. 이런 요구 사항을 만족하는

시스템을 설계할 때는 적응성 있는 multiservice capacity, 다양한 service

type에 맞는 QoS, 미래의 broadband network과의 호환성, 효율적인

bandwidth 사용, scalable한 network architecture 등을 고려해야 한다. 보통

연구분야를 ATM Forum의 reference model을 기준으로 두 부분으로 구분하

면, mobility support를 위한 higher control/signaling function 을 정의하는

'Mobile ATM'과 wireless ATM access를 위한 radio link protocol을 정의하

는 'Radio Access Layer'가 있다.

가. Radio Access Layer

- Radio Physical Layer

Broadband wireless access의 성능 요구사항을 충족시켜 주기 위한 physical

environment 즉, microcellular arrangement, 기본 modulation method (예를

들면, CDMA나 TDMA 등등), bit-rate, signal spectrum, radio channel data

format과 physical layer상의 data와 control interface 등을 정의한다.

- Medium Access Control

여러 terminal이 radio channel을 공유하므로 media access control을 위해

MAC layer 가 필요한데, 기본 ATM 서비스 (ABR, VBR, CBR, UBR)와 각

서비스를 위한 QoS control을 제공한다. 그러므로 radio channel에 대한 최대

한의 efficiency를 유지하면서 적절한 QoS level을 갖는 ATM traffic classes

를 제공하는 MAC을 선택하는 것이 중요하다. 보통 MAC protocol은

physical layer에 의해 결정되는데, 효율적으로 traffic multiplexing을 가능하

게 하는 CDMA와 높은 channel utilization을 가지는 multiservice dynamic

reservation (MDR) TDMA 방식과 이들의 변형된 형태가 제안되고 있다. 그

리고 real-time traffic을 위한 time-of-expiry (TOE) based queue service

scheme이 있는데, 이는 FCFS와 달리 가장 작은 expiry time을 가진 data를

먼저 서비스함으로써 real-time data에 대한 packet loss rate를 줄인다.

- Data Link Control (DLC)

물리적인 차원에서의 높은 에러율과 MAC level에서의 delay/blocking으로 인

해 생기는 문제를 해결하는 기능을 가진 DLC layer는, 기존의 53byte ATM

cell 에 추가적으로 wireless medium-specific data-link header를 붙인 새로

운 data-link packet을 정의한다. 새로 추가된 data-link header에 대한 정의

는 현재 연구가 진행중이다. Cell loss에 민감한 service에 대해서는 강력한

error control procedure가 필요한데, traffic class에 따라 error detection/

retransmission protocol과 forward error correction methods 등의 방법을 선

택적으로 사용한다.

- Wireless Control

Radio access layer에 관한 control plane function으로 radio resource control

과 physical, MAC, DLC layer에 대한 management function이 요구된다. 또

한 wireless control metasignaling이 registration/authentication과 handoff 등

의 mobility를 제공하기 위해 필요하다.

나. Mobile ATM

- Handoff Control

Handoff는 terminal의 이동성을 dynamic하게 제공하기 위해 필요한 기본적인

mobile network의 기능이다. Handoff 발생시, 필요한 signaling, traffic

control과 capacity renegotiation의 정의가 필요하다. Handoff가 발생하면, 두

radio port 사이에 있는 wired network의 VC (virtual circuit)에 대한

dynamic re-routing이 또한 필요하다. rerouting mechanism에는 path

extension이나 VC reestablishing 등이 있는데, 기존의 rerouting 방식이나

이를 좀더 optimal하게 변형시킨 mechanism들을 고려해 볼 수 있고, 주기적

으로 route를 optimize 시키는 기능을 NNI에 추가시키는 방법도 필요하다.

- Location Management

Location management는 mobile device name을 현재 ATM end-point의

routing-id로 mapping시켜서 유동성을 지닌 terminal의 location search와

location update를 가능하게 하는 기능을 말한다. 보통, IS-41과 GSM 에서

사용하는 protocol 을 이용하여 ATM network 외부에서 이 기능이 제공되지

만, ATM NNI protocol 안에 이 기능을 통합시킨 높은 성능의 location

service도 고려해 볼 수 있다. 또한 기존의 PCS/cellular location

management service와의 interface도 고려되어야 한다.

- Routing of Mobile Connections

Mobile ATM에서의 routing은 mobile terminal의 routing-id를 network상에

있는 path로 mapping시키는 작업과 handoff 시 route를 찾아서 최적화 시키

는 작업으로 이루어진다. 기존의 ATM routing 알고리즘에 mobility

support를 위한 기능을 추가시킨다. 이를 위해서는 고유의 call descriptor인

routing-id에 대한 syntax 정의가 필요하고, handoff 발생으로 생긴 path 변

화 등을 처리하기 위해 NNI를 upgrade해야 한다.

- Traffic & QoS Control

Handoff 후에 변화된 resource에 적절하도록 QoS를 dynamic하게

renegotiate 해야 하고, mobile traffic control 이 요구되므로 이를 위한 기능

추가가 필요하다.

- Network Management

무선망에서의 performance/fault management 가 필요하고, dynamic한 성질

을 지닌 network topology와 가입자 명단 등을 관리하기 위한 mechanism도

또한 요구된다. Network과 user 관리는 MIB(Management Information

Base)나 필요한 OAM cell definition을 통해 이루어 져야 한다.

2. 위성 망과 ATM 망의 연동

위성망과 지상망이 연동됨으로써 위성망은 지상망에 대한 보조적인 역할을

수행할 수 있다. 방송 서비스는 위성망이 지상망보다는 훨씬 유리한 것이므

로 위성망이 이를 담당하는 것이 적절하며 해상, 위성망을 이용하여 도서나

산간지역에 통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 수요와 traffic 용량의 조정

이 쉬우므로 bandwidth 효율을 높일 수 있으며 국제적인 단일 망으로서의

확장이 쉽다.

이러한 특성을 가진 위성망과 ATM 망의 연동을 위해서는, ATM 망이 광섬

유를 기반으로 개발되었기 때문에 상대적으로 채널 특성이 다른 위성망에서

는 많은 문제점이 발생한다. 위성의 상당히 긴 propagation delay와 더 낮은

BER이 연동에 가장 큰 문제점이라고 볼 수 있다. 이러한 문제점을 해결하는

것 이외에도 고속전송을 위한 위성 시스템의 개발과 위성 기지국의 ATM

interface 장비 개발 등 많은 연구과제가 발생한다.

위성망과 ATM 망을 연동하는 것은 구조적으로 보면 크게 세 가지로 볼 수

있다.

- 가입자 부분에 대한 응용

그림 5-21(a)에서 보인 구조처럼 위성 시스템이 지상 가입자와 지상 ATM

switch를 직접적으로 연결하는 구조로 가입자 종단 장비로서의 기능을 수행

한다. 이런 구조는 도서 산간 지역에 초고속 통신망 서비스를 제공할 수 있

게 해준다. VP/VC의 설정 및 해제를 위한 signaling 체계가 부가적인

satellite network controller (SNC)에 의해 수행된다.

- 중계 node에 대한 응용

그림 5-21(b)에서 보인 중계 node를 위성 link에 직접 연결하는 구조는 지상

망의 traffic이 포화 상태가 되었을 때 보완하거나 국제적인 장거리 전송에

유용하다. 기능적으로는 위성망을 다수의 입출력 port를 가진 가상의 ATM

switch로 볼 수 있다. SNC는 기지국과는 별도의 제어 기지국을 이용하여

connection 설정을 위한 control link를 설정한다. 이러한 control link는

information link와는 구별되는 것이 바람직하다.

- 위성 ATM switch

위성체에 ATM switch를 구현하여 ATM 전송을 직접 위성체에서 제어할 수

있다. 지상망의 하나의 node와 같은 역할을 한다. B-ISDN/ATM을 위성망에

수용하는데 있어서 가장 직접적인 방법이다.

그림 5-21 ATM망에서의 위성의 역할에 대한 예

3. ATM 망과 Internet의 연동

ATM과 Internet의 연동에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 예를 들면,

ATM 의 기술적인 발전에도 불구하고, 현재 널리 사용되고 있는 Ethernet 등

을 ATM으로 전면 교체하는 데에는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 교체

할 필요가 없는 경우도 있다. 따라서 기존의 LAN을 모두 ATM으로 교체하

는 것보다는 ATM 망을 backbone으로 사용하고, 현재 사용하고 있는 LAN

을 ATM 망에 연결해서 사용하는 경우가 보다 일반화 될 것으로 보이며 이

러한 이유에서 ATM 망과 IP 망을 연동하는 과제를 여러 연구기관에서 연구

하고 있다.

현재 인터넷에서 사용되는 Internet Protocol 은 상호 이질적인 네트워크간에

데이터를 전송할 수 있는 수단을 제공해 준다. 즉, IP packet 을 전송하는 데

있어, packet 이 경유하는 subnetwork의 종류에 대해 독립적이다. 예를 들어,

IP packet 이 전송되는 과정에서 Ethernet 망을 거쳤는지, DQDB 망을 거쳤

는지, 아니면 ATM 망을 거쳤는지는 IP에서는 문제가 되지 않는다. 그림

5-22는 Ethernet, FDDI, ATM 을 Data Link Layer로, IP를 Internetwork

Layer로 구축한 예를 보여준다.

그림 5-22 Internet Protocol Suite와 Data Link Control
Transport Layer	Transmission Control Protocol (TCP)		User Datagram Protocol (UDP)
Interwork Layer	Internet Protocol
Data Link Layer	Ethernet	FDDI		AAL
				ATM

가. IP over ATM 연구 현황

IP 와 ATM 망을 연동하는 것은, 궁극적으로는 real-time, non-real-time 서

비스를 다양한 QoS로 제공할 수 있는 integrated services Internet을 구축하

기 위한 것이다. 표 5-10는 이러한 망을 지원하기 위한 연구들의 주요 현황

이다.

표 5-10 IP over ATM 연구 주요 현황


연구 기관	연구 내용
Integrated Service Group (int-serv)	새로운 IP service model 개발
Resource Reservation Setup Protocol Group (rsvp)	resource reservation protocol 개발
Internet Streams Protocol V2 Group (fST-II)	다양한 QoS를 지원해 줄 수 있는 stream oriented Internet protocol 개발
IETF IP over ATM working group and ATM Forum Multiprotocol over ATM group	ATM layer를 활용한 protocol 모델 개발

나. IP over ATM에서 고려되어야 할 사항들

그러나 아직까지는 IP over ATM 은 연구 진행단계이며, 완성된 표준안이 없

는 상태이다. IP over ATM을 구현하기 위해 해결해야 할 문제점은 다음과

같다.

- 서비스 모델에 관련된 차이점

IP와 ATM 간에는 QoS를 제공하는 방식에 있어 많은 차이점이 있다. 따라서

application 에서, 인터넷 서비스 모델에 따라 IP에 대해 요청한 특정 QoS

parameter는 ATM 서비스 모델에서 지원해주는 적절한 QoS parameter로 대

응이 되어야만 하는데, 이 과정에서 IP 와 ATM 이 제공하는 QoS 종류가 다

르므로, 적절한 mapping 에 대한 연구가 수행되어야 한다. 특별히, real-time

서비스 모델을 연구하는 데 있어서, traffic 특성과 QoS 특성에 대한 연구가

진행되어야 할 것이다.

- Resource Reservation의 mapping 문제

ATM 은 virtual connection 과, resource allocation을 위해 signalling

protocol(Q.2931) 을 이용하는 반면 IP 에서는 resource reservation 을 위해,

현재 두 가지 protocol (ST-II, RSVP)이 제안되어 있다. 이들의 특성은 표

5-11과 같다. RSVP, ST-II 를 ATM으로 mapping 하는데 고려해야할 구체

적인 문제들에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.

- Routing 방식의 차이

Routing 문제에 대한 ATM과 IP 의 접근 방법은 전혀 다르다. ATM 은

connection setup time 에 route를 결정하는 반면, IP 는 모든 packet 에 포함

된 destination address로 routing 을 결정한다. 이들을 mapping 하는데 있어

연구되어야 하는 세부 연구과제로는 Multicast Routing, QoS Routing,

Mobile Routing 이 있다.

위에서 언급한 연구 과제 이외에도 Security 에 관련된 연구 과제 등, 아직까

지도 여러 가지 문제들이 연구 과제로 남겨져 있으며, ATM, IP 각각에 대해

위에서 언급한 문제들에 대한 실험과 세부연구가 필요한 상태이다.

표 5-11 RSVP, ST-II, ATM UNI의 비교


Category	RSVP	ST-II	ATM(UNI 3.0)
Orientation	Receiver-based	Sender-based	Sender-based
State	Soft state (refresh/time out)	Hard state (explicit disconnect)	Hard state (explicit delete)
QoS Setup Time	route 성립과 분리	stream setup과 동시	route 성립과 동시
QoS Change?	Dynamic QoS	Dynamic QoS	Static QoS (Fixed at setup time)
Directionality	Unidirectional resource reservation	Unidirectional resource allocation	unicast에는 bidirectional allocation multicast에는 unidirectional allocation
Heterogeneity	Receiver heterogeneity	Receiver heterogeneity	Uniform QoS to all receivers

제 5 절 표준과 기구

초고속 네트워크를 구성하는 데 있어서 앞에서 살펴본 서비스의 지원과 각각

의 요구사항을 만족시키는 것 이외에도 지금 세계적으로 진행중인 표준화 작

업에 대한 현황과 기술의 수준을 인식하고 이를 따르는 것이 전세계를 하나

의 네트워크로 잇는 시기에 대비하는 것은 물론이고 기술의 경쟁력을 갖출

수 있을 것이다. 또한 초고속 네트워크가 단순한 하나의 망이 아니므로 전송

기술에 대한 표준, 범세계적인 personal mobility의 지원에 대한 표준, 무선망

에 대한 표준과, 구축된 망관리에 대한 표준등 상당한 양의 표준에 대한 정

보가 필요하다. 따라서 본 절에서는 표준과 그에 해당하는 기구를 B-ISDN,

Universal Personal Telecommunications (UPT), Future Public Land Mobile

Telecommunication Systems (FPLMTS), network management, Information

Infrastructure (II)와 Multimedia로 구분하여 정리한다. 이들에 대한 자세한

정리는 상당한 양이 될 것이므로 여기서는 분야별로 표준화 성향과 대표적인

기구에 대해서만 정리한다.

1. B-ISDN

B-ISDN은 ITU-T SG 13 (전에는 CCITT SG XVIII라 불림)에서의 빠른 속

도와 유연한 통신의 지원을 위해 차세대 망 개념, 구조, 기술과 서비스의 표

준화 작업을 시작으로 현재는 ITU-T 중심으로 구현에 관계된 주제와

equipment, public network에 대한 표준화 작업이 진행중이다. ATM에 관계

된 AAL, OAM, traffic management, connection configuration 등의 표준화

작업이 수행되었으며 이외에도 ATM의 전반에 걸친 상당한 부분에 대한 표

준이 제정 또는 작업 중에 있다. 이러한 표준화 작업 이외에도 B-ISDN에 대

해서 ATM Forum과 Internet Engineering Task Force (IETF)와 그 밖의 여

러 기구에서 공인된 표준은 아니지만 그에 못지 않은 영향력을 미치는 사실

상의 표준을 제정하는 작업이 진행 중이다.

2. UPT

UPT는 사용자에게 personal mobility를 제공하면서 다양한 서비스를 이용할

수 있도록 하는 것을 목표로 한다. UPT 사용자는 personal mobility에 근거

하여 개인이 어떠한 terminal에서도 call을 받거나 걸 수 있으며, 자신이 가입

한 서비스들을 정의해 고유의 profile을 가질 수 있다. 또한, 다양한 유무선

망에 걸쳐 서비스를 받을 수 있다. 이러한 UPT의 개념의 정의와 현재까지의

표준화 작업은 ITU-T SG 1, 2, 3, 11, 13의 주도하에 수행되고 있다.

3. FPLMTS

FPLMTS는 3세대 이동 시스템으로서 2000년대에 사용자가 언제 어디서라도

(anytime, anywhere) 통신을 이용할 수 있는 시스템을 개발하는 것을 목표로

하고 있다. 이 또한 ITU-T SG 1, 2, 4, 11, 13, 15에서 표준화 작업을 진행

중에 있으며 서비스 정의와 numbering, GoS parameter, management, 구조

등에 대한 표준을 제정하였다.

4. 망관리

ITU-T에서는 효율적인 서비스 제공자와 장비 제공자들에게 management

system과 network element간의 interface의 표준을 제공하기 위해

telecommunications management network (TMN)을 제정하였다. 최근에는

서비스 제공자와 사용자 시스템간의 interface에 대한 표준 작업을 진행 중이

다. TMN에 대한 개념 정의, protocol 설계, management tool에 대한 표준

작업도 진행중이다. ITU-T SG 2, 4, 7, 10, 11, 13, 14, 15에서 이 작업들을

수행 중에 있다. 이러한 표준 작업이외에 Network Management Forum (NM

Forum)에서 OMNIPoint program의 이름으로 진행하고 있는 표준화 작업이

있다. 이는 ITU-T처럼 규격화되고 공인된 표준을 제정하지는 않으나 영향력

이 커서 사실상의 표준화 그룹으로 인정받고 있다. OMNIPoint는

management system에 단일화된 접근 방법을 제공하여 상업적 사용자나 서

비스 제공자와 사업자 등에게 투자를 절약하고 위험성을 줄이게 하는 것을

목표로 하고 있다. 현재까지는 computing platform을 제공하는 데 있어서 일

반적인 요구사항을 정의하여 서비스 제공자에게 요구를 충족시키는데 있었

다. 보다 더 상업적인 측면에서 작업중인 OMNIPoint program은 EWOS

NM-EG, AOW NM-SIG, OMG, X/Open, COS, SPAG 등의 16개의 기구와

ITU-T, ISO, IETF와 TTC와 연계되어 있다.

5. Information Infrastructure

정보와 지식이 사회발전과 변화에 가장 중요한 원동력이자 핵심적인 자원이

라는 관점 하에 선진국들을 중심으로 정보 고속도로라고 불리는 information

infrastructure의 준비가 한창이다. 그 중에서 가장 활발한 활동을 보이고 있

는 미국은 National Information Infrastructure (NII)에서는 민간차원에서 망

을 구축하고 정부가 application을 개발하여 미국 경제의 경쟁력 강화에 주력

하며 Global Information Infrastructure (GII)는 NII를 확장한 것으로 국가별

II를 연동하여 범세계적인 II를 구축한다는 목표를 갖고 있다. 유럽에서는 EU

를 중심으로 새로이 형성되는 PCS 망과 ISDN 망에 같은 표준을 제정하고자

EII (European II)를 준비하고 있으며 GII와 같은 방향으로 표준을 제정하고

있다. 일본에서도 GII를 지원하기 위한 표준 작업을 진행중이다.

6. Multimedia

Multimedia는 앞에서도 언급한 바 있듯이 미래의 서비스의 주종이 될 것이며

기존의 media보다는 더 많은 요구사항을 가진다. 이에 대한 요구사항들과 효

율적 전송과 제품과 application간의 호환성을 위해 표준 작업이 활발하다. 이

에 대한 표준화 작업은 ITU와 ISO를 중심으로 수행되고 있다. MPEG

(Moving Picture Expert Group), MHEG (Multimedia Hypermedia Experts

Group)과 Audiovisual service를 위해 coding 방법으로 H.261, H.320, 화상회

의에 대해서는 T.120, T.123, T.124등으로 목적과 제공하는 media에 따라 많

은 표준 작업이 진행중이다. 이 외에도 Digital Audio-Visual Council

(DAVIC)과 ATM-Forum 등과 같은 많은 단체에서 multimedia를 직접 서비

스에 이용할 때 필요한 사항들에 대한 협의와 표준 작업을 진행 중이다.

제 6 장 망 진화 방안

제 1 절 고속 데이타 망과의 연동 및 통합 기술

1. LAN 에뮬레이션(LANE)

LANE 프로토콜은 기존 LAN의 망 계층과 동일한, 상위 계층에 대한 서비스

인터페이스를 정의하고, 데이타는 LAN MAC(medium access control) 패킷

안으로 encapsulation 되어 ATM 망을 거쳐 보내진다. 즉 LANE 프로토콜은

상위 계층 프로토콜로 하여금 ATM 망을, 실제로는 이들보다 훨씬 빠르게

동작하지만, Ethernet이나 Token Ring처럼 보이고 동작하도록 한다. LANE

서비스가 기존의 망 계층 driver(NDIS 또는 ODI driver와 같은 interface)에

게 현존하는 MAC 프로토콜과 동일한 서비스 인터페이스를 나타내기 때문에,

상위 계층 프로토콜은 ATM 망에서 동작하기 위해 수정되지 않아도 된다.

그림 6-1에서 (a)는 6개 호스트가 3개 Ethernet에 접속되어 응용 프로그램을

수행중인 경우이고, (b)는 (a)에서 Ethernet 1이 ATM으로 바뀐 경우이다. 이

때 LANE 프로토콜은 ATM에 접속되어 있는 호스트 A와 B의 ATM 망 인

터페이스 카드(network interface card: NIC)와 Ethernet 2와 Ethernet 3가 접

속되어 있는 ATM-LAN 브리지(bridge)에서 수행된다. 그림 6-3은 이러한

경우 호스트간 LANE 프로토콜 구조를 보여준다. (a)는 ATM 호스트 A와

ATM 호스트 B가 통신할 때, (b)는 ATM 호스트 A와 LAN 호스트 C가 통

신할 때, (c)는 ATM 스위치로 연결된 LAN 호스트 C와 LAN 호스트 E가

통신할 때이다.

LANE 프로토콜이 수행되는 이러한 장비들은 가상 LAN(virtual LAN) 서비

스를 제공한다. 예를 들어, 그림 6-1 (b)에서 호스트 A와 B로 구성된

Emulated-LAN(ELAN 1)과 호스트 A와 C로 구성된 ELAN 2와 호스트 B와

호스트 F로 구성된 ELAN 3가 있다. 그림 6-2는 그림 6-1을 ELAN 관점에

서 다시 그린 것이다. ELAN 2에서 호스트 A와 호스트 C는, 또는 ELAN 3

에서 호스트 B와 호스트 F는 물리적으로 다른 위치에 있지만 ATM-LAN 브

리지를 통하여 ELAN을 구성함으로써 마치 같은 LAN에 접속되어 있는 것처

럼 서로 기존의 LAN 응용 프로그램을 실행하여 통신할 수 있다.

그림 6-1 Physical LAN과 Emulated LAN

LANE 프로토콜의 기본 기능은 MAC 주소를 ATM 주소로 매핑(mapping)

하는 것으로, ATM 망 위에서 MAC 브리지를 구현하는 것이다. ATM 망을

통해 direct connection을 설정하고 데이타를 전송할 수 있도록 이러한 맵핑

을 수행해야 한다.ATM 도입 단계에서 이러한 LAN 에뮬레이션 서비스의 중

요성을 인식하여, ATM Forum은 이에 대한 specification 작업을 촉진할 목

적으로 1993년 11월 LAN Emulation sub-working group을 만들어, 1995년 3

월에 첫번째 specification이 채택되었다. 이 specification에서는 하나의

ELAN 만의 동작을 규정하고 있다. 다음에서는 이를 중심으로 LAN 에뮬레

이션의 구조, 인터페이스, 동작 등을 살펴보겠다.

그림 6-2 Emulated(virtual) LANs

LAN 에뮬레이션은 LANE 클라이언트와 LANE 서비스로 구성된다. LANE

클라이언트는 ATM 종단 시스템과 ATM 백본 망 위에서 기존 LAN들 사이

에 통신을 가능하게 하는 중간 시스템(bridges or routers)이 될 수 있다.

LAN 서비스는 ATM 망을 구성하는 일부인 ATM 중간 시스템(e.g. 스위치)

이나 종단 시스템(e.g. ATM specific 장비)에서 구현된다.

그림 6-3 LAN 에뮬레이션 프로토콜 스택

가. 구조

그림 6-4는 LANE 구조를 나타낸다. 이러한 구조에서 인터페이스는 계층

(layer) 인터페이스와, LANE 클라이언트와 LANE 서비스 사이에 정의되는

LANE UNI(LUNI) 인터페이스가 있다.

