그림 1-1) 패켓 교환의 구조 : 페켓을 일단 CPU로 받아들여 헤더내의 어드레스를 소프트웨어로 처리 한다.

그림 1-2) ATM 교환의 구조 : 셀 길이는 고정적이며 헤더내의 VCI를 분석 고속 하드웨어로 처리 한다.

ATM의 경우 이런 기능들 조차 단말에 맡기고 단지 셀 베이스 에서의 다중,분리등 만을 처리한다.가능한 한 전송구간 에서의 처리를 생략 함 으로써 초 고속전송을 실현 하는 것이 목적이다.이는 물론 전송 메체가 되는 Physical Layer의 오류가 줄어든 점을 배경으로 두여야 한다.

다음 표는 X.25 - F/R - ATM 에 이르기 까지 보다 고속전송을 위한 이른 바 [OSI 7 Layer] 의 변화 과정을 보여주고 있다.

Layer 3	논리 채널 다중/순서 오류 제어	단말에 인가	단말에 인가 (AAL 층)
Layer 2	순서 번호 관리 플로어 제어 수신 프레임 확인 프레임 다중/분리 전송 오류 제어	프레임 다중/분리 전송 오류 제어	셀 다중/분리 ATM 층 F5 : Virtual Channel level F4 : Virtual Path level
Layer 1	Physical Layer	Physical Layer	Physical Layer F3 : Transmission path level F2 : Digital section level F1 : Regenerator section level

(표 1-1) OSI Layer 변화 과정

즉, 사용자의 데이터가 Destination에 도달 하기 까지의 경로는 다음과 같은 순서를 거쳐 처리된다.

입력 --> 전송로 --> UPC --> OAM --> HCV --> ATM Self Routing Switch --> OAM --> Buffer Memory --> 전송로 --> 출력

그림 1-3 ) 스위치 동작원리 : 라우팅 비트가 0 인 경우 위쪽 포트,1인 경우 아래쪽 포트로 스위칭

즉, 셀 헤더 내의 라우팅 비트가 101인 경우 각 비트를 순서데로 읽어 아래쪽 포트,위쪽 포트,아래쪽 포트 순으로 Switching하여 출력 포트까지 전달 한다.위 의 경우 하나의 셀 라우팅으로 밴얀 스위치를 설명 하였지만, 실제로 여러개의 셀이 동시에 입력 단자로 들어올 경우 도중의 스위치등에서 충돌이 방생 하게되고 이러한 충돌을 제어 하기 위해 셀을 일시적으로 버퍼에 축적 하였다가 출력 시키는 기술이 적용된다.

ATM 스위치는 이 버퍼의 배치에 따라 네 가지의 종류로 분류 된다.

1) 입력 버퍼형 : 입력단 전에 입력 버퍼를 장착한 형태 (제어회로의 동작 주파수에 의해 처리능력이 제한 된다.)

2) 출력 버퍼형 : 입력단 후에 (라우팅 필터 후에) 버퍼를 장착한 형태 ( 스위치 규모에 비례하게 버스의 고속화가 필요 )

3) 크로스 포인트형 : 각 교차점에 버퍼를 장착 (동작속도에 제한이 발생치 않고 확장성이 뛰어나지만 하드웨어가 증가함)

4) 공동 버퍼형 : 모든 입력된 셀이 공동으로 통과 해야 하는 버퍼 (트래픽 특성이 뛰어 나지만 공통 메모리에 대한 액세스가 처리                         능력상 영향이 된다 )

(표 1-2) F4 OAM cell 포맷

(표 1-3) F5 OAM cell 포맷

(표 1-2 ) 계층적 OAM : 망의 계층적 파악을 통한 고장의 통지나 복구가 쉬워진다.

ATM 셀 헤더 5 byte 의 구성은 1 byte의 CRC가 나머지 4 byte를 보호하고 있다.이것을 HEC라고 하며 CRC는 셀이 어느 위치에 있어야 하는지 그 위치를 지정하는 기능을 포함한다.이러한 임의의 바이트열에서 셀의 장소를 특정하는 기능을 셀 동기 라고 한다.

