1장. 유닉스 시스템 프로그래밍 개요

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영유 진
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1 7 장. 멀티미디어와 ATM 전송기술 7-1 멀티미디어정보와 ATM 1

2 멀티미디어정보 (1) 멀티미디어정보란? 음성, 영상, 이미지, 그래픽, 텍스트데이터등다양한형태로표현된정보를말함 정보전송을위해디지털신호로변환되어표현 멀티미디어서비스를통해네트워크운영체제 (NOS) 기술및프로세서의고성능화, 인터페이스의고속화등관련기술발전과더불어보다높은수준의서비스가가능해짐 멀티미디어정보는등시성서비스 (isochronous service) 를제공할수있는향상된네트워크구조및기술을필요로함 2

3 멀티미디어정보 (2) 멀티미디어의구분 연속적미디어 (continuous media) : 오디오, 비디오정보처럼시간에따라변하는특성을갖는미디어 이산적미디어 (discrete media) : 시간에독립적인특성을갖는텍스트, 정지이미지, 그래픽정보등의미디어 3

4 멀티미디어정보와 ATM 기술 (1) 종합정보통신네트워크 (ISDN) Integrated Service Data Network 디지털방식을사용하는데이터전송기술이발전되면서하나의통합된네트워크를통해음성, 데이터서비스가가능한 통합네트워크 를구상 디지털방식을기반으로모든정보서비스를통합 우리나라 1993 년서비스시작 4

5 멀티미디어정보와 ATM 기술 (2) ISDN( 계속 ) 2 개의인터페이스 Basic Rate Interface (BRI): 2B+D 144 Kbps (192 Kbps Interface structure gross bit rate) Primary Rate Interface (PRI): 23B+D/30B+D 1.536/1.984 Mbps (1.544/2.048 Mbps gross bit rate) 5

6 멀티미디어정보와 ATM 기술 (3) 광대역종합정보통신네트워크 (B-ISDN: Broadband-ISDN) 개념제안 : 기본전송속도 (64Kbps) 의제한으로인한화상의품질문제등을보완하기위해보다확장된개념 이에대한구현방법으로비동기전송방식인 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 방식채택 6

7 멀티미디어정보와 ATM 기술 (4) 경과 1985: ITU-T Study Group 13 (formerly the CCITT Study Group XVIII) began developing standards for Broadband ISDN (B-ISDN) Objective: Define a B-ISDN transport technology for all types of traffic (voice, video, image, and data) for broadband services 1988: ITU-T selected Asynchronous Transfer Mode (ATM) as the switching and multiplexing technique for the B-ISDN ATM was developed for B-ISDN, but it is also implemented in non-isdn environments where very high data rates are required 7

8 멀티미디어정보와 ATM 기술 (5) B-ISDN 서비스 B-ISDN Services Interactive Services Distribution Services Conversational Services Messaging Services Retrieval Services Distribution Services with user Control Distribution Services without user Control 8

9 멀티미디어정보와 ATM 기술 (6) B-ISDN 서비스 ( 계속 ) Retrieval Services Video retrieval service Entertainment Remote education and training High-resolution image retrieval service Entertainment Remote education and training Professional image communications Medical image communications Document retrieval service Mixed documents containing text, graphics, still and moving picture information, and voice annotations from archives or information centers 9

10 멀티미디어정보와 ATM 기술 (7) B-ISDN 서비스 ( 계속 ) Messaging services Video mail service for the transfer of moving pictures and accompanying sound Document mail service for mixed documents containing text, graphics, still and moving picture information, as well as voice annotations Conversational services Broadband videotelephony for the transfer of voice (sound), moving pictures, and video scanned still images and documents between two locations for Tele-education Tele-shopping Tele-advertising Broadband videoconference 10

11 멀티미디어정보와 ATM 기술 (8) B-ISDN 서비스 ( 계속 ) Distribution services without user control Document distribution Electronic newspaper Electronic publishing Video distribution service TV program distribution HDTV program distribution Pay-per-view TV program distribution Distribution services with user control Video broadcast for Remote education and training News retrieval Video-on-demand 11

12 멀티미디어정보와 ATM 기술 (9) 광대역통합네트워크 (BcN) Broadband convergence Network 통신ㆍ방송ㆍ인터넷이융합된품질보장형광대역멀티미디어서비스를언제어디서나끊김없이 (Seamless), 안전하게광대역으로이용할수있는통합네트워크 QoS 보장 + 통합망 12

13 멀티미디어정보와 ATM 기술 (10) ATM 기술은광대역통합네트워크에서효율적인데이터전송방식중하나가됨 원활한멀티미디어정보서비스 고속성, 확장성, 유연성, 효율성을갖춘광대역네트워크시스템필요 등시성 (isochronous) 서비스 전송측에서보낸타이밍신호를그대로유지해서수신측까지데이터를보내는방식 실시간성이요구되는데이터전송 1 초에 30 프레임이전송되어야하는동영상등에필요 13

