Page 49.

6. 종합 정보 통신망(ISDN : Integrated Services Digital Network)

    ▶이전의 회선 교환망을 이용한 음성 통신 서비스, 패킷 교환망 이용한 데이터 통신 서비스, 팩스 전용망을
        이용한 팩스 서비스 등이 별도로 존재
                                                             [그림Ⅰ-49] (a) ISDN 도입 전 참고

        ▷사용자는 서비스 이용 종류에 맞추어 전용 통신망에 접속해야 하는 불편을 감수해야 했고
        ▷사업자 입장에서는 망의 중복 구축에 따른 경제적 부담과 운영의 어려움이 있었음 .  

     ▶반도체 기술 및 컴퓨터 기술의 발전에 따라 종합적인 서비스를 제공하는
                                                      종합 정보 통신망  (ISDN : Integrated Services Digital Network)이 생기게 되었으며,
                                                      광대역 서비스 능력을 가진 B-ISDN(Broad Band-ISDN)으로 이어지게 됨
       
(1) N-ISDN
   
   (가) 개 요

     ▶ N-ISDN(ISDN)  → 기존의 전화망을 토대로 하여 발전한 망으로 송신 단말기에서  통신망을 경우하여 수신 단말기까지의
        통로가 완전히 디지털화되어 통신 채널상에서 음성 정보뿐만 아니라 데이터, 팩시밀리, 화상 통신 등의 모든 통신 서비스를
        하나의 통신망으로 제공하는 망 
                                                    [그림Ⅰ-49] (b) ISDN 도입 후 참고

     ▶ ITU-T는 1968년 PCM 방식을 이용한 음성 전송의 표준에 관한 연구를 토대로 전송과 교환을 효율화시킨
         IDN(Integrated Digital Network)을 제한.

 ▶ PCM (Pulse Code Modulation,  펄스부호변조)
      송신 측에서는 송신 부호를 부호기로 양자화하고 표본화를 거친 후 부호화하여 송신기에 가하여 전송하며,
      수신 측에서는 신호를 받아서 복호기에서 펄스 부호로 만들고 그것을 복조기에 가하여 원래의 신호를 얻는 방식.
      음성 신호를 펄스 부호 변조(PCM) 방식으로 변조하면 64kbps 속도의 신호가 생성된다.

 ▶ IDN(integrated digital network, 종합 디지털 통신망)
     기존의 전화 교환망을 디지털화하고 텔렉스, 데이터 통신망과 상호 접속시켜 음성, 데이터 등
     다양한 서비스를 제공할 수 있는 통신망.
     종합 정보 통신망(ISDN)의 전 단계로, 이 통신망이 발전하여 ISDN이 되었다.

     ▶1972년에 발표한 권고안을 통해 IDN에서 제공할 수 있는 서비스를 규정.
         최초의 ISDN에 관한 정의임.

      ▶ITU-T는 1988년보다 세분화된 권고안(I-시리즈)을 통해 ISDN을 정의함.
         
         ◈ 특징
             ① ITU-T의 표준을 지원하는 저송 장비와 인터페이스를 이용하여 음성 및 비음성 서비스를 지원
             ② 회선 교환 및 패킷 교환을 통한 응용 서비스는 물론 전용 회선 서비스도 지원
              ③ 64[kbps] 단위로 회선 및 패킷 전송을 지원
                 ISDN은 64[kbps]를 기본 단위로 하여 음성의 디지털 전송에 중점을 두고 있으므로 다양한 서비스들을
                 제공하는 데 한계가 있음.
             ④ 전용 신호망을 이용하여, 호의 접속·해제 등을 제어하기 위한 교환기 간의 정보 교환을 함으로써,
                 통화 연결, 망관리 및 유지·보수의 효율화가 가능
              ⑤ ISDN은 OSI에 근거하므로 OSI를 기본으로 하여 개발된 서비스는 ISDN을 통해 쉽게 제공될 수 있다.
                 또한 새로운 ISDN 관련표준을 OSI에 기초하여 개발 할 수 있다.
                                  
