14장 다른 유선 네트워크들 (Other Wired Networks)

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1 14장 다른 유선 네트워크들 (Other Wired Networks)

2 14장: 개요 14.1 전화 네트워크 14.2 케이블 네트워크 14.3 SONET 14.4 ATM 14.5 요약

3 14-1 전화 네트워크 전통 전화 시스템(POTS, Plain Old Telephone System): 음성을 전송하는 아날로그 신호를 사용하는 아날로그 시스템 현재 전화 시스템: 아날로그/디지털 방식 주요 토픽(topic) 주요요소(Major Components) LATA(Local Access Transport Area) 통화 연결(Signaling) 전화 네트워크에 의해 제공되는 서비스 전화선 모뎀(Modem) DSL(Digital Subscriber Line)

4 주요 요소 그림 14.1: 전화 시스템 지역루프(Local Loop) : 가입자의 전화와 가까운 종단국(end office) 또는 지역국(regional office)을 연결하는 꼬임 쌍선 케이블 간선(Trunk) : 전화국들 사이의 통신을 담당하는 전송매체 교환국(Switching Office) : 교환기를 사용하여 여러 개의 지역 루프 또는 간선을 연결하며 서로 다른 가입자들 사이를 연결

5 14.1.2 LATA LATA(Local Access Transport Area) 그림 14.2: LATA의 교환국
지역 접근 전송 구역 LATA내 서비스: 지역 전화사업자(LEC, Local Exchange Carrier) LATA간 서비스: 교환국간 사업자(IXC, Inter-exchange Carrier) 그림 14.2: LATA의 교환국

6 LATA 그림 14.3: 임재점(POP)

7 14.1.3 통화 연결 대역 내 연결(In-band Signaling) 대역 외 연결(Out-of-band Signaling)
통화 연결과 실제 통화가 동일한 회선(4kHz 음성 채널)에서 사용 대역 외 연결(Out-of-band Signaling) 음성 채널의 일부를 할애하여 통화 연결에 사용 데이터 전송의 임무와 통화 연결의 임무는 현대 전화 네트워크에서는 데이터 전송은 한 네트워크에 하고 통화 연결은 다른 네트워크에서 하도록 분리되어 있다.

8 14.1.3 통화 연결 통화연결 네트워크 그림 14.4: 데이터 전송과 통화연결 네트워크
OSI 모델이나 인터넷 모델과 유사한 구조로 되어있는 패킷 교환망 예) 오류제어 및 주소정보와 함께 싸여 패킷으로 보내짐 연결점(SP, Signaling Point), 연결 전송 포트(STP, Signaling Transport Port), 서비스 제어점(SCP, Service Control Point) 그림 14.4: 데이터 전송과 통화연결 네트워크

9 14.1.3 통화 연결 SS7(Signaling System Seven) 그림 14.5: SS7의 계층
통화연결 네트워크에서 사용하는 프로토콜 계층구조 그림 14.5: SS7의 계층

10 14.1.4 서비스 아날로그 서비스 디지털 서비스 아날로그 교환 서비스: 집에서 사용되는 다이얼 전화 서비스
아날로그 임대 서비스: 전용 회선 제공, 다른 전화기와 영구적으로 연결 디지털 서비스 교환식/56: 아날로그 교환 회선의 디지털 버전(56Kbps) 디지털 데이터 서비스: 아날로그 전용선의 디지털 버전(64Kbps)

11 14.1.5 전화선 모뎀 전화선의 대역폭: 3000Hz(300Hz~3300Hz)
그림 14.6: 전화 회선 대역폭

12 14.1.5 전화선 모뎀 모뎀(Modem) 그림 14.7: 변조/복조 변조기(Modulator)+복조기(Demodulator)
컴퓨터가 모뎀의 변조기로 디지털 신호를 보내면 데이터는 전화선을 따라 아날로그 신호로 전송 오른편 수신자의 모뎀은 아날로그 신호를 받아 복조기를 통해 복조하고 컴퓨터에게 보냄 그림 14.7: 변조/복조