그림 6-4 LAN 에뮬레이션 구조

1) 계층 인터페이스

LANE에서 종단 시스템의 계층 구조는 그림 6-5와 같다. 여기에서 괄호 안

숫자로 표시되어 있듯이 4개의 계층 인터페이스가 존재한다.

o LANE 계층과 상위 계층 사이의 인터페이스

. 사용자 데이타 frame 송수신에 관여

o LANE 계층과 AAL(ATM adaptation layer) 사이의 인터페이스

. AAL-5 프레임 송수신에 관여

o LANE 계층과 연결 관리(connection management) 사이의 인터페이스

. 가상 연결의 설정과 해제에 관여

. SVC/PVC 처리

o LANE 계층과 계층 관리(layer management) 사이의 인터페이스

. LANE 초기화와 제어 수행

. 상태 정보 관리에 관여

그림 6-5 LAN 에뮬레이션의 계층 구조

2) LAN 에뮬레이션 사용자 - 망 인터페이스(LUNI)

LUNI에 대한 인터페이스 요구사항은 그림 6-4에서처럼 다음과 같다.

o 초기화(Initialization)

. LANE 서비스(LECS, LES, BUS)의 ATM 주소 얻음

. 이 ATM 주소로 명시된 특정 ELAN으로의 가입(joining)과 탈퇴(leaving)

o 등록(Registration)

. LAN 클라이언트의 MAC 주소를 등록

. LAN 클라이언트의 Source Route Descriptor를 등록

o ATM resolution

. LAN 클라이언트의 MAC 주소에 대응하는 ATM 주소를 얻음

o Data transfer

. LANE-SDU(service data unit)를 AAL5 프레임으로 encapsulation

. 위의 AAL5 프레임을 LANE 서비스로 forwarding

. AAL5 프레임수신과 decapsulation

나. Components

하나의 ELAN은 Ethernet이나 Token Ring을 에뮬레이션한다. ELAN을 구성

하는 component는 ATM 워크스테이션이나 ATM 브리지와 같은 LANE 클

라이언트와 LANE 서비스로 구성된다. LANE 서비스는 LANE 서버(LES),

LANE Configuration 서버(LECS), Broadcast and Unknown 서버(BUS)로 구

성되고, 그림 6-6에 나타나 있다.

1) LAN 에뮬레이션 클라이언트(LEC)

LEC는 하나의 ELAN 안에 있는 종단 시스템에서 데이타 forwarding,

address resolution과 제어 기능을 수행하는 개체로 LEC와 인터페이스를 갖

는 상위 계층 개체에게 LAN 서비스를 제공한다. 각 그림 6-2에서 호스트 A

나 호스트 B처럼 여러 개의 ELAN에 연결된 종단 시스템은 ELAN 당 하나

의 LEC를 갖는다. 각 LEC는 유일한 20 바이트 ATM 주소와 이 ATM 주소

를 통해 도달할 수 있는 하나 또는 그 이상의 48 비트 MAC 주소를 갖는다.

그림 6-2에서 호스트 A의 LEC는 하나의 MAC 주소를 갖지만 ATM-LAN

브리지(이 그림에서는 LAN 스위치임)의 LEC는 자신의 스위치 포트에 접속

되어 있는 모든 ELAN 상의 호스트들의 MAC 주소를 갖는다.

그림 6-6 LAN 에뮬레이션 components

2) LAN 에뮬레이션 서비스

o LAN 에뮬레이션 서버(LES)

각 특정 ELAN에 대한 제어 기능을 구현한다. ELAN 당 하나의 LES만 존재

하고 각 LES는 유일한 ATM 주소에 의해 정의된다.

o LAN 에뮬레이션 Configuration 서버(LECS)

LEC를 LEC가 접속할 ELAN의 LES로 접속시켜 줌으로써 LEC에게 특정

ELAN을 할당해 주는 개체이다. LECS는 관리 영역(administrative domain)

당 하나가 존재하며, 그 영역 안에 있는 모든 ELAN들을 지원한다.

o Broadcast and Unknown 서버(BUS)

BUS는 특정 ELAN 안에서 ATM 목적지 주소를 알지 못하는 트래픽을

flooding하고, 멀티캐스트와 브로드캐스트 트래픽을 LEC에게 forward 한다.

BUS는 유일한 ATM 주소를 갖고 각 LEC는 ELAN 당 하나의 BUS에만 결

합되어 있다.

ATM Forum의 LAN Emulation Over ATM specification - Version 1에서

규정한 LANE 프로토콜은 phase 1 프로토콜로 하나의 ELAN 안에서의

LUNI 동작만을 규정한 것으로, 하나의 ELAN 안에 있는 서버 component들

사이에 동작하는 LAN 에뮬레이션 NNI(LNNI) 인터페이스는 규정되어 있지

않다. ATM Forum은 현재 phase 2 LANE 프로토콜에 대해 작업하고 있는

데 여기에는 redundant LESs와 replicated BUSs를 허용하기 위해 LNNI 프

로토콜이 규정될 것이다.

3) Connections

- 제어 connections

o Configuration Direct VCC

. LEC가 LECS로 설정하는 양방향 점대점(point-to-point) VCC이다.

o Control Direct VCC

. LEC가 LES로 설정하는 양방향 VCC이다.

o Control Distribute VCC

. LES가 LEC로 설정하는 단방향 VCC로 양방향 점대 다중점 연결이다.

- 데이타 connections

o 데이타 Direct VCC

. 데이타를 교환하기 원하는 두 LEC 사이에 설정되는 양방향 점대점

VCC이다. 기존의 LAN이 서비스 품질(quality of service: QoS) 지원

을 보장하지 못하므로 데이타 Direct Connection은 UBR(unspecified

bit rate)이나 ABR(available bit rate) connection이 될 것이다.

o 멀티캐스트 Send VCC

. LEC가 BUS로 설정하는 양방향 점대점 VCC이다.

o 멀티캐스트 Forward VCC

. BUS가 LEC로 설정하는 단방향 VCC로, 각 LEC를 leaf로 갖는 양방향

점대다중점 connection이다.

다. 동작

1) 초기화와 Configuration

Power up시 LEC는 먼저 주소 등록을 통해 ATM 주소를 얻는다. 그리고 나

서 LECS로 configuration-direct connection을 설정한다. 이를 위해서 LEC는

먼저 다음과 같은 3가지 방법을 통해서 LECS의 위치를 찾아내야 한다.

o ILMI(interim local management interface)를 통해서

o Well-known LECS 주소를 사용하여

o Well-known permanent connection(VPI=0, VCI=7)을 사용하여

LEC가 LECS로 configuration-direct connection을 설정하면, LECS는

configuration 프로토콜을 사용하여 LEC에게 LES의 ATM 주소, LAN 형태,

ELAN에서 사용할 수 있는 최대 패킷 길이, ELAN 이름을 포함하여 target

ELAN에 접속될 수 있는 정보를 알려준다.

2) Joining과 Registration

일단 LEC가 LES 주소를 얻으면 LECS와의 configuration-direct VCC를 제

거하고, LES로 control-direct VCC를 설정한다. 그러면 LES는 LEC에게

LEC를 식별할 수 있는 LECID를 할당하고, LEC는 자신의 MAC 주소와

ATM 주소를 LES에 등록한다. 그러면 LES는 LEC로 control-distribute

VCC를 설정한다.

Control-direct VCC와 control-distribute VCC는 MAC 주소에 대응하는

ATM 주소를 요구하는 LE_ARP(LANE address resolution protocol)에 사용

된다. LES가 ARP 과정에서 맵핑 값을 모르는 이유는, 목적지가 MAC 브리

지를 통해 접속되어 있는데 그 브리지에 목적지 주소를 등록되어 있지 않은

경우이다.

3) 데이타 전송

LEC가 상위 계층으로부터 데이타를 수신하면, 처음에는 LEC는 목적지 LEC

의 MAC 주소에 대응하는 ATM 주소를 모르므로 LES로 BE_ARP 요구를

전송한다. LEC는 LES로부터 LE_ARP 응답을 기다리는 동안 BUS로 패킷을

전송하고, 그러면 BUS는 모든 LEC로 이 패킷을 flooding 한다. 이렇게 동작

하던 중 LEC가 LE_ARP 응답을 받게 되면 LEC는 여기에 들어 있는 목적지

ATM 주소를 이용하여 목적지 LEC로 data-direct VCC를 설정하고, 이제까

지 데이타를 전송하던 BUS path보다 이 data-direct VCC를 이용하여 데이

타를 전송한다. data-direct VCC가 설정되기 이전에 BUS로 전송했던 모든

패킷이 data-direct VCC를 사용하기 전에 목적지에 도달하는 것을 보장하도

록 flush procedure가 사용된다.

Flush 메카니즘에서는 BUS로 전송하는 마지막 패킷에 뒤이어 제어 셀을 전

송하고, 목적지는 이 flush cell을 수신한 후 소스 LEC로 Ack. 메세지를 보낸

다. 소스 LEC는 이 Ack. 메세지를 수신한 후 data-direct VCC로 패킷을 전

송한다. LEC가 LE_ARP 응답을 받지 못하면 LEC는 계속해서 BUS로 패킷

을 전송하고, LA_ARP 응답이 올 때까지 LES로 LE_ARP 요구를 주기적으

로 보낸다.

2. IP over ATM

LAN 에뮬

레이션이 workgroup 정도의 emulated LAN 구성에 충분한 반면, ATM을 거

쳐 대규모의 LAN이나 WAN 망을 상호 연결하는 것은 native mode 망 계

층 프로토콜이 필요할 것이다. 이는, ATM의 사용이 확산됨에 따라

CPN(customer premise network)이 이를 수용하는 방향으로 진화하고 있으

므로, 현재의 LAN과 WAN을 상호 연결하는 주된 방법으로 사용하게 될

ATM router의 동작에 필수적이다. IP over ATM 표준화에 대한 초기 작업

은 IETF의 IP over ATM working group에 의해 행해졌다. IP over ATM

working group은 ATM subnetwork 상으로 IP 패킷을 라우팅하고

forwarding 하기 위한 표준을 개발하기 위해 설립되었다. 이제까지

encapsulation 방법, default maximum transmission unit, 하나의 logical

subnet안에서의 address resolution 방법 등이 정의되었고, on-demand

connection의 설정, UNI 3.0 기반의 ATM 망에서 IP 멀티캐스트를 규정하기

위한 작업이 진행 중이다.

이제까지 행해진 작업의 대부분은 IP 프로토콜의 기본적인 특성은 바꾸지 않

고 그대로 유지하고 있었다. 그러나 전통적인 subnet 구조를 ATM Internet

모델에 적합하게 바꾸려는 좀더 근본적인 구조가 논의 중이다. 따라서 먼저

IP over ATM에 대해 제안된 모델을 살펴보고, 그 다음 이제까지 정의된 내

용에 대해 분석하기로 한다.

가. IP over ATM 모델

1) The Classical IP 모델

이 모델은 1993년 IETF meeting에서 제안된 것이다. 기존의 IP subnet 구조]

를 계속 유지하고 있는 것으로, IP subnet 경계에서 망 계층 레벨(IP 레벨)

라우터로 각 IP subnet들을 상호 연결한다. 그림 6-7은 3개 ATM IP subnet

이 라우터로 연결된 Classical IP 모델의 예이다

그림 6-7 ATM IP subnet을 연결한 Classical IP 모델

이 모델에 대한 이슈와 정의된 점은 다음과 같은 것이 있다.

o Encapsulation과 다중화 방법 :

모든 망 계층 프로토콜이 하나의 ATM connection을 재사용하는 방법과 프

로토콜별로 별도의 ATM connection을 이용하는 두 가지 방법이 있다. 이 방

법은 다음 3.2절에서 설명되고 있다.

o Address Resolution 서버의 정의 :

IP 패킷이 ATM 망을 통해 전달되기 위해서는 목적지 IP 주소를 그 목적지

의 ATM 주소 또는 그것이 접속되어 있는 장비의 ATM 주소로 변환한 후,

이를 이용하여 ATM connection을 설정하고, 이를 통하여 전달하여야 한다.

이러한 동작은 망에 있는 address resolution 서버에 의해 수행된다.

o Default MTU 크기의 정의

o IP 멀티캐스팅 지원

SVC LATM 모델 상에 멀티캐스팅을 지원하기 위한 이슈가 1994년에 시작

되어 현재 IPMC subworking group에서 연구되고 있다. IP 멀티캐스팅을 지

원하기 위해서는 ATM subnetwork은 점대다중점 SVC나 멀티캐스트 서버를

지원할 수 있어야 한다.

o Interim SVC 파라미터의 정의

멀티미디어 통신이 확산됨에 따라 QoS 파라미터에 대한 정의가 중요한 이슈

로 등장한다.

o Signalling과 파라미터 협상

ATM Forum의 UNI spec.에 기초하여 SVC를 설정하도록 라우터와 ATM

망이 signalling을 주고 받을 수 있는 방법이 RFC 1755(ATM signalling

support for IP over ATM)에서 정의되고있다.

2) The ROLC IP 모델

Classical IP 모델이 간단하고 현존하는 시스템을 변화시킬 필요는 없지만 서

로 다른 subnet 사이에 통신할 때는 항상 라우터를 거쳐야 한다. ATM에서

는 같은 망에 연결된 호스트들은 라우터에 의한 망 계층 스위칭 없이 직접

통신할 수 있으므로, 이것은 많은 subnet이 있을 수 있는 ATM 기반의 망에

서는 큰 제한점이 된다.

이러한 제한점을 극복하기 위하여 IETF ROLC(Routing Over Large Clouds)

working group에서는 ATM과 같은 NBMA(Non Broadcast Multi Access)

망을 거쳐 direct connection을 설정할 수 있는 프로토콜을 정의하고 있다. 현

재 ROLC에서 이러한 목적으로 연구중인 프로토콜은 NHRP(Next Hop

Resolution Protocol)로, NHRP는 super ARP를 사용하고, 어느 호스트로 하

여금 자신과 목적지 호스트 사이에 있는 라우터를 몇 개 혹은 전부 통과하여

ATM을 통해 direct connection을 설정할 수 있게 한다.

이 프로토콜에서 모든 NBMA는 IP 주소를 NBMA 주소로 변환할 수 있는

적어도 하나의 NBMA 서버를 갖고, NBMA 서버는 호스트의 NHRP 등록 패

킷이나 동적 주소 학습 방법(dynamic address learning mechanism)에 의해

IP-NBMA 바인딩(binding)을 구성한다. 한 NBMA망 안에 여러 NBMA 서버

가 있을 때에는, 서버들 사이에는 기존의 서버간 프로토콜에 의해 address

resolution을 하고, NBMA 망들은 IP 라우터에 의해 연결된다. 그림 6-8은 이

러한 NBMA망의 구조를 보여주며, 최근에는 RFC 1577(the Classical IP and

ARP over ATM)을 NHRP로 바꾸려는 논의가 있다.

그림 6-8 NBMA 망 구조

3) The Peer 모델

Peer 모델은 IP 라우터나 gateway를 ATM cloud 안에서 서로 대응되는 개

체와 addressing peer로서 다룬다. ATM 망 개체와 여기에 접속되어 있는 IP

호스트/라우터는 IP addressing을 NSAP space로 맵핑 함으로써 서로 peer로

서 call 라우팅 정보를 교환한다. ATM cloud 안에서 ATM 망 레벨의 어드

레싱(NSAP 형태), call 라우팅, 패킷 포맷이 사용된다. 이 모델은 address

resolution 프로토콜이 필요없을지도 모르나, 종단 대 종단(end-to-end) peer

모델은 다른 어떤 모델보다도 어려운 문제로 인식되고 있다.

4) The PNNI and the Integrated 모델

Integrated 모델에서는, IP와 ATM 모두에 사용할 수 있는 단일 라우팅 프로

토콜을 고려하였고, 단일 라우팅 정보가 토폴로지 정보를 분배하기 위해 교

환된다. PNNI는 다양한 서비스 품질 파라미터를 제공하는 multiple link

metrics를 갖는 계층적(hierarchical) 링크 상태 라우팅 프로토콜이다. Call

route를 선택할 때는 서비스 품질 요구사항을 고려한다.

Integrated 라우팅은 PNNI 라우팅을 IP 라우팅 프로토콜로 사용하기 위해 제

안되었다. 이 모델에서는, 여러 라우팅 프로토콜의 통합, PNNI를 broadcast

media에 적응시키는 문제, NHRP 지원 문제 등이 논의되고 있다. ATM

Forum의 MPOA group에서는 현재 이러한 연구를 수행하고 있지 않지만, 몇

몇 관계 당사자들은 이 작업이 ATM Forum과 IETF에서 이 모델을 토의하

기 위해 노력하고 있다.

5) Transition 모델

이 모델은 Classical IP 모델과 Peer 모델과 Integrated 모델의 중간쯤 되는

모델이다. 예를 들면, 그림 6-9는 ATM 망과 ATM peer 망 사이에

gateway가 있는 것을 가정한 Classical IP 모델이다. 이전 절에서는, 특히

Integrated 모델에서는 복잡한 라우팅 토폴로지를 갖는 복합 환경에서 사용할

것을 기대하고 있는데, 이런 것들은 흔히 transition을 수반한다. Peer 모델에

서는 특히, 상위 계층에서 라우팅 해주지 않으면, 대규모의 non-ATM 또는

혼합 형태의 망에 접속할 수 없다.

그림 6-9 ATM 망과 ATM Peer 망 사이에 라우터가 있는 ATM Transition 모델

Internet 프로토콜은 ATM을 지원하기 위한 가장 중요한 망 프로토콜 중 하

나이다. Classical IP over ATM 프로토콜을 빠른 구현을 위해 설계되었기

때문에 많은 문제점을 갖고 있다. 첫째, 데이타가 자원을 할당하지 않은 몇

개의 IP 라우터를 통해 지나가면서 종단 대 종단 서비스 품질이 보장되지 않

는다. 둘째, 많은 수의 라우터로 인해 대규모 ATM으로 확장하기가 쉽지 않

다.

비록 NBMA 라우터가 홉수를 줄이기는 하겠지만 응답 시간을 증가시켜, 이

것은 몇몇 어플리케이션에는 큰 결점이 된다. NBMA 서버는 또한 망관리를

복잡하게 할 것이고, 라우팅 정보가 수신되는 경로가 데이타가 전송되는 경

로와 다르므로 검출하기 힘든 루프가 생길지도 모른다.

이상적인 경우, 외부 서버와 라우터가 없어도 두 종단 시스템 사이에 direct

ATM connectivity가 제공되도록, Internet과 ATM 기술은 좀 더 밀접하게

결부되어야 할 것이다. 이를 위하여 ATM Internet은 장차 적합한 address

resolution 기술, Internet 멀티캐스팅과 ATM 멀티캐스팅의 맵핑, 보안 문제,

서비스 품질 connection, ATM과 Internet segment에서 같이 사용할 수 있는

라우팅 방법 등을 해결해야만 할 것이다.

나. 패킷 Encapsulation

망 계층 프로토콜을 ATM 망을 통해 전송하기 위해서는 패킷 encapsulation

과 address resolution이 필요하다. 먼저 이 절에서 패킷 encapsulation을 다

루고 address resolution은 다음 절에서 이와 관련하여 IETF에서 정의한 프

로토콜을 중심으로 살펴보겠다.

ATM connection을 거쳐 다양한 종류의 망 계층 패킷을 전송할 하기 위한

방법과 다양한 패킷 타입을 동일한 connection 상에 다중화하기 위한 방법을

정의할 필요가 있다. 두 노드 사이에 전달되는 모든 데이타에 대해 동일한

connection을 재사용하는 것은 connection 설정 시간을 줄이고 connection 자

원을 보존할 수 있다. 하지만 이는 ATM 망의 베어러 서비스 중 UBR이나

ABR connection 밖에 이용하지 못할 것이다. 만약 망 계층이 서비스 품질

(QoS) 보장을 요구하면, 서로 다른 트래픽 흐름들은 다른 트래픽 흐름과 동

일한 connection을 사용하기 보다는 망 계층이 요구하는 서비스 품질을 보장

할 수 있는 자신만의 VBR(variable bit rate) connection을 요구하게 될 것이

다.

Connection을 재사용하기 위해서는 ATM connection을 통해 망 계층 패킷을

수신하는 노드가 어떤 종류의 패킷이 수신되었는지를 알고, 어떤 어플리케이

션이나 상위 계층 개체로 이 패킷을 전달해야 하는지를 알기 위한 방법이 있

어야 한다. 따라서 패킷은 다중화 필드(multiplexing field)를 앞에 달고 와야

하는데, IETF RFC(request for comments)-1483에서는 이를 다음과 같은 2

가지 방법으로 정의하고 있다.

그림 6-10 패킷 encapsulation과 connection 재사용

1) LLC/SNAP encapsulation

이 방법에서는 다양한 프로토콜 타입이 표준 LLC/SNAP(logical link

layer/subnetwork attachment point) 헤더에 의해 구별되는 encapsulated 패

킷의 형태로 하나의 ATM connection으로 전달될 수 있다. 그림 6-11은 LLC

와 SNAP 부계층을 통한 패킷 encapsulation을 나타낸다. (a)처럼 LLC 헤더

값이 XFEFE03인 경우 정보 필드는 ISO(international standardization

organization)에서 규정한 패킷들을 포함한다. 이러한 경우 ISO 패킷 헤더인

NLPID(network layer protocol identifier) 값에 따라 표 6-1과 같이 다양한

패킷을 전송할 수 있다. (b)처럼 LLC 헤더 값이 XFEFE03인 경우 정보 필

드는 ISO(international standardization organization)에서 규정한 패킷들을 포

함한다. 정보 필드는 SNAP PDU(protocol data unit)임을 나타내고, SNAP

헤더의 OUI 값이 X000000일 때 PID 값에 따라 표 6-2처럼 기존 LAN의

MAC(medium access control)에서 규정한 패킷들을 포함한다. 이외에 MAC,

망 계층 PDU도 SNAP의 페이로드에 수용할 수 있다.

그림 6-11 LLC와 SNAP 부계층을 통한 패킷 수용

표 6-1 NLPID에 따른 패킷 형태


NLPID 값	패킷 형태
X'00'	Null Network Layer
X'80'	SNAP
X'81'	ISO CLNP
X'82'	ISO ESIS
X'83'	ISO ISIS
X'CC'	Internet IP

표 6-2 SNAP PID에 따른 PDU 형태


PID(FCS 포함)	PID(FCS 미포함)	PDU 형태
X0001	X0007	IEEE 802.3 Ethernet
X0002	X0008	IEEE 802.4 Token Bus
X0003	X0009	IEEE 802.5 Token Ring
X0004	X000A	FDDI
X0005	X000B	IEEE 802.6 DQDB

2) VC 다중화

이 방법에서는 하나의 프로토콜만이 하나의 ATM connection으로 전송된다.

프로토콜 타입은 connection을 설정할 때 구별된다. 따라서 다중화나 패킷 타

입 필드는 필요하지 않고 패킷 안에 이러한 정보가 포함되지도 않는다. VC

다중화 encapsulation은 하위 계층 프로토콜을 통과시킴으로써, 어플리케이션

을 직접 어플리케이션 ATM connectivity로 보내고자 할 때 사용될 수 있다.

그렇지만 이런 direct connectivity는 ATM 망 밖에 있는 노드와 망연동을 할

수 없다는 문제점을 갖는다.

LLC/NSAP encapsulation은 IP over ATM 프로토콜에서 사용하는 가장 일

반적인 방법이다. ITU-T 역시 최근에 이를 ATM 상에 멀티프로토콜 전송을

위한 default encapsulation으로 채택하였다.

패킷 encapsulation 작업과 관련하여 IP over ATM working group은 ATM

망에서의 최대 전송 유닛(MTU: maximum transfer unit)의 default 크기를

IP over SMDS(switched multimegabit data service)에서의 MTU와 같은 크

기인 9180 바이트로 정의하였다.

다. Classical IP and ARP over ATM

IP over ATM을 동작시키기 위해서는 IP 주소를 ATM 주소로 해석하는 것

이 필요하다. 이 절에서는 가)절에서 본 classical 모델이 갖는 기능 중

address resolution을 중심으로 살펴보겠다.

IP over ATM working group은 RFC 1577에서 IP 주소를 자동으로 address

resolution하기 위한 프로토콜로서 Classical IP and ARP over ATM을 정의

하였다. 여기에서 LIS(logical IP subnet) 개념을 도입하였다. 보통의 IP

subnet과 같이 하나의 LIS는 단일 ATM 망에 연결되어 있으면서 동시에 동

일한 IP subnet에 속하는 한 그룹의 IP 노드들로 구성된다.

각 LIS에는 하나의 ATMARP 서버가 있어서 LIS 안에 있는 노드들의 주소

를 해석하고 LIS 안에 있는 모든 노드들은 ATMARP 서버의 ATM 주소를

알도록 구성(configuration)된다. LIS 안에 있는 노드는 먼저 LIS를 구성할

때 얻은 configured-address를 이용하여 ATMARP 서버로 connection을 설

정한다. ATMARP 서버는 일단 새로운 LIS 노드로부터의 connection을 검출

하면, 그 노드로 Inverse ARP 요구 메세지를 전송하여 그 노드의 IP 주소와

ATM 주소를 얻어 자신의 ATMARP 테이블에 저장한다.

그림 6-12에서처럼, 목적지 IP 주소를 해석하고자 하는 노드는 ATMARP 서

버로 ATMARP 요구 메세지를 보내고, 서버는 ATMARP 테이블을 검색하여

해당 IP 주소에 대한 주소 맵핑을 찾아 ATNARP 응답 메세지를 통해 해당

노드로 전달한다. 만약 주소 맵핑에 실패하면 ATM_NAK 메세지를 전달하여

등록된 주소 맵핑에 없음을 알린다. 일단 LIS 노드가 목적지 IP 주소에 대

응하는 ATM 주소를 얻으면 그 주소를 이용하여 connection을 설정한다.

