Transcript ATM

ATM
Prof. Choong Seon HONG
Kyung Hee
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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
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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 (“ Highway” of the information
superhighway)
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19.1 설계 목표 (Design Goal)
 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(connectionoriented)
 하드웨어에 많은 기능을 부여하여 소프트웨어 기능 처리로 인한 감속
제거
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설계 목표(계속)
 패킷 네트워크
 헤더와 트레일러 정보는 전송에 필요한 각종 정보로 전달하지만 많
은 오버헤드가 있음
 프로토콜에 따라 다양한 크기나 복잡도를 갖는 패킷을 사용
 네트워크가 복잡해짐에 따라 헤더의 크기가 점점 커지고 있음
 데이터 필드의 크기를 크게 늘린 프로토콜도 있음
 다양한 패킷의 크기(200 ~ 65,545 바이트) 제공
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설계 목표(계속)
혼합된 네트워크 트래픽 (Mixed Network Traffic)
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설계 목표(계속)
셀 네트워크 (Cell Networks)
고정된 크기(53바이트) 의 작은 데이터 단위인 셀(cell) 이용
A cell network uses the cell as the basic unit of data exchange.
 A cell is defined as a small, fixed-sized block of information.
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설계 목표(계속)
ATM 다중화
 비동기 TDM 이용
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19.2 ATM 구조
UNI : User-to-Network Interface
NNI : Network-to-Network Interface
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19.2 ATM 구조(계속)
가상 연결 (Virtual Connection)
두 종단(end point)간의 연결은 전송경로(transmission path),
가상경로(Virtual path), VC(Virtual Circuit)를 통해 이루어짐
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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 고속도로 (VP) 의 하나의 차선
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19.2 ATM 구조(계속)
TP, VP와 VC
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19.2 ATM 구조(계속)
VP와 VC의 예
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19.2 ATM 구조(계속)
식별자(Identifier)
 데이터 경로를 지정하여 전송하기 위해 가상연결에 대한 식별 필요
 A virtual connection is defined by a pair of numbers : VPI and VCI

VPI(Virtual Path Identifier)