14 ATM 원리와특성 (1) ATM(Asynchronous Transfer Mode) 전송의원리 : a connection-oriented, high-speed, low-delay switching and transmission technology that uses short and fixedsize packets, called cells, to transport information 사용자정보데이터의내용이나형태에무관하게단지 53 바이트의일정한크기를갖는 ATM 셀 (cell) 로분할하여수신측으로전송 회선교환 (low and constant delay, guaranteed capacity) 의장점 + 패킷교환 (flexibility, efficiency for bursty traffic) 의장점 14

15 ATM 원리와특성 (2) 15

16 ATM 원리와특성 (3) User Applications Voice Video Data Voice Video Data BISDN Services BISDN Services Segmentation Reassembly Multiplexing Demultiplexing Workstation H Workstation H ATM Network H H H H H H H H H H H H 16

17 동작원리 ATM 원리와특성 (4) 연결형 (Connection Oriented) 서비스 셀전송에앞서종단간연결이설정되어야함 연결이설정되면 ATM 망에서종단간 QoS(Quality of Service) 보장 음성, 비디오, 화상, 데이터를포함한모든트래픽은 53 바이트의고정된길이의셀로나누어전달 경로정보는각셀의헤더에포함 경로선택과교환은 ATM 교환기하드웨어에서수행 목적지에서셀들이음성, 비디오, 화상데이터로조립됨 17

18 특성 ATM 원리와특성 (3) 고정된크기의셀형태로전송하므로다양한서비스요구를효율적으로수용가능 가용자원의효율적사용가능 네트워크의정상적인동작을감시, 관리, 유지하는데드는비용감소 통계적다중화방식사용으로동적으로대역폭할당이가능해져데이터전송비용감소 기존의서비스와향후추가적으로요구되는서비스에대하여유연하게대처가능 다양한정보에대한통합서비스가능 18

19 ATM 과동기식전송방식의비교 (1) ATM 네트워크에서는서로다른전송측으로부터발생된데이터들이하나의링크로합쳐지거나혹은통계적다중화과정을거치게됨 시분할다중화 (time division multiplexing) 를사용하는동기식전송방식의경우 대역폭의낭비가초래 ATM 은각데이터를셀의형태로변환하고여분의대역폭을통계적다중화를통해효율적으로할당하기때문에대역폭의낭비를줄일수있음 19

20 ATM 과동기식전송방식의비교 (2) 20

21 ATM 네트워크기술 회선교환을효과적으로구현하고유연성을위해고정된크기 ( 길이 ) 의셀에의한교환 데이터, 음성, 영상등저속에서초고속까지의가변전송률을수용할수있는기술 21

22 멀티플렉싱비교 Multiplexing with Different Packet Sizes Multiplexing with Cells 22

23 Cell Switching (1) 23

24 Virtual Path Identifier Cell Switching (2) 24

25 Switching Using VPI Cell Switching (3) 25

26 VPI and VCI Cell Switching (4) 26

27 Cell Switching (5) Switching Using VPI and VCI 27

28 VP Switching Cell Switching (6) 28

29 VPC Switching Cell Switching (7) 29

30 ATM Interfaces (1) UNI(User-Network Interface) NNI(Network-Network Interface) 30

31 ATM Interfaces (2) Public and Private UNIs 31

32 B-ISDN/ATM 프로토콜참조모델 32

33 ATM Layers 33

34 AAL Types (1) Class A Class B Class X Class C Class D Circuit emulation constant Bit Rate Compressed video Variable Bit Rate Timing Required Timing Required Connection Oriented Connection Oriented Cell relay Bursty data VBR VBR VBR Timing Not Required Connection Oriented Timing Not Required Connection Oriented AAL 1 AAL 2 AAL 0 AAL 3/4 Datagram service Timing Not Required Connection less AAL --3/4 & AAL 5 34

35 AAL Types (2) 35

36 AAL Types (3) AAL1 36

37 AAL Types (4) AAL2 37

38 AAL Types (5) AAL3/4 38

39 AAL Types (6) AAL5 39

40 ATM Layer (1) 40

41 ATM Headers ATM Layer (2) 41

42 ATM Headers ( 계속 ) PT Fields ATM Layer (2) 42

43 ATM 프로토콜구조 계층별기능 (1) 물리계층 물리계층 (physical layer) 의표준 : I.432에기술 B-ISDN에서사용자-네트워크인터페이스 (UNI) 는 Mbps 혹은 Mbps의전송률, 전송미디어로는동축케이블이나광섬유사용 물리매개부계층, 전송수렴부계층으로구분 43

44 ATM 프로토콜구조 계층별기능 (2) ATM 계층 ATM 계층에대한표준 : 권고안 I.361 에기술 ATM 계층의가장중요한기능 : ATM 셀의헤더를생성시키고관리하는기능 상위계층에서데이터를수신하면여기에 5 바이트헤더를추가하고이를다시물리계층으로전달 수신측의 ATM 계층 : 53 바이트셀에서 5 바이트로구성된헤더를제거한다음사용자정보데이터부분을상위계층인 AAL 계층으로전달 44

