Telecommunications Management Lab.

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1 Telecommunications Management Lab.
Chapter 11 광대역 기간망 기술 Telecommunications Management Lab.

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주요 기술과 상호관계 전송망과 교환과정 초기의 전송과 교환: 다중화, 전송, 역다중화, 교환처리,…의 순서 디지털전송시스템의 등장: 교환기가 디지털화 되지 않은 상태이므로 대충 그 전과 비슷한 과정 디지털 교환기 (시분할 교환기)의 등장 임의의 두 노드 간에 다양한 규격의 디지털 파이프 생성 PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) 이미 다중화된 신호를 다시 한 번 다중화하여 다음 단계의 다중화신호를 정의 (다중화와 역다중화가 단계적임) 다중화된 신호단위의 교환처리 장비 Digital Cross-connect System (DCS): 임의의 두 지점간에 일정 용량으로 규격화된 전송경로를 제공, 전송장비로 분류 ADM (Add-Drop Multiplexer): 보다 작은 신호를 입력신호에서 추출 하거나 출력신호에 삽입 Telecommunications Management Lab.

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주요 기술과 상호관계 (cont.) SDH PDH의 비효율성 개별신호의 교환 (또는 종단) 처리 위해서 개별신호 수준까지 입력신호를 차례로 역다중화 종단점에 다양한 다중화와 역다중화가 이루어 지려면, a hierarchy of mux’s가 있어야,…→비효율적인데다 투자비용과다. 작은 신호라도 직접 입력신호에서 추출하여 종단 또는 교환 (교차연결) 처리한 후, 출력신호로 다중화하여 내 보냄 ISDN, B-ISDN ISDN 디지털화 된 가입자망 에서라도 서비스들에의 접속을 통합운영 목표 B-ISDN 광대역 서비스를 지원하기 위해 전송/교환 용량을 대폭 증가 기간망의 통합운영 (network integration) ATM (Asynchronous Transfer Mode) : B-ISDN의 핵심 기술 Telecommunications Management Lab.

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주요 기술과 상호관계 (cont.) ATM 전체 PDH/SDH 망을 다 사용, 각 전송경로 종단점에 ATM 교환기 논리적인 전송경로와 같은 디지털 파이프를 대응시켜 (Virtual Channel/ Virtual Path (VC/VP)), 고속으로 ATM 셀들을 관통 ATM 교환기 간에, 여러 개의 전송경로의 연결형태인 VC/VP 라는 논리적인 디지털 파이프를 통해, ATM 셀들을 고속으로 전달 광전송기술 PDH: T3급(45Mbps) 신호전송 SDH: STM-16(2.5Gbps)단위의 신호전송 WDM: 낮은 손실을 가지는 넓은 광신호 주파수대 에서 서로 떨어 진 복수의 파장신호를 개별적으로 반송신호로 이용할 수 있는 기술 Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET # 디지털다중화체계: 다수의 저속신호를 고속신호로 다중화하는 배율과 절차, 동기화 방법 등을 의미 PDH 의 등장배경 신호처리의 디지털화 : 전송부문서부터 시작 교환기를 거쳐 가입자선로 순으로 진행 중계교환기(노드)가 디지털화되지 않았다. 노드에서 Digital  Analog 및 Analog  Digital 변환 처리 Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET 다중화 구조 PDH 구조 : 북미식(T 계열), 유럽식(E 계열)의 다중화체계 동기화 방법 고속신호에서의 저속신호부분의 비트속도는 미세하게 차이가 발생할 수 있으며, 시간이 지나면서 증폭됨  비트스터핑(bit stuffing) 계위 북미 유럽 북미-유럽간 연동 DS-0 64 DS-1 1,544(T1,24 X DS0) 2,048(E1,30 X DS0) 2,048(E1) DS-2 6,312(T2,4 X T2) 8,448(E2,4 X E1) 6,312(T2) DS-3 44,736(T3,7 X T2) 34,368(E3,4 X E2) 44,736(T3) DS-4 139,264(E4,3 X T3) 139,264(E4,4 X E3) 139,264(E4) 단위: Kbps Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET SDH 고도화된 DCS등의 개발로 다중화된 신호상에서 직접 분기, 결합, 교차 및 연결 등이 가능하여 새로운 디지털 계위 요구  SDH 등장 SDH는 고속의 신호 상에서 저속의 신호가 추적가능하고(동기화되고) 점대점 환경뿐만 아니라 망환경에서도 효과적으로 운용가능 # SDH와 ATM : SDH의 “동기”는 물리계층의 동기이며, ATM에서의 “비동기”는 트래픽이 생성되면서 셀이 만들어 진다는 뜻, 즉 채널에서의 셀의 상대적 위치가 정해지지 않는다는 뜻이다. Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET 다중화 구조 SDH 다중화 계위는 다양한 PDH 신호를 효율적으로 수용할 수 있도록 설계 상자(container, C) : 기존의 PDH 신호를 수용하는 기본단위 가상상자(Virtual Container, VCon) : 상자의 목적지와 기타 관리정보를 포함하는 경로 오버헤드를 더한 것 관리단위(Administrative Unit, AU) : VCon3, VCon4에 포인터를 붙여서 구성 관리단위그룹((Administrative Unit group, AUG) : 관리단위의 단순한 집합으로 STM 프레임에 실리기 위해서 구성된다. 보조단위, 보조단위그룹(Tributary Unit, TUG): 관리단위와 개념적으로 동일, Vcon3, Vcon4에 실리기 위함. # 동기식 수송모듈(STM) : SDH의 전송단위로서 기본단위는 STM-1이다. Telecommunications Management Lab.

