62. ATM 교환기와 ATM 전달망
가. ATM과 STM 방식의 비교
ATM은 53바이트의 고정길이 셀을 갖는 정보블록을 비동기 시분할 다중화(ATDM :
Asynchronous Time Division Multiplexing) 방식을 이용하여 전달한다. 이것은 개념
적으로는 패킷모드와 동기식 전달모드(STM : Synchronous Transfer Mode)의 중간적
위치에 있는 새로운 전달모드라 볼 수 있다. 따라서 ATM은 사용자 서비스의 정보들을
일정한 크기로 절단한 다음에 ATM 셀을 생성하고, 이어서 생성된 다른 ATM 셀들을
ATDM으로 B-ISDN의 내부 전송신호를 형성한다. 이때 ATDM은 서로 비동기식으로
들어오는 여러 채널의 ATM 셀들을 시분할로 다중화시키는 통계적 다중화 방식이 된다.
또한, ATM은 전달되어야 할 정보의 유무에 관계없이 셀을 주기적으로 전달하며,
전달되는 정보가 있을 때는 각 사용자 정보를 일정한 크기로 분할하여 목적지 정보가
포함된 헤더를 부가하여 셀의 형태로 전달한 후에 원래의 정보로 환원하는 방식이다.
한편, 개념적으로 유의해야 할 사항은 ATM이 비동기 전달모드라고 하여 정보 전송
을 비동기식으로 행하는 것이 아니라, 비동기라는 말은 기능적으로 볼 때 전송계층보
다 상위에 있는 전달모드가 비동기적인 것을 의미한다. 즉, 서비스의 이용자 측면에서
송신측과 수신측 간의 정보전달 방식이 비동기식이라는 것이다.
[그림 5-17]은 ATM 방식과 STM 방식의 정보 전달방식을 비교한 것인데, STM에
서는 채널 접속 시 사용자 정보의 유무에 관계없이 고정적으로 채널이 할당되고 있다.
그러나 ATM에서는 채널 접속별로 사용자 정보의 유무에 따라 필요시에만 채널이 할
당됨으로써 전송효율을 증가시킬 수 있다. 또한 채널 속도의 가변성으로 인하여 다양
한 속도의 서비스를 제공할 수 있다는 유리한 점도 있으나, 헤더의 추가에 따른 처리
기능의 증가라는 단점도 있다.
ATM 망에서의 가상경로(VP)는 STM 망에서의 디지털 경로에 대응되는 개념으로
서, STM 망에서의 경로는 125㎲ 길이의 시분할 다중화(TDM)의 프레임 내에 존재하
는 시간 위치에 의해서 식별되고, 전송시스템 계위에 따른 계층적 구조를 갖는다. 반
면에 ATM 망에서는 VP가 각 셀 헤더에 있는 VPI에 의해서 식별된다. 이러한 구조는
경로의 논리적 관점을 전송 시스템의 물리적 인터페이스 구조와 분리시켜 주는 역할을
하므로 VP의 용량은 서비스 요구를 만족시키기 위해 잘 조정될 수 있다. 따라서 더 이
상 계층적일 필요가 없으며, 이러한 비계층적 구조는 망의 설계를 매우 단순화시킬 뿐
만 아니라 라우팅 및 경로 용량의 유연한 관리를 가능하게 한다.
더욱이 STM 망에서는 비트속도의 계층에 따라 다중화가 계속 반복되기 때문에, 서
로 다른 다중화 계층으로 이동하면서 전송링크의 사용효율이 떨어진다. 그러나 ATM
망에서는 사용 가능한 용량이 어떠한 비트속도에서도 VP로 할당 가능하며, VP로 할
당된 비트속도는 전송링크의 전체적인 사용 가능한 용량을 이용하기 위해 다중화되고,
이로 인하여 더 큰 총체적인 효과를 얻을 수 있다.
나. ATM 교환의 원리
ATM 망에서의 교환의 특성은 회선교환과 패킷교환의 장점을 살리면서, 패킷교환
의 단점을 보완하는 방향에서 시작되어 짧은 지연시간과 적은 지연 변동을 갖게 된다.
따라서 음성과 같은 지연에 민감한 서비스도 수용할 수가 있는데, 이것은 가변길이의
프레임을 사용하는 대신에 짧고 고정된 길이의 셀을 사용하는 것과 155Mbps 이상의 고속으로 전달될 수 있기 때문이다.