Classical 모델이 갖는 제한점 중에 하나는 목적지가 소스 노드의 IP subnet

밖으로 향하는 패킷은 default router로 전송되어야 하는 기존의 IP 호스트

요구사항을 그대로 갖는 것이다. 그러나 이러한 요구사항은 IP over ATM의

동작에도 적합하지 않고, 프레임 릴레이(Frame Relay)나 X.25와 같은 다른

NBMA 망에도 적합하지 않은 것이다.

이러한 망에서는 여러 개의 LIS를 정의하는 것이 가능하고, 서로 다른 LIS에

있는 두 노드 사이에 직접 통신이 가능하다. 이와는 달리 RFC 1577에서는

동일한 ATM 망에서 서로 다른 LIS에 속한 노드 사이의 통신은, 그림 6-13

에서처럼 두 노드 사이의 경로에 있는 중간 홉마다 각 ATM 라우터를 경유

해야 한다. 따라서 ATM 라우터는 병목점이 되어 비효율적이다. 또한 두 노

드 사이에 요구된 서비스 품질로 단일 connection을 설정할 수 없게 된다.

그림 6-12 Classical 모델의 라우팅

그림 6-13 Classical IP 모델에서 LIS들 사이의 라우팅

3. MPOA (MultiProtocol over ATM)

가. MPOA 서비스

1) 개요

MPOA(MultiProtocol over ATM) 서비스의 기본적인 목적은 ATM 스위치에

직접 연결된 망연동 계층 호스트와 기존의 LAN에 있는 호스트를 포함하여

ATM 스위치를 통해 종단간 망연동 계층 연결을 제공하는데 있다. 그림

6-14은 MPOA SWG(sub-working group)에서 제시한 참조모델이다.

그림 6-14 MPOA Solution의 참조모델

MPOA 서비스를 제공하기 위하여 가장 먼저 해결해야 할 대상은 라우팅과

상호 운용성(Interoperability)이다. 상호 운용성 문제의 해결은 ATM의 가입

자망 측은 가입자 엑세스 형태로 접근할 때 이용자들로부터 문제 제기의 가

능성이 가장 큰 것이다.

따라서, ATM 포럼은 MPOA의 구현에 있어서 발생하는 라우팅 문제와 구현

된 다음 이용할 때 발생하게 될 상호운용성 문제의 해결 방안을 찾기 위해

MPOA SWG를 중심으로 활발한 토의가 진행되고 있다.

2) Elements

Logical Component

Logical components는 크게 두 종류로 나뉘어 지는데 즉 MPOA 클라이언트

와 MPOA 서비스이다. Logical components 간의 정보 흐름은 LLC/SNAP

encapsulation을 이용하여 ATM SWG를 통해 수행된다. MPOA 시스템에서

제시된 모든 Logical components와 장비들을 그림 6-15에서 보여주고 있다.

그림 6-15 Logical Functions and Possible Physical Composition

- EDFG (Edge Device Functional Group)은 ATM과 기존의 망연동

subnetwork 간 망연동 레벨 연동을 제공하는 장치에 의해 수행되는 기능들

의 그룹이다.

- HBFG (호스트 Behavior Function Group) 은 MPOA 서비스와 관련하여

ATM에 연결된 호스트에 의해 수행되는 기능들의 그룹이다.

- ICFG (IASG Coordination Function Group)은 다수의 물리포트를 경유한

하나의 IASG의 물리적 분산 협의를 수행하는 기능들의 그룹이다.

- IBUFG (망연동 Broadcast/Unkown Functional Group)은 MPOA 시스템

안에서 intra-IASG 분산 처리를 수행하는 기능들의 그룹이다.

- RSFG (Route Server Functional Group)은 MPOA 시스템에서 망연동

level 기능을 제공한다. 즉, 기존의 망연동 라우팅 프로토콜과 inter-IASG 목

적지 해석 제공을 포함한다. EDFG (Edge Devide Functional Group) 또는

HBFG (호스트 Behavior Functional Group)은 MPOA 클라이언트를 정의하

고 ICFG, RSFG, IBUFG 등은 MPOA 서버를 정의한다.

정보 흐름(Information Flow)

MPOA는 다음과 같은 범주의 정보 흐름을 포함한다.

- Configuration흐름

모든 기능 그룹은 configuration 정보를 검색하는데 configuration 흐름를 사

용한다.

- 데이타전송 흐름

시스템에서 최종 목표로서 RSFG와 라우터간의 통신은 시스템에 데이타 전

송으로서 나타난다.

- 클라이언트-서버제어 흐름

MPOA 서버에 질의하고 통보하기 위해 클라이언트에 의해 사용된다.

- 서버간 흐름

용량/가용성에 대해 여러 장비를 통해 서비스를 분배하는 동안 단일 서비스

의 투사(illusion)를 제공하기 위해 서버들에 의해 사용된다. 그림6-16은 클라

이언트-서버와 서버-서버간 정보 흐름을 보여준다.

그림 6-16 Function Group in a MPOA 시스템

MPOA solution에서 4 종류의 클라이언트-서버 흐름이 있는데 즉, RSFG 제

어(RSCtl), ICFG 제어(ICCtl), Send To IBUFG (IBUSend), Distribute From

IBUFG(IBUDistribute) 이다. 그림 6-17는 MPOA 시스템에서 정보 흐름을

나타내고 있다.

그림 6-17 Information Flows in an MPOA system

RSCtl 정보 흐름은 MPOA 클라이언트 RSFG로부터 정보를 얻는데 사용된

다. 즉, Inter-IASG 데이타 송신에 대해 ATM 주소에 목적지 망연동 주소를

알고자할 때 사용된다. ICCtl 정보 흐름은 MPOA 클라이언트가 inter-IASG

인 경우에 목적지 해석을 지원하는 ICFG로부터 정보를 얻는데 사용된다. 이

것은 EDFG에 대해서도 사용된다.

IBU Send 정보 흐름은 MPOA 클라이언트와 서버가 분산을 위해 IBUFG에

프레임을 전송하는데 사용된다. MPOA 클라이언트와 RSFG로부터 이들 프레

임들은 브로드캐스트 되고 멀티캐스트 된다. ISFG로부터 이들 프레임들도 역

시 Unknown 목적지에 MAC 주소로 전송된다.

IBUFG에 의해 제공되는 다수의 IBUDistribute 정보 흐름이 있는데 일반적으

로 시스템에서 각각의 IASG에 대해 2개의 정보 흐름이 있다. 하나는 IASG

를 지원하는 모든 EDFGs에서 종료되고, 하나는 IASG를 지원하는 모든

MPOA 클라이언트, 2개의 EDFG 와 HBFG에서 종료된다.

또한, MPOA solution에는 3종류의 서버-서버 정보 흐름이 있는데 즉, ICFG

to RSFG (Foo) 흐름, RSFG to RSFG(RSPeer) 흐름, ICFG to ICFG

(ICPeer) 흐름이 있다.

RSAndICCtl 정보 흐름은 네트워크의 현재 상태를 알리는 RSFG를 유지하는

ICFG에 의해 사용된다. RSPeer 정보 흐름은 IASG에서 목적지를 위해, 목적

지 해석 문의메세지를 보내는 RSFG 에 의해 사용된다. ICPeer 정보 흐름은

모든 ICFG에 토폴로지 정보를 분산하는 ICFG에 의해 사용된다.

나. MPOA 서비스 기능

1) Configuration Behavior

모든 기능 그룹(functional group)은 적절한 configuration 서버와 연결되어

구성되고 알려져야 할 것이다. 서버의 수, 서버 데이타베이스의 동기, 관련된

작업들이 명시되는게 필요하다.

-라우트 서버 기능 그룹(RSFG) 구성

초기화가 되었을 때 RSFG는 다음 구성 정보를 얻는다.

i) IASGs 리스트는 다음과 같이 IASG에 서비스를 제공한다.

- IASG에 할당된 식별자

- IASG에 대한 망연동 프로토콜

- IASG의 RSFG의 망연동 주소

- IASG에 대해 말하는 ICFG

ii) 라우팅 프로토콜 리스트의 사용, 인터페이스와 peer를 포함한 각각에 대한

정상 구성정보는 라우팅 프로토콜 spec.에 의해 정의된다.

RSFG가 각각의 ICFG와 통신이 설정되고, VCC가 설정된 후에, RSFG는

registration과 함께 나아갈 것이다. 구성 정보에 따라 라우팅 프로토콜 작동

이 시작될 것이다. 라우팅 정보의 실제 전송은 프로토콜군 법칙에 따라 더

낮은 계층 프로토콜 상단이 될 것이다.

- IASG Coordination Functional Group (ICFG) 구성

ICFG는 시작하면서 다음과 같은 구성 정보를 얻는다.

i) 서로 다른 IASG에 통일성을 제공하는 IASG들의 목록:

- IASG에 부여되는 식별자

- IASG를 위한 망연동 프로토콜

- IASG를 지원하면서 통일성을 수행하기 위한 다른 ICFG들

- IASG를 위해 사용하는 IBUFG의 주소

ICFG는 각 ICFG들과 IBUFG들의 목록에서 다른 각각의 구성원들에게 VC를

설정한다. 만약 여러 ICFG들 목록에서 같은 ATM 주소가 나타난다면 두 서

버들 사이에는 단지 하나의 VC만 필요하다. ICFG는 VCC들이 설정된 후에

등록되어 수행된다.

- Internetworking Broadcast/Unknown Functional Group (IBUFG)

Configuration

IBUFG는 정상작동에서 구성 정보를 필요로 하지 않는다.

- Edge Device Functional Group (EDFG) Configuration

EDFG는 시작하면서 다음과 같은 구성 정보를 얻는다.

i) 서로 다른 IASG들의 구성원이 되는 IASG의 목록

- IASG의 식별자

- 지원되는 망연동 프로토콜

- IASG사용을 위한 RSFG와 ICFG

- IASG를 위한 MTU

ii) 서로 다른 legacy 포트를 지원하는 IASG들의 목록

iii) Spanning tree 전달에 대해 언급하는 IBUFG와 그것을 이용하는 IASG

identity

EDFG는 RSFG와 ICFG에 연결되고, spanning tree 전달을 위해 IBUFG와

연결된다. VCC들이 설정되고 나면 EDFG는 등록과 함께 수행된다. spanning

tree IBUFG는 전체 MPOA군이 spanning tree 교환의 단일 집합체에 참가한

다는 것을 보장하는데 이용된다.

- 호스트 동작 기능 그룹(HBFG) 구성

각 호스트는 시작되면서 다음 구성 정보를 얻는다.

i) 각 IASG들의 구성원이 되는 IASG들의 목록

- IAS의 식별자

- 지원되는 망연동 프로토콜

- IASG사용을 위한 ICFG

- IASG를 위한 MTU

- 지엽적으로 미리 정해진 주소나 자동 구성 프로토콜 사용.

호스트는 서로 다른 ICFG에 VC들을 설정한다. VCC들이 설정되고 나면 아

래에서 설명되는 바와 같이 호스트는 등록과 동시에 수행된다. 프로토콜별

자동 구성 기능을 사용하는데에는 위에서 기술된 HDFG를 제공하는 구성 정

보를 필요로 한다.

2) Registration and Discovery

- 개요

MPOA solution에서 Registration(등록)은 기능 그룹들이 서로에게 그들의 존

재, 성능 등을 알리는데 사용되는 정보 교환들을 말한다. Discovery는 ICFG

에 연결된 기존 장치의 EDFG들에 의해 보고된다. 이러한 두 메커니즘은

MPOA solution에 사용하며, 라우팅 프로토콜 지원은 서버가 MAC 레벨과

망연동 레벨에서 직접적으로 연결된 네트워크 토폴로지의 정확한 정보를 가

지는 것을 보장해준다. 그림 6-18은 MPOA 시스템에서 Registration and

Discovery를 나타내고 있다.

- RSFG Registration and Discovery

적절한 RSAndCCtl VCC들이 유효해지면 각 RSFG는 서로 다른 ICFG와 함

께 자신을 등록한다. 등록은 IASG들을 지원하고 지시하는 RSFG와 그 목록

을 알려주는 ICFG로 구성된다. RSFG가 IASG를 위한 ICFG와 함께 등록될

때, ICFG는 IASG를 위한 IBUFG에게 IASG를 위한 모든 IBUDistribute

VCC 클라이언트들에 RSFG를 더해줄 것을 지시한다. RSFG는 외부 라우터

를 찾아낼 때, 교대로 관련된 EDFG를 알리는 관련 ICFG와 함께 라우터의

MAC 주소를 등록한다. 이 기능은 EDFG에게 지엽적으로 발생된 트래픽과

라우트된 트래픽을 구분하는 것을 허용하는 데에 필요하다.

그림 6-18 Registration and Discovery in an MPOA 시스템

- ICFG Registration

적절한 ICPeer와 IBUSend VCC들이 유효해지면, 각 ICFG는 configuration에

나열된 서로 다른 ICFG와 IBUFG에 자신을 등록한다. 두 가지 경우에 ICFG

는 다른 기능 그룹에 IASGid 목록을 보낸다. peer ICFG의 경우에 ICFG는

그 peer에 의해 수행되는 IASGid들의 목록을 받는다.

- IBUFG Registration

IBUFG는 다른 기능 그룹처럼 활동적으로 등록하지는 않는다. 그러나 모든

다른 클라이언트와 서버의 기능 그룹들은 IBUFG와 함께 등록된다.

- EDFG Registration and Discovery

적절한 RSCtl과 ICCtl VCC들이 유효해지면 각 EDFG는 configuration에 나

열된 서로 다른 ICFG와 RSFG에 자신을 등록한다. EDFG는 서로 다른

RSFG와 ICFG를 지원하는 IASGid들의 목록을 보낸다. RSFG와 함께 EDFG

들의 등록에대한 응답에서, RSFG는 IASG에 쓰이는 RSFG 망연동 주소와

IASG에 의해 알려진 RSFG MAC 주소를 EDFG에 알린다. EDFG가 IASG를

위한 ICFG와 함께 등록하면 ICFG는 ISAG를 위한 모든 IBUDistribute VCC

클라이언트들에 RSFG를 더해줄 것을 지시한다. EDFG가 주어진 IASG에서

이전의 미지의 소스로부터 기존 망의 트래픽을 발견하면 이를 ICFG에 알린

다. ICFG는 교대로 IASG를 위해 등록된 RSFG들에 망연동 identity와 MAC

주소, ATM 주소를 넘겨준다. 이 기능은 EDFG가 기존 디바이스에 외부 라

우터들에 의해 유입된 트래픽과 지엽적인 트래픽을 정확하게 구분할 수 있는

지에 달려있다. RSFG가 ICFG와 함께 등록될 때 ICFG가 알고 있는 모든

EDFG들과 HBFG들의 목록을 받는다. 이 목적은 local station의 위치가 필요

할 때 별도의 과정을 절약하기 위한 것이다.

- HBFG Registration

적절한 VCC들이 유효해지면, 각 HBFG는 configuration에 나열된 다른 ICFG

와 함께 등록한다. HBFG는 ICFG에게 IASGid, 망연동 주소, MAC 주소 등

의 목록을 제공하며, IBUFG에게 IASGid의 목록을 준다. ICFG가 HBFG 등

록을 받으면, 망연동, ATM, MAC 주소와 함께 모든 관련된 RSFG에 전달한

다. 만약 RSFG등록이 늦어지면 등록된 HBFG의 전체목록이 전달된다. 이것

은 관련되어있는 모든 ATM 연결 단말의 RSFG를 알려주는 것을 도우며, 특

히 뒤에 있을 해석 과정을 절약시켜준다. 더욱이, ICFG는 IASG를 위한

IBUFG에게 IASG를 위한 모든 IBUDistribute VCC클라이언트들에 RSFG를

더해줄 것을 지시한다.

그림 6-19 EDFG 주소 해석

3) 주소 해석(Address Resolution)

두 가지 intra-IASG, inter-IASG 경우에 HBFG가 망연동 목적지에 트래픽을

전달하기를 원할 때, 사용할 ATM주소와 헤더를 결정해야 한다. 이것은

ICFG에 문의를 보냄으로써 해결된다. 문의를 해석해서 ICFG는 HBFG에게

사용해야할 ATM 주소와 헤더를 응답해준다. 헤더는 HBFG나 EDFG등 수신

자 기능 그룹들에 필요한 모든 정보를 포함하고 있다. 예를 들어 기존 망에

연결된 단말로 가는 것으로 전송에 대해, ATM주소는EDFG가 되며, 헤더는

LLC/SNAP MPOA식별, edge 디바이스의 목적지 포트, HBFG의 MAC 소스,

목적지 MAC의 기존 디바이스등을 포함하고 있다. EDFG가 기존 매체로부터

로컬 주소에 대한 해석 요청을 받을 때, IASG에 대하여 캐쉬에 답이 있는지

를 결정한다. 만약 그렇게 되고 목적지가 다른 EDFG 뒤에 존재하면 적합한

목적지에 메시지를 전송한다. 그림 6-19은 EDFG 주소 해석을 나타내고 있다.

목적지가 HBFG이면 EDFG는 HBFG의 MAC주소와 함께 주소를 해석하여

응답을 간단히 생성한다. 만약 정보를 가지고 있지 않다면 ICFG에게 메시지

를 전송한다. ICFG가 맞는 정보를 가지고 있다면 EDFG가 하는 것처럼 전송

을 수행한다. 이와 더불어, EDFG는 높은 확률을 위해 많은 정보가 필요하므

로 주소 해석에 응답하는 EDFG의 캐쉬에 갱신하도록 정보를 보내준다.

4) 데이타 전송

유니캐스트와 브로드캐스트 전송은 각각 하나 또는 모든 목적지에 전송하는

멀티캐스트의 특별한 경우로 볼 수 있다. 그 각각에 대한 정의를 살펴보면,

- 유니캐스팅: PDU가 하나의 목적지에 전송되는 것을 말한다.

- 멀티캐스팅 : PDU가 하나 또는 그 이상의 목적지 그룹에 전송되는 것을

말한다.

- 브로드캐스팅: PDU가 모든 목적지에 전송되는 것을 말한다.

UNI3.1을 이용한 Intra-cluster 멀티캐스팅에서 두 가지 중요 분야의 필요가

요구되는데 즉 데이타 경로와 그룹 관리이다. 데이타 경로는 목적지에 소스

AAL_SDU의 replication과 redistribution을 이루는데 사용되는 실제 메카니즘

을 포함하고, 그룹 관리는 목적지 변경을 보장하는데 사용되는 메카니즘을

포함한다.

i) 데이타 경로

UNI 3.1은 점대다중점을 일으키는 소스 인터페이스에 대한 능력을 제공한다.

멀티캐스트 VC meshes 와 멀티캐스트 서버 두 모델에서 AAL_SDU는 소스

로부터 목적지까지 투명하게 통과된다.

ii)그룹 관리

UNI 3.1 점대다중점 VC는 root(소스) 인터페이스에 의해 관리되고 설정된다.

Root 만이 이들 VC상의 leaf 노드를 삭제하고 추가한다. 그리고, 그것은 유니

캐스트 ATM 주소를 이용하여 leaf 노드를 명확하게 인식해야 한다. 이것은

UNI 3.1과 IP에서 요구 프로토콜간의 중요한 mismatch의 핵심이다.

IP 멀티캐스팅 모델은 수신단에서 제어된다. 즉 leaf 노드가 되려고 할 때

leaf node는 스스로 결정한다.

UNI3.1 모델은 소스에서 제어된다. 즉 데이타 경로는 root가 ADD_PARTY

또는 DROP_PARTY를 받았을 때만 변경된다. 따라서 MPOA solution은 그

룹의 현재 leaf가 누구인가를 찾는 새로운 소스에 대한 메카니즘이 제공되어

야 한다. MPOA 멀티캐스트 solution은 하나 또는 그 이상의 ATM 주소의

집합에 계층 3 주소의 맵핑 지원이 필요하다.

- 유니캐스트 데이타 전송

EDFG가 브리징을 위한 기존망으로부터의 패킷을 받았을 때, IASG가 목적지

MAC 주소를 알고 있는지 결정한다. 만약 그렇게 되고, 목적지가 HBFG라면

EDFG는 MAC 헤더를 제거하고 패킷을 전송한다. 만약 목적지를 알고, 그것

이 다른 EDFG뒤에 존재하면 적절한 멀티플랙싱 헤더와 함께 패킷을 적합한

ATM 주소로 보내준다. EDFG가 출력을 간소화하기 위해 HBFG처럼 prefix

헤더로 사용할지는 연구 되어야할 과제이다. 만약 목적지가 같은 EDFG의 다

른 포트에 있으면 그것을 지엽적으로 전송한다. 만약 목적지를 모르면 EDFG

는 ICFG에게 캐쉬 miss라는 의미로 Unknown 패킷을 보내게 된다. 만약

ICFG가 답을 가지고 있다면 EDFG와 똑같이 전송을 수행하고 EDFG의 캐쉬

를 갱신하도록 정보를 보내준다. 만약 ICFG도 답을 가지고 있지 않다면

IASG안에 있는 모든 EDFG의 포트에 전송해주기 위해 IBUFG에 패킷을 전

송한다. (이때에 MAC주소는 ICFG에 등록되어 있으므로 HBFG에 패킷을 전

송할 필요는 없다.) EDFG가 라우팅을 위한 프레임을 받으면, EDFG는 목적

지의 망연동주소를 알고 있는지 결정한다. 만약 그렇다면 적절한 헤더가 만

들어지고 프레임은 전송된다. 목적지를 모르고 있으면 RSFG에 문의한다.

EDFG는 지엽적으로 RSFG에 패킷을 전송한다. HBFG의 문의에 대한 응답이

이루어지면 유니캐스트 데이타 전송은 정해진 헤더와 함께 VC에 전송하는

데이타로 이루어진다. 이 모델에서 그러한 내용은 알려져야 하고, 호스트는

default 전송에 RSFG를 쓰지 않는다. 만약 호스트가 default 라우팅

forwarder를 선택적으로 사용하는 서비스 품질 모델이 채택된다면,

forwarder는 IASG와 소스 HBFG에서 목적지가 같은지에 관계없이 사용된다.

- 브로드캐스트/멀티캐스트 데이타 전송

HBFG가 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 프레임을 전송하기를 원한다면, 유니

캐스트 데이타 전송과 유사한 방법으로 ICFG를 사용한다. 명확히 말하면

HBFG는 ICFG에 문의 메세지를 보내고, ATM 주소와 prefixing 헤더를 얻는

다. 그러나 HBFG는 하나 이상을 돌려 받게 되는데 그 이유는 다음과 같은

다른 전송이 요구되기 때문이다.

. 같은 IBUFG 에 의해 제공되는 다른 HBFG들

. Originating HBFG와 같이 IASG에서의 station을 지원하는 EDFG들

내부 IASG 브로드캐스트/멀티캐스트 전송은, 유니캐스트 데이타 전송과 같이

선택적으로 두개의 점대다중점 연결중 하나를 이어주거나, 정보를 수용하고

이를 내부 IASG전송에서 다른 점대다중점 회로에 전송해주는 IASG에서 다

른 종류의 서버를 가짐으로써 수행된다. EDFG들에 정확한 매체 브로드캐스

트 헤더를 더해주는 것이 가능하다면 두 가지 방법을 묶는 것이 가능할 것이

다.

그러나 이는 MAC 레벨 소스 주소를 가진 HBFG-HBFG 전송에서 매우 복

잡할 것이다. 만약 최소한 어느정도의 헤더 조정이 되지 않는다면, 브로드캐

스트 형식에 가끔 다른 면이 있어서 각 기존 매체 타입을 위한 HBFG로부터

다른 전달이 요구된다. EDFG의 브로드캐스트/멀티캐스트 전달에서 같은 전

달의 종류가 요구된다. 이미 데이타를 전송했다 할지라도, 이것은 매우 복잡

해 보여, 다른 간단한 접근이 요구된다. 그림 6-20 (a) 는 멀티캐스트 메쉬를

보여 주고 그림 6-20 (b)는 멀티캐스트 서버 모델을 보여 준다.

그림 6-20 ATM Level multicasting-Distributed Meshes or Central servers

5) IP over ATM과 MPOA비교

LAN 에뮬레이션이 활발하게 연구되고 있는 동안 IETF에서는 ATM을 경유

한 LAN과 WAN 망계층 프로토콜에서 개발이 요구되었다. 즉, ATM 백본을

경유해서 현재의 LAN과 WAN을 상호 연결하기 위해 ATM 라우터를 이용

한다. IP over ATM과 MPOA가 망 계층 연동인 반면 LANE은 MAC 계층

연동이다. 그림 6-21은 이에 대한 프로토콜 스택을 보여주고 있다.

그림 6-21 ATM 망와 LAN간의 연동

Classical IP over ATM 모델에서 호스트는 같은 subnet내에서는 직접 통신

이 가능하다. 그러나 다른 LIS 간의 두 호스트가 통신하려면 직접 ATM

connectivity가 이들 두 호스트가 가능하더라도 IP 라우터를 통해서만 가능하

다.

그림 6-22 MPOA구현의 필요성

IP over ATM은 개념적으로 매우 단순하나, 종단대종단 서비스 품질을 보장

해주지 못하고, NBMA 서버를 사용하여 홉수를 줄여도 응답 시간이 증가하

며, 네트워크 관리가 복잡해 진다. 일반적으로 현재의 IP over ATM은 망규

모, 성능, 서비스 품질 보장을 포함하여 ATM 기술의 장점을 충분히 활용하

기에는 장애 요소가 많다.