 (나) 채널과 전송 구조

      ▶ISDN 가입자와 망의 연결은 [그림Ⅰ-50]과 같이 디지털 파이프를 통해서 이루어짐.

      ▶디지털 파이프
          : 다양한 용량의 서비스들을 수용할 수 있도록 세가지 채널이 제공됨.
           : B채널, D채널, H채널

      ▶ B 채널
           : 64[kbps] 의 전송 속도로 가입자가 보내고자 하는 데이터를 전송하는 데 사용.
      ▶ D 채널
           : 시그널링을 위한 제어 신호의 전송이나 패킷 전송과 같이 비회선 교환 방식의 전보 전송을 위한 채널

      ▶ H 채널
          : 대용량의 가입자 정보(고속 팩스, 비디오, 대용량 데이터 등)를 회선 방식으로 전송하기 위하여 사용

      ▶ 표 Ⅰ-1 ISDN 채널의 특징
 

채널

전송 속도

특  징

B
(bearer)

   64[kbps]

  · 64[kbps] 이하의 가입자 정보 전송용 채널
  · 회선 교환, 패킷교환, 반영구(전용) 회선 지원
  · 디지털 데이터, PCM 디지털 음성 서비스

D
(delta)

   16[kbps]
   64[kbps}

  · 회선 교환 방식을 위한 신호전송용 채널
  · 제어 신호 전송, 패킷 전송 및 저용량 데이터 전송

H

   H0 : 384[kbps]
   H10 : 1.472[Mbps]
   H11 : 1.536[Mbps]
   H12 : 1.920[Mbps]

  · 대용량의 가입자 정보 전송용 채널
  · 다양한 전송 속도 수용(H0, H10, H11, H12)
  · 고속 팩스, 비디오, 고음질 음성 서비스

      ▶위의 채널들은 가입자에게 제공될 때, 제어 신호를 위한 D 채널과 가입자의 정보를 처리하기 위한 B 채널 또는
           H채널의 조합으로 이루어짐

       ▶가입자에게 제공되는 채널 구성을 전송 구조(transmission structure) 라 할 때

            ▷기본 접속(base access)
                 양방향 64[kbps]의 전송 용량을 가지는 B 채널 두 개와 양방향 16[kbps] 의 전송 용량을 가지는 D 채널 하나로 구성
                가정이나 소규모 사무실 등의 사용자를 위하여 만들어 짐

            ▷주 접속(primary access) 이 주로 이용
                대용량을 필요로 하는 사용자를 위하여 구성
            ▷데이터 전송 용량은 북미 방식의 T1을 전송 매체로 하는 통신 시스템을 위한 23B + D(1.544[Mbps])와
                                             유럽 방식의 E1을 전송 매체로 하는 통신 시스템을 위한 30B + D(2.048[Mbps])의 두가지로 나누어짐
        
             ▷주 접속에서는 D 채널의 용량이 64[kbps]
               기본 접속에서는 16[kbps] 

                        ◈ [표Ⅰ-3] ISDN 기능 그룹의 특징
 

 기능 그룹

특     징

NT1

  · 망 종단 장치(network terminal equipment)
  · OSI 물리 계층 지원(물리적 및 전기적 신호의 처리

 NT2

  · OSI 1~3 계층을 지원
  · 전송을 위한 교환과 집중
  · PABX(사설 자동 구내 교환기)가 이에 해당

 TE1

  · 표준ISDN을 가입자 장비
  · 디지털 전화기, 디지털 팩시밀리 등이 이에 해당

 TE2

  · 비 ISDN 장비
  · 단말기 정합기(TA)가 필요
  · 일반 전화기, PC 등이 이에 해당

 TA

  · 비 ISDN 장비를 접속하기 위한 장치

 ▶ B 채널

   B채널은 동기식으로 전송속도 64Kbps에서 전이중 방식으로 작동한다.
   B 채널의 주요 기능은 사용자의 디지탈 트래픽을 운반하는 대역폭을 제공하는 것이다. 트래픽은 음성이든 데이타든 또는  어쩌면 음성과 데이타의 혼합이 될 것이다.
   B 채널이 raw bit stream을 통해 전송된 사용자 데이타가 "switched end-to-end"이라는 것에 주의할 필요가 있다. 데이타는 에러 검색, 인식, 또는 재전송을 제공하지 않기에 ISDN으로 완벽하게 투명하다. 에러가 발생한다면, 사용자의 어플리케이션을 지원하는 더 높은 계층의 프로토콜에 의해서 발견되고 수정되어져야만 한다.
   ISDN은 사용자에게 있는 그대로의 디지탈 비트 파이프를 단순하게 제공한다.