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STM-1 프레임의 구조 Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET STM-N 프레임의 구조 byte interleaved multiplexing 9행x9Bxn:SOH및 포인터공간, 9행x261Bxn:payload공간 Telecommunications Management Lab.

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동기식 다중화 구조 Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET 동기화 방법 : 포인터를 통한 동기화 SDH 에서는 동기화 방법으로 PDH(비트 스터핑 사용) 와는 다르게 포인터를 사용 VCon 과 AU(또는 TU)와의 차이로 나타남  다른 지점에서 생성된 VCon 이 STM 내부의 AU에 실릴 때, AU의 비트속도와 VCon 의 비트속도 간에는 미세한 차이가 생길수 있다. 이러한 차이에 대비하여 잉여 바이트를 포인터 내에, 잔여 바이트를 AU payload 내에 확보한다. 잉여바이트(surplus B): Vcon 이 AU의 생성속도보다 빠를 경우 누적된 잉여분이 한 바이트가 될때 잔여바이트 (slack B): 반대의 경우 Telecommunications Management Lab.

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SDH의 계층화 운용 3단계로 계층화된 전송처리 재생기구간(regenerator section)계층 인접한 재생기간의 구간, AUG를 실어 나르는 재생기구간 오버헤드(Regenerator Section Overhead, RSOH)가 재생기를 거칠 때마다 갱신(삽입•추출)된다. 디지털구간(digital section 또는 multiplexer section)계층 인접한 다중화기(multiplexer, 예를 들면 ADM, DCS 등)간의 구간 다중;화기구간 오버헤드(Digital Section Overhead, DSOH)가 다중화기를 거칠 때마다 갱신(삽입•추출) 단위: STM프레임 전송경로(transmission path)계층 임의의 종단 다중화기간의 경로 POH(Path Overhead)가 경로의 시작과 끝에서 갱신(삽입•추출) 단위는 VCon Telecommunications Management Lab.

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SDH의 계층화 운용 세 계층으로 운용 Regenerator, Multiplexer(Digital), Transmission Path Telecommunications Management Lab.

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SDH의 다중화과정 C,F. 기차에 짐 싣는 과정 기차역: 전송경로 종단점의 다중화기에 대비 수송코자 하는 물건 (PDH신호)을 정해진 규격의 상자에 싣는다 (Container 생성) 이 상자에 목적지 태그를 단다 (경로 오버헤드 부착, Vcon생성) 기차의 차량 (STM-1 frame)에 싣는다. 이때 상자 별로 위치 기록 (pointer 부착, AU 또는 TU구성) 수송 물량이 늘어나면 차량편수 더 늘인다 (STM4, STM-16 frame) 종착역에 도착하면 실린 상자 별로 태그를 확인 Telecommunications Management Lab.

