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ATM(asynchronous transfer mode)란 비동기 전송이란 한 글자를 나타내는 부호의 전후에 시작과 정지신호를 넣어 송·수신하는 전송방식으로, 모뎀을 이용한 PC통신도 여기에 해당한다. 현재의 데이터 전송수단인 패킷 교환은 패킷의 크기가 가변적인데다 각 패킷이 고유의 번지 정보를 포함하고 있기 때문에 이 번지들을 읽고 각 패킷의 길이를 결정하는 데 따른 처리부하로 속도가 느리다는 단점이 있다.
이에 비해 비동기식 전송모드는 셀 교환 기법을 통해 데이터를 동일한 고정길이의 셀로 변환시켜 전송하기 때문에 패킷방식에 비해 속도가 빠르고 효율도 높다. 기존의 통신망에서는 64Kbps의 전송을 최대로 하고 있으나 ATM교환기가 설치될 경우 2기가 bps로 통신할 수 있게 된다. 따라서 기존의 교환기는 저속의 음성정보만 교환하는 데 그쳤으나 ATM교환기는 지속에서 초고속에 이르는 모든 형태의 정보를 실시간으로 주고 받는 광대역 종합정보통신망(ISDN)에 필수적으로, 멀티미디어 통신에 적합하다. → ISDN
1.ATM의 등장배경
1970 년경부터 하나의 통합된 망을 통하여 서로 다른 서비스의 요구사항을 수용하는 단일망을 구상하게 되었다. 일차적으로 아나로그 방식에서 디지털 방식을 기반으로 모든 정보서비스를 통합하는 종합정보통신망 (ISDN:Intergrated Service Digital Network) 이 1970 연대 말에 확립되었으며 필요한 세부 기술사항이 1988년에 ITU-T 에 의해 표준화 권고안으로 작성되게 되었다. 이때까지의 ISDN 을 협대역 종합정보 통신망 서비스(N-ISDN: Narrowband-ISDN)라 부른다. N-ISDN서비스에 천연색 동화상서비스를 포함하였으나 N-ISDN 의 기본 전송속도인 64Kbps로는 화상의 품질이 좋지 못하였다. 새로운 개념이 구체화되어 광대역종합정보통신서비스(B-ISDN:Broadband-ISDN)가 제안되었고 이의 실현방법으로 ATM(비동기식 전송모드)이 출현하였다.
※N-ISDN에서는 전화와 같은 실시간이 요구되는 서비스는 대역폭이 고정된 회선교환 방식으로 처리하고 데이터 통신과같은 서비스는 시간지연은 있지만 대역폭의 유연성이 뛰어난 패킷방식으로 처리 하였다.
2. ATM의 정의
ATM(Asynchronous Trasnfer Mode:비동기식 전송 모드)이란 음성, 영상, 데이터 전부를 하나의 네트워크로 보내는 멀티미디어 통신 네트워크를 실현하는 기술을 말한다.
음성,데이터,영상이 복합된 멀티미디어 통신에서는 같은 디지털 정보라 하더라도 수신측의 미디어 특성에 따라 정보량이 많은 것(예:동영상)과 적은 것(예:텍스트,음성 정보)에 있어서 통신 채널에 필요한 대역이 대단히 유동적이라는 유추가 가능하다. 여기에 ATM 네트워크는 정보량에 따라 유동적으로 통신 채널의 대역폭을 마음대로 바꿀 수 있다.
가. 개념
ATM이란 정보를 약속된 일정한 크기의 패킷으로 나누어 각 패킷의 헤더 부분에 목적지 정보를 부가하여 전송된 후 원래의 정보로 환원하는 방식으로 일정한 크기의 패킷을 셀(Cell)이라 하며 이중에서 정보영역은 48 Byte 이고 헤더영역은 5Byte 이다
전전자식 교환에 사용되는 디지털 시분할 방식은 이용자 정보의 목적지가 시간 축 상의 타임슬롯과 연계되므로 동기식전달방식(STM: Synchronuous Transfer Mode) 이라 하며 ATM에서는 헤더의 주소로 이용자 정보를 구분하기 때문에 시간 축 상에 놓인 셀의 위치와는 아무관계가 없어서 비동기식전달방식(ATM)이라 부른다. 비동기라고 물리적 계층에서도 비동기인 것으로 오해하지 않아야 한다. 디지털 정보는 물리계층에서 동기가 맞지 않으면 전송이 되지 못한다.