 ▶D 채널

    D 채널은 16Kbps든 64Kbps에서 전이중 모드로 작동한다.
    D 채널의 주요 기능은 하나 또는 그 이상의 B 채널들을 사용하는 회선교환  호출의 통제와  관리를 위한 신호적인 정보를 운반하다.
    예를 들면, 만일 당신이 voice call을 만들기 원한다면,  D 채널은 B 채널이 디지털 음성 데이타를 전송해서 호출(call)을 설정한다.

 ▶H 채널

    H channel은 북미 T-1또는 T-3 전송속도(E-1 또는 E-3유럽에서)에서 전이중 모드로 작동한다.
    H 채널의 주요 기능은 B channel이 공급할 수 있는 것보다 더 높은 데이타전송률은 요구하는 어플리케이션을 위한 대역폭을 제공하는 것이다. 몇몇 어플리케이션들은 H채널이 고성능 LAN-TO-LAN 연결성, 전화면 동화상, HDTV,그리고 고속데이타 전송을 포함하여, 지원하도록 설계되었다.
    B채널처럼 H채널에서 전송된 사용자 데이터가 ISDN에 완벽하게 투명한 "Raw bit stream"이다.


   (다) 가입자와 망간 인터페이스

        ▶ISDN의 가입자와 망간 인터페이스(UNNI : User-Network Interface)의 기본 구성 [그림Ⅰ-51]참고.

        ▶ISDN에서는 가입자와 망간 접속을 개념적으로 설명하기 위하여 가입자  접속 장비의 기능을 그룹으로 묶고,
           이 기능 그룹(functional grouping)을 기준점(reference point)에 의해 분리하여 표시

                         ◈ [표Ⅰ-4] ISDN 기준점의 특징

기준점

특   징

     U (user)

    가입자 회선상의 전이중 인터페이스 지점

     T (terminal)

    사설망과 공중망 분리하는 지점

     S (system)

     ISDN용 단말기와 사설망을 분리하는 지점

     R (rate)

    비ISDN용 단말기와 TA를 분리하는 지점

        ▶기능 그룹에는
           TE(Terminal Equipment) → 가입자 관련 장비
            NT(Network Terminal) → 망 관련 장비
        ▶장비의 특성에 따라 [표Ⅰ-3]과 같이 NT1, NT2, TE1, TE2, TA(Terminal Adapter) 등으로 구분

 ▶ TA(Terminal Adapter, 프로토콜 변환 기능)
      일반 전화기나 FAX, 컴퓨터 등의 비 ISDN 장비의 시리얼 데이터를 ISDN 형식으로 신호를 변경해
     ISDN Network 에 접속 시키는 장비

 ▶ NT1
     가입자 장비와 망 사업자의 회선을 물리적으로 접속해 주는 장비(OSI 1계층에 속하는 기능 포함)

▶ NT2
     PBX 또는 스위칭 장비들과 같은 스위칭, 다중화 또는 집중화를 담당하는 단말 제어 장비(OSI 3계층까지의 기능 포함)

        ▶각 기능 그룹을 분리 표시하는 데 사용하는 기준점은 [표Ⅰ-4] 와 같이 U, T, S, R(채널을 제공하는 분기점) 등로 분류     


Page 53.
           
(2) B-ISDN (Broadband  ISDN, 광대역 종합 정보 통신망)   

   (가) 개 요

     ▶정보 통신 서비스에 대한 사용자의 요구가 점차 고도화, 다양화, 개인화 추세로 고급화되어 가면서 동영상과 같은 고속,
         대용량의 정보 전달이 필요하게 됨.