16 SDH and SONET PDH vs. SDH PDH SDH 프레임주기 일정하지 않다 125s로 일정하다 다중화단계
다단계(n-step) 다중화 일단계(1-step) 다중화 동기화방법 비트스터핑(bit-stuffing) 포인터(pointer) 최소동기화단위 비트 바이트 가시성 바로 아래 수준의 신호만 가시적 STM-1 내의 모든 하위신호가 가시적 오버헤드의 사용 매 단계 새로운 오버헤드 추가 STM-1이후 오버헤드 추가 없음 계층화구조 비계층화구조 적합성 점대점(point-to-point)환경에 적합 망(network)환경에 적합 표준의 광역성 세계표준이 없음 세계표준 Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET SONET(Synchronous Optical Network) 북미 통신표준기인 T1위원회에서 승인한 광전송표준 SDH, SONET의 신호계층 OC단위: Series of physical protocols (OC-1, OC-2, OC-3, and so on) defined for SONET optical signal transmissions. 전송단위 전송률(Mbps) SONET SDH 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 STS-24 OC-36 STS-36 OC-48 STS-48 STM-16 Telecommunications Management Lab.

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SDH and SONET 노드 전송장비(다중화장비)의 요구기능 다중화/역다중화  Terminal mode Multiplexer(TM) 결합/분기  Add Drop Multiplexer(ADM) 크로스 커넥트 기능  DCS(Digital Cross Connector) Telecommunications Management Lab.

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ATM ISDN의 회선모드와 패킷모드 회선모드 발신•착신 사이에 하나의 회선을 점-대-점으로 연결하여 독점적•배타적으로 사용하는 방식 고정된 타임슬롯의 위치로 프레임 내에서 회선의 식별 패킷모드 회선을 독점적으로 연결하지 않고, 정보가 발생할 때마다 패킷을 송출하는 방식 발신자가 송출하는 패킷의 헤더에 설정된 라벨로 식별 B-ISDN의 ATM 패킷모드의 특성 (효율적인 망운용): 정보가 발생할 때마다 셀을 할당 회선모드의 특성 (고속처리): 패킷: 작은 셀 단위로 고정, 획일화 (타임슬롯화) Telecommunications Management Lab.

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ATM 교환기술의 스펙트럼 다중속도회선교환 : N-ISDN의 화상전화에서 응용 고속회선교환 : 정보 전송 발생시만 회선 설정 프레임 교환 : 일부 중계노드의 오류복구기능 생략 프레임 중계 : 모든 중계노드의 오류복구기능 생략(최종 목적지의 단말에서 오류 점검) 고속패킷교환 : OSI 2계층의 모든 링크제어기능 생략하고 단순화된 패킷의 하드웨어적 처리 Telecommunications Management Lab.

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ATM Why “asynchronous” tranfer mode? Telecommunications Management Lab.

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ATM Cell 구조 ATM 셀구조 ATM 헤더구조 Telecommunications Management Lab.

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ATM Cell 구조 GFC (Generic Flow Control) UNI에만 적용 종단점에 접속된 복수의 단말 별로 흐름 제어 VPI, VCI PT (Payload Type) 사용자정보, 망정보 구분, 등등 CLP(Cell Loss Probability) 망 폭주시 폐기될 우선 순위 명시 HEC( Header Error Control) CRC방식 Telecommunications Management Lab.

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ATM ATM의 특징 고속적합성 : 셀에 의한 전송 다양한 정보들은 셀(고정길이의 블록 : 53bytes)에 넣어서 운반 5bytes(header) : 대부분 경로정보(트래픽/혼잡 제어 일부 포함) 망운용의 효율성 : 통계적 다중화방식 Burst traffic 들을 통계적 다중화하면, 군집성이 사라지고 평활화 되고 필요대역 감소 Telecommunications Management Lab.

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ATM 인터넷 트래픽의 특징 자기유사성:통계적 다중화방식에 대한 기대 감소 Telecommunications Management Lab.