Internet과 ATM기술은 적합하게 결합되어 직접 ATM connectivity가 두 종

단점 간에 제공될 수 있어야 한다. 앞으로 ATM LAN의 발전도 적절한 주소

해석 기법, ATM 멀티캐스팅과 Internet 멀티캐스팅의 맵핑, 보안 문제, 서비

스 품질 connections, 두개의 ATM에서 coherent 라우팅 정책, Internet

segments에 대한 연구가 요구된다.

그래서 ATM에서 Internet의 성공은 어떻게 이들 두 networking 서비스가 통

합될 수 있는가에 크게 의존한다. MPOA 서비스는 종단간 연동 계층

connectivity를 제공하고, 모든 망연동 계층 프로토콜을 지원할 수 있으며, 대

규모의 멀티프로토콜 네트워크를 취급할 수 있도록 설계돼 있다. 그림 6-23

는 MPOA 구현의 필요성을 나타내고 있다.

MPOA 요구사항을 보면 네트워크 계층 멀티캐스팅/브로드캐스팅을 지원해야

하며, PVC와 SVC 지원을 포함하여 UNI 3.1 signaling에 기초하고, ATM 서

비스 품질 파라미터에 망 계층 서비스 품질 맵핑이 요구된다. Encapsulation

은 RFC 1483 LLC/SNAP을 따르고, 기존의 LAN Emulation에서 제공되는

기능 제공과 상호 동작 등이 고려되고 있다.

4. DQDB와 B-ISDN의 연동

가. DQDB의 개요

DQDB는 IEEE에서 MAN을 염두에 두고 표준화한 것이다. IEEE의 P802.6

분과에서는 망의 지름이 50㎞ 내외이며 전송속도가 20Mbit/sec보다 빠른

MAN의 표준화에 착수하였으며 1990년 12월 DQDB가 정식으로 표준화에 착

수하였으며 1990년 12월 DQDB가 정식으로 표준으로 채택되었다.

- DQDB의 현황

DQDB가 표준화될 때까지의 IEEE 표준화 활동을 살펴보기로 하자. 1982년 2

월부터 1984년 7월까지 미래의 원거리 전산망에 대한 토의가 처음으로 이루

어졌다. 이 기간 동안에 토의된 사항들의 특징은 음성 통신을 주 서비스로

하는 전화회사나 위성통신 회사가 그들의 사업 영역을 확대할 목적을 가지고

참여했다는 점이다. 그러나 그 당시에는 원거리 망의 데이터 전송 요구량이

많지 않아서 MAN에 대한 관심을 크게 고조시키지 못했다.

1984년 10월부터 1986년 7월까지의 기간 동안에는 미국의 컴퓨터용품 회사인

Burroughs사가 IEEE 802.6의 활동을 주도해 왔다. Burroughs사의 제안은 슬

롯 있는 고리(Slotted ring) 구조를 가진 광섬유를 기초로 한 음성 및 데이터

종합 통신망이다. 초기에는 50 Mbit/sec의 속도를 가진 망이 제안되었으나

후에 음성 통신의 표준인 DS3 전송 속도에 맞게 개조되었다. Burroughs사의

안은 물리 계층과 MAC 계층으로 구성되어 있으며 이 안이 거의 표준화 단

계에 이를 무렵 Burroughs사가 UNYSIS사로 통합되었다. 통합 후 슬롯 있는

고리를 표준화하려는 활동은 중단되었다.

1986년 11월부터 1990년 12월까지의 기간 동안에는 새로운 표준안의 제안이

촉구되었으며 결국에는 DQDB가 1990년 12월에 IEEE 802.6의 표준으로 정식

채택되었다. 이 세 번째 단계의 초기에는 슬롯 있는 고리를 제안했던 예전의

Burroughs사의 전문가들이 ANSI X3T5에서 표준 채택 중이던 FDDI(Fiber

Distributed Data Interface) 및 FDDI-II와 비슷한 망 구조 및 MAC 프로토콜

을 제안했다. 이 안과 더불어 Telecom Australia에서 제안한 QPSX(Queued

Packet & Synchronous Exchange)가 고려되었다. QPSX는 Telecom

Australia에서 지원한 QPSX라는 회사 이름과 같으므로 회사명과의 혼돈을

피하기 위해 이름이 DQDB(Distributed Queue Dual Bus)로 변경되었다. 이

기간 동안에 진행된 사항의 특징은 IEEE 802.3, 802.4, 802.5에서 표준화된 근

거리 망이 크게 보편화되어 있었으며 널리 보급된 근거리 망을 서로 연결할

필요성이 대두되었다는 점이다. 이러한 요구는 자연히 공중 전화 회사의

MAN에 관한 관심을 고조시켰으며 전화 회사의 주도로 MAN의 표준화가 이

루어졌다. 여기에서 전화회사가 지원한 방식은 DQDB 방식이었으며 DQDB는

여러 번 토의를 거쳐 1990년 12월의 Draft 15(1990년 10월에 발표)를 표준으

로 최종 확정시켰다.

- DQDB의 망 구조

DQDB를 이루고 있는 요소들은 두 개의 서로 전송 방향이 다른 단방향 버스

와 다수의 AU(Access Unit 또는 Node)이다. 각 버스에는 빈 슬롯 또는 망

관리 정보를 내보내는 Head-of-bus가 있다. 이런 DQDB의 구조는 그림 6-23

에 나타나 있으며 여기에서는 Head-of-Bus A를 HOB A로 Head-of-Bus B

를 HOB B로 각각 약칭하기로 한다. 그림에서와 같이 각 버스의 끝은 마지막

노드에서 끝나게 되므로 의도적으로 버스에 전송되는 데이터를 지울 필요는

없다. 각 노드는 두 개의 단방향 버스에 각각, read와 write 선으로 접속되어

있다. 그림 6-24에서와 같이 먼저 read선이 접속된 다음에 write 선이 접속되

어 있으며 어떤 노드에서 버스로의 데이터 전송은 버스에 흐르는 데이터와

노드에서 나오는 데이터를 OR 연산을 시행함으로써 이루어진다. 이와 같이

HOB 기능을 하지 않는 노드는 버스와의 결속력이 아주 적으며 이런 노드가

고장이 나거나 제거되더라도 전체 망의 작동에는 영향이 없다.

그림 6-23. DQDB의 구조(열린 버스 구조)

그림 6-24. AU의 read/write 선 연결 예

그림 6-23에서와 같이 두 개의 HOB가 서로 다른 노드에 있는 DQDB를 열

린 버스 구조라고 하며 이 구조는 그림 6-25에 나타나 있다. 닫힌 버스 구조

에서는 HOB에서 시작된 데이터 흐름이 계속해서 흐르지 않고 끊어지므로

물리적으로는 고리의 형상을 가지지만 논리적으로는 고리의 구조가 아닌 버

스의 구조이다. 닫힌 버스 구조는 DQDB망에 fault tolerant 기능을 더해 주게

된다. 닫힌 버스 구조에서 만약 버스가 끊어지는 고장이 발생하면 HOB 노드

에서 버스의 시작점과 종점을 서로 연결하고 버스가 끊어진 지점의 양쪽 노

드를 새로운 HOB 노드로 만들어서 망을 정상 가동시킬 수 있게 된다.(그림

6-26 참조)

그림 6-25. 닫힌 버스 구조의 DQDB

그림 6-26. 닫힌 버스 구조의 fault tolerant 기능

- DQDB의 전송단위

DQDB의 최소 전송 단위는 슬롯이며 각 슬롯은 표준화된 ATM 셀 크기와

같은 53바이트로 고정되어 있다. 만약 전송해야 할 데이터가 이것보다는 클

경우에는 데이터를 분할하여 전송한 후 목적지에서 재결합된다.

- DQDB 프로토콜의 구조

그림 6-27. DQDB의 노드 기능 모델

DQDB의 노드 기능 모델은 그림 6-27과 같다. 먼저 DQDB는 세 개의 기능

을 정의하고 있다. 이 세 개의 기능은 비연결형 데이터 전송을 위한

MCF(MAC Convergence Function for Connectionless MAC service), 연결

형 데이터 전송을 위한 COCF(Connection Oriented Convergence Function)

그리고 ICF(Isochronous Convergence Function) 등이다. 이 세 개의 기능 중

현재 표준안은 MCF에 대해서만 자세히 설명되어 있고 COCF와 ICF는 각각

의 기능에 대해 언급은 되어 있지만 동작 원리 및 프로토콜이 자세히 설명되

어 있지 않다.

위에 설명된 세 개의 기능 중 MCF와 COCF는 QA(Queued Arbitrated) 기능

에 의해 지원되며 ICF는 PA(Pre-Arbitrated) 기능에 의해 지원한다. QA와

PA의 기능은 OA와 PA에 공히 쓰이는 공통 프로토콜과 접속되어 있으며 세

개의 기능부터 공통 프로토콜까지를 DQDB 계층이라고 한다.

DQDB 계층 중 MCF 기능은 IEEE P802.6에서 정의된 LLC 계층과 접속되며

DQDB 계층과 LLC 계층이 통합되어 OSIRM(OSI Reference Model)의 데이

터 링크 계층을 이룬다. 그 외에 정의된 것은 물리 계층으로서 DS1, DS3 및

STS-3c와의 접속시의 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure)에 대

해 정의되어 있다.

- DQDB의 작동 원리

DQDB는 분산 큐잉의 원리에 의거해 버스에 데이터를 송신할 각각의 노드를

통제한다. 이 분산 큐잉의 실현은 두 개의 단방향 버스에 의해 행해지며 각

노드에 분산된 큐가 마치 하나의 큐와 같이 동작하도록 한다. 분산 큐잉의

원리를 설명하기 위해 먼저 DQDB에서 쓰이는 슬롯의 구조를 간단히 그림

6-28에 설명해 놓았다. 각 슬롯(QA 방식을 지원하는 슬롯)에 있는 한 개의

busy bit은 이 슬롯이 비어 있는지(busy=0) 또는 사용중(busy=1)인지의 여부

를 나타낸다. Request bit(실제로는 3개의 비트로 되어 있으며 세 개의 우선

권 큐(priority queue)를 지원한다.)는 어떤 노드가 전송할 슬롯을 큐에 넣을

때 request=0인 슬롯을 기다렸다 request=1로 만들어 다른 노드들에게 슬롯

이 큐에 들어갔음을 알린다. 각 노드의 작동은 그 노드가 전송할 슬롯이 있

느냐 없느냐에 다라 달라진다. 먼저 노드가 전송해야 할 슬롯이 없는 경우를

가정하자. 각 노드는 두 개의 카운터를 작동시키고 있는데 만약 전송할 슬롯

이 없는 경우에는 RQ(ReQuest) 카운터만 작동한다. 여기에서 두 개의 카운

터는 하나의 버스 작동에 필요한 것이며 두 개의 버스 제어를 위해서는 두

쌍의 카운터가 필요하다. 여기에서는 편의상 버스 A로 슬롯을 전송할 때는

버스 B로 request를 보내어 버스 A의 상류에 있는 노드에게 슬롯이 큐에 들

어가 있음을 알린다. RQ 카운터는 버스 B에 request가 올 때마다 하나씩 증

가하고 버스 A에 빈 슬롯(busy=0)이 지나갈 때마다 하나씩 감소된다. 즉 어

떤 특징 노드에서 RQ 카운터는 그 노드를 중심으로 버스 A의 하류에 있는

노드들이 큐에 넣고 전송대기 중인 슬롯의 개수를 나타낸다. 전송할 슬롯이

없는 경우의 노드 운영 상태는 그림 6-29에 나타나 있다.


Busy bit	Request bit	Payload 및 다른 정보

그림 6-28. 간략화된 슬롯의 구조

어떤 노드(가령 노드 p)가 버스 A에 슬롯을 전송할 경우를 가정해 보. 노드

p는 RQ 카운터의 값을 CD(Count Down) 카운터에 복사하고, RQ 카운터를

0으로 한다. 그 후 버스 B에 request가 오면 RQ를 증가시키고 버스 A에 빈

슬롯이 지나가면 CD를 감소시킨다. 이 때 CD의 값은 노드 p를 중심으로 봤

을 때 버스 A의 하류에 있는 노드들이 노드 p의 슬롯보다 늦게 분산 큐에

등록시킨 슬롯의 총 개수이다. 그러므로 CD 카운터가 0이 될 때 슬롯을 전송

시키는 것은 분산 큐를 하나의 큐와 같이 작동하는 것과 같다. 슬롯을 전송

할 때는 빈 슬롯(busy=0)을 기다렸다 busy=1로 만든 다음 슬롯을 전송한다.

전송할 슬롯이 있는 노드의 작동은 그림 6-30에 나타나 있다.

그림 6-29. 전송할 슬롯이 없을 경우의 노드의 작동

그림 6-30. 전송할 슬롯이 있을 경우의 노드의 작동

PA 기능은 서킷 스위칭을 위해 정의된 ICF를 지원한다. 먼저 HOB이 정기적

으로 PA 슬롯을 만들어 버스에 보낸다. PA 슬롯의 세그먼트에는

VCI(Virtual Channel Identifier)가 있으며 이 VCI로 각 슬롯을 구별한다. 각

노드들은 서킷 스위칭에 의해 접속될 때 이미 어떤 VCI를 사용할 것인가 약

속이 되어 있으며 약속된 PA 슬롯 중 어떤 위치에 데이터를 쓰고 읽을 것인

지 미리 결정한다.

나. DQDB와 B-ISDN과의 연동

IEEE 802.6 분과에서는 1988년 11월부터 현재까지 MAN을 이용한 원거리 데

이터 통신의 접속에 대해서 연구가 진행 중이다. 미국의 Bellcore는 고속 원

거리 데이터 전송서비스를 조기에 실현하기 위해 SMDS(Switched

Multi-megabit Data Service)를 구상하였다. SMDS의 조기 보급을 위하여

SMDS 접속 프로토콜이 IEEE 802.6에서 제안된 MAC 프로토콜과 정렬되도

록 하였으며 추후에 개발 보급된 B-ISDN과의 접속을 위하여 "단순 연동

(Simple Interworking)" 방식을 채택하였다.

5. SMDS와 B-ISDN의 연동

가. SMDS의 개요

SMDS는 비연결형 패킷 교환 서비스로서 원거리망(WAN)에서의 고속 데이

터 통신을 위한 것으로 지역 공중망(LATA) 내에서의 가입자들을 연결한다.

따라서 LATA안에서 광 전송망의 증거를 가져오며 전화망과 같은 큰 공중망

에서의 운용 경험이 중요한 이점이 될 수 있는 SMDS가 각 전화회사(BOC)

의 주력사업의 하나로 관심을 끌고 있는 일은 당연한 일이다. 교환 기능 외

에 또 하나의 SMDS의 이점은 공중망에서 보는 것처럼 가입자가 늘어나고

서비스가 다양해질수록 효율적인 전송로 사용이 가능하다는 것이다. 이러한

경제적인 전송로 이용은 화상 통신 등 광대역 서비스가 추가될 때 더욱 극대

화되기 때문에 광대역 ISDN으로의 진화단계에 있어서 초기 서비스로서 해석

될 수 있는 것이다.

여기서 중요한 것은 미래의 고객을 SMDS 서비스로 유도하기 위해서는 그들

의 데이터 통신의 현재 상황과 당면한 문제를 고려하여 해결책을 제시해야

한다는 점이다. 일반적으로 대형 고객은 이미 자신들의 LAN에 컴퓨터, 망 하

드웨어, 소프트웨어 등 상당한 투자를 했기 때문에 SMDS가 그들의 관심을

끌기 위해서는 최소한의 비용으로 최대의 부가가치를 창출해야 한다.

예상되는 대형 고객들은 이미 LAN, 전용회선, X.25 패킷망 등을 포함한 몇

개의 하부망을 가지고 있다고 판단되며 이러한 다양한 하부망을 연결하는 게

이트웨이와 호스트 컴퓨터 사이에서 망간 프로토콜이 서로 다른 하부망 프로

토콜 위에서 운용되어야 한다. 예를 들어서 국제 운송에서 규격화된 컨테이

너(망간 프로토콜)가 여러 다른 형태의 운송물을 담아서 배, 기차, 트럭 등(하

부망)의 운송을 쉽게 하는 것을 볼 수 있다. SMDS에서는 한 데이터 단위(컨

테이너의 역할)가 9188 옥텟까지의 가입자 정보를 담을 수 있기 때문에 거의

모든 LAN(이더넷, 토큰 버스, 토큰 링, X3T9 FDDI)의 패킷들을 수용할 수

있다.

오늘날 망간 프로토콜로 가장 많이 쓰이는 것은 비연결형으로 end-to-end 신

뢰도 확보와 제어를 위하여 중첩된 수송 프로토콜에 의존하고 있다. DARPA

TCP/IP, ISO 8073/ISO8473 및 Xerox, DEC 등의 자체 프로토콜 등이 이러한

망간/전송 프로토콜 쌍의 예로 들 수 있겠다.

그림 6-31은 SMDS가 가입자 망들의 사이에서 고성능의 하부망으로서의 역

할을 보여주고 있다. 이 역할을 효율적으로 수행하기 위해서는 접속하는 가

입자 망들의 프로토콜과의 호환성이 고려되어야 한다. 즉 SMDS 서비스는

자체적으로 LAN의 기능을 가지되 넓은 지역을 서비스할 수 있어야 한다.

SMDS와 가입자 망간을 접속하는 게이트웨이(혹은 브릿지)는 간단할수록 가

입자 장치에 SMDS를 위하여 필요한 소프트웨어와 하드웨어의 설계가 쉽게

된다. 즉 예를 들어서 가입자는 접속 보드 한 장과 드라이버 소프트웨어만을

설치하여 전화회사의 공중망에 연결함으로서 SMDS 서비스를 받을 수 있게

끔 되어야 한다.

그림 6-31. 가입자 망간에서의 SMDS

SMDS는 좀 더 나은 패킷 기술을 사용해서 비연결, 주문형(on-demand) 서비

스를 제공한다. SMDS는 비연결 서비스이기 때문에, 고객들이 서로 통신하기

위해서는 SMDS 지원 네트워크에 접속하기만 하면 된다. 고객은 SMDS를

사용해서 통신하려고 점대점 링크나 가상 연결을 구축할 필요는 없다.

- SMDS의 주요 특징

모든 SMDS의 주소는 ITU-TS(International Telecommunication Union -

Telecommunications Sector) 권고안 E.164에 따라 제작되는데, 국가 코드와

국내적으로 의미 있는 번호의 두 부분으로 나눠진 숫자로 지정된다.

SMDS는 SMDS 패킷 송신자가 소스 주소를 소스 SMDS 인터페이스에 할당

된 SMDS 패킷에 연결시켰는지의 여부를 검사하는 기능을 가지고 있다.

또,SMDS 패킷에 개별적으로 주소를 할당하고 독립적으로 SMDS 패킷을 독

립적으로 전송할 수 있는 기능을 가지고 있다.

고객이 데이터 복사본 한 부를 네트워크로 보내서 여러 지역으로 전송할 수

있도록 해 준다.

고객이 두 개의 심사 목록을 갖도록 해 준다. 하나는 개인 주소용이고 하나

는 그룹 주소용이다. 이 주소 목록에는 고객이 송·수신할 수 있는지의 여부

를 가리키는 주소가 들어 있다. 고객이 SMDS 패킷을 보낼 때, SMDS를 지

원하는 네트워크는 SMDS 패킷에 연결된 도착 주소를 점검해서 고객이 그

도착지로 패킷을 전송할 수 있는지의 여부를 결정한다. SMDS 패킷을 받는

고객보다 먼저, SMDS를 지원하는 네트워크가 SMDS 패킷에 연결된 소스

주소를 점검해서 고객이 소스로부터 패킷을 수신할 수 있는지의 여부를 결정

한다.

나. SMDS의 B-ISDN과의 연동

고속 데이터 서비스에 대한 높은 시장성 때문에 최단시일 내의 SMDS 서비

스 제공을 위하여 MAN 기술을 최대한 활용하여 SMDS를 정의하였지만

SMDS 서비스는 중장기적으로 계속 시장성을 유지할 것이 예상되며 또한 시

간이 흐르면서 다른 다양한 광대역 서비스들과 중복이 될 것으로 예상된다.

B-ISDN 기술은 150 Mb/s의 SONET 광전송 시스템에 기초한 ATM 전송

및 교환 기술로서 영상, 화상 서비스 등 다양한 광대역 서비스들을 좋은 성

능으로 제공하게 될 것이다. 따라서 SMDS 가입자들에게 중요한 것은

B-ISDN과의 호환성 유지로 쉽게 새로 제공되는 광대역 서비스들을 이용할

수 있어야 한다.

따라서 SMDS를 지원하는 기술의 명세들, 특히 SNI의 성격은 이러한

B-ISDN으로의 진화를 고려하고 있다. SNI의 근간이 되는 MAN의 IEEE

P802.6 표준화는 B-ISDN의 ATM 셀과 MAN의 기본 단위는 서로 같은 53

옥텟(5 옥텟 헤더와 48 옥텟 정보)으로 구성되며 주소 필드도 64비트로 이루

어져 호환성이 용이하게 구성이 되어있다. 하지만 SMDS가 현재 비연결형

서비스로 정의가 되어 있기 때문에 실시간 영상통신 등을 제공하기 위해서는

연결형 서비스의 기능이 보강되어야 한다.

SMDS 공중망에서 필요한 고속 패킷 교환기는 초기에는 MAN 기술에 기초

한 교환기로 후일에는 ATM에 기초한 B-ISDN 교환기로 대체할 수가 있다.

따라서 SMDS 서비스는 후일 나올 B-ISDN의 서비스 환경을 조기에는 구축

하는 역할을 담당하면서 단시일 내에 제공할 수 있는 서비스라고 볼 수가 있

다.

Bellcore에서는 SMDS가 다음과 같이 진화할 것이라고 생각했다. SONET을

이용한 ATM 방식의 ISSI(Inter-Switching System Interface) 기능과 ATM

방식의 ICI(Inter-exchange Carrier Inter face)가 제공되어 망 요소들을 확장

시키는 동시에 운용 시스템의 기능이 강화된다. 그 후, UNI(User-Network

Interface)에서도 ATM 셀 방식을 이용하여 다양한 서비스를 제공하며 이에

따른 SMDS 접속 기술(SIP)과 B-ISDN 간의 연동이 용이하게 된다.

6. 프레임 릴레이와 B-ISDN 연동

가. 프레임 릴레이의 개요

프레임 릴레이는 WAN(Wide Area Networking) 서비스에 있어서 대단히 성

공적이었고, ATM이 기존의 ATM 셀 서비스와 프레임 릴레이 서비스를 포

함한 폭넓은 네트워크 서비스를 제공하기 위한 기간망으로서의 자리가 점점

확고해지고 있다. 수년이 지나면 ATM이 가장 중심적인 네트워크 기술로 자

리를 잡을 것이다. 그러나, 앞으로 당분간은 프레임 릴레이 서비스와 ATM

셀 서비스가 상당히 오랜 기간 공존할 것으로 예상된다. 그 이유로는 첫째,

ATM이 충분히 보급되어 사용이 안정화되고, 비용 절감을 가져오는 데에는

상당한 기간이 소요될 것이며, 둘째로는 지금까지 FR을 사용하고 투자해온

사람들이 당장 ATM 셀 릴레이 서비스와 장비들에 관심을 돌리지는 않을 것

이기 때문이다. 이렇게 공존하는 상황이 발생함에 따라 FR와 ATM 네트워크

들 간에 상호연결과 FR와 셀 릴레이간의 내부적인 동작을 연결시켜 줄 필요

성이 생겼다. 본문은 FR와 ATM 셀 릴레이 및 네트워크와의 연동, 그리고

앞으로의 전망에 대해 다루겠다.

FR와 ATM 두 형태의 네트워크는 peer-to-peer 구성 또는 계층적 구성 아

니면 두 구성의 혼합된 형태로 연결될 수 있다. Peer-to-peer 구성에서는

ATM과 FR은 ATM 종단과 FR 종단간에 서로 통신할 수 있는

B-ICI(Broadband Interexchange Carrier Interface)에 기초하여 구성된다. 반

면, 계층적 구성에서는 ATM 망은 종단의 사용자들에 대한 직접적인 접속을

하지 않는 단순한 기간망으로서의 역할만 담당하기 때문에, 하나 이상의 FR

망이 연결될 수 있다. 이 경우 UNI(User-Network Interfaces)들을 거치게 되

는데, 이들이 FR에 기초하는지 ATM에 기초하는지는 프로토콜 전환이 어디

서 이루어지는가에 달려있다. 위의 두 방식에 따라 두 형태의 연동이 있을

수 있는데 이를 망 연동과 서비스 연동의 차원에서 그림 6-32에 나타내었다.

