19 장 비동기 전송방식 (ATM)

1. 19장 비동기 전송방식(ATM) 19.1 설계 목표 19.2 ATM 구조 19.3 교환 19.4 교환기 구조 19.5 ATM 계층 구조 19.6 서비스 등급 19.7 ATM 응용 19.8 요약

2. 비동기 전송 방식(계속) • 비동기 전송 방식(ATM) • Asynchronous Transfer Mode • ATM Forum 에서 설계 • ITU-T 에서 채택 • ATM과 B-ISDN조합으로 세계의 모든 네트워크를 초고속으로 연결 • 정보 고속도로의 고속도로

3. 19.1 설계 목표 • ATM 설계 시 고려사항 • 고속 전송률 매체(광섬유) 사용을 최적화할 수 있는 전송시스템 필요 • 기존 시스템(패킷 네트워크)과 연결할 수 있는 시스템 필요 • 비용이 적게 들게 설계 • 다른 것과 호환성을 갖도록 기존의 전기통신 구조 체계 지원 • 정확성과 예측 가능한 배달을 보증하기 위한 연결 중심(connection-oriented) • 하드웨어에 많은 기능을 부여하여 소프트웨어 기능 처리로 인한 감속 제거

4. 설계 목표(계속) • 패킷 네트워크 • 헤더와 트레일러 정보는 전송에 필요한 각종 정보로 전달하지만 많은 오버헤드를 갖는다 • 프로토콜에 따라 다양한 크기나 복잡도를 갖는 패킷을 사용한다 • 네트워크가 복잡해짐에 따라 헤더의 크기가 점점 커지고 있다 • 데이터 필드의 크기를 크게 늘린 프로토콜도 있다 • 다양한 패킷의 크기(200 ~ 65,545 바이트) 제공

5. 설계 목표(계속) • 혼합된 네트워크 트래픽

6. 설계 목표(계속) • 셀 네트워크 • 고정된 크기(53바이트) 의 작은 데이터 단위인 셀(cell) 이용

7. 설계 목표(계속) • ATM 다중화 • 비동기 TDM 이용

8. 19.2 ATM 구조 • UNI : User-to-Network Interface • NNI : Network-to-Network Interface

9. 19.2 ATM 구조(계속) • 가상 연결 • 두 종단(end point)간의 연결은 전송경로(transmition path), 가상경로(Virtual path), VC(Virtual Circuit)를 통해 이루어짐

10. 19.2 ATM 구조(계속) • TP(Transmission Path) • 종단과 교환기 사이, 두 교환기간의 전선, 케이블, 위성등과 같은 물리적 연결 • VP(Virtual Path) • 두 교환기 간의 한 연결이나 연결들의 집합 • VC(Virtual Circuit) • 한 고속도로의 하나의 차선

11. 19.2 ATM 구조(계속) • TP, VP와 VC

12. 19.2 ATM 구조(계속) • VP와 VC의 예

13. 19.2 ATM 구조(계속) • 식별자(Identifier) • 데이터 경로를 지정하여 전송하기 위해 가상연결에 대한 식별 필요 • VPI(Virtual Path Identifier) • VCI(Virtual Circuit Identifier)

14. 19.2 ATM 구조(계속) • 연결 식별자

15. 19.2 ATM 구조(계속) • UNI와 NNI에서 가상 식별자

16. 19.2 ATM 구조(계속) • 셀(Cell) • ATM 네트워크에서 기본적인 데이터 단위

17. 19.2 ATM 구조(계속) • 연결 설정과 해제 • PVC:네트워크 제공자에 의해 두 종점간에 설정 • SVC:한 종점이 다른 종점과 연결을 만들고자 할 때 새로운 가상회선 설정

18. 19.3 교환 • 발신지 종점(end point)에서 목적지 종점까지 셀의 경로를 지정하고 전송하기 위해 교환기 이용 • 교환기 유형 : VP 교환기와 VPC 교환기

19. 19.3 교환(계속) • VP 교환기 • VPI만을 이용하여 셀의 경로 지정

20. 19.3 교환(계속) • VP 교환기의 개념적인 관점

21. 19.3 교환(계속) • VPC 교환기

22. 19.3 교환(계속) • VPC 교환기의 개념적인 관점

23. 19.4 교환기 구조 • 빠른 속도로 네트워크를 통하여 셀을 전송 • 여러가지 접근 방법 • 크로스바(crossbar) 교환기 • 녹아웃(Knockout) 교환기 • 밴얀(banyan) 교환기 • 배처-밴얀(batcher-banyan) 교환기

24. 19.4 교환기 구조(계속) • 크로스바 교환기 • 가장 간단한 형태의 교환기

25. 19.4 교환기 구조(계속) • 녹아웃 교환기 • 크로스바 교환기의 문제점인 서로 다른 입력에서 도착한 셀이 같은 출력으로 나갈 때 충돌이 발생 • 여러 개의 큐를 두어 분배기를 제어

26. 19.4 교환기 구조(계속) • 밴얀 교환기 • 다단계 교환기 • 각 단은 마이크로 스위치들로 구성

27. 19.4 교환기 구조(계속) • 밴얀 교환기에서 경로지정의 예

28. 19.4 교환기 구조(계속) • 배처-밴얀 교환기 • K.E.Batcher가 설계 • 밴얀 교환기에서 두 셀이 같은 출력 포트로 향하지 않는 경우에도 내부 충돌 발생 • 도착하는 셀을 목적지 포트에 따라 정렬