3. ATM의 구조
가. 외형적 구조
나.ATM 셀의 구조
■Cell : Header(5) Payloader(48)
- UNI ☞Header : GFC(4bit) VPI(8bit) VCI((16bit) PT(3bit) CLP(1bit) HEC(8bit)
- NNI ☞Header : VPI(12bit) VCI(16bit) PT(3bit) CLP(1bit) HEC(8bit)
※UNI(User Network Identifier):사용자 망 인터페이스
NNI(Network Node Identifier): 망 사이 인터페이스
VPI(Vertual Path Identifier):가상경로 식별자
VCI(Vertual Channel Identifier):가상 채널 식별자
GFC(Generic Flow Control):ATM 정보량 사전조정
PT(Payload Type):사용자와 망 제어 정보의 식별
CLP(Cell Loss Priority):셀 폐기 우선 순위 표시
HEC(Header Error Control):헤더 에러 제어
다. ATM을 이용한 통신망의 구성상 특징
- VC 망 / VP 망 / 전송매체 망으로 계층화
- 경로의 VP화에 의해 다중화된 계층이 축소되어 망 구조가 간단해지고 운용관리가 용이해진다.
- 트래픽의 변동 및 장애상황이 발생할 때 VP/VP 의 경로를 쉽게 변경 가능하므로 망의 유연성 및 고 신뢰화가 실현된다.
- 제어 및 OAM 정보의 고도화를 위한 하부구조 구축이 가능하며 통신망의 지능화가 가능하여 정보의 전달망을 통합하고 대용량화 하는 것이 가능하다.
4. ATM Protocol 구조
OSI 참조모델에서는 7 계층인 반면 ATM 에서는 사용자 평면이 4계층으로 구성되어있다.
■상위계층 (Higher Layer)
■ATM 적응계층 (ATM Adaption Layer)
■ATM 계층 (ATM Layer)
■물리계층 (Physical Layer)
ATM프로토콜의 구조는 OSI계층 모델을 따르며 기존의 N-ISDN 프로토콜의 구조를 확장해서 정의하고 있다. 각 계층은 각각 고유의 기능을 가지며 어떤 임의의 계층 서비스는 바로 밑의 계층의 서비스를 이용하여 실현되며 상위계층은 하위계층에 영향을 주지 않는다. 일반적으로 물리계층, ATM 계층, ATM 적응계층으로 구성되는 부분을 하위계층이라 부른다
가. 물리계층 ( Physical Layer )
ATM 셀을 운반하기 위한 전송 기능을 제공하며 물리매체 부계층( PM:Physical Medium Sublayer )과 전송수렴 부계층(TC: Transmission Convergence Sublayer)으로 구성된다.
- 물리매체 부계층( PM:Physical Medium Sublayer )
물리적인 전송로 메체상에 비트전송기능을 제공하며 매체에 적합한 신호의 파형의 생성 및 수신, 비트정보의 삽입, 추출, 전송 부호화, 전기-광 변환 등의 기능을 갖는다.
- 전송수렴 부계층( Transmission Convergence Sublayer )
전송 프레임 생성 및 삭제를 하는 기능으로 ATM 셀의 Payload 에 맵핑을 한다. 송신측에서는 셀 내에 동기패턴을 삽입함과 동시에 BSI( Bit Sequence Integrity )를 확보하기 위하여 셀을 스크램블하여 전송한다. 수신측에서는 셀 경계를 식별하며디스크램블하여 원래 셀 모양을 만든다.
나. ATM 계층 ( ATM Layer )
물리계층과는 완전 독립이며 ATM 통신을 실현하기 위한 계층으로 셀의 다중 분리, 가상 채널 및 경로의 선택, 셀 헤더의 생성 및 삭제의 기능을 갖는다.
- 셀의 다중 분리
송신할 때는 여러 개의 가상경로 및 가상 채널에서 발생된 셀 들을 하나의 선로에 싣는 다중기능을 수행하고, 수신할 때는 하나의 선로로부터 셀을 분리하여 여러 개의 VC 혹은 VP 에 분배하는 셀 분리기능을 한다.
- 가상채널 및 가상경로 선택
각 셀은 자기가 속한 가상체널(VC) 및 가상경로(VP)를 식별하기 위하여 헤더에 레이블(VCI,VPI) 을 붙인다. VC switch / VP cross connecter 에서는 도착하는 셀의 VCI 및 VPI 번호는 호 설정 시 설정된 look-up table 에 의해 출력측의 VCI 및 VPI 번호로 변환되어 경로선택된다.
- 셀 헤더 생성 및 삭제
ATM 계층 종단점에서는 셀 정보필드의 내용을 AAL (ATM Adaption Layer) 계층간에 주고 받으며 이때 송신측에서는 셀 헤더의 생성, 수신측에서는 셀 헤더 삭제기능을 수행한다.