망 연동의 차원에서 살펴보면, 각각의 종단에서는 같은 프로토콜이 사용되지

만, 그 종단들 중간 부분에서는 서로 다른 프로토콜이 사용된다. 각 방향으로

의 프로토콜 전환은 망 내부에서 이루어지고, 그 중간에 다른 프로토콜의 존

재를 각 종단의 사용자들은 알 수 없다. 반면 서비스 연동의 차원에서 두 종

단의 사용자들은 서로 다른 프로토콜을 사용할 수 있고, 서로 peer들로써 서

로 통신하게 된다. ATM 포럼과 프레임 릴레이 포럼은 프레임 릴레이/ATM

PVC 망 연동과 서비스 연동에 대한 합의문을 승인하였다. 망 연동은 각 FR

종단들 사이에 FR 정보가 ATM 공중망을 타고 교환될 수 있게 해준다. FR

종단은 ATM 망에 연결되어 있을 수도 있고, FR 망에 연결되어 있을 수도

있다. 전자의 경우, FR CPE(Customer Premise Equipment)가 FR을 ATM으

로 매핑시켜주게 되며, ATM AAL5(Adaptation Layer type5)의 FR

SSCS(Service-Specific Convergence Sublayer)내의 FR-specific 함수들을 수

행하는 것이 요구된다.

그림 6-32. 프레임 릴레이와 ATM 셀 릴레이 연동

a) 망 연동, b) 서비스 연동

반면, 서비스 연동에 있어서는, FR망의 FR CPE는 ATM망의 ATM CPE와

의 연동 시에 서로 다른 프로토콜을 사용하더라도 사용자 입장에서 그 프로

토콜을 전환시켜주는 작업 없이 투명하게(transparent) 동작한다.

프레임 릴레이는 종단 사용자 설비의 처리 용량과 계속적으로 증가하는 지능

을 만족시키고 에러가 없는 물리적 전송 매체 필요로 인해 X.25로부터 나온

고속 패킷 기술이다. 본질적으로 FR 개념의 중심은 X.25 프로토콜의 데이터

연결 계층 프로토콜인 LAP-B(Link Access Procedure the B-Channel)의 오

버헤드와 기능들을 상당 부분 제거한 것으로 생각할 수 있다. 그리고 데이터

수송 계층의 전송 단위가 "프레임"인 데에서 그 이름이 유래했다. 노드들 사

이에서 연결 계층내의 순서 재배열 또는 오류 정정 그리고 재전송이 이루어

지지 않으므로, 처리율이나 지연 처리 성능에 있어서 매우 향상되었다. 프레

임 내에서 오류가 발생한 경우에는 각 종단의 더 높은 계층에서 오류 정정

메커니즘을 요청하기만 하고 그 이외의 수정 과정을 거치지 않는다. 더욱이

FR은 연결형 서비스로써 프로토콜은 일반적으로 FR 인터페이스 또는 FR

UNI(FRI 또는 FUNI)로 알려진 사용자와 FR망 사이의 인터페이스를 제공한

다. 두 FR 스테이션 사이에는 데이터 전송 세션을 구축하기에 앞서

PVC(Permanent Virtual Connection) 또는 SVC(Switched Virtual

Connection)로 연결을 구축하는 것이 필요하다. FR의 중요한 특징은 비대칭

적인 방식으로, 필요에 따라 대역폭과 성능을 접속 속도까지 조정이 가능하

다는 것이다. 일반적으로 56 Kbps, N×64 Kbps, 1.544/2.048 Mbps(T1/E1)의

접속 속도를 지원한다. ITU(International Telecommunication Union)와

ANSI(American National Standard Institute)에서는 FR을 세 개의 영역, 즉,

service description, core aspects, signaling으로 구분 짓고 있다. (그림 6-33,

표 6-3)

표 6-3. 프레임 릴레이 표준


범주	ITU-T 표준	ANSI
Service description	I.233	T1.606
Core aspects	Q.922 부록 A	T1.618
Signalling	Q.933	T1.617

그림 6-33. 프레임 릴레이 프로토콜 스택

Service description은 전반적인 프레임 릴레이의 서비스와 명세에 대한설명

을 해 준다. 정보 전송 속성, 접속 속성, 일반 속성과 같은서비스 속성들이 정

의되어 있다. I.233의 부록 A에는 처리율, 전송지연, CIR(Committed

Information Rate(CIR), 그 외의 통계 적인 성능 지수들이 정의되어 있다.

CIR은 망이 일반적인 데이터 전송 세션 중에 사용자에게 지원해야 할 정보

전송율을 나타낸다. PVC 환경에서 CIR은 사용자와 망 제공자사이에서 조정,

제공되는 변수이고 SVC 환경에서는 호 설치 중 조정이 된다. CIR과 관련하

여 시간 간격(T_c)은 사용자에게 위임된 양의 데이터(B_c)와 이를 넘어선 양의

데이터(B_e)를 보내는 데 걸리는 시간의 차이이다. 이들 변수들 사이의 관계는

다음과 같다.

(CIR>0)이고 (B_c>0)이고 (B_e=0)이면 T_c=B_c/CIR

(CIR=0)이고 (B_c=0)이고 (B_e>0)이면 T_c=B_c/링크의 접속 비율

(CIR>0)이고 (B_c>0)이고 (B_e>0)이면 T_c=B_c/CIR과 EIR=B_e/T_c

여기서 EIR은 과도 정보율이다.

또 다른 성능 변수로는 RER(Residual Error Rate)이 있는데 이 값은 전달된

올바른 총 SDU(Service Data Unit)/필요한 총 SDU로 나타내어지며 1로 정

의되어 있다. ITU의 권고안 I.370은 흐름 제어와 혼잡 관리에 대한 명세를 포

함하는데, 혼잡 관리는 혼잡 방지, 혼잡 제어, 혼잡 복구와 같은 기능들을 제

공한다. 흐름 제어 메커니즘은 혼잡 제어에 도움이 된다.

프레임 릴레이의 core aspect들은 ITU-T Q.922와 ANSI T1.618에 근거하며

프레임 형태, 필드, 그리고 혼잡을 관리하는 방법들에 관한 명세를 제공한다.

그림 6-34에서 FR 형태와 3가지의 가능한 헤더의 형태를 볼 수 있다. FR 형

태는 HDLC(High-Level Data Link Control)의 프레임 형태와 유사하다. 끝

부분의 플래그 정보는 프레임의 한계를 정해 준다. 2 바이트의 FCS(Frame

Check Sequence)는 전송 중에 발생한 비트를 결정하기 위한 CRC-16 코드를

포함하고 있다. 헤더 내의 EA(Extended Address)비트는 헤더의 크기를 줄이

거나 늘리는데 사용된다. DLCI(Data Link Connection Identifier)비트는 FR

망 상의 사용자와 접속 노드 사이의 VC(Virtual Circuit)들을 구분하거나 규

정하는데 사용되므로, 여러 연결을 다중화하는데 사용된다. D/C 비트는

DLCI 또는 DL-CORE 제어 표시라 부르고 DLCI의 마지막 6비트가 DLCI로

해석될 것인지 DL-CORE로 해석될 것인지를 알려주는 데 사용된다.

C/R(Command/Response) 비트는 응용 프로그램에 따라 정해지고

end-to-end 메시지들을 상호 연관짓는 데 사용된다. FECN(Forward Explicit

Congestion Notification) 비트는 망의 목적지에서의 혼잡을 알려주는데 사용

되며, 정보를 받아들이는 속도를 감소시킨다. BECN(Backward Explicit

Congestion Notification) 비트는 정보 공급원에서의 혼잡을 의미하며, 혼잡

방지 절차를 시행한다. FECN과 BECN 비트의 사용은 선택 사항이며, 망 또

는 사용자 구분 없이 사용이 가능하다. DE(Discard Eligibility) 비트가 설정

되어 있으면 망 혼잡이 발생한 경우 낮은 우선권을 가지는 프레임으로 간주

되어 전송이 중단될 수 있다. 이 비트 역시 사용자, 망 모두 설정할 수 있다.

DLCI는 프레임 내의 계층 관리에서 보존되며, 흔히 "CLLM(Consolidated

Link Layer Management)"은 FR 노드가 각 종단 시스템에 여러 가지 동작이

나, 문제, 또는 상태 따위를 사용자 프레임과는 별도로 알려주는 데 사용된다.

CLLM 메시지의 리스트는 FR 표준의 core aspects 내에 정의되어 있다.

SVC들과 호들 간에 연결을 확립하거나, 해제하는 것에 대해서 사용자와 망

간의 신호 전송 절차가 ITU-T Q.933과 ANSI T.1 617에 나와 있다. 상호 호

환성의 요구로, 프레임 릴레이 포럼은 UNI와 NNI(Network-Network

Interface)에 관한 사항을 좀 더 간단한 쪽으로 명세를 개정하였다. 다른 망

스위치들과 많은 다른 FR서비스 제공자들이 있고 사용자들이 전세계적으로

분포되어 있으므로, 그들 사이에 상호 호환성을 확립할 필요가 있다. ANSI의

T1.617 부록 D에 기초하여 프레임 릴레이 포럼은 NNI로 알려진 상호 연결

표준을 정의하였다. NNI는 서로 다른 캐리어들을 서로 연결하는데 필요한 프

로토콜과 절차를 정의한다. NNI가 정의하는 주요 동작들은 추가되거나, 삭제

되는 PVC를 알려주고, UNI또는 NNI의 오류 상황에 대해 알려주거나, PVC

세그먼트들이 사용가능한지 불가능한지에 대한 정보를 제공해 주며, FR 노드

들 사이의 링크와 특정한 노드를 확인하는 등이다. 이런 동작들은 PVC의 상

태 정보를 가지고 있는 현재 상태(S)와 상태 질의(SE) 메시지들을 교환함으

로써 이루어진다.

그림 6-34. 프레임 릴레이의 프레임과 헤더 형태

a) 전형적인 HDLC 프레임 b) 프레임 릴레이 프레임 c) 프레임 릴레이 헤더

형식

나. 프레임 릴레이와 B-ISDN의 연동

- B-ISDN에서의 프레임 릴레이 서비스 제공 모델

B-ISDN에서 프레임 릴레이 서비스를 제공하기 위하여 ITU-T에서는

AAL-type 5를 정의하고 있다. B-ISDN에서의 프레임 릴레이 서비스 제공

모델을 그림 6-35에 나타내었다. 그림에서 연결형 데이터 정합 장치(FR-TA)

는 기존의 프레임 릴레이 단말을 B-ISDN에 접속시키는 기능을 수행하며,

FR IWU(Inter-Working Unit)는 프레임 릴레이 망과 B-ISDN망을 정합시키

는 기능을 가지는 네트워크 어댑터이다.

그림 6-35. B-ISDN을 통한 프레임 릴레이 서비스 제공 모델

- 시스템 구조

연결형 데이터 정합장치(FR B-TA)는 기존의 프레임 릴레이 단말을 보유한

가입자가 B-ISDN의 고속 광대역 서비스를 이용할 수 있도록 하는 단말 정

합 기능을 담당한다. FR B-TA의 1차 시작은 ANIA, BPA, FRIA로 구성되

며, 기능적인 측면에서 분류하면 FR B-TA는 FRIA H/W블록, FR 프로토콜

정합 블록, FR 계층 관리 블록, 시스템 관리 블록, B-ISDN 프로토콜 처리블

록으로 구성된다. 그림 6-36에 FR B-TA의 전체적인 시스템 구조를 나타내

었다.

그림 6-36. 프레임 릴레이 B-TA 시스템 구조

프레임 릴레이 프로토콜 정합 블록은 FR CPE와 FR B-TA 간 가변 길이의

데이터 프레임을 PVC에 기초하여 연결형으로 B-ISDN을 통해 전달하는 기

능을 가지고 있다. 또한 B-ISDN으로부터 수신된 데이터는 가입자 장치 방향

으로 프레임을 전달한다. 이 블록은 DL-CORE 기능 유니트와 FR-SSCS 기

능 유니트로 구성된다. 가변 길이의 프레임은 할당된 영구 가상 채널을 통해

두 종단 시스템간에 전달된다. 각 프레임은 데이터 링크 연결 식별자(DLCI)

에 의해 주소 부여가 이루어지며, 이 DLCI는 통신하는 특정 종단 장치간은

연결하는 PVC(VPI/VCI)와 관련된다. DL-CORE 기능 유니트는 R 인터페이

스의 프레임 릴레이 데이터 링크 계층인 ITU-T Q.922의 핵심 기능을 담당

하는 유니트이며, FR-SSCS 기능 유니트는 ITU-T I.365.1의 규정을 처리한

다. R 인터페이스와 프레임 릴레이 데이터 링크 계층은 FR CPE와 FR

B-TA간 가변 길이의 데이터 프레임을 PVC에 기초하여 연결형으로 전달하

는 기능을 가지고 있다. 이 계층에서는 어드레싱 기능을 제공하며, 사용자 데

이터를 CPE에 트래픽 레벨을 표시하며 비트 오류를 검출한다. 또한 이 계층

에서는 프레임 경계 식별을 제공하는데 이를 위해 송신 측에서는 0비트 삽입

이 이루어질 수 있고, 수신 측에서는 0비트 제거가 이루어질 수 있다.

FR-SSCS는 B-ISDN AAL5의 서비스에 특정한 부분의 하나로 Q.922에 기초

한 프레임 릴레이 프로토콜과 B-ISDN 프로토콜간의 연동을 위해 사용된다.

- FR B-TA프로토콜 모델

B-ISDN망은 그 전송 방식으로 ATM 망을 채택함으로써 FR B-TA는 프레

임 릴레이 프로토콜을 ATM 프로토콜로 정합시키는 것을 그 기본 동작으로

하여 사용자 처리 및 호 처리 정보를 정합시킨다. FR B-TA와 ISDN 사이의

호 제어는 서비스 가입 시에 관리 평면의 연결관리 기능에 의해 연결 경로를

미리 설정하여 놓은 반영구적 연결 방식을 사용하거나 데이터를 전달하고자

할 때마다 제어 평면의 기능에 속하는 신호 방식을 사용하여 제공될 수 있

다. FR B-TA의 구현에 있어서 그 모델이 될 수 있는 프로토콜 구조를 SVC

인 경우와 PVC인 경우로 나누어 그림 6-37에 나타내었다.

다. 프레임 릴레이 망의 진화와 ATM 연동

프레임 릴레이와 ATM 사이의 연동은 몇 단계의 구조적인 과정을 거쳐서 진

화할 것이다. 그림 6-38은 8개의 사용자 지역으로 이루어진 하나의 기업망의

진화 과정을 세 단계로 나타내었다. 이 그림에서 (R)은 원격 사이트(remote

site), (H)는 허브 사이트(hub site), 실선은 FR으로 연결된 공중망, 점선은

ATM으로 연결된 공중망을 각각 나타낸다.

그림 6-37. FR B-TA 프로토콜 모델

첫 단계를 살펴보면, ATM은 FR 스위치들에 낮은 동작 비용의 구간 교환과

큰 용량을 제공해 주는 중심적인 기간망으로 볼 수 있다. 오늘날의 FR망의

구조는 일반적으로 DS-1 비율 상호 전환 트렁크들을 가진 메쉬 형태로 연결

된 FR 스위치들로 구성되어 있다. 이러한 메쉬 형태의 망이 크기가 증가하고

DS-1에 대한 사용자들이 접속하기 위한 대역폭의 요구가 증가하면서, 메쉬

형태의 국간 네트워크 장치를 관리하고 동작을 유지하는 데에 드는 비용이

엄청나게 증가하게 되었다. ATM 스위치들이 FR 스위치들의 구간 교환기로

서의 역할을 담당하게 되면서 이러한 상황은 크게 향상되었고, 그에 따라 FR

드들 사이에 DS-1보다 더 큰 트렁킹과 메쉬 형태의 국간 네트워크 장치는

별 형태의 구조를 갖도록 요구되었다. 이런 구조에 있어서 ATM은 단순히

FR 노드들 또는 FR 망간의 브리지로서의 역할을 담당하며, 종단 사용자들은

ATM 망과 직접 연결되지 않는다.(그림 6-38a) 두 번째 단계를 보면, ATM

망과 FR 망이 서로 동등한(peer) 망이 되었다는 것을 알 수 있다. 이 단계에

서 ATM은 FR 노드들에 기간망이 될 뿐 아니라, ATM 노드들에 의해 직접

적인 ATM 서비스를 제공받게 된다. 어떤 하나의 망은 ATM 망을 사용하는

종단과 ARE과 FR 망을 사용하는 종단 모두를 가질 수 있다. 이 경우 사용

자들 사이에서 두 개의 서로 다른 프로토콜을 peer 차원에서 연동시켜 줄 필

요성이 발생하게 된다. 대부분의 원격 사이트들이 DS-1 이하의 속도를 갖는

FR로 연결되어 있고, 몇 개의 허브는 DS-3 이상의 속도를 가지는 ATM 망

으로 연결되었을 때 그 와 같은 필요성에 대한 예를 찾을 수 있다. 그러나

이 경우 ATM 망은 허브에 가해지는 속도 문제만을 해결 할 뿐, FR에서 가

능한 것 이상의 서비스는 제공하지 못한다.(그림 6-38b) 진화의 세 번째 단계

는 다음의 두 가지 사항으로 인해 나타나게 될 것이다.

먼저, 기존의 FR 망 설비가 노화되어 이의 대치는 비용 효율이 높은 ATM

망 장비로 대체될 것이라는 점과 ATM의 우수한 QoS 지원 하에서 이득을

볼 수 있는 새로운 응용 프로그램들이 나타날 것이라는 점에서이다. 이 단계

에서 FR은 peer 망으로서보다는 어떤 망에 접근하는 기술로 남아 있게 될

것이다. (그림 6-38c) 즉, FR은 전용 사설 라인(DS-1,DS-3,OS-3)과 가정용

전화 라인을 포함하여 ATM 망에 연결이 가능하게 해 주는 ATM 접속 기술

들 중 하나가 될 것이다. 대부분의 FR기능들은 ATM 교환 장비의 인터페이

스 모듈 내에 존재하게 될 것이고, FR 교환 노드들은 연결하는 역할보다는

트래픽 집합의 역할을 수행하게 될 것이다.

그림 6-38. FR과 ATM망의 진화 과정

7. B-ISDN에서의 비연결형 서비스

B-ISDN은 기존의 통신서비스는 물론 음성, 영상, 그리고 초고속 데이터 서

비스 등 다양한 통신서비스들을 제공할 것이다. B-ISDN이 수용해야 할 동신

서비스는 ISDN에서 제공되는 서비스 외에 무엇보다도 큰 대역폭이 요구되는

비디오 관련 서비스와 B-ISDN을 경유한 고속 데이터통신 서비스이다. 이러

한 B-ISDN을 통한 고속데이타 통신의 실현에 대한 예는 B-ISDN을 경유한

LAN이나 MAN의 접속이다. 근거리의 컴퓨터와 단말기의 통신을 위한 근거

리 지역망(LAN)의 보급이 급격히 확산되었다. 이에 따라 LAN의 사용자들은

공중망을 통한 LAN간의 통신요구가 증대되었으며 근거리이상의 범위와 향상

된 전송 속도를 가진 MAN이 등장하여 LAN의 상호연결에 사용되었다.

ATM망이 공중망으로 제기됨에 따라 이러한 LAN/MAN의 상호연결을 통한

비연결형 데이타 서비스의 제공이 ATM망에서 제공해야할 초기의 중요한 서

비스로 보여진다. LAN/MAN을 광역 ATM망을 통해 연결하는 것은 이들의

서비스 영역을 확장하는데 필수적이며 B-ISDN(ATM망)의 고속 데이타 서비

스와 망의 초기 사용자 수요의 상당부분을 차지할 전망이다. 본 절에서는

ATM망에서 LAN/MAN의 접속을 통한 비연결형서비스를 제공하는 방안을

하며 이에 따른 세부적인 문제와 해결방안에 대한 연구들을 살펴본다. ATM

은 동기 전송 방식(STM)에 대응하는 의미로 사용자에 대하여 멀티미디어 통

신의 접속을 통일할 수 있게 하고 통신서비스 측면에서도 어떠한 전송매체나

트래픽에 대하여도 대응할 수 있게 하는 장점을 지닌다. ATM망은 음성, 데

이타, 화상 정보 등의 광범위한 서비스를 수행하므로 이들 광범위한 서비스

들에 대한 대역폭, 셀 지연, 그리고 셀 손실 요구 등이 매우 다양하게 존재한

다. 여러 다른 트래픽원들로부터 발생되어 전송되는 ATM 데이타 셀들을 각

가상 연결의 서비스품질을 만족하면서 통계적으로 다중화하기 위해서는 망

자원관리, 연결 수락제어, 사용 파라미터제어, 우선순위제어, 그리고 혼잡제어

등의 트래픽 제어기술이 필수적이다. 이중 망관리제어와 연결 수락제어를 통

해 사용자가 요구하는 서비스품질을 만족시키는 최소의 망자원을 할당함으로

써 통계적 다중화이득을 얻게 된다.

한편 고속 데이터 통신을 위하여 근거리에서 널리 사용되고있는 LAN의 광역

을 통한 접속은 이미 기존의 PSTN의 디지틀 전용선 이용, X.25 패킷 교환망

이나 프레임 릴레이 서비스에서 시도가 되어 왔으나 공중망에서의 전송품질

저하 및 전송매체의 속도제한등으로 인하여 LAN의 실제 성능보다 저하된데

이타 통신 서비스를 제공하게 되는 한계성이 있다. B-ISDN을 통한 LAN의

접속은 지역적인 한계성을 극복하여 광역으로 LAN 서비스와 동등한 비연결

형 데이타 서비스를 제공할 수 있게 하므로 추후 B-ISDN에 있어서 중요한

고속 데이터 통신 서비스가 될 것이다.

ATM망은 연결형 모드로 동작하는 반면 이미 널리 퍼져 있는 대부분의

LAN/MAN은 비연결형 모드로 동작한다. ATM망에서는 연결형 서비스를 제

공함에 있어서 두 사용자간에 연결 설정 과정 시에 트래픽 성질에 관한 정보

를 기초로 망자원, 특히 대역폭을 연결에 할당해 준다. 이에 비해 비연결형

서비스의 경우에는 트래픽 성질을 미리 알 수 없으므로 ATM망에서 비연결

형 서비스에 대한 대역폭 할당은 연결형 서비스와는 다른 방식으로 행해져야

하며 대역폭을 효율적으로 사용하면서 서비스품질을 향상시킬 수 있는 방안

이 필요하다.

가. ITU-T 권고

ITU-T 권고안 I.327에 의하면 B-ISDN에서 비연결형 서비스를 제공하기 위

한 일반적인 방법으로 두 가지의 방법 (간접 제공방식과 직접 제공방식)이

제안된다. 이 두 가지의 비연결형 서비스 제공방안의 각각의 구조내에 여러

가지의 옵션들이 가능하다.

(1) 간접 제공 방식

간접 제공 방식에서는 ATM망의 연결형 기능을 이용하여 비연결형 서비스를

투명하게 제공한다. 망간 연동장치(IWU)는 LAN/MAN과 ATM망간의 인터

페이스가 된다. 접속되고자 하는 모든 LAN/MAN들은 망간 연동장치를 통해

가상 연결로 상호 연결된다. 이러한 연결들은 영구 가상 연결(PVC:

Permanent Virtual Connection)이거나 스위칭된 가상 연결(Switched Virtual

Connection)이다. 망간 연동장치간의 연결이 PVC인 경우에는 ATM망을 통

해 망간 연동장치간의 연결이 항시 설립되어 있으며 어느 한 망간 연동장치

는 다른 모든 연동장치로의 영구 가상 연결이 존재해야 한다. PVC의 연결

종류는 가상 경로 연결(Virtual Path Connection)이다. IWU로 ATM망을 통

해 전송할 데이타(패킷)가 도착하면 목적지 IWU로의 가상 경로 연결내의 사

용되지 않고 있는 가상 채널 연결을 선택하여 패킷을 전송한다. SVC의 경우

LAN/MAN의 호스트에서 데이타(패킷)가 발생하여 IWU에 도착하면 목적지

IWU까지의 연결이 ATM망의 신호 기능(Signalling function)에 의해 설립된

다. 이 연결은 가상 채널 연결(Virtual Channel Connection)으로서 패킷의 전

송이 끝난 직후 해제되거나 이후에 같은 목적지를 가지는 패킷의 도착에 예

비하여 일정한 지연 시간 후에 해제된다. PVC와 SVC의 선택은 망의 크기와

요구되는 서비스 품질에 따라 선택되어 진다. SVC는 전송될 패킷이 있을 때

에만 연결이 설립되므로 변동이 용이하고 PVC보다는 확장성(scalability)이

있다. PVC는 연결이 항상 유지되어 전송할 데이타가 없을 경우에도 망자원

을 소비하므로 망자원의 사용 효율이 나쁘고 접속되는 LAN/MAN의 수가 많

을 때는 더욱 그러하다. 그러므로 망의 규모가 작은 경우에 적당하다.