13 전화선 모뎀 그림 14.8: 인터넷 사용을 위한 전화선 모뎀 네트워크

14 14.1.6 DSL 기술 DSL(Digital Subscriber Line) 그림 14.9: ADSL의 점-대-점 네트워크
디지털 가입자 회선 기존의 지역 루프 상에서 고속 디지털 통신을 지원 DSL 기술은 각각 앞 글자가 다른 몇 가지 기술들의 집합체(ADSL, VDSL, HDSL, SDSL -> “xDSL”) 그림 14.9: ADSL의 점-대-점 네트워크

15 14-2 케이블 네트워크 케이블 TV는 비디오 채널의 일부를 인터넷 접속에 사용 주요 토픽(topic)
전통적인 케이블 네트워크 HFC(Hybrid Fiber-Coaxial) 네트워크 데이터 전송을 위한 케이블TV

16 14.2.1 전통적인 케이블 네트워크 CATV(Community Antenna TV)
동네 안테나 TV(동네 언덕배기나 빌딩 꼭대기에 있는 안테나가 TV 방송국의 신호를 수신하여 동축 케이블을 통해 공동체에 분배) -> 단방향 그림 14.10: 전통적인 케이블 TV 네트워크

17 14.2.2 HFC 네트워크 HFC(Hybrid Fiber-Coaxial Network)
2세대 케이블 네트워크 -> 양방향 광섬유 동축 혼합 네트워크: 광섬유와 동축 케이블을 섞어 사용 케이블 TV 사무실에서 광섬유 노드로 불리는 상자까지의 전송매체는 광섬유이며 광섬유 노드에서 가정으로는 여전히 동축 케이블을 사용 그림 14.11: 혼합 광섬유-케이블 네트워크

18 14.2.3 데이터 전송을 위한 케이블 TV 그림 14.12: CATV에 의한 동축 케이블 대역 분할
그림 14.13: 케이블 모뎀 전송 시스템(CMTS) 케이블 모뎀(CM, Cable Modem) 케이블 모뎀 전송 시스템(CMTS, Cable Modem Transmission System)

19 14-3 SONET SONET: 다른 장거리 네트워크(WAN)에서 온 로드를 운반하기 위한 전달 네트워크, ANSI 표준.
SDH: SONET과 유사한 ITU-T 표준 주요 토픽(topic) SONET 구조, 계층, 프레임, 네트워크 STS 다중화 가상 종속

20 구조 신호 동기 전송 신호(STS, Synchronous Transport Signal) 광 반송자(OC, Optical Carrier) 동기 전송 모듈(STM, Synchronous Transport Module) 표 14.1: SONET/SDH 데이터율

21 구조 그림 14.14: SONET 장비를 사용한 간단한 네트워크

22 SONET은 경로계층, 회선계층, 구간계층과 광학계층의 네 가지 계층을 정의한다.

23 14.3.3 SONET 프레임 각 동기전송신호 STS-n은 8,000 프레임으로 구성
프레임은 9행(row)과 90×n열(column) 바이트 행렬 예) STS-1 프레임은 9행과 90열(810바이트) STS-3는 9행과 270열(2,430바이트) 그림 14.17: STS-1과 STS-n 프레임

24 SONET STS-n 신호는 초당 8000 프레임으로 전송된다.

25 14.3.3 SONET 프레임 예제 14.1: STS-1 신호의 데이터율을 계산하라.
해설: 다른 STS 신호와 마찬가지로 STS-1은 초당 8,000 프레임을 보낸다. 각 STS-1 프레임은 9행과 (1 × 90)열로 만들어지고 한 바이트는 8비트이므로 데이터율은 다음과 같다.

26 14.3.3 SONET 프레임 예제 14.2: STS-3 신호의 데이터율을 계산하라.
해설: 다른 STS 신호와 마찬가지로 STS-3도 초당 8,000 프레임을 송신한다. 각 STS-3 신호는 9행과 (3 × 90)열로 만들어지고 한 바이트는 8비트이므로 데이터율은 다음과 같다.