다. AAL (ATM 적응계층: ATM Adaption Layer )
정보를 셀 구성에 적합하도록 일정 길이로 잘라서 전송한다. 이때 발생하는 양자화 효과의 흡수, 전송에러 혹은 폭주에 의한 셀 손실 및 에러의 보상, ATM계층 고유의 동작을 상위계층에 대해 은폐시키는 기능을 갖는다. AAL 은 셀 분할 및 조립 부계층(SAR: Segment and Disassembly Sublayer)과 수렴부계층(CS: Convergence Sublayer)으로 구분하여 기능을 분담한다.
AAL 은 독립적인 ATM 계층 상위에서 서비스 등급 1에서 4 까지(AAL 1-AAL 5) 모든 서비스 등급을 지원한다.
프로토콜 스택의 보다 상층의 사용자 트래픽을 ATM 셀의 페이로드에 포함가능한 크기 및 형태로 변환시키고 목적지에서 이를 원래 형태로 되돌리는 4가지 표준 프로토콜로 구성된다. 각 AAL은 SAR(segmentation and reassembly)와 Convergence등 2개의 Sub-layer로 구성된다. 그 각각은 지연과 셀 손실에 관한 독자적 특성을 갖는 특정한 트래픽 클래스를 겨냥한다. 모든 ATM 기능은 스위치보다는 ATM 종단 스테이션에서 발생한다. AAL 1은 디지탈 영상과 음성등 CBR(constant bit rate)트래픽에 대응하고 셀 손실과 지연에 민
감한 애플리케이션이나 전통적인 전용선을 에뮬레이트하는데 사용된다. 이것은 번호 순서를 부여하는 헤더 정보를 1 바이트 더 필요로 하기 때문에 페이로드용으로 47 바이트를 남긴다. AAL 2는 패킷화한 음성 등 시간에 민감한, VBR(variable bit rate)트래픽에 사용된다. 이것은 페이로드가 충만되기에 앞서 ATM 셀 전송을 허용하므로 애플리케이션의 타이밍 요건을 수용하는 용도다. AAL 2 스펙은 ATM 포럼 작업이 완료되지 않았다. AAL 3/4는 오류 메시지 등 버스트형 연결지향 트래픽이나 랜 파일 전송 같은 가변속도 비연결형 트래픽을 대상으로 한다. 셀 손실을 최소화하기 위해 AAL 3/4는 각 셀에 대한 오류 검출을 수행하고, 48-바이트 페이로드의 4바이트를 소모하는 정교한 오류 점검 메카니즘을 사용한다. AAL 3/4는 ATM 셀의 다중화를 허용한다. AAL 5는 AAL 3/4보다 오버헤드가 덜한 버스트형 랜 데이타 트래픽을 수용한다. SEAL(simple and efficient adaptation layer)로도 알려진 AAL 5는 관례적인 5-바이트 헤더를 사용하고 셀 다중화는 지원하지 않는다.
5. 무선 ATM
가. 무선 ATM의 개념
광대역 통신망의 무선영역으로의 확장
무선 채널을 통해 유선 ATM망과 접속해 다양한 서비스 지원
무선 채널의 특성상 부가적인 오류제어 기법 필요
OFDM : Multi-path fading에 의한 ISI제거 가능
1)Radio ATM : 유선 ATM망과 대등한 성능 구현을 위해 무선
매체상의 전송기능, 매체 접근기능, 데이터 링크제어 기능
유선ATM망의 가상회선을 무선으로 확장
2)Mobile ATM : 단말의 이동성 지원을 위해 핸드 오버, 핸드
오버에 따른 경로 재설정 로밍, 위치관리 등의 기능 포함
이동성 지원 (핸드오버, 이동PNNI기반의 위치관리등)
나. 특징
- 무선 ATM은 저속의 이동성과 실내, 실외에서 무선으로 25Mbps급 이상의 멀티미디어 서비스의 제공을 목표
- 유선 망에 비해 오류 율이 높고 전송 속도도 낮기 때문에 앞으로 여러 가지 기술적인 문제점을 해결
- 군 작적 지역이나 인구 소밀지역, 도서 지역등과의 연결을 위한 소용량의 유무선 ATM개발 필요
- 해외에서도 개발 초기 단계이기 때문에 선진국과의 종속 관계를 탈피해 군사 기술 선도
6. ATM의 장점
가. 현재 제공중인 서비스 와 앞으로 요구될 서비스의 융통성 확보.
나. 동적인 대역폭할당 가능.
다. 모든 정보의 통합화된 서비스가능.
라. 통계적 다중화에의한 망의 효율적인 활용.
1) 개별망으로 구성 2) N-ISDN으로 일부통합 3) B-ISDN으로 모두통합
※[주] ATM은 automated teller machine의 약자로 '현금자동지급기'라는 일반적인 의미로 널리 쓰이기도 한다. 하지만 asynchronous transfer mode의 ATM과 automated teller machine의 ATM은 약어만 같을 뿐 전혀 다른 의미이다. |
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