정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 28. 교환망의 트래픽(Traffic) 이론

28. 교환망의 트래픽(Traffic) 이론

 

가. 트래픽 이론의 기초
교환망에서 가입자로부터 발생하는 접속요구는 통계적인 성질을 가지게 되며, 이러
한 통계적이고 확률적인 방법을 사용해서 중계회선이나 교환회선의 용량을 정량적으
로 산출할 수 있는 것이 트래픽 이론이다. 트래픽 이론의 개념은 가입자들에게 충분한
서비스를 제공할 수 있는 조건 하에 어떻게 망의 설비를 최소한으로 투자하느냐 하는
조건들을 찾아내는데 있다. 즉, 가해지는 트래픽량과 트래픽의 특성을 잘 이해하여 중
계선과 교환시스템을 적절히 설계한다면 가입자의 서비스를 만족시켜 주는 범위 내에
서 최적의 투자를 수행할 수 있다.

교환망에서 가입자로부터 접속요구에 따라 점유하는 개개의 통신을 호(call)라고 하
는데, 트래픽을 해석할 때 호의 특성 및 호의 발생확률과 종료확률, 그리고 호의 보류
시간(holding time) 등은 중요한 요소가 된다. 트래픽량(traffic volume)이란 가입자
로부터 발생된 호에 의해 어떤 시간동안에 통신회선이나 통신설비를 점유해서 보류하
고 있는 연속된 시간을 의미한다. 따라서 트래픽량은 관측시간에 따라 변하여 장시간
에 걸쳐 관측하면 얼마든지 커질 수 있으므로, 단위 시간당 환산된 트래픽량을 사용하
게 되는데, 이를 트래픽 밀도, 즉 호량(traffic intensity)이라고 하며, 일반적으로 트
래픽이라고 하는 것은 호량을 지칭한다. 1시간 동안에 발생된 호수를 C라고 하고, 호
당 평균보류시간을 h라고 할 때, 호량 A는 다음과 같다. 호량의 단위는 얼랑(Erl :
erlang)을 사용한다.
호량(A) = 트래픽량 ÷ 관측시간
= 호수(C) × 평균보류시간(h) ÷ 관측시간 [Erl]
또한, 호량의 단위를 1시간이 아닌 100초 단위로 환산해서 사용되는데, 이는
HCS(Hundred Call Second), CCS(Centum Call Second), UC(Unit Call)로 표기
한다. 예를들어 어떤 전화국에서 1시간에 200호가 발생되어 호당 평균보류시간이 180
초라고 하면, 이때의 호량은 다음과 같이 계산된다.
호량(A) = 호수(C) × 평균보류시간(h) ÷ 관측시간
= 200호 × 180초 ÷ 3600초
= 10[Erl] = 360[HCS] = 360[CCS] = 360[UC]
이와같이 호량은 동시 통화중인 호의 평균값을 나타내므로, 1시간 동안 1회선이 운
반할 수 있는 최대의 호량(트래픽)은 1[Erl]이고, n회선으로 1시간 동안 운반할 수 있
는 트래픽은 n[Erl]이 되며 그 이상은 운반할 수 없다.
한편, 교환망을 설계하기 위해 트래픽을 계산할 때 가해진 트래픽(offered traffic),
운반된 트래픽(carried traffic), 호손율(blocking ratio), 최번시 호시도수(BHCA :
Busy Hour Call Attempt)의 용어가 사용되고 있다. 가해진 트래픽은 가입자들로부
터 요구된 트래픽량이고, 운반된 트래픽은 전화망에 의해 운반된 트래픽량이며, 호손
율은 가해진 트래픽과 운반되지 않은 손실된 트래픽(lost traffic)의 비율을 나타낸다.
그리고 BHCA는 하루 중 트래픽량이 가장 많은 최번시의 통화량을 의미하며, 교환기
내에서 제어계통의 호처리 능력을 평가하는데 이용되고 있다. 가해진 트래픽량을 Ao,
운반된 트래픽량을 Ac, 호손율은 BL이라 할 때 이들의 관계는 다음과 같다.
BL = (Ao - Ac) ÷ Ao
Ac = (1 - BL) × Ao

 

나. 교환망의 설계
교환망의 기본적인 구성요소는 호가 가해지는 입력회선(입회선)과 이것을 접속시키
는 출력회선(출회선)을 연결해 주는 스위치 회로망이 있으며, 입회선과 교환기 및 출
회선으로 구성되는 것을 교환선군(trunk-group)이라고 한다. 그리고 출회선은 대개
중계선이 해당된다. 교환망 전체의 트래픽 흐름을 생각해서 중계선의 회선수를 결정해
야 하지만, 이론적으로 너무 복잡해져서 근사화를 통해 단순화시켜 사용하고 있는데,
근사식으로 Erlang-B식과 Erlang-C식 등이 있다.
교환선군은 스위치 내부의 접속불능에 의한 손실(내부손실)이 발생하거나, 원하는
중계선 내의 출회선이 모두 통화중으로 인한 접속불능에 의한 손실(외부손실)이 발생
할 수 있는데, 이와같이 스위치 회로망에서 출회선의 접속형태에 따라 교환선군은 완
전선군(full availability trunk-group)과 불완전선군(limited availability trunkgroup)으로 나누어진다. 또한 출회선이 모두 통화중일 때 호의 처리조건에 따라 즉시
식(loss system)과 대기식(delay system) 교환선군으로 분류된다.
일반적으로 출회선수는 입회선수 보다 적게 설정되므로 출회선 화중(busy)이 발생
되는데, 이 경우 트래픽 제어방식으로 [그림 3-16]과 같이 즉시식 및 대기식 교환선군
이 사용되고 있다.

즉시식 및 대기식 교환선군

즉시식은 모든 출회선이 사용 중이어서 입력되는 호가 접속되지 못할 때 포기하여
손실시키는 방식이며, 그 후에 빈 회선이 생기더라도 접속이 거부된 호는 다시 접속하
지 않는다. 이때 포기에 따라 손실되는 호를 손실호(lost call)라고 하고, Erlang-B식
을 적용하여 모델링되며, 공중전화망이 해당된다. 그리고 대기식은 모든 출회선이 사
용 중이어서 호가 접속되지 못할 때, 빈 회선이 생길 때까지 기다렸다가 빈 출회선이
생기면 접속을 실행하는 방식이며, 이때 재접속을 위해 대기중인 호를 대기호 (waiting call)라고 하고, Erlang-C식을 적용하여 모델링되며, 컴퓨터 네트워크 등의
데이터망이 해당된다.
완전선군은 스위치의 내부손실이 없어서 어떠한 입력회선이라도 모든 비어 있는 출
회선에 언제든지 접속이 가능한 교환선군을 말하며, 불완전선군은 중계선의 출회선이
비어 있는데도 불구하고, 스위치의 내부손실 때문에 입회선과 출회선이 접속될 수 없
는 입회선이 존재하는 교환선군을 말한다.