정보통신공학특론 (과목번호 : 0634)

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기우 증
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1 제 6장광역통신망 (WAN) 한기준경북대학교컴퓨터공학과

2 LAN vs WAN LAN local area, private network 구내사설통신망 각사용자가설치및운영, 관리 방송망구조 : 하나의단말기가데이터를전송하면, 나머지모든단말기들이데이터수신 각단말기들사이에매체접속제어 (MAC: Medium Access Control) 기능이반드시설정됨 CSMA/CD Token 방식 WAN public carrier network ( 공중통신망사업자 ) 가설치및운영, 관리 E.g.) Korea Telecom (KT), Dacom,, SKT (Mobile Phone Networks), Internet Service Provider(ISP) s s networks interconnects DTEs and LANs that are physically located in different establishment 교환망구조

3 교환망의개념 가입자접속링크는교환기와점-대-점으로연결 교환기와전송링크는여러가입자가공유 교환기또는전송링크의혼잡으로연결이설정되지않을수있음 교환기들은일정한계위 (hierarchy) 에따라 Tree 형으로접속되거나, Mesh 또는 Ring 형태로접속 B C 단말기 (station) A 접속망 ( 접속링크 ) 교환기 전송링크 D 6 F E

4 Hierarchy in Telephone network TEX TEX 시외집중국 Regional/Sectional/ Primary center (TEX : Transit Exchange) Regional/Sectional/ Primary center (TEX : Transit Exchange) 시내집중국 Toll center (TEX : Transit Exchange) Toll center (TEX : Transit Exchange) Toll center (TEX : Transit Exchange) Toll center (TEX : Transit Exchange) End Office (LEX : Local Exchange) End Office (LEX : Local Exchange) End Office (LEX : Local Exchange) End Office (LEX : Local Exchange)

5 교환방식의비교 회선교환 (Circuit Switching) 유선전화망 : Public Switched Telephone Network (PSTN) 메시지교환 (Message Switching) 패킷교환 (Packet Switching) X. Packet Switching Frame Relay ATM (Asynchronous Transfer Mode)

6 회선교환 (Circuit Switching) 방식 목적지와연결한후정보교환이끝날때까지독점적으로회선을사용하여정보를교환하는방식

7 회선교환망 회선 (Circuit) : 데이타의전달경로 회선교환 : 각구간별로 TDM(Time Division Multiplexing), FDM (Frequency Division Multiplexing), CDM (Code Division Multiplexing) 채널을구성, 각구간별채널을상호연계하여정보를전달 예 : 기존전화망 (PSTN : Public Switched Telephone Network) B 물리적채널연결 (Circuit) - TDM (time division multiplexing) 또는 FDM (frequency division multiplexing) 채널연결 단말기 (station) A 접속망 ( 접속링크 ) 교환기 전송링크 C 회선교환 (time slot 교환, 주파수채널교환, 광파교환 ) D 6 F E

8 메시지교환 (Message Switching) 방식 Message 단위로 store-and-forward ( 저장및전달 ) 데이터전달경로의전구간 (end-to-end) 전송링크를사전에확보하지않음 예 : B 메시지교환 (message store & forward) C 단말기 (station) A 접속망 ( 접속링크 ) 메시지교환기 D 6 F E

9 패킷교환 (Packet Switching) 방식 Packet (8, 6,, 0 Bytes) 단위로전송, 교환 Datagram Packet Switching : 비연결형 (end-to to-end 데이터전송경로를사전에설정하지않음 ) Virtual Circuit Packet Switching : 연결형 (end-to to-end 데이터전송경로를데이터전송단계이전에설정 응용데이타 제어정보 ( 패킷헤더 ) 패킷교환망 패킷

10 패킷교환 - 데이터그램방식 B 데이터그램패킷교환 (per-packet-based packet store & forward) C 단말기 (station) A 접속망 ( 접속링크 ) 패킷교환기 D 6 6 F E

11 패킷교환 - 가상회선방식 B 가상회선패킷교환 (virtual-circuit-based packet store & forward) C 단말기 (station) A 접속망 ( 접속링크 ) 패킷교환기 D 6 F E