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ATM B-ISDN에서의 ATM 전달망 ATM에서는 망과 단말의 역할을 구분 망: 셀의 전달기능만을 수행 단말(연접점): 셀의 조립/분해와 기타기능 Telecommunications Management Lab.

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ATM 전달망의 계층구조 Telecommunications Management Lab.

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ATM 전달망의 계층구조 Telecommunications Management Lab.

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가상경로,가상채널의 교환 Telecommunications Management Lab.

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ATM ATM을 통한 서비스 처리과정 ATM 적응계층(AAL) : 특성이 다른 다양한 광대역 서비스 (텔레서비스, 부가서비스) ATM 전달서비스 (베어러서비스)로 구현키 위해서는 적응기능 (Adaptation Function)이 필요 AAL 서비스의 분류 Telecommunications Management Lab.

31 ATM B-ISDN 프로토콜 참조모델에서의 하위계층 기능 계층 부계층 기능 비고 상위계층 - 상위계층기능 AAL
Convergence 서비스 범주의 특성에 적합한 구조로 프레임 만듬 Segmentation and reassembly 셀단위에 맞게 분할,재조립 ATM 일반흐름제어 ATM종단에서만 존재 셀헤더의 생성,추출 식별자 전환 스위치에서만 존재 셀 다중화 • 역다중화 단일흐름시 생략 Physical Layer Transmission Convergence 셀속도맞춤 HEC 생성, 확인 셀경계선 구분 전송프레임 수렴 Cell 기반 전송시 생략 전송프레임 조립, 분해 Physical Medium 비트시간 정보기능 물리매체 관련기능 Telecommunications Management Lab.

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ATM 계층간의 대응관계 Telecommunications Management Lab.

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WDM WDM 이전의 광전송 시스템 1968년 Kao에 의한 광전송실험 발광소자로 LED 사용 불순물이 많은 광섬유사용 분산으로 실용성에 문제 1970, 미국 Corning사에서 분산 줄인 광섬유개발 1980, 광통신 시대 개막  T3, STM-1, STM-4, STM-16급의 고속전송 가능 광전/전광 변환에 대한 물리적인 제약으로 5~10Gbps 속도 제한  본격적인 연구로 현재의 WDM 결실 Telecommunications Management Lab.

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WDM 광전송체계의 전송 특성(광손실, 분산) 광손실 산란손실 직경이 파장정도의 물체표면에 닿았을 때 여러방향으로 산란 제조과정에서 발생하는 불가피한 손실 흡수손실 광섬유에 포함된 불순물에 흡수 구조불안정에 의한 손실 코아-클래딩경계면, 광도파로 구조의 불균일 마이크로벤딩 손실 제조과정에서 가해진 측면의 압력으로 인한 섬유축의 미세한 구부러짐에 의한 손실 Telecommunications Management Lab.

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WDM 분산 모드분산 입사된 빛이 모드라 불리는 서로 다른 광로를 따라 진행 이러한 지연에 따른 분산 색분산 재료분산이라고도.. 유리의 굴절율이 파장에 따라 변하는데 따른 분산현상 구조분산 광섬유의 구조변화로 섬유 축과 이루는 각이 모드의 경로에 따라 변화 광의해석으로는 모드분산의 일종 Telecommunications Management Lab.

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광섬유의 전송특성 Telecommunications Management Lab.

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WDM Dense WDM vs. Coarse WDM 광전송체계의 요소기술 광섬유기술 : 단일모드 광섬유 다중모드에서 전송특성이 우수한 단일모드로 발전 코어의 폭이 좁아지고, 코어와 글래딩간의 굴절률 차이를 대폭 적게 한 단일모드 진행각도 차이에 따른 광선간의 도달 시간차이가 없어져 100GHz*km 이상의 고속전송 가능 (광전송 성능척도: 대역폭(속도, Hz단위) * 무중계거리)가 많이 쓰인다. 레이저 기술 : DFB 레이저 광통신 레이저 다이오드중, 좁은 스펙트럼의 광을 출력시키는 DFB-LD(distributive feedback laser diode) 개발 Dense WDM 기술을 위한 발광소자로도 적합 Telecommunications Management Lab.