     ▶이러한 다양한 형태의 서비스별로 요구되는 품질을 만족시키고 모든 서비스를 경제적인 단일 통신망에 수용함으로써
        N-ISDN 서비스 및 고속의 광대역 영상 서비스까지 제한 없이 처리하기 위하여 광대역종합 정보 통신망(B-ISDN)이 출현.

     ▶ITU-T에서 정의한 ATM(Asynchonous Transfer Mode)을 근간으로 회선 및 패킷 교환의 장점을 상호 보완하여 기존의
        고정채널 교환 방식에서 가상 채널 교환 개념을 도입.

 ▶ ATM (Asynchonous Transfer Mode,  비동기식 전송 방식)
     TU-T에서 1988년에 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN)의 전송 방식으로 결정하여, B-ISDN의 핵심이 되는 전송·교환 기술.
     모든 정보를 ATM 셀이라는 고정 길이의 블록으로 분할하여 이것을 순차적으로 전송하는 방식이다

     ▶B-ISDN은 다양한 서비스를 통합적으로 제공한다는 개념에서 N-ISDN과 동일한 개념이므로, B-ISDN의 가입자와 망간 구조는
        N-ISDN과 논리적으로 동일한 구조를 가짐.

     ▶일반 전화 회선을 통한 N_ISDN의 기본 접속과 주 접속을 처리할 수 있어야 하고, 동축  케이블이나 광 케이블을 통해 영상을
        포함하는 광대역 서비스도 수용할 수 있어야 함.

                   ▶ [표Ⅰ-5] N-ISDN과 B-ISDN의 특징 비교 

구 분

N - ISDN

B - ISDN

   UNI

   개념적으로 동일
   (기능 모형, 참조점)

    개념적으로 동일
     (기능 모형, 참조점)

   서비스

   기존 서비스

    기존 서비스+신규 광대역 서비스

   전송모드

   회선 모드+패킷 모드

    ATM을 새로 정의

   프로토콜

   기존 프로토콜의 조합

    ATM으로 통합

   핵심 기술

   가입자망의 디지털화

    ATM

   통합 방법

   기존망에 통합 접속

    통합망의 접속

 ▶ N-ISDN
      대역폭 2Mbps까지의 각종 정보를 디지털 형식으로 통일시켜 하나의 회선과 하나의 이용자 번호로 전달하는 종합 정보 통신망.  아날로그 전화와 비교하면 종합 정보 통신망(ISDN)은 충분히 넓은 대역의 정보를 전달할 수 있으나, 디지털 통신망이라는  관점에서 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN)과 비교하여 협대역 종합 정보 통신망(N-ISDN)이라고 한다.
    N-ISDN에는 기본 인터페이스와 1차군 인터페이스 2종류의 사용자-망 인터페이스(UNI)가 규정되어 있는데, 기본 인터페이스는 전화급의 속도 64kbps 채널(B 채널) 2개와 신호용 16kbps 채널(D 채널) 1개로 2B+D의 인터페이스를 구성한다.
    1차군 인터페이스는 23B+D의 대역으로서 용도에 따라 여러 회선 또는 넓은 대역으로 묶어 사용할 수 있다.
    N-ISDN으로는 고품질의 화상이나 고속의 정보를 전송할 수 없으므로 B-ISDN으로 발전하고 있는데, B-ISDN에서는 N-ISDN의 기능을 만족하도록 하고 있다.

▶ B-ISDN
    기존의 종합 정보 통신망(ISDN) 서비스의 대역을 초과하는 화상이나 고속 데이터 전송에 소요되는 대역을 갖는 ISDN.
    기존 서비스는 64kbit/s의 정수배를 기준으로 1.536Mbit/s 또는 1.920Mbit/s 대역의 범위 내에 있었으나 광대역성이 요구되는 화상 또는 고속 데이터를 전송하기 위해서는 155.52Mbit/s 또는 622.08Mbit/s 정도가 요구된다.
    그래서 기존의 ISDN 서비스는 협대역 종합 정보 통신망(N-ISDN)이라고 하며 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN) 서비스에는 N-ISDN 서비스가 포함된다.     B-ISDN으로는 광대역 화상 전화와 같은 동화상과 음향, 고정밀 동화상, 고속 데이터, 광대역 비디오텍스, 고선명 텔레비전(HDTV) 등을 B-ISDN 베어러 서비스와 텔레 서비스로 실현할 수 있도록 하고 있다. 이러한 서비스를 전송하는 기술로는 비동기 전송 방식(ATM)이 있으며, ATM 교환기와 소요 단말기 그리고 광섬유 가입자망 정비 등의 필요성이 대두되고 있다.