27 14.3.3 SONET 프레임 예제 14.3: STS-1 프레임의 지속길이는 얼마인가? STS-3는? STS-n은?
해설: SONET에서는 초당 8,000 프레임이 송신되므로 STS-1, STS-3나 STS-n 프레임의 지속길이는 동일하며 1/8000 s 또는 125 ms이다.

28 SONET 프레임 그림 14.19: STS-1 프레임 오버헤드

29 구간 오버헤드는 각 SONET 장치에서 다시 계산된다
그림 14.20: STS-1 프레임: 구간 오버헤드 구간 오버헤드는 각 SONET 장치에서 다시 계산된다 (재생기와 다중화기)

30 SONET 프레임 그림 14.21: STS-1 프레임: 회선 오버헤드

31 SONET 프레임 그림 14.22: STS-1 프레임: 경로 오버헤드

32 SONET 프레임 표 14.2: SONET/SDH 오버헤드 요약

33 14.3.3 SONET 프레임 예제 14.4: STS-1프레임의 사용자 데이터율(오버헤드를 고려하지 않은)은 얼마인가?

34 SONET 프레임 그림 14.23: 프레임 경계와 연관된 SPE의 옵셋 설정

35 SONET 프레임 그림 14.24: 프레임에서 SPE의 시작을 보이기 위한 H1과 H2 포인터의 용도

36 14.3.3 SONET 프레임 예제 14.5: SPE가 바이트 번호 650으로 시작하면 H1과 H2의 값은 무엇인가?
해설: 번호 650은 4단위의 16진법 0x028A로 표현될 수 있으므로 H1의 값은 0x02이고 H2의 값은 0x8A이다.

37 14.3.4 STS 다중화 STS 다중화 SONET에서 네트워크의 모든 클록은 하나의 마스터 클록에 맞춰져 있다
낮은 전송율의 프레임들을 높은 전송율의 프레임으로 동기적 시분할 다중화 예) 세 개의 STS-1 신호(채널)들은 하나의 STS-3 신호(채널)로 결합, 네 개의 STS-3는 하나의 STS-12로 다중화될 수 있다. 다중화는 동기적인 TDM이며 네트워크 내 모든 클록이 동기화를 달성하기 위해 하나의 마스터 클록에 맞춰짐 SONET에서 네트워크의 모든 클록은 하나의 마스터 클록에 맞춰져 있다

38 STS 다중화 그림 14.25: STS 다중화/역다중화 그림 14.26: 바이트 인터리빙

39 STS 다중화 그림 14.27: STS-3 프레임

40 STS 다중화 그림 14.28: 연결된 STS-3 신호

41 STS 다중화 그림 14.29: 추가/삭제 다중화기에서의 STS-1 프레임의 삭제와 추가

42 14.3.5 SONET 네트워크 선형 네트워크(Linear Network) 링 네트워크(Ring Network)
메쉬 네트워크(Mesh Network) 그림 14.30: SONET 네트워크의 분류

43 SONET 네트워크 그림 14.31: 점-대-점 SONET 네트워크 그림 14.32: 다중점 SONET 네트워크

44 14.3.5 SONET 네트워크 자동 보호 교환 그림 14.33: 선형 네트워크에서의 자동보호교환
APS(Automatic Protection Switching) 선형 네트워크에서 고장에 대비하는 보호를 만들기 위함 중복 회선(광섬유)이 주 회선이 고장 나는 경우에 사용된다. 그림 14.33: 선형 네트워크에서의 자동보호교환

45 SONET 네트워크 그림 14.34: 단방향 경로 교환 링

46 SONET 네트워크 그림 14.35: 양방향 회선 교환 링

47 SONET 네트워크 그림 14.36: SONET네트워크에서 링들의 조합

48 SONET 네트워크 그림 14.37: 메쉬 SONET 네트워크

49 14.3.6 가상종속 가상종속(VT, Virtual Tributaries) 그림 14.38: 가상 종속
SONET과 현재의 계층구조의 호환성을 위함 그림 14.38: 가상 종속 그림 14.39: 가상 종속 유형