ATM 교환이 기존의 시분할 교환과의 가장 큰 차이점은 155Mbps급 이상의 정보를
교환하는 것이다. 또한, 교환망에서 정보단위인 셀을 하드웨어에 의한 자기 라우팅
(self routing)의 처리, 그리고 정보의 종류와 양에 따라 셀 헤더에 포함된 VCI와 VPI
를 이용하여 채널 단위나 또는, 동일 경로로 전달될 채널들의 묶음인 경로 단위로 될
수 있다는 점이다.
이 테이블의 값을 호 설정 시 규정되며, 통화중에는 하드웨어의 동작으로 테이블을
검색하여 셀 헤더의 VCI 값을 변경한 후 셀을 전송하게 된다. 교환망에서는 입력단에
서 변경된 VCI 값에 대응되는 라우팅 정보(routing tag)에 따라 하드웨어에 의하여
자체적으로 교환을 수행하는 자기 라우팅 기능을 갖는다. 교환망에서 교환된 셀 정보
는 출력단에서 또 한 번의 라우팅 정보변환을 거쳐 출력된다. ATM 교환기에서의 입
력 셀, 내부 셀 및 출력 셀 형태를 [그림 5-18]에서의 각 부분과 대응하여 나타내면
[그림 5-19]와 같다.
ATM 교환의 주요 특징으로는 첫째, 정보를 일정 길이의 셀로 처리하기 때문에 추
가되는 서비스에 대해 유연성을 갖게 되며, 동시에 고속 및 병렬처리가 가능한 것이
다. 둘째, 정보의 전송량에 따라 셀을 동적으로 할당함으로써, 전송망의 사용효율을
증대시키고 고정 및 가변 속도의 서비스가 수용 가능한 것이다. 셋째, ATM 교환은
망 내에서의 프로토콜을 간략화하여 하드웨어적으로 처리되는 셀 헤더의 VCI와 VPI
를 이용한 다중화 및 라우팅 등의 셀 전송에 필요한 최소한의 기능만을 담당하고, 흐
름제어와 오류제어는 각 단말에서 처리되도록 함으로써 회선교환과 같은 고속성의 실
현이 가능하다는 것이다. ATM과 STM의 교환원리를 비교하면 < 표 5-10>과 같다.
ATM과 STM의 교환원리 비교
| 항목 | ATM의 교환원리 | STM의 교환원리 |
| 어드레싱 | 셀 헤더 내의 VCI 값 | 호 설정시 결정(타임슬롯번호) |
| 라우팅 방법 | 분산제어(하드웨어)에 의한 셀프 라우팅 | 중앙제어에 의한 라우팅 |
| 연결형태 | 공유 가상회로 | 전용 가상회로 |
| 제어 | 분산제어 | 중앙제어/분산제어 |
| 점유 대역폭 | 정보량에 따른 가변 대역폭 | 정보 유·무에 무관한 고정대역폭 |
| 동기 | 셀 단위의 블록 | 타임슬롯 단위 |
다. ATM 전달망
일반적으로 네트워크는 물리적인 전송매체에 경로와 채널이라는 요소로 구성되어
있는데, ATM에서는 경로를 VP라 하고, 채널을 VC라고 하며, 사용자의 단말 간에 설
정된 VC의 통신을 중계하는 역할을 하는 장치가 ATM 교환기이다. 그리고 VP의 통신
을 중계하는, 즉 경로의 접속과 전환을 수행하는 장치를 ATM 크로스커넥트(crossconnect)라고 한다. 따라서 ATM 교환기는 일종의 VC 스위치이고, ATM 크로스커넥
트는 일종의 VP 스위치가 된다.
ATM에서는 대역폭 용량을 자유롭게 변경할 수 있기 때문에 다양한 서비스 종류나
통신 속도에 의존하지 않는 네트워크의 실현이 가능하다. 따라서 네트워크 내에서 계
절이나 주야로 변동되는 통신량에 따라, 그리고 통신 상대의 장소에 따라 VP의 용량
을 자유롭게 바꿀 수 있다. 즉, 네트워크 전체의 최대 용량은 정해져 있지만, 전체 네
트워크를 운영하는 운영센터의 제어에 의해, 각 지역이나 통신 상대의 장소에 따라
VP 용량을 가변할 수 있기 때문에 보다 균형적이고 융통성 있는 네트워크로 운용될
수 있다.
이와 같이 VC 스위치 역할을 하는 ATM 교환기와 VP 스위치 역할을 하는 ATM 크
로스커넥트를 이용하여 사용자의 양 단말 간에 ATM 전달망이 구축되어 통신이 이루
어지게 되며, [그림 5-21]의 예와 같이 설명될 수 있다.
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