Page 55.
           
   (나) 가입자와 망간 인터페이스

     ▶ 이용자 서비스를 효과적으로 가입자에게 제공하기 위하여 B-ISDN은 155.52[Mbps]와 622.08[Mbps] 의 두 가지 전송 구조를
         가입자와 망간 접속 구조로 제안

     ▶두 가지  전송 구조를 가지고 다음과 같이 세 가지 전송 서비스 제공
         ① 가입자와 망 사이를 양방향으로 모두 155.52[Mbps] 속도의 서비스 제공
         ② 가입자에서 망으로 155.52[Mbps], 망에서 가입자까지 622.08[Mbps]의 서비스 제공
         ③ 가입자와 망 사이를 양방향으로 모두 622.08[Mbps] 속도의 서비스 제공                      

     ▶155.52[Mbps]의 양방향 서비스는 B-ISDN에서 가장 일반적으로 제공할 수 있는 형태
         양방향 622.08[Mbps] 서비스는 개인 사용자보다는 비디오 공급자, 기업, 학교 등을 지원하기 위한 것. 


Page 56.

(3) ATM (비동기식 전송 방식)

   (가) 개 요

     ▶B-ISDN을 구현하기 위한 핵심기술로 제한
        LAN에도 도입되어 사용
  
     ▶ATM은 개념적으로 회선 모드와 패킷모드의 이점을 합한 중간적인 형태
         ▷회선모드
           쉽고 고속화할 수 있지만 망 자원의 이용 효율이 떨어짐

        ▷패킷모드
            가변 전송율의 정보를 보다 효율적으로 전달할 수 있지만 고속화에는 약점이 있음.
   
     ▶ATM은 53바이트의 고정 길이 셀(cell)로 통일시켜 정보를 전달하는 것.
         전달되어야 할 정보의 유무에 관계없이 고정 크기의 셀이 주기적으로 전달되지만, 정보가 발생할 때마다  셀을 할당함으로써
        효율적인 운영이 가능하도록 함.

     ▶셀의 일종의 패킷으로 본다면 ATM은 패킷 모드의 특성을 바탕으로 이를 고속화에 적합하도록 개선한 것

     ▶셀을 일종의 타임 슬롯(time slot)으로 본다면 ATM은 회선 모드의 특성을 바탕으로 이를 유연한 망 운영에 적합하도록 개선한
        것으로 볼 수 있음.

     ▶ATM의 주요 특징

        ① 정보를 일정 길이의 셀로 나누어 처리함으로써 서비스 추가에 유연성을 가짐과 동시에 고속 및 병렬처리가 가능
         ② 정보의전송량에 따라 셀을 동적으로 할당함으로써 전송망의 사용 효율을 증대시키고 고정 및 가변 속도의 서비스가 가능
         ③ 다중화 및 라우팅을 하드웨어적으로 처리하고 흐름 제어와 에러 제어는 단말기 간에서 처리하도록 함으로써
            회선 교환과 같은 고속성을 실현 


 (나) 셀 구조

 [그림Ⅰ-53] ATM 셀의 구조

[그림Ⅰ-54 ] ATM 셀의 헤더 구조

   ▶[그림Ⅰ-53] 과 같이 셀은 53 바이트의 고정 크기
        셀을 두부분으로 나누어 앞쪽은 셀 자체의 제어를 위한 5바이트 길이의 헤더(header)
                                            뒤쪽은 사용자 정보가 실리는 48 바이트 길이의  페이로드(payload) 

   ▶헤더에 실린 정보의 내용은 주로 셀이 수신지를 찾아가기 위한 경로 정보가 대부분
       트래픽 제어(traffic)나 혼잡 제어(congestion control)를 위한 정보가 일부 포함됨.