VCI(Virtual Circuit Identifier)
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19.2 ATM 구조(계속)
연결 식별자
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19.2 ATM 구조(계속)
UNI와 NNI에서 가상 식별자
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19.2 ATM 구조(계속)
셀(Cell)
 ATM 네트워크에서 기본적인 데이터 단위
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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
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19.3 교환
발신지 종점(end point)에서 목적지 종점까지 셀의 경로를
지정하고 전송하기 위해 교환기 이용
교환기 유형 : VP 교환기와 VPC 교환기
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19.3 교환(계속)
VP 교환기
VPI만을 이용하여 셀의 경로 지정
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19.3 교환(계속)
VP 교환기의 개념적인 관점
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19.3 교환(계속)
VPC 교환기
 using both the VPIs and the VCIs
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19.3 교환(계속)
VPC 교환기의 개념적인 관점
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19.4 교환기 구조 (Switching Fabric)
 The whole idea of ATM : 빠른 속도로 네트워크를 통하여
셀을 전송
여러 가지 접근 방법
 크로스바(crossbar) 교환기
 녹아웃(Knockout) 교환기
 Banyan 교환기
 Batcher-banyan 교환기
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19.4 교환기 구조(계속)
크로스바 교환기
가장 간단한 형태의 교환기
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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
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19.4 교환기 구조(계속)
Banyan 교환기
다단계 교환기
각 단은 마이크로 스위치들로 구성
 n-input and n-output, log2(n) stages with n/2 microswitches at
each stage
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19.4 교환기 구조(계속)
Banyan 교환기에서 경로지정의 예
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19.4 교환기 구조(계속)
 Batcher-banyan 교환기
 K.E.Batcher가 설계
 Banyan 교환기에서 두 셀이 같은 출력 포트로 향하지 않는 경우에도
내부 충돌 발생
 도착하는 셀을 목적지 포트에 따라 정렬
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Used to prevent duplicate cells
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19.5 ATM 계층 구조
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19.5 ATM 계층 구조(계속)
종국 장치와 교환기에서 ATM 계층
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ATM 계층 구조(계속)
응용적용계층(AAL:Application Adaptation Layer)
 기존 네트워크 (예, 패킷망 )를 ATM 장비에 연결 허용
 상위 계층의 서비스를 ATM cell로 변환
 모든 종류의 데이터(데이터, 오디오, 비디오) 처리
 가변 또는 고정 전송률 처리
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 데이터 종류
ATM 계층 구조(계속)
 고정 비트율 (CBR)데이터(constant bit-rate data) :
실시간 음성(전화), 실시간 비디오(TV)
 가변 비트율 (VBR) 데이터(variable bit-rate data) :
압축된 음성, 데이터, 비디오
 연결-중심 패킷 데이터(connection-oriented packet data) : X.25,
TCP
 비연결형 패킷 데이터(connectionless packet data) :
datagram 방식을 이용하는 응용
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ATM 계층 구조(계속)
AAL 범주
AAL1
AAL2
AAL3
AAL4
AAL5
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ATM 계층 구조(계속)
AAL 유형
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 AAL1
ATM 계층 구조(계속)
고정 비트 전송률 정보 전달 응용 지원
기존 디지털 전화 네트워크의 ATM 연결 허용
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ATM 계층 구조(계속)
 수렴 부계층 (convergence sublayer)
 비트열을 47바이트로 나누어 SAR 부계층으로 보냄
 분할과 재조립 부계층 (segmentation and reassembly)
 CS로 부터 47바이트를 받아서 1바이트 헤더를 더함
 48바이트 데이터 단위를 ATM 계층으로 보낸다.
 헤더의 구성(1byte)
 수렴 부계층 식별자(CSI) : 신호방식에 사용 (not clearly defined)
 순서 카운트(Sequence Counter) : modulo 8 sequence number
 used for end-to-end error control and flow control
 CRC : X3 + X + 1
 패리티(P) : for 7bits of header
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AAL2
ATM 계층 구조(계속)
가변 비트 전송률 응용 지원
농구 경기 중계와 같은 고속 데이터 전송률 지원
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 수렴 부계층
ATM 계층 구조(계속)
 비트열은 45바이트 단위로 나누어 SAR 계층에 보냄
 분할과 재조립 부계층
 CS로부터 45바이트를 받아서 1바이트 헤더와 2바이트 트레일러를
더함
 헤더와 트레일러 구성
 수렴 부계층 식별자 (CSI) : for signaling purpose
 순서 카운트 (SC) : modulo 8 sequence number
 정보 형태 (IT) : identifying the data segment as the beginning, middle,
or end of the message
 길이 지시자 (LI) : When the IT indicates the end of the message, used
with the final segment of a message to indicate how much of the final
cell is data and how much is padding
 CRC : 10 bits for single-bit errors in the data unit
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 AAL 3/4
ATM 계층 구조(계속)
 AAL3 – 연결중심 데이터 서비스 지원
 AAL4 – 비연결형 서비스 지원
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ATM 계층 구조(계속)
 수렴 부계층
 상위계층(SMDS, 프레임 중계 등) 으로부터 65,535(216 – 1) 바이트
보다 작은 크기의 패킷을 받아서 헤더와 트레일러를 추가
 44바이트 데이터 단위로 나누어 SAR에 전송
 CS 헤더와 트레일러 영역
•
형태(T) : set to 0
•
시작태그(BT) : beginning flag
•
버퍼 할당(BA) : telling the receiver what size buffer is needed for
the coming data
•
패드(PAD) : for filling out the last cell in a segmented packet
•
정렬(AL) : for making the trailer four bytes long
•
끝 태그(ET) : ending flag
•
길이(L) : the length of data unit
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ATM 계층 구조(계속)
 분할과 재조립 부계층
 44바이트 데이터를 받아서 2바이트 헤더와 2바이트 트레일러를 더하여 ATM
계층으로 보낸다
 헤더와 트레일러 영역
•
세그먼트 형태(ST) : identifying the data segment as the beginning,
middle, or end of the message
•
수렴 부계층 식별자(CSI) : for signaling purpose
•
순서 카운트(SC) : modulo 8 sequence number
•
•
•
다중화 식별(MID) : identifying cells coming from different data flows
and for multiplexed on the same virtual connection
길이 지시자(LI) : indicating how much of the last segment is message
and how much is padding.
CRC : for the entire data unit
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AAL5
ATM 계층 구조(계속)
단순하고 효과적인 응용층(SEAL : simple and efficient adaptation
layer) 지원
점대점 연결을 이용하는 ATM 백본과 LAN
다중화 기능이 없으므로 순서화나 오류정정 메커니즘이 불필요
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 수렴 부계층
ATM 계층 구조(계속)
 상위계층으로부터 65,535 바이트 크기 이하의 데이터를 받아서
8바이트의 트레일러를 더한다
 48바이트 세그먼트 단위로 나누어서 SAR계층으로 보낸다
 트레일러 영역
 패드 : 0 ~ 47 bytes
 사용자 대 사용자 ID(UU) : discretion of the user
 형태(T) : not yet defined
 길이(L) : indicating how much of the message is data and
how much is padding
 CRC : for the entire data unit
 분할과 재조립
 no header or trailer : 48바이트를 ATM계층으로 보냄
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ATM 계층 구조(계속)
ATM계층
라우팅, 트래픽 관리, 교환, 다중화 서비스 제공
48바이트를 받아서 5바이트 헤더를 덧붙인다
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ATM 계층 구조(계속)
ATM 헤더 형식
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ATM 계층 구조(계속)
헤더 필드
일반 흐름 제어(GFC)
가상경로 식별자(VPI)
가상채널 식별자(VCI)
페이로드 유형(PT)
셀 손실 우선순위(CLP) : cell set to 1 must be retained
헤더오류정정(HEC) : CRC using the divisor x8 + x2 + x + 1
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ATM 계층 구조(계속)
PT 필드
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ATM 계층 구조(계속)
물리층
전송 매체, 비트전송, 부호화, 전기신호의 광신호 전환
셀 흐름을 비트 흐름으로 전환
물리 전송 프로토콜 제공
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19.6 서비스 등급
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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
버스티 특성에 맞는 응용에 적합
 UBR(Unspecified bit rate)
best-effort delivery 서비스
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19.6 서비스 등급(계속)
네트워크 전체 용량과 등급간의 관계
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19.6 서비스 등급(계속)
서비스 품질
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19.6 서비스 등급(계속)
 사용자와 관련된 서비스 품질 속성
 SCR(Sustained Cell Rate) : 평균 셀율