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Dense WDM과 coarse WDM Telecommunications Management Lab.

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Allwave 광섬유의 전송특성 Telecommunications Management Lab.

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광전송체계 요소기술 단일 모드 광섬유 코어를 따라 직진하는 광선과 각도별로 전반사 하는 정도가 다른 과언들의 경로차이로 인한 모드분산(mode dispersion)을 막음 코어의 폭을 좁게 하고 코어와 클래딩 간의 굴절률 차이를 대폭 적게 한 광섬유 DFB레이저 (Distributive FeedBack Laser Diode) 단일모드 레이저 다이오드: 좁은 스펙트럼의 광을 출력 분산을 크게 줄임 회절격자제조시 격자간격을 조정하여 출력광의 파장을 조정 DWDM의 발광소자로도 이용 Tunable 레이저 넓은 범위에 걸쳐 사용 파장을 자유로이 선택하여 조정함 유연한 WDM 네트워크 구성 광섬유 증폭기술 : EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier) 장거리 전송시 손실을 보상하기 위한 기술  EDFA EDFA를 통한 전송성능(거리  용량)의 증가 Telecommunications Management Lab.

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광 교환기 광 교환기(Optical switch) 전기신호로의 변환없이 광신호를 그대로 교환처리 MEMs(micro-electro-mechhanical systems)의 구성요소인 작은 거울을 미세조정하여 광 경로를 바꾸는 방법이 일반적 Telecommunications Management Lab.

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파장 변환기 파장변환기(wavelength converter) 입력 파장신호의 데이터를 입력파장과는 다른 출력 파장의 신호로 옮겨싣는 광전송장치 WDM 네트웍의 효율적인 구축에 매우 유용 파장변환을 위한 대표적인 방법: opto-electronic (광-전)방식 입력파장의 신호를 복조하여 전자신호로 바꾸고, 재생기를 거친다음, 원하는 다른 파장에 변조해서 실음 Telecommunications Management Lab.

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WDM 기존의 광통신 약 200THz(2x214Hz)의 광파를 반송파로 하여 기저대역신호에 따라 광원을 ON/OFF 하여 수신측에서 직접 감시하는 방법  가용 주파수 대역이 넓지만, 극히 일부분만 정보전달에 사용 WDM 시스템 하나의 광섬유를 상이한 파장을 가진 빛으로 다중화하여 전송하는 주파수다중화 방식 기존 시스템의 광신호가 하나의 파장에 실리고, 다수의 파장이 다중화되어 단일 광코어에 의해서 전송 가능하게 됨 ‘단일파장의 광신로 속도 * 가능한 파장의 수’ = 전송속도 동선이나 무선에서만 사용되던 QAM 방식의 전송이 광섬유에서도 가능해짐 Telecommunications Management Lab.

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파장분할다중화의 기본원리 Telecommunications Management Lab.

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WDM의 용량구조 Telecommunications Management Lab.

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WDM 네트워킹 Broadcast-and-select WDM network 송신노드로부터 받은 신호를 모든 파장신호에 복사하여 방송 LAN이나 MAN등에서 간단히 WDM을 구현하는 방식 Telecommunications Management Lab.

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WDM 네트워킹 Wavelength routing WDM networking 대규모 WAN의 구축시 적용 예시: 앞 slide (b) 파장변환 기능에 따라 구분 교차 연결장치 수동성형(Passive star): 입력된 신호를 모든 출력포트에… 수동라우터( Passive router/switch) 입력된 파장신호들을 해당 출력포트에 출력 passive star와 같이 가입자망, 지역망의 구축에 쓰임 능동 라우터/스위치 입력과 출력간의 경로결정하는 라우팅 메트릭스가 재구성 가능 wavelength-routing switch, wavelength selective crossconnect라고도 불림 파장변환이 가능한 경우는 wavelength iunterchanging crossconnect Telecommunications Management Lab.

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WDM망 WDM망에서는 사용자간 광경로(light path) 채널로 연결 광경로: 복수개의 fiber 링크의 연결. 중간노드: all-optical bypass 기능을 갖춘 능동 스위치 설치 Telecommunications Management Lab.