45 ATM 프로토콜구조 계층별기능 (3) ATM 적응계층 ATM Adaptation Layer ATM 적응계층에대한표준 : CCITT I.361 과 I.363 에기술 고정된크기를가진 48 바이트의사용자정보데이터를생성하는역할을함 상위계층에서전달된사용자데이터를 48 바이트크기로분할 48 바이트사용자데이터에하부 ATM 계층에서 5 바이트의헤더가첨부되면 53 바이트인 ATM 셀생성 45

46 ATM 프로토콜구조 계층별기능 (4) ATM 적응계층 ( 계속 ) 분할및재조립부계층 (SAR) Segmentation and Reassembly Sublayer 길이가일정하지않은상위계층에서생성된데이터를길이가 48 바이트로고정된길이의데이터생성 전송측에서는데이터를분할해서전송 수신측에서데이터를수신하면전송측에서와반대과정으로데이터를재조합해서전송전의형태로복원 46

47 ATM 프로토콜구조 계층별기능 (5) ATM 적응계층 ( 계속 ) 수렴부계층 (CS) Convergence Sublayer 상위계층으로부터전달된데이터중 ATM 계층에서제공하지못하는서비스를요구하는경우 수렴부계층 (CS) 은상위계층에서의요구사항중, ATM 계층에서는제공하지못하는서비스에대한해결책제공 47

48 ATM 프로토콜계층구조 (1) ATM 프로토콜계층구조에서의데이터단위교환 48

49 ATM 프로토콜계층구조 (2) ATM 프로토콜의계층구조와각계층에서사용하는데이터단위를구분하여나타냄 ATM 계층의셀형식과 AAL 계층중수렴부계층에서의데이터단위인 CS-PDU (CS- Protocol Data Unit) 와분할및조합부계층에서의데이터단위인 SAR-PDU (SAR- Protocol Data Unit) 를구분한상호간의관련성 49

50 ATM 셀구조 (1) ATM 셀은 48 바이트사용자정보데이터 payload 부분과전송시필요한제어정보를포함하는 5 바이트헤더로구성 ATM 헤더는 53 바이트크기의셀중 5 바이트를차지 ATM 셀의형식 ATM 셀에대한 ATM 스위치에서의빠른처리과정은고속의데이터전송을가능케함 50

51 ATM 셀구조 (2) ATM 셀상세구조 : 7 부분의영역으로나눈셀헤더 51

52 ATM 셀헤더의영역별구조 (1) 일반흐름제어영역 (GFC) Generic Flow Control 네트워크에서흐름제어를위해사용되는영역 전송미디어를다수의전송측이사용하고자하는경우회선경쟁 (contention) 에따른트래픽혼잡문제를해결하기위한흐름제어기능과관련된영역 52

53 ATM 셀헤더의영역별구조 (2) 가상채널식별자 (VCI) Virtual Channel Identifier ATM 셀은목적지로가는도중 ATM 스위치를거치게되는데, 이때사용되는채널이가상채널을식별하기위해사용하는것임 가상회선 (virtual circuit) : VCI 의값을이용해서회선이구축되는것 가상채널접속 (virtual channel connection) : VCI 를이용해서전송측과수신측이접속되는것 53

54 ATM 셀헤더의영역별구조 (3) 가상경로식별자 (VPI) Virtual Path Identifier 다수의가상채널을모아서하나의가상경로를구성함 가상경로는가상경로접속 (virtual path connection) 을위해사용됨 다수의가상채널을모아가상경로를만들고, 다시다수의가상경로가모여서전송라인구성 54

55 ATM 셀헤더의영역별구조 (4) 사용자정보데이터형태 (payload type) 동일한가상회로를통해이동하는사용자정보데이터를구별하기위해사용 사용자정보데이터의형태가음성인지혹은화상인지를구분하기위해사용하는영역 셀손실우선권 (Cell Loss Priority) 셀을폐기해야하는경우, 어떤셀을우선적으로폐기할것인가를나타내주는영역 영역크기 : 1 비트로할당 1 의값으로설정 우선적으로폐기 ( 낮은우선권을가진셀 ) 헤어오류제어 (Header Error Control) ATM 셀의헤더에대해서만오류제어기능을수행하게됨 55

CHAPTER 01

CHAPTER 01 CHAPTER 07 멀티미디어와 ATM 전송기술 New 데이터통신과네트워킹멀티미디어와 ATM 전송기술 1/33 New 데이터통신과네트워킹멀티미디어와 ATM 전송기술 2/33 7.1 멀티미디어정보와 ATM 7.4 ABR 트래픽관리기법 멀티미디어정보 ATM 원리와특성 ATM 프로토콜구조 ABR 서비스와피드백메커니즘 셀의흐름 ABR 용량할당기법 ABR 트래픽관리기법의예