12 가상회선 (virtual circuit) 의설정 B VCI=8 A 가상회선 VCI= 논리적채널에의해다중화됨. VCI= 링크 링크 VCI= 링크 링크 스위치 의 VCI 변환표 입력링크 출력링크 링크번호 VCI 링크번호 VCI VCI: Virtual Circuit Identifier

13 교환기술의비교 Call equest Propagation delay Processing delay Call accept (a) 회선교환 (Circuit Switching) packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet message message store & forwarding message message transfer message Call Release message (b) 메시지교환 (Message Switching) (c) 데이터그램패킷교환 (Datagram Packet Switching) Call Request packet (d) 가상회선패킷교환 (Virtual Circuit Packet Switching) Call accept packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet packet Call Release confirm packet Call Release packet

14 교환기술의비교 ( 계속 ) Circuit Switching Message Switching Datagram Packet Switching Virtual Circuit Packet Switching Connection Setup 데이터전송이전에연결설정 사전연결설정없음 사전연결설정없음 데이터전송이전에연결설정 전용통신채널있음없음없음없음 데이터전송 연속적인전송 message 단위의 store & forward packet 단위의 store & forward packet 단위의 store & forward 전송대역폭 고정대역폭 (Fixed bandwidth) 가변대역폭 (Variable bandwidth) 가변대역폭 (Variable bandwidth) 가변대역폭 (Variable bandwidth) 경로배정호 (call) 단위경로설정메시지단위경로설정패킷단위경로설정호 (call) 단위경로설정 지연 (delay) 발생 과부하 (overload) 발생의경우 호설정지연전파 (propagation) 지연 신규호설정중단추가적인지연발생은없음 메시지처리지연전파 (propagation) 지연 패킷처리지연전파 (propagation) 지연 호설정지연패킷처리지연전파 (propagation) 지연 메시지전달지연증가패킷전달지연증가패킷전달지연증가 에러제어제공되지않음메시지단위의에러복구패킷단위의에러복구 패킷단위의에러복구패킷전달순서보장 전송속도변환제공되지않음가능가능가능 Overhead 호 (call) 설정이후에는 overhead 없음 Message 당 overhead Packet 당 overhead ( 송수신단주소정보 ) Packet 당 overhead (Virtual Circuit ID)

15 패킷교환망의구성요소 패킷형단말기 패킷교환기 망관리센터 패킷교환망 게이트웨이 PAD 비패킷형단말기패킷교환기패킷교환기. 망집중기 패킷형단말기 패킷형단말기 호스트 A 호스트 B 상위계층 망접속프로토콜 망내부프로토콜 망접속프로토콜 상위계층 네트워크 링크 물리 네트워크 링크 물리 패킷교환노드 패킷교환노드

16 패킷교환망의주요기능 호 (call) / Virtual Circuit 설정및해제 : 종단호스트간가상회선을설정, 해제 경로배정 (routing): 최적경로를결정 다중화 (multiplexing): 하나의전송링크를다수의논리채널로다중화 에러제어 (error control): 망내에서의에러발생을감지하고, 복구 흐름제어 (flow control): 패킷의전송량을제어하여수신버퍼의범람 (overflow) 를방지 혼잡제어 (congestion control): 패킷망내에전달되는패킷수를적절히제어함으로써과도한패킷지연을방지

17 경로배정 (routing) () 경로배정방식 적응경로배정 비적응경로배정 고정경로배정 (fixed routing) Flooding () 경로배정기술요소 성능기준 : 최소비용경로 (Hop 수, 지연, 처리율 ) 결정시간 : 패킷단위, Session 단위 결정장소 : 각노드, 중앙노드, 근원지노드 네트워크상태정보사용 : 자신, 인접노드, 경로상의노드, 모든노드 경로배정갱신시간 : 연속적, 주기적, 주요부하변화, Topology 변화

18 최소비용에의한경로배정의예 6 노드 의경로배정표 목적지노드 6 다음노드 노드 의경로배정표 목적지노드 6 다음노드 6

19 X. 가장많이사용되고있는패킷교환프로토콜 ( 가상회선패킷교환방식 ) 976 년 ITU-T 에의해개발 DTE 와 DCE 간의인터페이스 ( 패킷모드단말장치와패킷교환망의연결방법규정 ) -X. 호스트와 X. 통신교환기간의접속표준 (ITU) 연결설정, 유지, 해지에필요한절차규정