SVC는 과도한 연결의 설립과 해제에 따른 연결 설정 오버헤드의 문제점을

가지는데 연결 설정 지연으로 인해 연결 설립이 진행되는 동안 패킷은 IWU

의 버퍼에 저장되어 결과적으로 전송 지연이 길어지고 버퍼 오버 플로우로

인한 패킷의 손실이 일어난다. 더군다나 광역망 환경에서는 전달 지연

(Propagation delay)으로 인해 연결 설정 지연시간이 상당히 길어지므로 이러

한 문제점이 심화된다. 반면에 PVC는 IWU사이의 연결이 항상 존재하므로

연결 설정 지연에 따른 문제점이 없다는 장점을 가진다. 간접 제공 방식은

연결이 PVC인 경우 데이타 트래픽의 큰 버스트성으로 인해 대역폭 사용 효

율이 저하되며 SVC에서는 시그날링 오버헤드로 인한 확장성 문제와 연결 설

정 지연으로 인한 전송 지연 때문에 결과적으로 간접 제공방식은 ATM망이

광역망으로서 LAN/MAN의 비연결형 데이타 서비스를 제공하기에는 적합하

지 않다.

이러한 문제점들을 해결하는 방안중의 하나로 제시된 것이 최선형 또는 ABR

(Available Bit Rate) 서비스이다. ABR서비스는 망내에서 사용되지 않고 있

는 대역폭을 이용하여 비연결형 트래픽을 수용하는 방안이다. 망에서는 피드

백을 이용하여 IWU에게 망내의 혼잡상황을 알리고 IWU는 이러한 피드백정

보를 이용하여 망의 상태에 따라 전송률를 조절한다. 이러한 방법은 ATM

LAN에서 매우 효과적이다. 하지만 매체 전달지연이 큰 광역 환경에서는

ABR과 같은 피드백 기반 서비스는 망요소 내에 하드웨어적인 지원없이는 가

능하지 못하다.

간접제공방식의 여러 가지 변형이 ATM 포럼과 IETF (Internet Engineering

Task Force)의 IP over ATM 그룹에 의해 연구되어 왔다. 이러한 방안들은

망 자체가 비연결형 서비스를 사용자에게 제공하지 않지만 단지 ATM 가상

연결이 비연결형 서비스의 제공에 사용된다는 점에서 간접제공방식과 유사하

다. ATM 포럼에서는 LAN 에뮬레이션을 통한 비연결형 서비스에 초점을 두

었다. IETF의 접근방식은 MAC 계층이 아닌 IP 계층을 통해 비연결형 서비

스를 제공하는 점에서 ATM 포럼과 다른 접근방식을 보인다. LAN 에뮬레이

션과 IP over ATM에 대해서는 6 장 1 절에 자세히 언급된다.

IETF와 ATM 포럼의 방안은 ATM LAN과 Internet 내에서 적용될 것으로

보인다. 광역 공중망으로 사용될 B-ISDN에서는 다른 접근방안, 즉 직접제공

방식으로써 간접제공방식의 단점이 해결될 수 있다.

(2) 직접 제공방식

직접 제공방식에서는 ATM망 내부에 비연결형 서버(CLS, Connectionless

Server)를 두어 이것을 통하여 비연결형 데이타의 수송을 직접 제공한다.

CLS-CLS간의 연결들은 연결 설정 지연으로 인한 문제를 없애기 위해 PVC

로 이루어진다. 이러한 CLS간의 연결들은 ATM망 위에 중첩된 가상 비연결

형 망(Virtual Overlayed Connectionless Network)을 형성한다. IWU는 단지

이 가상 비연결형 망으로 패킷을 전달하면 된다. 그러므로 간접 제공방식에

서 IWU가 다른 모든 IWU로의 연결을 가져야 하는 것과는 달리 직접 제공

방식에서는 CLS까지의 하나의 연결만을 가지면 된다. 소스 IWU는 이

IWU-CLS간의 연결을 통해 가상 비연결형 망으로 패킷을 전달하면 각 CLS

는 패킷을 전달할 다음 CLS나 IWU를 결정하는 라우팅 기능을 담당한다. 직

접제공방식의 비연결형 서비스를 위한 프로토콜의 구조가 그림 6-40 에 나타

나 있다. IWU에서는 ATM 적응 계층으로 데이터그램을 건네주기 전에

CLNAP (Connectionless Network Access Protocol)이 이를 encapsulate한다.

ITU 권고안 I.364에 제시된 CLNAP 프레임 형식은 DQDB에서의 Initial

MAC PDU의 형색과 동일하며 9188 바이트의 사용자 정보를 포함한다.

CLNAP 프레임이 발생하면 AAL 3/4 convergence sublayer PDU로

encapsulate 되어지고 여러 개의 셀로 나뉘어 진다. 분리된 셀들은 다음 비연

결형 서버로 전송되어 그곳에서 재조립되어 지거나 한 셀 단위로 다음 비연

결형 서버로 전달된다. NNI(Network Node Interface)에서는 CLNAP 프레임

은 CLNIP(Connectionless Network Interface Protocol)에 의해 4바이트의 헤

더가 붙여져 encapsulate된다. ME(Mapping Entity)는 필요한 encapsulate와

decapsulate를 수행한다. 목적지 IWU에 도달한 비연결형 데이터그램은 재조

립되어 해당 목적지 스테이션에 전달된다.

직접제공방식은 다음 절에 나타나는 것과 같이 간접제공방식에 비해 많은 장

점을 가지지만 비연결형서비스의 제공이 더 복잡하다. 예를 들면, 비연결형

서버에서와 서버간의 연결이 병목 지점이 된다. 그리고 망이 경로설정을 담

당해야만 한다. 직접제공방식에서는 AAL 3/4가 적합한 반면 ATM LAN에서

는 ATM 5를 사용하기 때문에 ATM LAN과 ATM WAN간의 연동에도 복

잡성이 제기된다.

그림 6-39 간접제공방식과 직접제공방식

그림 6-40 직접제공방식에서의 프로토콜 구조

(3) 간접 제공 방식과 직접 제공 방식의 비교

하나의 IWU에서 보았을 때 직접 제공 방식의 IWU-CLS 연결의 수가 간접

제공 방식에서의 IWU-IWU 연결의 수보다 크게 적을 것이기 때문에

IWU-CLS 연결은 각각의 IWU-IWU 연결보다 더 많은 양의 트래픽을 전송

하게 된다. 따라서 연결 설정 및 해제의 오버헤드를 줄이기 위하여

IWU-CLS 연결을 PVC로 하여도 간접 제공 방식에서와는 달리 대역폭 사용

효율의 상당한 저하를 가져오지 않는다. 프레임 다중화는 직접 제공 방식에

서는 서로 다른 여러 LAN의 호스트에서 발생한 트래픽이 CLS-CLS 연결

위에 다중화되므로 데이타 트래픽의 버스트성이 감소되어 트래픽 양의 예상

이 쉬워지며 대역폭 사용에 있어 다중화 이득을 얻을 수 있다. 간접 제공 방

식에서는 동일한 LAN내에서의 목적지가 같은 호스트들에서 발생한 트래픽이

IWU-IWU 연결에 다중화되어 버스트성이 크며 다중화 이득이 작고 트래픽

의 양을 예측하기 어렵다.

직접 제공방식이 광역 ATM망에서 사용되면 간접 제공방식에 비해 비연결형

서비스의 제공에 필요한 연결의 수가 적으므로 망 자원효율을 높일 수 있다.

그리고 간접 제공방식에서는 비연결형 서비스를 수용하는 연결이 망 전체에

퍼져 있으므로 대역폭과 같은 망자원이 망에 퍼져 제공되는데 이와는 달리

직접 제공방식에서는 비연결형 데이타 트래픽이 CLS간의 연결로 집중되므로

다중화 이득을 얻을 수 있다.

표 6-4. 직접제공방식과 간접제공방식


	직접제공방식	간접제공방식
연결의 종류	CLS-CLS : PVC IWU-CL S : PVC 또는 SVC	PVC 또는 SVC
연결의 갯수	IWU-CLS : 하나 혹은 적은 수	많음
프레임 다중화	서로 다른 LAN의 호스트들의 다중화	동일한 LAN의 호스트들의 다중화
호 처리 부하	작다	SVC일 때 크다
전송지연	작다	SVC일 때 크다
복잡도	복잡	간단
망효율	효율적	PVC일 때 비효율적
확장성	좋다	나쁘다

간접 제공방식에서 각 연결상의 비연결형 데이타 트래픽은 큰 버스트성을 가

지지만 직접 제공방식에서 CLS로 트래픽이 집중되어 버스트성이 감소된다.

그래서 CLS간 연결에 자원을 효율적으로 할당하는 것이 쉽다. 초기에 ATM

망은 비연결형 서비스를 수용하는데 있어 단지 전달망 역할만을 하는 간접

제공방식이 사용될 것으로 예상되나 망의 성장에 따라 장차 많은 수의

LAN/MAN등의 비연결형 서비스 사용자들이 ATM망에 접속될 것으로 전망

되는데 이러한 상황에서 망의 효율성이나 연결 설정 및 처리 부하와 전송 지

연 등을 고려할 때 간접 제공방식보다는 직접 제공방식이 바람직하다.

나. 비연결형 서비스제공에서의 문제점들

광역 ATM 환경에서 비연결형 서비스가 효율적으로 제공되기 위해서 해결되

야 할 몇 가지 문제점들이 있다. 이들에는 다음과 같은 내용들이 포함된다.

-비연결형 서버의 위치와 연결 방법

-패킷 전달

-대역폭 관리

-Address resolution

(1) 비연결형 서버의 위치와 연결방법

ATM망에 비연결형 서버를 두는 방법에는 두 가지가 있을 수 있는데 하나는

ATM 스위치에 비연결형 서비스 기능을 통합시키는 것 (통합방식. 그림

6-41(a)이고 다른 하나는 스위치 외부에 비연결형 서버를 부가하는 것 (독립

방식. 그림 6-41(b))이다.

그림 6-41 비연결형 서버의 위치

통합방식에서 비연결형 데이타를 가지는 셀들은 직접 스위치의 비연결형 서

비스 요소로 전달되어 셀 처리를 거쳐 스위치의 출력 포트로 전송된다. 이

방식은 효과적이지만 광역 ATM 장비 제조자는 스위치내에 비연결형 서버의

기능을 구현해야 한다. 독립방식에서는 서버가 스위치의 외부에 존재하여 독

립적인 기능을 하며 스위치의 출력 포트로부터 비연결형들을 전달받는다. 서

버에서 처리된 셀들은 다시 스위치의 입력 포트로 입력되어 스위치를 거쳐

출력 링크로 전송된다. 이 방법은 ATM 스위치에 서버를 쉽게 덧붙일 수 있

기 때문에 유연하게 구현될 수 있지만 비연결형 트래픽이 각 스위치를 두 번

통과하기 때문에 스위치에서의 지연시간이 통합방식에서보다 길어지는 단점

을 가지며 ATM 스위치에서의 혼잡을 가중시키는 역할을 할 수 있다.

그림 6-42 비연결형 서버의 망 토폴로지

모든 스위치에 비연결형 서버를 필요가 없기 때문에 망의 어느 노드에 비연

결형 서버를 두는가 하는 문제는 성능에 중대한 영향을 미친다. 제안 방법중

하나는 각 연동장치에서 첫 링크를 거친 스위치 (first-hop switch)에 서버를

두는 것인데 이 방법은 연동장치와 비연결형 서버 사이에 스위치를 거치지

않기 때문에 대역폭 효율과 first-hop 연결에 대한 가입자 비용면에서 장점을

가진다. 또한 address screening과 tariff calculation 은 보통 local 스위치에서

발생하기 때문에 비연결형 서버의 관리가 간단해진다. 하지만 서버의 수를

줄이기 위해서는 보다 집중형으로 서버를 위치시키는 것이 좋다.

서버의 위치와 더불어 서버들의 상호연결 구성 또한 성능과 유연성 측면에서

중요한 요소이다. 이러한 가상 비연결형망의 토폴로지는 비연결형 셀들의 경

로를 결정한다. 비연결형망의 토폴로지는 어떠한 형태도 가능하지만 기본적

으로 그림 6-42와 같은 다섯 가지로 나뉠 수 있다.

(a)와 같은 전 연결 구성은 전송지연을 최소화하지만 비연결형 서버의 수가

많을 경우에는 각 서버간에 할당되는 대역폭의 낭비가 생기며 각 비연결형

서버내의 경로설정 테이블이 커지게 되어 불합리하다. (a)에서의 단점을 줄이

기 위해 (b)와 같이 연결할 수 있다. (c)와 같은 계층적 구조의 토폴로지는

E.164와 같은 계층적 주소 할당에 적당하다. 예를 들면 트리의 각 계층에서의

경로설정은 주소의 어느 일정 부분만으로 결정될 수 있다. 이 방법은 트리의

최상위에서 혼잡이 발생할 가능성이 크다는 단점이 있다. (d)의 방법은 트리

의 각 계층을 하나의 그룹으로 연결하여 그룹내의 각 서버들은 전 연결형으

로 연결된다. 이 방법은 상위 계층에서의 혼잡을 줄일 수 있는 반면 라우팅

테이블의 크기가 커진다. (e)는 링형으로 연결한 형태로 셀의 경로 설정이 간

단하고 브로드캐스팅과 멀티캐스팅이 쉽다. 셀의 경로가 비교적 우회하므로

망의 크기 커지면 셀의 전송지연이 커지는 단점을 가진다.

(2) 패킷 전달

비연결형 서버는 셀 기반 전달과 프레임 기반 전달의 두 가지의 형태로 데이

타를 전송한다. 셀기반전달은 비연결형 셀을 전송받은 CLS와 IWU는 즉시

셀을 전송하고 프레임기반 전달은 CLS에서 프레임을 재구성하여 프레임단위

로 처리하여 전송한다.

셀 기반 전달에서는 AAL3/4를 사용한다. 한 프레임의 첫 번째 셀이 도착하

면 셀내의 목적지의 주소를 해석하여 유일한 출력 연결 식별자 (VCI/VPI)와

메시지 식별자(MID)가 경로설정 테이블에서 참조된다. 이 정보는 다시 이 셀

에 쓰여진다. 이 정보들은 서버 내에 저장되어 같은 프레임을 이루는 셀들이

연속하여 도착하면 이 값을 참조하여 곧 바로 전송된다. 이러한 셀 처리과정

은 트래픽의 흐름과 보조를 맞추기 위해 한 셀의 전송에 걸리는 시간내에 수

행되어져야 한다. 예를 들어 OC-3 SONET 155.52 Mbps에 대해 2.7 μs내에,

그리고 OC-12 622.08 Mbps에 대해서는 최대 680 ns내에 셀 처리와 전송이

이루어져야 하는데 이것은 구현상의 문제점을 유발시킨다. 하지만 이 방법은

비연결형 서버에서 프레임의 재조립과 분해에 의한 지연시간을 격지 않는다.

프레임 기반 전달에서는 프레임의 첫 셀이 도착하면 버퍼를 마련하여 그 프

램임이 모두 도착할 때까지 셀들을 버퍼에 두어 프레임을 재결합시킨 후 전

송한다. 재구성된 프레임은 다시 셀로 분해되어 전송된다. 프레임이 한번에

처리되기 때문에 다중화 식별기능이 없는 AAL 5가 사용될 수 있다는 큰 장

점을 갖는다. 이 방법에서는 한 셀을 처리하는데 시간 제약이 없으며 손상된

프레임에 대해 비연결형 서버에서 전체 프레임을 폐기시킬 수 있기 때문에

쓸모없는 프레임이 망의 혼잡을 가중시키는 것을 막을 수 있는 장점을 가진

다. 하지만 버퍼의 크기와 버퍼 관리에 또 다른 문제점들이 생기며 프레임

전송지연이 길어진다. 이때 부가적으로 생기는 지연은 다음과 같다. 먼저 수

신지연이라는 것은 프레임의 첫 셀을 수신한 후 전체 프레임을 모두 수신하

는데 걸리는 시간으로서 수신지연 이후에야 프레임처리를 시작할 수 있다.

처리지연은 주소테이블을 참조하고 주소해결과 오류검출 그리고 버퍼관리에

걸리는 시간이다. 마지막으로 큐잉지연은 프레임처리를 마친 프레임이 전송

차례를 대기하는데 거리는 시간이다.

(3) 대역폭 관리

LAN/MAN에서 발생하는 트래픽은 그 특성을 예측할 수 없기 때문에 이에

대한 대역폭 관리가 어렵다. 대역폭 관리는 망의 효율과 서비스 품질에 직접

적인 영향을 주는 매우 중요한 요소이다. ATM망에서는 연결형 서비스를 제

공함에 있어서 두 사용자간에 연결 설정과정을 거쳐 연결이 설립되는데 이

과정을 거쳐서 망은 사용자 트래픽 파라미터를 기초로 요구되는 서비스 품질

을 만족시킬 수 있는 망자원, 특히 대역폭을 연결에 할당해 준다. 이에 비해

비연결형 서비스의 경우에는 LAN의 사용자가 데이타 전송전에 연결설정과정

을 거치지 않으며 망은 트래픽 특성에 관한 정보를 얻지 못한다. 그러므로

비연결형 서비스에 대한 대역폭 할당은 연결형 서비스와는 다른 방식으로 행

해지며 대역폭을 효율적으로 사용하면서 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 방

안이 필요하다. 기존의 방안으로는 고정 할당법 (Fixed Allocation), 대역폭

재협상법 (Bandwidth Renegotiation ) , BA (Bandwidth Advertizing)방법 등

이 있다. 이중에서 BA방법은 간접 제공방식에서 IWU간 경로에 망내에서 할

당되지 않고 남아 있는 대역폭을 이용하여 비연결형 데이타 트래픽을 수용하

는 방안으로서 매우 효과적이나 광역망 상황에서는 문제점이 발생한다. 본

연구에서는 위와 같은 기존의 방안에 비하여 광역 ATM망에서 비연결형 서

비스에 대해 대역폭을 효율적으로 사용하면서 전송지연과 데이타 손실율등의

측면에서 우월하며 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 효과적인 대역 할당 방

안을 제시하고자 한다. 직접 제공방식에서 망에 할당되지 않고 남은 가용 대

역폭을 사용하여 가상 비연결형 망내의 트래픽과 이 망으로 진입하는 트래픽

을 수용하는 방식을 제안하여 간접 제공방식에서의 BA방법의 단점을 해결하

고 광역망 환경에서도 효율적으로 비연결형 서비스를 제공할 수 있도록 한

다. ATM망은 내재적으로 연결 지향성으로서 망 사용자가 데이타를 전송하

기 이전에 연결 설정 과정을 거쳐 가상 연결이 설립된다. ATM망에서의 서

비스는 자원 관리 측면에서 보장형 서비스와 best effort 서비스로 나뉘어 진

다. 호 설정 단계에서 망은 망의 현재 상태 및 호 설정을 요구하는 트래픽의

특성을 토대로 호를 수락할 만한 충분한 자원이 있고 기존에 설정된 호들의

서비스 품질을 유지할 수 있는 것으로 판단되면 호가 수락된다. 일단 새로운

호가 수락되면 가상 경로 식별자와 가상 채널 식별자를 부여하고 서비스에

필요한 대역폭을 할당한다. 이 때 대역폭의 할당은 크게 최대 전송율 할당

기법과 통계적 할당 기법으로 구분된다. 최대 전송율 할당은 가변 비트율 트

래픽들의 통계적 다중화를 통한 자원 이득 효과를 기대할 수 없으며 통계적

할당 기법에서는 트래픽 특성을 근거로 트래픽의 입력 상황에 따라 최적을

대역폭을 할당하여 정보 전송중인 호들의 서비스 품질을 저해하지 않을 정도

의 대역폭을 할당한다.

호가 수락되어 데이타의 전송이 시작되면 망은 사용자가 호 설정 단계에서

협약한 파라미터를 준수하는지 모니터하고 망의 혼잡을 막기 위해 적절한 제

어행위를 행한다. best effort 서비스에서는 서비스 품질을 보장할 수 있는 망

자원이 할당되는 것이 아니라 망내에 사용되지 않고 있는 자원을 이용하여

데이타를 전송한다. 이러한 서비스에 대해서는 연결 설정시에 대역 할당 과

정을 거치지 않고 가용 대역폭을 이용하여 버스트를 수용하는데 망내에서의

혼잡 상황이 발생했을 때에는 일종의 혼잡 제어가 필요하다.

기존의 LAN/MAN은 대부분이 비연결 지향성으로 사용자는 데이타 전송이전

에 연결 설정 과정을 거치지 않으며 트래픽 파라미터와 같은 트래픽 특성에

관한 정보를 망에 제공하지 않는다. 또 대역폭을 할당받기보다는 공유되는

대역폭을 차지하기 위해 경쟁한다. 또한 최대 전송율, 평균 전송율, 버스트 길

이 등과 같은 트래픽의 특성을 알 수 없으므로 통계적 할당 방법을 사용할

수 없다. 그러므로 보장형 서비스로 비연결형 트래픽을 수용하려면 접속되는

LAN/MAN에서의 전송 속도만큼의 대역폭을 할당해야 하는데 LAN/MAN의

전송 속도가 고속화되어지는 상황에서 비연결형 트래픽을 수용하는 각 연결

에 할당되어지는 대역폭의 양이 크게 부족해지며 데이타 트래픽의 큰 버스트

성으로 인해 대역폭의 낭비가 심하다.

ATM망과 기존의 LAN/MAN과의 차이로 인한 이러한 이유로 ATM망에서

비연결형 서비스는 best effort 서비스로 제공되는 것이 타당하다. ATM망에

서 비연결형 서비스에 대한 대역폭 관리는 두 가지의 일반적인 방안으로 나

누어 생각해볼 수 있다. 첫째는 망내에 할당되지 않고 남아있는 대역폭을 이

용하여 best effort 서비스로 비연결형 트래픽을 수용하는 방법이다. best

effort 서비스를 제공하는 방법중 하나로 간접 제공방식에서 Bandwidth

Advertizing (BA)방법이 있다. BA 방법은 소스 IWU와 목적지 IWU사이에

설립된 가상 경로상의 노드들의 출력 링크들의 가용 대역폭에 대한 정보를

주기적으로 소스 IWU가 제공받아서 가용 대역폭만큼의 비트율로 데이타를

전송하는 방법이다. 두 번째는 보장형 서비스와 비슷하게 비연결형 서비스에

대역폭을 할당해주는 것이다. 비연결형 데이타를 운반하는 가상 연결에 할당

되는 대역폭의 양은 고정 할당되거나 트래픽 상황에 맞춰 대역폭 재협상을

통해 대역폭이 동적으로 재할당될 수 있다. 간접 제공방식에서는 비연결형

데이타 트래픽의 큰 버스트성때문에 대역폭낭비가 심하므로 대역폭을 고정

할당하는 것은 부적합하다. 직접 제공방식에서는 CLS간의 연결에 대역폭이

고정적으로 할당하는 것이 가능하지만 대역폭 사용 효율을 고려할 때 대역폭

재협상법이 적합하다. 대역폭 재협상법은 입력되는 트래픽의 양을 측정하여

트래픽 상황에 맞춰 대역폭의 증가 혹은 감소를 요구하여 대역폭을 재할당받

는다. BA방법과 대역폭 재협상법에 대해 자세히 알아본다.

- 대역폭 재협상

간접 제공방식에서는 IWU간의 연결에 대해, 그리고 직접 제공방식에서는

IWU-CLS연결과 CLS-CLS연결에 대해 대역 사용 효율을 위해 대역폭이 트

래픽 상황에 적응하여 대역폭 재협상을 통해 대역폭이 재할당될 수 있다. 비

연결형 트래픽에 대역폭이 재할당 과정을 살펴보면 먼저 해당되는 연결로 입

력되는 도착율과 연결에 할당된 대역폭간에 차이가 생길 때 이러한 상황을

감지한다. 이것은 버퍼의 길이를 측정하거나 도착율을 측정하여 행해진다. 전

자는 IWU나 CLS내의 버퍼의 길이를 측정하여 버퍼의 길이가 특정한 임계값

을 넘으면 대역폭의 증가를 요구하며 후자는 입력되는 트래픽의 도착율이 트

래픽 감시기능(traffic monitoring function)에 의해 측정된다. 트래픽 감시 기

능은 리키 버킷, 점핑 윈도우, 무빙 윈도우등에 의해 구현된다. 무빙 윈도우에

의한 트래픽 측정의 경우에 현재의 도착율은 이전의 N개의 타임 슬롯동안

도착한 셀이 평균 개수로 계산되어진다. 도착율은 매 타임 슬롯마다 측정되

어 지는데 측정된 도착율이 n 타임 슬롯동안 연속적으로 할당된 대역폭을 초

과하게 되면 대역폭의 증가/감소를 망에 요구하며 요구되는 대역폭의 양은

요구할 당시 측정된 평균 도착율이 된다. 측정된 트래픽의 증가로 부가적인

대역폭을 망에 요구하면 망내에 요구되어진 만큼 이상의 대역폭이 남아 있으

면 이를 수락하여 요구된 양을 해당 연결에 최대 전송율로 재할당하여 준다.

대역폭을 재할당 받은 IWU나 CLS는 할당받은 대역폭만큼의 최대 전송율로

데이타를 전송한다.

- 대역폭 광고(Bandwidth Advertizing)

BA방법은 간접 제공 방식에서 사용되는데 ATM망에 접속되는 LAN/ MAN

들은 PVC를 사용하여 전 연결형으로 연결된다. IWU는 다른 각각의 IWU로

가상 경로연결을 가지며 이 가상 경로 연결에는 소량의 대역폭 (1 Mb/s)이

고정 할당된다. BA방법에서는 가상 경로 연결상에 사용되지 않고 남아있는

대역폭, 즉 가용 대역폭(AVBW)이 있으면 버스트가 곧바로 ATM망으로 들

어갈 수 있도록 한다.