(참조 2-1) 각 전송 속도의 표준

[ 송신측 PC - 페켓 데이터 - AAL (ATM Adaptation Layer) - ATM층 - 물리층 - ATM 교환기 - 수신측 PC]

(표 2-1) ATM 계층적 구조와 기능

ATM 층은 53 byte 의 셀을 처리하는 계층으로 UNI 의 경우 GFC 필드(4 bit)가 존재 하지만,NNI 의 경우 NNI 망에서 많이 사용될 VPI (12 bit)가 그위치를 포함하고 있다.

(표 2-2) ATM UNI의 셀 구조

ATM 셀은 SDH 페이로드에 가득차서 전송되는데,사용자 정보가 없는 경우에는 셀을 송신 할 수가 없다.따라서 정보가 없는 경우 이 부분에 빈셀 또는 비힐당 셀을 삽입하여 156 Mbps 또는 622 Mbps 의 페이로드를 완성후 전송 하도록 유지한다.

이 셀은 빈셀 (Idle Cell)과 비할당 셀 (Unassigned Cell) 로 구분되며,빈셀은 TC층 (Physical layer)에서 생성/폐기되므로 ATM층 에서는 그 생성 또는 도착 여부를 알지 못한다. 반면,비할당 셀은 ATM 층에서 생성/폐기 되는 것으로 실제 사용자 정보는 없지만  GFC 부분은 유효하게 적용된다.대부분의 ATM 장비는 GFC를 지원하지 않고 따라서 빈셀의 이용이 많다.

GFC는 공평한 전송로의 사용을 위한 제어 방법을 찾는다. 즉,한 개의 버스상에 여러개의 단말이 접속 했을 경우 망에서 멀리 떨어진 단말이 제한 없이 데이터 송신을 한다면 망 가까이 있는 단말은 데이터 송신을 할 수 없게 된다.이런 경우 엑세스 제어를 위해 ATM-LAN에서 고려 되었지만 단말의 구성을 Point-to-Point로 제한 함으로써 실제 이 필드는 거의 사용 되지 않는다. 즉, 필드 비트 전체가 "0000"로 설정 (GFC 사용 하지 않음,Point-to-Point 플로어 제어) 으로 축소 되었다.

즉,UNI 에서는 GFC가 존재 하지만, NNI에서는 존재하지 않는다.

VPI 와 VCI 는 실제 Routing 시 경로로 사용된다.

UNI 의 경우 24 bit의 address 영억으로 구성 되며, 이중 8bit 는 VPI,16 bit는 VCI 로 구성 된다. 그러나 실제 사용 되는 필드의 길이는 망에 따라 제한 되고 있다.

VPI Range : 0 ~ 255 (nnn)

VCI Range :

1: 메타 시그날링 용 VC - 시그날링용 VCC의 설정 및 해지.

2 : 일반 동보 시그날링용 VC

3 : VP용 OAM 셀 (세그먼트 대응)

4 : VP용 OAM 셀 (종단간 대응)

5 : Point -to- Point 시그날링용

6 : VP 리소스 괸리용

7 : VP 의 PT=111 에 해당 (예비)

8 ~ 31 : 사용 예정

사용자 필드 : 32 ~ 16383 (nnnn)

VPI Range : 0 ~ 255

< PT : Payload Type >

페이로드 타입은 ATM 셀 48 byte가 사용자 정보 셀인지, OAM셀 인지, 리소스 관리 셀인지를 표시 하며, 다음의 페턴을 갖추고 있다.

  

Payload Type Field	Interpretation
000	사용자 정보 셀 : 폭주 없음, SDU Type = 0
001	사용자 정보 셀 : 폭주 없음, SDU Type = 1
010	사용자 정보 셀 : 폭주 상태, SDU Type = 0
011	사용자 정보 셀 : 폭주 상태, SDU Type = 1
100	VC용 F5 OAM 셀 (세그먼트용)
101	VC용 F5 OAM 셀 (end to end)
110	리소스 관리용 셀
111	예 비

(표 2-3) Payload Type Field.

< CLP : Cell Loss Priority Field >

CLP 는 셀의 우선도를 나타내는 것으로,CLP 필드에 0 이 Set 될 경우 High Priority, 1 이 Set 될 경우 Low Priority를 의미 하며,폭주 상태에서 Low Priority 의 셀은 먼저 삭제가 된다.더 심각한 상태의 경우 CLP의 0 (High Priority)는 UPC에서 1 (Low priority 로 변경 되며,이 셀들의 첫 번째 순서부터 Discard 된다.