20 X. Packet Switched Data Network (PSDN) 물리계층은 X., X.bis, EIA-, V-series 사용 데이타링크계층은 LAPB (Link Access Procedure - Balanced) 사용 네트워크계층은다수의논리채널을사용할수있는 X. Packet Layer Protocol (PLP) 사용 상위계층 상위계층 (Application Presentation Session Transport) (Application Presentation Session Transport) 논리채널 논리채널 논리채널 X. PLP LAP-B 패킷계층 링크계층 LAPB 링크 계층 계층 계층 계층 LAPB 링크 계층 계층 계층 계층 LAPB 링크 패킷계층 링크계층 X./X.bis 물리계층 X. 물리계층 계층 계층 X. 물리계층 계층 계층 X. 물리계층 물리계층 Host Computer X. Packet A 교환노드 X. Packet 교환노드 Host Computer B

21 패킷교환망의계층적프로토콜구조 Physical layer (X./X. bis) Internet network protocols (e.g. X.7) DTE DTE DCE DCE Link layer(lap-b) PSE PSE Packet Switched Data Network (PSDN) PSE PSE DCE DCE DTE DTE Packet layer(x.) Transport layer DCE = Data Circuit terminating equipment PSE = Packet-Switching Exchange

22 X. Family X. X. 패킷교환망 패킷형단말기 패킷교환기 X.7 X.8 X. 비패킷형단말기 PAD X.9 패킷형단말기

23 X. 의주요기능 X. Network Access Protocol 종단간연결설정및패킷단위의교환기능제공 Virtual Circuit Service Multiplexing in X. up to 09 simultaneous virtual circuits with other DTEs over a single physical DTE-DCE DCE link Flow control Error control Go-back back-n N ARQ

24 프레임릴레이망

25 FR 동작

26 프레임중계 (FR: Frame Relay) X. 의단점 데이터링크층과네트워크층의오류검출과흐름제어중복 ( 개발당시오류발생률이높은전송매체를전제 ) 마지막목적지로부터 ACK 를받을때까지발신지에서원본패킷을보유하여야함 트래픽의 ¼ 만메시지데이터 개선책 데이터링크층에서오류검사나확인응답요구않음 오류검사는네트워크나트랜스포트계층에서수행

27 X. 와 FR 비교

28 B-ISDN (Broadband Integrated Service Digital Network) Broadband IS+DN 서비스통합 (Integration of Service : IS) : 음성전화서비스, 데이타통신서비스, 영상정보전송서비스 디지탈통신망 (Digital Network : DN) : 가입자접속망구간및국간전송망에모두디지탈전송기술사용 디지탈전송 디지탈전송 디지탈전송 화상전화 디지탈 전화컴퓨터 ISDN 단국교환기 ISDN 중계교환기 ISDN 중계교환기 ISDN 단국교환기

29 B-ISDN Asynchronous Transfer Mode (ATM) 교환기사용 - Statistical Time Division Multiplexing ( 통계적시분할다중화 ) ATM provides the flexible usage of bandwidth Fixed Packet Size : -bytes bytes = bytes header + 8 bytes payload (user data) Different Bandwidth : different number of cells per second (e.g. 67 cells/sec 6 kbit/sec) Voice Video MUX Data

30 통계적시분할다중화 (Statistical TDM) 전송데이터가존재할경우에만고정된크기의 Cell 할당 각 Cell 이어떤정보흐름인가를구분하기위하여 Label/Address 정보를헤더에포함시킴 A mt () 입력버퍼 t t t t F A 시간슬롯 Frame flag/delimiter 프레임 B F 낭비되는대역폭 프레임 프레임 F B C A C D B mt () m t i () (b) 동기식시분할다중화 C mt () 셀 (cell) D mt () (a) 시분할다중화송신장치 header ( 주소 ) A B B C A C D payload ( 데이터 ) (c) 통계적시분할다중화 여분의이용가능대역폭

Switching

Switching 강의의목표 Switching/Switching Network의필요성을이해한다. 세가지대표적교환기술에열거하고그차이를설명할수있다. 각교환기술의장, 단점을비교하여설명할수있다. Packet Switching 에서 Fairness 문제와 Pipelining 을 패킷크기와연계하여설명할수있다. Soft Switch 개념을이해하고설명할수있다. 교재 Chapter