(4) Address Resolution

B-ISDN을 통해 비연결형 서비스를 제공하는데 발생하는 또 하나의 문제점

은 address resolution이다. A LAN내에 위치한 a라는 호스트가 광역 ATM을

통해 B LAN에 위치한 호스트 b에 비연결형 데이터를 전송하는 상황을 고려

해보자. LAN A를 ATM망에 연결해주는 IWU가 호스트 b가 LAN B내에 위

치하고 있다는 것을 알고 있다면 {a, ..., IWUA, ..., IWUB, ..., b}의 경로를

거쳐 통신이 이루어진다. 하지만 일반적인 경우에 있어서 초기에 IWU는 호

스트가 어느 LAN에 위치하는지 모르기 飁문에 목적지가 위치한 LAN을 연

결해주는 IWU의 주소를 찾기 위해 address resolution이 이루어져야 한다.

이러한 주소해결방안은 두 가지의 부류로 나뉠 수 있다. 원하는 목적지의 연

동장치의 주소를 알아내는 기법중 하나는 망내의 다른 모든 연동장치로 목적

지 호스트의 주소를 브로드캐스팅한 후 그 호스트를 가지는 연동장치가 자신

의 주소를 응답해 주기를 기다리는 방법이다. 이 방법은 LAN에서 보통 사용

되는 ARP (Address Resolution Protocol)과 유사한데 ATM 멀티캐스트 기능

이 존재해야 한다. 다른 한가지 기법은 이러한 address query가 집중화되거

나 소규모로 분산된 주소 데이타 베이스에게 가해짐으로써 이루어지는 기법

이다. 여기서 주소 데이터베이스는 IWU가 망에 새로이 붙여질 때마다 갱신

된다. 이 방법은 IETF IP over ATM 그룹에서 적용된다.

ARP 멀티캐스트의 대안으로 address resolution entity 혹은 ARP 서버를 두

는 방법이 있다. ARP 서버는 ATM 망내에 존재하여 연동장치로부터의

address resolution 요구에 응답한다. 연동장치가 ATM망에 새로 연결되는 경

우에는 근접한 ARP 서버에게 자신이 연결된 LAN내의 호스트들의 목록을

서버에게 알려준다. 목적지 IWU의 주소를 원하는 IWU는 적어도 하나의

ARP 서버의 주소를 알고있어야 한가.

이상의 두 가지 방법은 각기 장단점을 가진다. 멀티캐스트 ARP는 ARP 패킷

을 많은 수의 연동장치에게로 브로드캐스트하므로써 망내의 오버헤드를 만들

게 되며 광역망 환경에서는 가능성이 없다. local cache에서 최근에 사용한

목적지 주소를 찾음으로써 ARP 요구를 줄일 수도 있지만 실제적으로 단지

한 IWU로의 ARP요구를 위해 모든 IWU에 ARP요구를 브로드캐스팅하는 것

은 불합리하다. ARP 서버의 사용은 이런 부가적인 트래픽의 발생이 줄어들

지만 ARP 서버가 부가적으로 필요하고 서버의 고장시 문제가 크다.

다. 비연결형 서비스에 대한 혼잡제어

앞서서도 언급된 것처럼 비연결형 서비스의 트래픽 원천은 버스트한 특성을

가지며 트래픽 특성을 미리 예상할 수 없다는 특징을 갖는다. 이들은 전송지

연에 수용적이며 외부적으로 서비스의 보장을 요구하지 않는다. 비연결형 서

비스의 전형적인 예로는 파일전송과 데이터그램 서비스가 있다. 하지만 비연

결형 서비스는 내재적으로 데이터서비스가 요구하는 낮은 셀손실을 요구한

다. 데이터의 완결성을 위해서 상위계층 프로토콜에서 재전송을 통한 오류복

구가 이루어지지만 망내의 혼잡으로 발생한 데이터의 손실을 복구하기 위해

재전송 트래픽이 부가되면 망의 혼잡상황을 가중시키는 결과를 초래할 수 있

다. 그러므로 비연결형 서비스에 대해서는 지연이 길어지더라도 셀 손실률을

최소로 줄이는 방향으로 망 서비스가 제공되어야 한다.

ABR 서비스에서는 셀 손실율을 보장하기 위해서는 피드백 정보를 이용한 흐

름제어가 필요하다. ABR 서비스에 대한 흐름제어기법에는 크래딧 기반 흐름

제어과 전송율 기반 흐름제어의 두 가지가 제기되었는데 ATM 포럼에서는

전송율 기반 흐름제어를 채택한 바 있다. 전송율 기반 흐름제어에서는 트래

픽 발생원과 목적지간에 폐루프를 형성하여 중간 노드에서 혼잡상황이 발생

하면 BECN (Backward Explicit Congestion Notification)이나 FECN

(Forward Explicit Congestion Notification)에 의해 발생원에게 혼잡상황을

알리게 되어 발생원이 전송율을 줄이게 되어 중간 노드에서 버퍼 오버플로우

로 인한 셀손실을 방지할 수 있는 흐름제어 기법이다.

LAN/MAN에서 발생되는 트래픽들은 주로 데이타 트래픽이며 데이타 트래픽

은 비실시간성이며 전송지연과 전송지연변이를 허용하는 특성을 가진다. 이

러한 특성으로 LAN/MAN의 상호 연결은 ABR 서비스로 수용하는 것이 적

당하다. 그림 6-43은 이러한 경우에 전송율 기반 흐름제어를 적용해 ATM

망에서 비연결형 서비스를 수용하는 모델을 나타낸다.

그림 6-43 전송율 기반 흐름제어

제 2 절 진화 방안

1. B-ISDN 진화방안

ATM 기술이 가장 유망한 분야는 공중망이다. 기간이 되는 대부분의 망들은

서비스를 원하는 누구나가 접근 가능한 공중망으로서 누구에게나 공평한 서

비스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 현재의 공중망은 주로 음성 트래픽에

주도되고 있다. 컴퓨터 통신의 급증으로 데이터 트래픽도 증가하고 있지만

음성 트래픽에 비하면 미미한 양이다. 하지만 미래의 망에서의 트래픽의 추

세를 살펴보면 음성 트래픽에서 비음성 트래픽 (화상, 데이터)으로 트래픽이

전환될 전망이며 금세기 말에는 데이터 트래픽이 주도적인 트래픽이 될 것이

다. 아울러서 통신망 기술에 있어서도 상당한 발전이 있었으며 앞으로도 계

속될 것으로 보이는데 차세대의 망 기술인 ATM이 과거의 기술의 위치를 차

지하게 될 것이다. B-ISDN이 공중망으로서 도입되기 전에 근간이 되는 기술

이 적용되어야 하는데 이것은 SONET을 기반으로 한 전송과 ATM을 기반으

로한 스위칭 기술이다. 먼저 SONET이 망에서 적용되어야 하고 그 다음 단

계로 기간망에서 ATM 스위칭, 그리고 마지막으로 접근망에서의 ATM 스위

칭 기술이 적용되어야 한다. 일단 SONET과 ATM이 적용되면 궁극적인 통

신기술로 예상되는 B-ISDN이 공중망에 적용된다.

본 절에서는 B-ISDN의 진화단계를 4단계로 나누어 생각해본다. 현재의 공중

망은 다음에 제시되는 1단계에서 2단계로 넘어가는 단계에 있다. 가까운 미

래에 3단계로의 발전이 예상되며 완전한 의미에서의 B-ISDN은 4단계에서

보여진다.

가. 현재의 망 환경

그림 6-44에서는 전형적인 X.25 패킷 교환망을 보여준다. X.25 망은 완전한

무결성 데이터 서비스가 가능하도록 설계되어 졌다. 이러한 목적을 위해서

X.25 망은 망내의 모든 노드에서 모든 패킷에 대해 오류 검출과 수정의 기능

을 수행한다. 이러한 시스템에서는 매우 낮은 전송 속도와 불필요한 프로세

싱같은 많은 단점들이 나타난다. 예를 들어 X.25 망에서의 패킷 프로세싱은

OSI 프로토콜에서의 물리계층, 데이터 링크계층, 망계층에 걸친 세 개의 계층

에 걸쳐 수행된다. 이러한 과중한 프로세싱 오버헤드가 필요한 이유는 X.25

망이 설계될 당시에는 전송 시스템의 신뢰성이 낮았고 망의 목적이 오류없는

데이터 서비스의 제공이었기 때문이다. 이러한 요구가 현재에는 오류가 없으

면서도 사용자의 요구에 따라 빨리 전송하는 방향으로 바뀌었다.

그림 6-44 현재의 패킷 교환망

나. 진화단계 1

그림 6-45는 패킷 교환망의 진화 1단계를 나타낸다. 여기서는 X.25 스위치가

프레임 릴레이 스위치로 대체되는데 이것은 X.25 스위치의 확장된 형태이다.

프레임 릴레이 스위치로의 대체는 T1 속도 이하의 데이터 서비스들의 요구

를 수용하기 위한 것이다. 고속 데이터 서비스를 위해서는 SMDS(Switched

Multimegabit Data Service) 망이 T1 속도 이상의 비연결형 데이터 서비스를

위해 도입된다. 프레임 릴레이는 X.25의 모드중 하나인 가상 연결 모드로 동

작하는데 데이터 전송 이전에 가상 연결의 설정이 필요하다. 프레임 릴레이

망에서는 1.544 Mbps의 T1과 2.048 Mbps의 E1에 이르는 접근 속도가 가능

하다. 여기서는 OSI 프로토콜 스택의 2계층까지만 사용된다. 망계층의 기능

은 가입자측 장비(Customer Premise Equipment, CPE)에서 수행되는데 CPE

는 패킷 처리 능력을 갖는다. X.25의 초기 설계 단계에서 CPE가 현재와 같

은 처리능력을 갖을 것으로 가정하지 않았다. 또 다른 망으로서 SMDS망이

있는데 이것은 처음으로 광대역 공중망 서비스를 제공하게 된다. SMDS는

T3 또는 45 Mbps의 속도로 데이터 서비스를 제공한다. SMDS에서는 가입자

인터페이스, 스위칭 인터페이스, 망간 인터페이스와 같은 모든 인터페이스가

정의된다. 여기서 프레임 릴레이망은 SMDS망으로의 접근망으로 사용될 수

있다.

그림 6-45 진화단계 1 ; 고속 패킷 교환망(프레임 릴레이, SMDS)

다. 진화단계 2

그림 6-46는 진화의 2단계를 나타낸다. 이 단계에서는 SMDS 스위치가 더

이상 backbone을 형성하지 않는다. 대신에 ATM 스위치가 적용되어 교환망

의 기간망으로서의 역할을 한다. ATM 망에서도 가상 연결을 제공하지만 가

상연결상의 대역폭의 범위는 1.544 Mbps (T1)에서 622 Mbps (OC3)에 이르

며 광범위한 서비스들을 수용할 수 있다.

프레임 릴레이망과 SMDS망은 다양한 속도로 ATM backbone에 접속하는

접근망으로 사용된다. 여기서 T1 속도 이상의 음성 트래픽이 ATM

backbone상에서 서비스될 수 있다. 하지만 대부분의 트래픽은 기존의 회선

교환망에서 수용될 것이다.

그림 6-46 진화단계 2 ; 고속 패킷 교환망(ATM, 프레임 릴레이, SMDS)

라. 진화단계 3

세 번째 진화단계가 그림 6-47에서 보여진다. 광대역 스위칭이 도입되는데

(ATM 스위칭과 SONET 전송), 프레임 릴레이와 SMDS망 기반의 서비스로

backbone에 접근할 수 있다. 스위치에 따라 SONET 기능을 제공할 수 없는

것도 있지만, 표준 디지탈 인터페이스(DS1, DS#)를 가진 ATM 스위치를 갖

는다. backbone상의 정보들은 ATM 셀로서 운반되며 ATM 스위치에 의해

교환된다. 이 셀들은 SONET전송 시스템을 통해 전송된다. 대부분의 망사업

자들은 가까운 미래에 3단계로 진화할 수 있을 것으로 전망된다. 망 전체에

B-ISDN이 도입되기까지 오랜 기간동안 이 단계에 머무를 것으로 예상된다.

그림 6-47 진화단계 3 ; 초기 B-ISDN 망

마. 진화단계 4

4단계에서는 완전한 B-ISDN이 실현되며 그림 6-48에 그 모형이 그려진다.

망내의 모든 스위치들이 B-ISDN 프로토콜을 적용할 것이며 그 인터페이스

는 ATM/SONET이 된다. 망 전체가 하나의 프로토콜, 즉 B-ISDN

ATM/SONET에 기반을 두기 때문에 프로토콜 변환과 같은 망기능이 필요하

지 않다. B-ISDN에서 정의된 모든 장점이 이시기에 망에서 제공될 수 있으

며 현재의 서비스들과 미래에 출현될 모든 서비스들이 프로토콜 변환없이 제

공된다. 또한 이 시기에는 지능망이 성숙단계에 이르러 하위망 구조를 이용

할 수 있도록 발전할 것이다.

현재 많은 광역망 사업자들이 이미 진화 1단계에서 2단계로 전환하는 단계에

있다. 가장 현실적인 단계는 3단계로서 많은 대부분의 망들은 3단계가 마지

막 단계가 된다. 진정한 의미에서 음성, 비디오, 데이터 트래픽의 통합을 위해

서는 4단계의 완전한 B-ISDN이 실현되어야 하는데 이 4단계에서는 음성, 비

디오, 데이터 트래픽이 지능망으로써 통합될 것이다.

그림 6-48 진화단계 4 ; B-ISDN 망

2. 가입자망의 진화 방안

광대역 종합정보 통신망의 가입자는 우선 망의 이용형태나 요구되는 서비스

의 종류 등에 따라 크게 기업가입자와 가정가입자로 분류된다. 기업가입자의

경우 현재까지는 PBX를 중심으로한 음성통신이 주류를 이루었으며, 전용선

을 사용한 근거리 통신망으로 데이터 통신도 부수적으로 이루어져 오고 있

다. 그러나, 보다 다양한 정보를 취급함에 따라 통신망의 광역화 및 고속화

가 필연적으로 요구되고 있으며, 이러한 고속화, 광역화, 지능화, 통합화 등의

추세에 공통적으로 대응하는 방안으로 광대역 종합정보 통신망에 대한 연구

노력이 계속되고 있다. 반면, 가정가입자에게는 주로 오락 위주의 분배 서비

스가 그 주종으로, 아울러 고품위의 방송 서비스 제공이 이루어질 것으로 예

상된다.

이러한 광대역 종합정보 통신망을 구축할 때 확장성, 이식성 및 경제성 등을

고려하여 다음의 능력을 갖도록 해야한다.

. 대용량의 유연성 있는 가입자 인터페이스 제공

. 여러 서비스들에 대한 망 자원의 공유 및 망 구성의 단순화

. 다양한 연결 형태에 대한 유연성

. 망의 유지 보수 및 재구성 능력

이러한 광대역 종합정보 통신망의 전체적인 망 구조 및 구성요소에 대한 기

준 모델은 그림 6-49에서와 같이 각 가입자들에 의해 직접 설계 또는 구성이

가능한 가입자 댁내망(CPN: Customer Premises Network) 부분과 가입자 댁

내망들을 단국 교환기까지 연결하기 위한 엑세스망 (Access Network), 그리

고 각 단국 교환기들 또는 크로스커넥트(cross connect) 시스템들을 연결하여

엑세스망들 사이의 접속을 위한 전달망 (Transport Network) 및 이에 대한

서비스의 제공 및 관리를 담당하는 서비스망(Service Network)/ 관리망

(Management Network)등으로 구성된다. 이러한 전체적인 광대역 통신망의

구성요소들 중 각 가입자 단말로부터 단국 교환기까지의 망을 총칭해서 특히

가입자망으로 정의한다.

그림 6-49 광대역 종합정보 통신망의 구조 및 기준 모델

가입자망은 크게 가입자 댁내망과 엑세스망으로 나누어지는데, 이중 가입자

댁내망은 SB와 TB 기준점사이의 구성을 의미하며 B-NT2의 특성이나 능력

에 따라 각 단말 장치들이 스타 형태를 가지는 집중형 B-NT2와 단말기와

링 구조나 버스 구조와 같이 하나의 선로를 공유하는 분산형 B-NT2로 구분

된다. 분산형 B-NT2의 경우 그 기능들이 다중 접근 방식에 의해 그 접근 방

식이 각 단말기들에 분산되어 있으며, 이러한 B-NT2까지가 가입자 댁내망에

해당된다.

기존의 CCITT 권고안과는 달리 근래에는 TB 기준점을 벗어나 단국 교환기

로 향하는 선로를 망의 경제성 등의 이유로 인해 여러 가입자 또는 가입자

댁내망들이 하나의 선로를 공유하는 매체 공유 형태로 연구가 이루어지고 있

다. 이러한 망의 매체 공유는 일반적으로 고속의 MAN의 형태를 가지고 그

트래픽의 통합하여 보다 효율적인 망 관리 및 지역교환(local switching) 능

력을 수행하게 된다. 이렇게 구성됨으로써 망의 구성을 통해 자신의 영역내

의 트래픽은 망의 교환을 거치지 않고 바로 교환함으로써, 망 교환의 부담을

일부 분담하게 된다.

이러한 엑세스망에 대한 기능 블록은 앞의 그림 6-49에서 보여지듯이 원격

다중화 노드(Remote Multiplexing Node) 및 엑세스 노드(Access Node)등으

로 나눌 수 있고, 각 가입자 댁내망과 원격다중화노드 사이를 다시 분배부

(Distribution Part), 원격다중화노드와 엑세스노드 사이를 부공급부

(Sub-feeder Part), 엑세스노드와 각 단국 교환기 사이를 공급부(Feeder Part)

로 분류하고 있으나 흔히 원격다중화노드를 엑세스노드에 포함시켜 분배부와

공급부로만 크게 나누고 있다.

가. 가입자 엑세스망의 구조

엑세스망은 앞 절에서 설명한 바와 같이 분배부와 공급부로 나눌 수 있는데,

공급부는 가입자로부터 선로의 집중화(concentration) 기능을 수행하는 엑세

스노드(경우에 따라서는 원격노드 또는 허브라고도 한다.)까지 연결하게되며,

공급부는 엑세스노드로부터 단국 교환기까지의 연결을 일컫는다. 이러한 공

급부는 광케이블의 효율적인 이용을 위해 여러 가입자들에 의해 공유되는 형

태를 갖지만, 분배부의 경우 각 가입자들의 보안을 위해 스타형 구조를 갖

표 6-5 엑세스 망 토폴로지 비교


분석파라미터		토 폴 로 지
분석파라미터		물리적 스타/ 논리적 스타	물리적 링/ 논리적 스타	물리적 스타/ 논리적 링	물리적 링/ 논리적 링
요구되는 광케이블 길이	적은 트래픽 양	짧음	짧음	가장 길다	가장 짧음
요구되는 광케이블 길이	많은 트래픽 양	짧음	짧음	짧음	짧음
선로 절단시 액세스 노드로의 통신		불가	가능	불가	가능
트래픽 변화에 따른 유연성		불가	가능	가능	가능
기존과의 연결 용이성		용이	용이	불가	불가

는것이 일반적이다. 공급부의 토폴로지는 크게 물리적인 토폴로지와 논리적

인 토폴로지로 나눌 수 있는데, 여기서 물리적인 토폴로지는 실제 물리적으

로 광 케이블이 연결되어있는 형태를 말하며, 논리적인 토폴로지는 실제 정

보가 전송되어지는 경로에 대한 구성 형태를 말한다.

그 기본 구성을 집중 방식의 스타형과 분배 방식의 링형에 대해 분류하면,

그림 6-50과 같은 4가지의 분류가 가능하다. 이들 중에서 가장 적합한 형태

를 찾기위한 분석 파라미터로 망 구성시 요구되는 광 케이블의 길이, 케이블

절단시 엑세스 노드로의 통신 가능성, 트래픽 변화에 따른 유연성, 기존 망과

의 접속 등을 들 수 있는데 이에 대한 분석은 표 6-4와 같다.

그림 6-50 엑세스망의 공급부에 대한 물리적/논리적 토폴로지

물리적 스타/논리적 링 구조는 광 케이블을 많이 요구한다는 단점이 있고, 물

리적 링/논리적 링 구조는 기존 망과의 접속시 일정 채널의 보장이 어렵기

때문에 좋지 않다. 그러므로, 광대역 종합정보 통신망의 초기 단계로 물리적

링/논리적 스타 구조가 기존 망과의 연결 용이성 등에 있어 좋기 때문에 바

람직한 것으로 보이며 이 구조는 향후 고속 트래픽이 요구될 때에 링을 분리

하여 순수한 스타 형태로의 변경도 쉬울 것이다.

일반적인 엑세스 망에서의 공급부 구성은 그림 6-51과 같다. 고속의 트래픽

을 제대로 서비스해주기 위해서는 (a)와 같은 스타형 구성이 요구되지만 초

기 및 과도단계 운영에서는 앞서 언급하였듯이 기존 망의 통합 능력 및 유지

보수 능력 등을 고려해 볼 때 (b)와 같은 링형 구조가 될 것으로 예측된다.

그림 6-51 엑세스망에서 공급부의 구성

이후 성숙단계에서는 (c)에서와 같이 링형 구조에 스타형 구조가 추가된 형

태가 될 것으로 예측된다.

나. 광대역 가입자망의 구성 방식

가입자 댁내망의 요구사항을 고려하여 망 구조 설정하기 위해서는 광대역 서

비스의 진화 시나리오를 예측하고 이에 따른 가입자댁내망 발전방향을 제대

로 정립하여야 하며, 이 결과로부터 B-ISDN에 접속하기 위한 구조를 도출할

필요가 있다. 기존의 통신망을 수용하는 광대역 통신망을 고려해 볼 때에

그림 6-52와 같은 4가지의 통신구조로 요약할 수 있다.

1) B-ISDN 단말간의 B-ISDN 내부통신 (경로A)

2) B-ISDN 단말과 기존 통신망 단말과의 상호 통신 (경로B)

3) B-ISDN을 기존 통신망의 중계용으로 하는 기존 통신망 단말간의 통신

(경로C)

4) 기존 통신망을 B-ISDN망들의 중계용으로 하는 통신 (경로D)

그림 6-52 B-ISDN으로의 접속 구조

이와 같은 광대역 가입자 망의 구조, 특히 엑세스망은 기존의 전화망과

CATV 망, 광가입자망 설비 등이 혼합되어 있다. 따라서 현재에는 이와 같

은 기존의 가입자망 설비를 최대한 활용하며 가입자에게 다양한 광대역 서비

스를 제공하기 위한 여러 방식들이 논의되고 있다. 다음은 현재 광대역 가

입자망을 구축하기 위해 시도되고 있는 다양한 방식들을 살펴보고 각각의 장

단점을 살펴보기로 한다.

ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Loop)

기존에 존재하는 전화망이야말로, 새로운 망의 설치 비용을 부담하지 않는다

는 측면에서, 초기 혹은 과도 단계의 망 구성에 효율적으로 활용할 수 있을

것이다. 이는 소위 POTS(Plain Old Telephone Service)를 기반으로 최근에

고속 디지탈 기술과 VLSI 기술의 발전으로 효율적인 대역폭 변조기술이 발

전함으로써 가능해지고 있다. 특히 HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber

Loop)과 ADSL 기술의 발전으로 기존의 가입자 선로로도 T1(1.544Mbps)급

이상의 송신이 가능하게 되었다.

HDSL은 ISDN BRA 서비스를 위해 한 쌍의 케이블로 전이중 160Kbps 전송

을 하는 기술인 DSL이 확장된 개념으로 반향 제거, 적응성 등화, 필터링, 그

리고 코딩기술이 향상된 진보적인 기술이다. 또한 ADSL 기술은 두개의

twisted-pair를 이용하여 1.544 Mbps를 전이중으로 전송하던 HDSL 기술을

비대칭 개념을 이용하여 한 개의 twisted-pair만을 사용하도록 발전시켰다.

이러한 ADSL 기술은 단방향 고속 데이타 전송과 같은 비대칭 서비스 요구

를 저렴한 가격으로 제공할 수 있다는 장점이 있다.

그림 6-53 VOD 서비스를 기반으로 하는 ADSL 시스템의 사용 구조

현재 상용화되어 있는 ADSL 기술은 표준 전화선을 통하여 전화국에서 가입

자까지 단방향으로 1.5Mbps 데이타를 전송할 수 있으며, 6 Mbps 이상 전송

할 수 있는 ADSL 기술의 상용화도 급속도로 진행되고 있다. 그림 6-53에

비대칭 구조를 가지는 ADSL 시스템의 형태를 잘 나타내고 있다.

ADSL 시스템의 구축을 위해 사용되는 신호의 변조 기술로는 QAM

(Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 CAP (Carrierless Amplitude

and Phase Modulation) 방식, DMT (Discrete Multitone) 방식 등이 있다.