장시간동안의 평균 셀율
 PCR(Peak Cell Rate) : 최대 셀율

송신자에게 허용되는 최대 셀율
 MCR(Minimum Cell Rate) : 최소 셀율

송신자에게 허용되는 최소 셀율
 CVDT(Cell Variation Delay Tolerance): 셀 변이 지연 허용

Measure of the variation in cell transmission times (difference
between the minimum and the maximum delays in delivering the
cells)
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19.6 서비스 등급(계속)
네트워크와 관련된 서비스 품질 특성
CLR(Cell Loss Rate): 셀 손실비

전송중 손실된 셀의 비율
CTD(Cell Transfer Delay): 셀 전송지연

발신지에서 목적지까지 전달되는데 걸리는 평균시간
CDV(Cell Delay Variation) : 셀지연 변이

최대 CTD와 최소 CTD의 차
CER(Cell Error Rate) : 셀 오류 비

오류로 전달된 셀의 비율
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19.6 서비스 등급(계속)
트래픽 지시기(Traffic descriptor)
서비스 등급과 QoS (Quality of Service) 속성을 구현하기 위한 메커니즘
구현 알고리즘: GCRA(Generalized Cell Rate Algorithm)
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19.7 ATM 응용
ATM WAN
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19.7 ATM 응용(계속)
ATM LAN
높은 데이터 전송율 제공(155Mbps, 622Mbps)
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19.7 ATM 응용(계속)
교환 이더넷과 ATM LAN의 차이점
연결과 비연결 중심

이더넷 LAN : 비연결, ATM : 연결
물리 주소 대 가상연결 식별자

이더넷 LAN : 발신지와 목적지 주소, ATM : VPI와 VCI 이용
 멀티캐스팅과 방송전달

이더넷 LAN : 멀티캐스트, 브로드캐스트 가능

ATM : 멀티캐스트, 브로드캐스트가 쉽지 않음
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19.7 ATM 응용(계속)
LANE(LAN Emulation)
ATM 교환기가 LAN 교환기처럼 동작하게 하는 것
비연결형 서비스 제공
Station들이 연결 식별자 대신 주소 사용
브로트캐스트 전달 가능
Client/Server 접근 방식 이용
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19.7 ATM 응용(계속)
LANE 접근 방식
BUS : Broadcast/Unknown server
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19.7 ATM 응용(계속)
LEC, LES와 BUS
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