29. 19.5 ATM 계층 구조

30. 19.5 ATM 계층 구조(계속) • 종국 장치와 교환기에서 ATM 계층

31. ATM 계층 구조(계속) • 응용적용계층(AAL:Application Adaptation Layer) • 기존 네트워크에 ATM 장비 연결 허용 • 상위 계층의 서비스를 ATM cell로 변환 • 모든 종류의 데이터(소리, 데이터, 오디오, 비디오) 처리 • 가변 또는 고정 전송률 처리

32. ATM 계층 구조(계속) • 데이터 종류 • 고정 비트율 데이터(constant bit-rate data) : 실시간 음성(전화), 실시간 비디오(TV) • 가변 비트율 데이터(variable bit-rate data) : 압축된 음성, 데이터, 비디오 • 연결-중심 패킷 데이터(connection-oriented packet data) : X.25, TCP • 비연결형 패킷 데이터(connectionliss packet data) : datagram 방식을 이용하는 응용

33. ATM 계층 구조(계속) • AAL 범주 • AAL1 • AAL2 • AAL3 • AAL4 • AAL5

34. ATM 계층 구조(계속) • AAL 유형

35. ATM 계층 구조(계속) • AAL1 • 고정 비트 전송률 정보 전달 응용 지원 • 디지털 전화 네트워크의 ATM 연결 허용

36. ATM 계층 구조(계속) • 수렴 부계층 • 비트열을 47바이트로 나누어 SAR 부계층으로 보낸다 • 분할과 재조립 부계층 • CS로부터 47바이트를 받아서 1바이트 헤더를 더한다 • 48바이트 데이터 단위를 ATM 계층으로 보낸다 • 헤더의 구성(1 byte) • 수렴 부계층 식별자(CSI) • 순서 카운트(SC) • 순환 중복 검사(CRC) • 패리티(P)

37. ATM 계층 구조(계속) • AAL2 • 가변 비트 전송률 응용 지원 • 농구 경기 중계와 같은 고속 데이터 전송률 지원

38. ATM 계층 구조(계속) • 수렴 부계층 • 비트열은 45바이트 단위로 나누어 SAR 계층에 보낸다 • 분할과 재조립 부계층 • CS로부터 45바이트를 받아서 1바이트 헤더와 2바이트 트레일러를 더한다 • 헤더와 트레일러 구성 • 수렴 부계층 식별자(CSI) • 순서 카운트(SC) • 정보 유형(IT) • 길이 지시자(LI) • 순환 중복 검사(CRC)

39. ATM 계층 구조(계속) • AAL ¾ • AAL3 – 연결중심 데이터 서비스 지원 • AAL4 – 비연결형 서비스 지원

40. ATM 계층 구조(계속) • 수렴 부계층 • 상위계층(SMDS, 프레임 중계 등)으로부터 65,535(216 – 1) 바이트 보다 적은 패킷을 받아서 헤더와 트레일러를 더한다. • 44바이트 데이터 단위로 나누어 SAR에 보낸다 • CS 헤더와 트레일러 영역 • 유형(T) • 시작태그(BT) • 버퍼 할당(BA) • 패드(PAD) • 정렬(AL) • 끝 태그(ET) • 길이(L)

41. ATM 계층 구조(계속) • 분할과 재조립 부계층 • 44바이트 데이터를 받아서 2바이트 헤더와 2바이트 트레일러를 더하여 ATM 계층으로 보낸다 • 헤더와 트레일러 영역 • 세그먼트 유형(ST) • 수렴 부계층 식별자(CSI) • 순서 카운트(SC) • 다중화 식별(MID) • 길이 지시자(LI) • 순환 중복 검사(CRC)

42. ATM 계층 구조(계속) • AAL5 • 단순하고 효과적인 응용층(SEAL) 지원 • 점대점 연결을 이용하는 ATM 백본과 LAN • 다중화 기능이 없으므로 순서화나 오류정정 메커니즘이 불필요

43. ATM 계층 구조(계속) • 수렴 부계층 • 상위계층으로부터 65,535 바이트까지의 데이터를 받아서 8바이트의 트레일러를 더한다 • 48바이트 세그먼트 단위로 나누어서 SAR계층으로 보낸다 • 트레일러 영역 • 패드 • 사용자 대 사용자 ID(UU) • 유형(T) • 길이(L) • 순환중복검사(CRC) • 분할과 재조립 • 48바이트를 ATM계층으로 보낸다

44. ATM 계층 구조(계속) • ATM계층 • 라우팅, 트래픽 관리, 교환, 다중화 서비스 제공 • 48바이트를 받아서 5바이트 헤더를 덧붙인다

45. ATM 계층 구조(계속) • ATM 헤더 형식

46. ATM 계층 구조(계속) • 헤더 필드 • 일반 흐름 제어(CFC) • 가상경로 식별자(VPI) • 가상채널 식별자(VCI) • 페이로드 유형(PT) • 셀 손실 우선순위(CLP) • 헤더오류정정(HEC)

47. ATM 계층 구조(계속) • PT 필드

48. ATM 계층 구조(계속) • 물리층 • 전송 매체, 비트전송, 부호화, 전기신호의 광신호 전환 • 셀 흐름을 비트 흐름으로 전환 • 물리 전송 프로토콜 제공

49. 19.6 서비스 등급

50. 19.6 서비스 등급(계속) • 서비스 등급 • CBR(Constant bit rate) 고정 비트율 • 실시간 오디오 또는 비디오 서비스 • VBR(Variable bit rate) 가변 비트율  VBR-RT(실시간) 실시간이 요구되는 음성 전송과 비디오 전송  VBR-NRT(비실시간) 실시간이 요구되지 않는 가변 비트율을 얻기 위한 압축기술 이용  ABR(Available bit rate) 가용 비트율 버스터 특성에 맞는 응용에 적합  UBR(Unspecified bit rate) 최선 전달 서비스