미국 ANSI의 TIE 1.4 committee에서 ADSL을 위한 DMT 방식을 선정하였

으며, ATM Forum에서는 UTP-3를 활용한 51.84 Mbps전송을 위한 표준으

로는 16-CAP 방식의 사용이 결정되는 등 여러 전송 방식들이 현재 ADSL

전송 방식의 방안으로 제기되고 있다.

결국 ADSL은 기존의 전화망 환경을 최대한 수용하면서 VOD 서비스 등 초

기 단계의 광대역 서비스에 사용될 것으로 예측된다.

Hybrid Fiber-Coax(HFC)

CATV 시스템은 동축케이블을 이용하여 아날로그 방식으로 각 채널당 6

Mhz 밴드씩 약 450-550 Mhz의 대역을 사용하면서 영상 신호를 전송한다.

이러한 현 CATV의 구성도는 그림 6-54와 같다.

지금까지의 CATV시스템은 이러한 구성에서 영상신호를 headend에서 TV까

지 단방향으로만 전송되는 비대칭형 구조를 가진다. 그러나 CATV 전송망

을 활용한 대화형 서비스의 필요성은 양방향 통신이 가능한 새로운 구조의

도입을 요구하게 되었으며, 이를 위해서는 기존의 광동축 혼성(HFC) 구조에

서 전송장치, 증폭기, 신호재생기 등을 교체함으로써 최소한의 부가서비스가

가능하게 된다. 이와 같은 양방향 CATV 망의 구성도는 그림 6-55와 같다.

이 전송 방법 역시 기존의 CATV 망을 활용할 수 있다는 점 때문에 적은 비

용으로 구축할 수 있으나, 실제로는 미국의 경우와 같이 CATV가 활성화 된

지역에서만이 유용한 기술이며, 한국의 경우 역시 CATV 망이 안정화 된 상

태에서나 가능할 것이다.

그림 6-54 CATV 시스템의 구성

그림 6-55 HFC 구조에서 양방향 CATV 망의 구성도 357

초기 단계의 양방향 CATV주파수 사용대역은 상향 채널의 경우 기존 주파수

스펙트럼에서 사용하지 않는 부분인 0~50MHz대역의 일부를 사용하면 된다.

양방향 CATV망의 활용할 수 있는 부가서비스들로는 다음과 같은 것들이 있

다.

- 영상분배 서비스(Video Distribution Service)

- 전화(Plain Old Telephone Service)

- 데이터 통신 서비스(예: LAN접속, PC통신 등)

- 유사 주문형 비디오(Near Video-on-Demand) 서비스

- 주문형 비디오 서비스(Video_on_Demand) 서비스

본격적인 양방향 서비스를 위해서는 추가 주파수 대역이 요구된다. 특히

VOD서비스와 같은 경우는 디지탈 비디오 신호를 전송하기 위해 최소 약

200MHz정도의 주파수 대역이 추가로 요구된다. 미국의 Nynex사에서는

550MHz에서 750MHz 대역을 디지탈 신호 전송을 위하여 사용하였으며, 이

경우 하나의 광 케이블당 약 500가입자가 연결되는데 영상전화 등 양방향 멀

티미디어 서비스 제공을 위한 상향 채널 대역폭의 부족이 문제점으로 지적되

었다. 미국 플로리다 지역의 CATV 망을 확보하고 있는 Time-Warner 사의

경우는 1 GHz대역까지 사용하여 부가서비스를 제공할 계획을 세우고 있다.

하향 디지탈 신호를 위한 변조, 신호방식 등에 대한 표준화는 아직 이루어지

지 않은 상태이다. 표 6-5에 다양한 변조 방식들을 제시하고 있다. 디지탈

신호 채널도 아날로그 TV채널과 같이 6MHz대역으로 할당되기 때문에

64QAM방식을 이용하면 최대 27Mbps까지 가능하고, 256QAM/16VSB

(Vestigial Side Band)변조는 최대 43Mbps까지의 전송이 가능한 것으로 보고

되어 있다.

상향채널에도 기술적으로 많은 문제점이 있는데, 특히 상향 신호 대역폭의

제한으로 약 300에서 500 가구정도로 양방향 서비스의 접속 회선수가 제한된

다. 이러한 수의 가입자가 상향채널을 공유하기 위해서는 동축망의 방송 특

성으로 인하여 다중접속제어가 사용될 것으로 예측된다. 전화부터 LAN간

통신까지의 다양한 트래픽을 수용되어야 하므로 TDMA, FDMA, CDMA 등

으로부터 변형된 ethernet 방식까지 다양한 전송 방식들이 논의되고 있다.

표 6-6 HFC에서의 Forward Channel Technologies


Modulation	Bits/Hertz	Mbps in 6MHz channel
BPSK	1	4
QPSK	2	8
16QAM	4	16
64QAM	6	24~27
256QAM/16VSB	8	38~43

Fiber-to-the-Curb(FTTC)

HFC구조와 함께 광대역 가입자망의 구성방안으로 검토되고 있는 방식들 둥

의 하나는 광 케이블과 동선의 혼성망인 FTTC구조이다. HFC방식의 경우

신호를 그대로 브로드캐스트 하는 구조인 반면에 FTTC방식은 각 가입자까

지의 독립된 서로를 활용하는 스타형태의 스위치 구조를 가진다. FTTC방식

은 가입자에게 보다 가까운 곳까지 광케이블을 제공하기 위한 구조로서 가장

적극적인 광가입자망 구성방식이라고 할 수 있다.

그림 6-56 PON을 기반으로 하는 FTTC 구조

그림 6-56에 PON(Passive Optical Network)방식을 기반으로 하는 FTTC의

구성도를 나타내었다.HDT(Host Digital Terminal)에서 기존 전화 인터페이스

와 ATM등의 다양한 광대역 인터페이스가 합쳐지며 ONU까지 PON방식으로

광선로를 이용하여 신호가 전달된다. HFC가 하나의 최종 허브에서 200가입

자 이상의 가입자가 트리 구조로 접속되는 반면에 FTTC는 ONU당 20 가입

자내외를 서비스한다. PON방식을 이용하면 하나의 광케이블에 많은 수의

가입자를 접속시킬 수 있기 때문에 초기 투자비용이 저렴하다는 장점이 있는

반면에 가입자 장치에서 높은 주파수를 처리해야 한다는 부담이 있으며 상향

전송을 위해서도 채널 공유를 이한 다중접속 제어가 필요하다. 또한 전송신

호가 PON을 통하여 그대로 브로드캐스트되기 때문에 정보의 보안성도 취약

하다는 단점이 있다.

PON 방식과 반대로 능동 광전송방식을 위주로 한 ADS(Active Double Star)

구조를 활용하여 그림 6-57과 같이 FTTC를 구성할 수 있다. 가입자 단의

구성은 PON방식과 유사하나 광 분배망의 구성이 능동 광 전송장치를 중심으

로 구성된다. 이러한 방식은 광 링크가 적은 수의 가입자들에 의하여 공유

되기 때문에 낮은 대역폭의 저렴한 광 장치를 활용할 수 있다는 장점이 있으

나 원격 능동 광전송장치의 위치, 전력 공급, 제어 등이 해결되어야 할 문제

로서 망 구축비용을 높게 하는 요인이 되고 있다.

ONU에서 가입자 장치까지의 전송은 이들간의 거리가 짧아질수록 고속 전

그림 6-57 ADS를 기반으로 하는 FTTC 구조 360

송이 가능하다. 앞에서 살펴본 ADSL 기술을 적용하면 100M 정도의 거리에

서 51.84Mbps의 하향 신호 전송이 가능한 것으로 보고되고 있다. 특히

CATV신호와 주파수 스펙트럼을 달리하여 가정에서 단일 접속으로 대화형

서비스와 CATV서비스를 받을 수 있는 그림 6-58과 같은 구조도 가능하다.

그림 6-58 FTTC와 CATV 서비스의 단일 인터페이스 구성 361

장단점 비교

지금까지 기술된 여러 가지 가입자망 구성방식들은 나름대로 장단점들을 가

지고 있으며 다양한 요인들을 종합적으로 분석하여 전체적인 진화전략을 수

립하여야 할 것이다. 이들 방식들의 서비스 제공능력을 표 6-6에 나타내었

다. 서비스 제공 능력면에서는 FTTH가 가장 우수하고 ADSL 방식은 기본적

인 대화형 서비스 제공에 적합함을 알 수 있다. 이들의 비용을 고려하면 가

구당 투자비용은 HFC와 FTTC가 비슷하고 ADSL이 다소 비싼 것으로 분석

되지만, ADSL방식이 선로의 교체 없이 기존의 선로를 충분히 활용할 수 있

다면 다른 두 방식에 비하여 추가 투자 비용이 현격하게 줄어들 것이다. 또

한 PON 시스템 등 광전송장치의 가격이 하락함에 따라 FTTC를 위한 투자

비용도 최근에 급격히 하락하고 있는 것으로 보고되고 있다.

표 6-7 서비스 제공능력 비교


시스템 Feature	ADSL	HFC	FTTC	FTTH
POTS only	좋음		좋음	좋음
Broadcast+POTS	나쁨	좋음	보통	좋음
Basic IMS+POTS	좋음	보통	좋음	좋음
IMS+Broadcast+ POTS	나쁨	보통	좋음	좋음
2방향+IMS+ Broadcast+POTS	나쁨	나쁨	보통	좋음
Future Proof	나쁨	보통	보통	좋음
Scope for network cost reduction	나쁨	보통	좋음	좋음
Timescales	~1년	0~3년	1~3년	3+년
Perceived Difficulty/Risk	적당	높음	적당	매우 높음

* IMS : Interactive Multimedia Service

정보의 보안상의 측면에서 본다면, HFC방식은 양방향 채널이 모두 모든 가

입자들에게 broadcasting되지만 FTTC방식은 모든 채널들이 분리되어 있어

비밀보장 측면에서는 FTTC방식이 우수하다 할 수 있다. 또한 HFC의

broadcasting 특성은 단일 장치의 고장이나 오동작이 같은 매체를 공유하는

모든 가입자들에게 영향을 미칠 수도 있어서 시스템의 신뢰도 측면에서도 불

리하다고 할 수 있다.

상향채널의 사용 면에서도 FTTC방식은 소수의 가입자 장치들만이 채널을

공유하는 반면에 HFC방식은 최소 200가입자 이상이 채널을 공유하기 때문에

매체접속제어를 위한 오보헤드가 크며 기술적인 면에서도 보다 복잡한 방식

이 사용되어야 할 것이다.

기존 설비의 사용 면에서는 HFC방식이 기존의 CATV망 설비를 최대한 활용

할 수 있어서 별도의 광분배망을 설치해야 하는 FTTC방식에 비하여 유리하

다고 할 수 있다. 그러나 이것은 기존 HFC설비를 얼마나 활용할 수 있느냐

에 달려 있을 것이다. 실제로 양방향 통신을 가능하게 하기 위한 증폭기의

교체나 550MHz이상의 대역을 활용하기 위한 동축선로의 교체 비용을 고려

하면 FTTC방식에 비하여 HFC방식이 결코 유리하지 않은 것으로도 최근에

분석되고 있다.

FTTH로의 진화의 용이성에 있어서는 FTTC방식이 HFC방식보다 유리하다.

FTTC방식에서도 PON구조보다는 ADS구조가 더욱 유리할 것이다. ADS구

조의 FTTC방식은 최종 가입자 선로의 광선로화로 간단히 FTTH로 진화할

수 있는 반면에 PON구조의 FTTC와 HFC방식은 추가로 전송장치의 교체가

필요하기 때문에 더욱 많은 추가 투자를 필요로 할 것이다.

1994년까지는 대부분의 미국 전화회사와 CATV사업자들은 HFC방식의 가입

자망 구축계획을 발표하고 추진하여 왔으나 그 동안의 시범사업을 통하여 나

타난 기술적인 문제와 광장치들의 기술향상 및 가격하락은 최근 US West와

Bell Atlantic등이 FTTC로의 계획 변경을 추진하도록 만들었다. 이러한 점에

서 볼 때 아직은 어느 방식이 기술적, 경제적으로 유리하다고 단정하기에는

이른 시점이다. 당분간은 이들 방식들에 대한 기술 개발과 함께 계속적인

비교 검토가 이루어질 전망이며 각 회사들은 자사의 상황에 적합한 진화 계

획을 수립해 나갈 것이다.

다. 국제 표준화 동향

광대역 가입자망 구조의 표준화를 위한 국제적인 노력은 ITU-T를 비롯하여

많은 관련 표준화 기구에서 이루어지고 있다. 특히 지금까지 살펴 본

ADSL, HFC, FTTC들의 표준화는 많은 전화 회사들과 CATV 사업자들이

앞다투어 통합서비스망 제공을 계획하고 소요 장치들에 대한 제안서를 요청

하고 있기 때문에 시스템 공급사들이 더욱 서둘러서 국제 표준의 제정에 앞

장서고 있는 실정이다.

이들 국제기구 가운데에서 ITU-T와 ATM Forum의 가입자망에 대한 표준

화 활동을 간단히 살펴보았다.

ITU-T

ITU-T에서는 엑세스망의 기능구조에 대한 표준화 작업을 진행 중이다. 이

작업은 기존 엑세스망과 B-ISDN에서의 엑세스망을 모두 고려하여 일관된

기능구조와 그 진화 방향의 제시를 목표로 하고 있다. 엑세스망의 표준화

활동은 study group 13(SG13)의 working party 4(WP4)에서 담당하고 있으

며, '94년은 rapporteur회의를 포함하여 4회의 회의를 개최하는 등 활발한 활

동을 하였다.

WP4는 '94년도에 수행한 작업의 결과로 드래프트 권고 G.9xx를 내놓았다.

이 권고의 주요 내용은 다음과 같다.

- AN의 정의

- AN의 기능구조와 service node(SN)와의 관계

- AN이 지원해야 할 접속 형태

- AN의 베어러 전달 능력과 요구사항

- AN에 대한 관리 개념과 그 요구사항

- 접속 운용 및 제어 요구사항

- 다양한 AN의 통합방안

그림 6-59에 이 권고에서 정의한 AN의 기능구조를 나타내었다. User port

function (UPF)과 service port function (SPF)은 각각 UNI (User Network

Interface)와 SNI (Service Node Interface)에 관련된 기능을 수행하며,

transport function (TF)은 다중화와 물리매체적응 및 변환 관련 기능을 수행

한다. 또한 core function (CF)은 UPF와 SPF의 베어러 요구사항을 공통의

베어러에 적응시키는 기능을 하며, AN system management function(SMF)

그림 6-59 엑세스망의 기능 구조

은 AN내의 각 기능 블럭들에 대한 운용, 유지보수 기능을 수행한다. 제시된

기능구조를 FTTC구조에 적용하면 그림 6-60의 (a)와 같이 초기에는 TF블럭

의 물리계층에서 사용자 정보가 다중화되어 전달된 후 각각 분리된 SNI에

접속되는 구조로 구성될 것이다. 그러나 FTTH로의 진화와 ATM을 중심으

로한 전송모드의 통합으로 6-60의 (b)와 같이 단일 SNI를 통한 정보전달 구

조로 발전할 것이다.

그림 6-60 FTTC에 대한 엑세스망 기능구조 모델링

ATM Forum

ATM Forum은 ATM 관련 규격의 제정을 통한 ATM기술의 확산을 목표로

1991년에 설립되어 현재 500개 이상의 회사들이 회원으로 참여하여 활발한

활동을 하고 있다. Forum에서는 그 동안 ATM장치(ATM 스위치, 단말) 위

주로 접속규격을 작성하여 왔다. 제시된 규격을 만족하는 많은 장치들이 이

미 상용화되어 이를 이용한 서비스 제공이 가능한 단계에 이르렀으나, 실제

ATM 서비스를 제공하기 위한 서비스망 설계 단계에서 가입자망에 대한 규

격의 필요성이 대두되었다. 이를 위하여 가입자망의 접속 규격 연구를 위한

ad-hoc group으로 RBB(Residential Broadband) group을 1994년에 신규로 형

성하여 작업을 시작하였으며 1995년 4월 회의에서 이 group을 정식 Working

Group으로 등록하여 작업을 본격화하고 있다.

RBB group은 엑세스망에서 댁내망(Home Access Network, HAN)까지의

end-to-end ATM서비스 제공을 위한 접속규격의 제정을 목표로 한다. 그림

6-61에 이 group에서 다루는 가입자 망의 참조 구조를 나타내었다. 이 그림

에 나타난 주요 인터페이스는 home UNI, UNIx(x=HFC, FTTC, FTTH,

ADSL 등), NNI/UNI? 등으로 현재 이들에 대한 기초적인 정의부터 정리해

나가고 있는 단계이다.

그림 6-61 RBB의 Reference 구조

그림 6-62 ATM over HFC의 reference 구조

그림 6-62에 RBB group의 참조구조에 따른 HFC방식에 대한 구조를 나타내

었다. 여기서 ADT(ATM Digital Terminal)은 기존 CATV망에서의 headen

의 기능과 함께 ATM 망으로의 인터페이스 기능을 수행하며, 가입자댁내망

에서의 AIU(ATM Interface Unit)은 동축선의 RF신호에서 다시 ATM셀을

복구하는 기능을 수행한다. RBB group에서는 앞으로 이 그림에 나타난 각

장치와 인터페이스들(UNIHFC, NNI/UNI? 등)에 대한 규격 작업을 진행할 예

정이다.

아직 이 group의 작업은 시작단계이기 때문에 구체적인 결과는 '95년 말경에

기대가 되고 있다. 그러나, 기존의 타 표준화 기구의 결과를 최대한 반영하

고 이들에서 미흡한 부분들을 보완하는 방향으로 작업이 진행되기 때문에 의

외로 빠른 진척을 보이고 있다. 특히 ANSI의 T1E1 Technical

Subcommittee와 ETSI TM3의 RG12에서는 ADSL을 이용한 전송에 대한 표

준을, IEEE 802.14에서는 CATV망을 기반으로 한 HFC구조에서의 접속규격

의 제정을 위한 작업을 수행하고 있으며 ATM Forum에서는 이들과의 충분

한 협조를 통하여 상호의 결과를 서로의 규격에 반영하는 상호보완적인 관계

를 유지할 계획으로 있다.

제 7 장 결론

본 과제의 목적은 초고속 네트워크를 지원하려는 각종 네트워크에서 연구 개

발중인 기술에 대한 이해와 비교분석을 통해 장비 및 적용 기술 선정 지침을

제시하고 망 진화를 예측하려는데 있다. 본 보고서에서는 초고속 네트워크를

지원하려는 기존의 네트워크의 기술과 현재 연구개발중인 기술에 대한 고찰

하고 각각 기술의 현재 발전 상황을 조사하여 기술 및 장비 지침이 될 수 있

는 사항들을 도출하거나 고찰하였고 초고속 망의 진화를 예측하였다.

2 장에서는 초고속 망 서비스를 기존의 서비스와 B-ISDN 서비스로 분류하

고 기존의 서비스는 ITU-TS 분류에 따라 상호 교신성 서비스 (interactive

service)와 분배성 서비스 (distribution service)로 구분하여 각각의 서비스의

정의와 범위를 기술하였다. B-ISDN 서비스는 통신 유형 및 요구사항에 따라

서버형과 그룹통신형과 데이터 서비스형으로 분류하고 각각의 특징과 범위를

기술하였다. 또 B-ISDN 서비스의 특성에 따른 서비스 품질 요구사항을 고찰

하여 정보 전송 서비스 품질 (QoS) parameter를 도출하였다.

3 장에서는 초고속 공중망의 구조와 연구 개발중인 기반 기술에 대해서 설명

했다. 먼저 공중망에 필수적인 원거리 광대역 전송 기술을 동기식 전송 시스

템 (STM)과 비동기식 전송시스템 (ATM)으로 구분하였으며, STM은 동기식

전송시스템은 유사 동기식 디지털 계위 (PDH)와 동기식 디지털 계위 (SDH)

에 대한 표준에 대해 고찰하고 이들에 대한 비교를 보였다. ATM에 대해서

는 개념 정립과 물리계층 인터페이스를 조사하였다. 그 외에 공중망 특히 인

터넷에서의 고속 전송과 멀티미디어 서비스같은 초고속망에서 지원하려는 서

비스를 위한 상위 계층 프로토콜을 비교 분석하였다. 이를 위해서 IPv6, ST2,

RSVP, RTP 등의 protocol과 특징과 이용 가능성을 조사하였으며 이와 더불

어 인터넷 관련 표준 기구와 멀티미디어 통신 구조 및 표준화 방향을 알아보

았고 멀티미디어 서비스 응용 사례를 보였다.

4 장에서는 초고속 공중망을 위해 연구 개발 중인 시스템들과 이런 시스템들

의 근간이 되는 시스템들의 구조와 기술을 알아보았으며, 독자적으로 개발되

는 무선 시스템들에 대한 기술도 조사하였다. 일단 무선 환경에 대한 고찰을

하였으며 무선 서비스의 근간이 되는 cellular 서비스의 구조와 이에 적용되

는 기술을 설명하였다. 이를 위해 먼저 많이 개발된 cellular 시스템들을 진화

하는 단계별로 조사하였으며, call setup, location tracking, handoff와

multiple access scheme들에 대한 고찰과 각각의 기술별로 설계시 고려해야

될 사항이나 특징을 도출하였다. Satellite 시스템의 특징과 필요한 기술을 알

아보는데 있어서는 주로 GEO, MEO, LEO로 구분하여 각각의 장단점을 보였

으며 제안되거나 개발중인 시스템들을 조사하여 각각 시스템에서 지원 가능

한 서비스와 구조와 기술의 특징을 보였다. 이외에도 PCS, TRS, Wireless

LAN에서 지원하는 서비스와 시스템 구조를 고찰하였으며 표준화 동향도 조

사하였다. 마지막으로 다양한 무선 데이터 서비스에 대해 조사한 사항을 보

였다.

5 장에서는 초고속 망을 연구 개발하는데 있어서 필요한 장비 및 기술 선정

지침의 도출을 위한 여러 사항들에 대한 고찰을 하였다. 초고속 망이 개발됨

에 따라 지원해야 될 서비스를 ATM 망, Internet과 무선망 등이 복합적으로

연동되는 형태를 가질 것이라는 관점 하에 정의하였으며, 초고속 망에서 기

본적으로 구성해야 되는 요소들과 요구 사항을 얻기 위해 ATM 망과

cellular, PCS와 위성망의 구조를 구성 요소와 적용했을 때 고려 사항 또는

요구 사항을 정리하였다. 망의 기본적 구성 외에 필수적인 protocol인 ATM

의 signaling protocol과 무선망의 handoff protocol에 대한 조사를 수행하였

으며 망관리를 위한 CMIP과 SNMP의 기본 동작 원리를 보였다. 이외에도

분산환경을 지원하기 위한 CORBA를 소개하였다. 망들의 연동은 ATM 망을

기본으로 무선망, Internet과 위성망과의 연동시 발생할 수 있는 문제점과 해

결할 수 있는 방법론 등을 제시하였다. 마지막으로 초고속 망 개발에 참고가

될 수 있는 표준과 관계 기관을 정리하여 보였다.

6 장에서는 향후 망들이 진화해 나갈 방향에 대한 조사를 수행하였다. 각각

의 망들이 점차적으로 연동해나갈 것이라는 관점 하에 고속 데이터 망과의

연동 및 통합 기술을 조사 정리하였다. 이를 위해 LANE, IPOA, MPOA,

DQDB와 B-ISDN의 연동, SMDS와 B-ISDN의 연동, 프레임 릴레이와

B-ISDN의 연동과 B-ISDN에서의 비연결형 서비스 제공을 위한 구조적 고려

사항과 제정된 표준이나 연구 진행중인 사항 등을 보였다. 망 진화는

B-ISDN이 공중망으로 진화해 나갈 것이며 이에는 ATM 기술이 근간이 될

것이라는 예측 하에 진화 단계를 4 단계로 나누어 보였다. 또한, 통신망의 고

속화에 따른 가입자 망의 발전 방안도 제시하였다. ADSL, HFC와 FTTC의

기술과 적용했을 때의 구조를 보였고 이에 대한 국제 표준화 동향을 기술하

였다.

이와 같이 본 보고서에서는 유무선을 통틀어 현재 활발히 연구 진행중인 기

술이나 다가오는 21세기에 부각될 서비스를 초고속 네트워크에 필요한 사항

으로 파악하고 이에 대한 조사 연구를 하였으며 주로 각각의 기술에 대한 비

교와 표준화에 대한 조사를 수행한 후 초고속 망은 ATM 망이 근간이 되며

여러 가지의 망이 연동되는 것이 필요하다는 예측을 도출하고 ATM 망과 중

요한 망들의 구조와 기술의 요구 사항과 구현할 때의 고려 사항을 정리하였

다. 또한 망진화에 대한 단계적인 예측을 보였다.

이 보고서를 통해서 초고속 관련 네트워크 기술과 향후 각 네트워크들의 연

동에 필요한 기술 습득 방법을 제시하거나 기술의 경쟁력 기반 확보에 활용

될 수 있을 것이다. 또한, 구축 관련 장비 및 적용기술에 대한 가이드라인

을 제시하는데 좋은 지침이 될 것이며 망의 연동과 진화 방안에 대한 예측을

하는데 도움을 줄 것이다.

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