50 14-4 ATM 비동기 전송방식(ATM, Asynchronous Transfer Mode)은 ATM 포럼에 의해 설계된 셀 중계 프로토콜이며, ITU-T(국제통신연합)에 의해 채택됨 ATM과 SONET의 조합으로 전 세계의 네트워크를 초고속으로 상호 연결할 수 있다. 주요 토픽(topic) ATM 설계목표, 문제점 ATM 구조

51 설계 목표 1. 광섬유와 같은 고속 데이터 전송률을 갖는 매체의 사용을 최적화 할 수 있는 최상의 전송 시스템이 필요하다. 2. 반드시 기존의 시스템과 연결할 수 있는 시스템이어야 한다. 3. 설계는 저비용으로 구현되어야 한다. 4. 새로운 시스템은 반드시 기존의 전기통신 구조체계와 협업이 가능하고 또한 이를 지원해야 한다. 5. 새로운 시스템은 반드시 연결지향적이어야 한다. 6. 가능한 하드웨어에 많은 기능을 부여하는 것이다.

52 셀 네트워크는 데이터 교환의 기본단위로 셀을 사용한다.
문제점 혼합된 네트워크 트래픽 다양한 프레임 크기는 트래픽을 예측할 수 없도록 한다. 서로 다른 프레임 네트워크간의 네트워킹 지원에 어려움이 있다 프레임의 크기에 상관없이 일관된 데이터 전송률을 지원해야 한다. 셀 네트워크 프레임 인터 네트워킹에서의 문제를 해결 셀(Cell): 고정된 크기의 작은 데이터 단위. 셀 네트워크는 데이터 교환의 기본단위로 셀을 사용한다. 셀은 작고 고정 크기의 블록의 정보로 정의된다.

53 문제점 그림 14.40: 다른 프레임 크기를 사용한 다중화 그림 14.41: 셀을 이용한 다중화

54 문제점 비동기 TDM ATM은 셀들을 다중화 하기 위해 비동기 시분할 다중화를 사용 고정된 크기(셀의 크기)의 틈새를 이용 그림 14.42: ATM 다중화

55 14.4.3 구조 ATM은 셀 교환 네트워크 그림 14.43: ATM 네트워크 구조
종단점(사용자 접근장치)은 네트워크 내 교환기에 사용자 대 네트워크 인터페이스(UNI, user-to-network interface)를 통해 연결. 교환기들 사이는 네트워크 대 네트워크 인터페이스(NNI, network-to-network interface)를 통해 연결. 그림 14.43: ATM 네트워크 구조

56 14.4.3 구조 가상 연결 그림 14.44: TP, VP 및 VC 전송경로(TP, Transmission Path)
가상경로(VP, Virtual Path) 가상회선(VC, Virtual Circuit) 그림 14.44: TP, VP 및 VC

57 14.4.3 구조 식별자 그림 14.45: UNI와 NNI에서의 가상 연결 식별자 계층적인 경로지정을 허용
가상경로 식별자(VPI, Virtual Path Identifier): 특정한 VP를 정의 가상회선 식별자(VCI, Virtual Circuit Identifier): VP내 특정 VC 정의 그림 14.45: UNI와 NNI에서의 가상 연결 식별자

58 14.4.3 구조 셀 그림 14.46: ATM 셀 ATM에서 기본적인 데이터 단위
53바이트로 구성되며, 헤더(5byte)+페이로드(48byte) 헤더의 대부분이 VPI와 VCI로 채워짐 그림 14.46: ATM 셀

59 구조 그림 14.47: 교환기에서의 경로 지정

60 구조 그림 14.48: ATM 계층

61 14.4.3 구조 응용 적용계층 그림 14.49: AAL5 AAL, Application Adaptation Layer
모든 종류의 페이로드, 연속 비트 스트림을 처리하기 위함 SAR(Segmentation And Reassembly) CS(Convergence Sublayer): 데이터 무결성 보장 그림 14.49: AAL5

62 14.5 요약 Q & A

63 연습문제 풀이해서 Report로 다음 주까지(일주일 후) 제출해 주세요! 알림