AAL층은 여러 가지의 User Application Data를 48 Byte 고정 길이로 조정,조합 시키는 역할을 하고 있다.

ATM층과는 다르게 AAL층 에서는 실제 Data의 에플리 케이션에 의존 하지 않고, 상위 에플리 케이션에 의존 하고 있다.즉, 사용자 정보에 관한 AAL 에서는 관여 않기 때문에 유사한 기능의 프로토콜을 막기 위해 몇 가지의 표준화가 설정 되어 있다.다음의 표를 통해 AAL이 제공 하는 Service class 에 관하여 알아 보기로 하자.

  

	Class A	Class B	Class C	Class D
Bit Rate	일 정	가 변
Connection mode	Connection			Connectionless
Example	음성	비디오	테이터	커넥션리스 데이터
AAL Type	Type 1	Type 2	Type 3/5	Type 4
송신간격의 보존	필 요		필요치 않음
요구 조건	일정한 송신 간격		오류검출,재전송	오류검출

(표 2-4) Service class and AAL types

< AAL type 1 >

AAL type 1은 CBR (Constant bit rate : 고정 전송 속도) 를 사용하는 B-ISDN (T1,E1,T3를 포함 하는) 네트웍에서 사용된다.즉, 전송된 bit rate와 동일한 rate를 수신측 까지 보장 하며 전송하는(TDM 처럼) 애플리케이션을 위한 디자인 이다.따라서 User data 와 함께 클럭 정보가 함께 전송 된다.

사용자 필드 48 byte 중 1 byte를 PCI (프로토콜 제어 정보)로 사용하며 나머지 47 byte에 실제 User정보를 담는 형식을 취한다.

추가적으로 AAL 1 Type은 전송된 bit rate를 수신측 까지 보장을 해야 하기 때문에,유실되거나 에러가 발생한 데이터에 관해서는 재전송을 하지 않으며,유실된 clock을 복구를 위해 SDT Mode와 SRTS Mode를 이용한다.

- 주파수의 복구와 전송을 위한 SRTS ( Synchronous Residual Time Stamp)

SRTS의 클럭 복구와 전송은 네트웍 clock 과 실제 사용되는 서비스 clock 간의 clock차 계산에 의해 이루어 진다.실제 전송 되어질 데이터의 rate가 네트웍과 다를 경우 차이많큼의 rate를 입력 interface에서 생성하여 동기를 맞추게 되고 만일 네트웍 clock 과 동기가 다를 경우에는 주파수 복구를 위한 동작이 이루어 진다.

- AAL Type 1의 프레임 구조.

< 그림 2-1 > AAL Type 1 format

- SN : Sequence numbering

- SNC : Sequence number checksum

- CSI : convergence Identifier

- SC : Sequence count

- CRC-3 : check sum using G(x) = X3 + X + 1

- Parity bit : even bit parity on CSI,SN and CRC-3

CS (Convergence sub-layer) 로부터 SAR (Segmentation and Reassembly : 셀 분할,조립) 서브층을 통과하는 경로를 거쳐 47 byte cell은 전달 되며, 한편 Convergence sub-layer는 SAR Header에 각 순서 번호 ( 0~7 : modulo 8 ) 를 추가 한게 된다.후에 이 번호를 통해 셀의 유실 또는 오류를 검색하게 되는데, SC필드의 오류 여부를 위해서는 CRC-3를 통한 검색을 거치게 되고, SN 4 bit와 CRC-3 3 bit를 합한 7 bit의 정보는 Parity bit에 의해 묶여진다.

AAL은 크게 셀의 48 byte 단위로 분할처리와 이들을 다발로 묶은 정보 단위의 처리로 나뉘어 진다.전자를 SAR 서브층,후자를 CS 라고 부르며 CS는 프로토콜 타입에 따라 다시 세분화가 된다.

- Connection interface 상 에서의 CS 기능.

이 기능은 동기식/비동기식 모두를 포함하고 있으며, SDU AAL 의 크기는 1 bit를 사용한다.

비동기식 connection interface (E1,DS1,E3,DS3 등)인 경우 SRTS를 통한 Clock rate의 복구를 시도한다. Data전