   ▶셀에는 헤더의 구성에 따라 두가지  [그림Ⅰ-54 ] ATM 셀의 헤더 구조
      ▷가입자와 망간의 연결을 위한 UNI(User-Network Interface)
       ▷망과 망간의 연결을 위한 NNI(Network-Node Interface)

P57 심화학습 

▶ATM과 STM의 차이점

    ATM에서는 고정 길이의 셀을 필요한 수만큼 보낼 수 있다.
    프레임이라는 것을 인정하지 않기 때문에 프레임 네에서 몇 번째 타임 슬롯이라는 등 위치가 고정적인 STM(Synchronous Transfer Mode)과는 달리 필요한 때 좋은 시간에 자유 자재로 순서에 상관없이 전송이 가능하다.
   셀의 헤더에 제어 정보가 첨가되어 있기 때문에 그 차례나 위치는 마음대로 할 수 있다.
   따라서 STM이 고정적으로 채널이 할당되는 것에 비해 전송 효율을 증가시킬 수 있고, 채널 속도의 가변성으로 인해 다양한 속도의 서비스가 가능한 이점이 있으나 헤더의 추가에 따른 처리 기능이 복잡해지는 단점도 있다.

  ATM과 STM의 정보 전단 형태는 그림 [그림Ⅰ-55]와 같다.

   ▶헤드를 구성하는 필드의 종류와 특징  
  
      ① GFC(generic Flow Control) : ATM 정보량 사전 조정, 사용자로부터 망으로의 트래픽양 조절           

          ▷UNI의 겨우에만 4비트 할당
          ▷하나의 망 종단에 복수의 단말기를 수용하는 경우, 셀의 충돌을 피하기 위해 사용.

      ② VPI(Virtual Path Identifier) : 가상경로 식별자, 경로 배정용
          ▷UNI에서는 VPI에 8비트 할당
          ▷셀에 속한 가상 경로를 식별하기 위해서 사용

      ③ VCI(Virtual Circuit Identifier) : 가상 채널 식별자, 경로 배정용

          ▷UNI에서는  VCI에 16비트 할당
          ▷셀이 속한 가상 채널을 시별하기 위해서 사용

      ④ PT(Payload Type) : 사용자와 망제어 정보의 식별, 사용자 셀 여부 또는 셀의 체증 경험 여부 표시

          ▷셀의 페이로드에 실린 정보의 종류를 표시
          ▷사용자 정보인지 망 정보인지의 여부를 나타냄

      ⑤ CLP(Cell Loss Probability) : 셀 폐기 우선 순위 표시, 셀의 표기순위 표시 1 비트, 체증시 clp=1인 셀이 제거됨
      
          ▷망이 폭주 상태에 빠졌을 때 폐기될 셀의 우선 순위를 나타냄
          ▷CLP=1 이면 폐기되기 쉽고,  CLP=0이면 폐기되기 어려운 셀을 가리킴

      ⑥ HEC(Header Error Control) : 헤드 에러 제어, 셀 헤드에 대한 CRC

          ▷셀 헤드에 대한 오류 유무를 검사하기 위한 것으로 CRC 방식을 사용

P58 심화학습 

▶ATM(Asynchonous Transfer Mode,  비동기식 전송 방식)과 패킷 교환의 차이점

   ATM 셀의 길이는 53 바이트로 고정적인 데 반해 패킷의 길이는  128~4,096 바이트로 가변적이며, ATM 교환은 하드웨어에 의해 라우팅하는 반면 패킷 교환은 소프트웨어로 라우팅 한다는 등의 차이를 들 수 있다.
  또, 패킷 교환은 교환기의 CPU에서 소프트웨어에 의한 제어를 필요로 하므로 고속 전송에는 적합하지 않다.
그러나  ATM 교환에서는 그 단점을 보완하여 고정 길이의 셀에 의해 제어를 단순화하고, 실제 통신 중에는 소프트웨어를 쓰지 않고 고속 하드웨어만으로 셀을 전송하기 때문에 고속의 전달 속도 (166 [Mbps] 이상)를 얻을 수 있다.