12. 데이터 회선망

 

그림  85. 데이터 회선망

 

제1항 전용회선(Leased Line) 방식

2개 이상의 단말기가 점-대-점 (Point-to-Point) 방식으로 통신 회선이 항상 고정적으로 연결되어 있는 회선이다. 통신 장치와 통신 회선을 많이 사용하므로 비경제적이지만 고속의 데이터 전송을 할 수 있고, 전송 오류가 적은 방법이다. 전용 회선으로 연결된 단말기의 개수가 N개이면 통신 회선의 수는 N(N-1)/2가 된다.

 

 

특징을 정리해 보면

(１) 전용회선 방식의 특징

1) 전용 회선(Leased Line)은 송수신 상호간에 통신 회선이 항상 고정되어 있는 방식이다.

2) 전용 회선의 연결 방식에는 송∙수신측을 일-대-일 독립적으로 연결하는 점-대-점(Point to Point) 방식과 하나의 공유된 통신 회선에 여러 대의 단말기들을 연결하는 분기 회선(Multi-Point 또는 Multi-Drop) 방식이 있다.

3) 전송 속도가 빠르고 전송 오류가 적으며 사용 방법이 간편하고 업무 적용이 쉬우며 전송할 데이터의 양이 많고, 회선의 사용 시간이 많을 때 효율적이고 고장 발생 시 유지 보수가 유리하다.

 

제2항 공중(교환) 회선(Switched Line) 방식

송신측의 단말기에서 송신한 데이터를 교환기가 식별하여 수신측에 있는 해당 단말기에 전송하는 방식이다. 전용 회선에 비해 고속 전송과 전송 데이터의 품질은 보장할 수 없지만 통신 장치와 회선 비용을 줄일 수 있어 경제적이다.

 

특징을 정리해 보면

(１) 공중(교환) 회선 방식의 특징

1) 교환기에 의해서 연결되는 방식이다.

2) 전용 회선에 비해서 전송 속도가 느리다.

3) 전송할 데이터양이 적고, 회선 사용 시간이 짧을 때 효율적이다.

 

전용 회선과 교환 회선을 비교해 보면

전용 회선	교환 회선
- 회선을 독점하여 사용한다. - 회선 설치 및 사용 비용이 비싸다. - 회선 사용 효율이 낮다. - 통신량에 관계없이 고정 비용을 내야 한다. - 데이터 전송량이 많을 때 유리하다. - 전송 속도가 빠르다. - 전송 품질이 좋다. - 같은 회선만 사용할 수 있다. - 경로 선택 기술이 필요 없다. - 통신 범위가 제한적이다.	- 회선을 여러 개 컴퓨터가 공유한다. - 회선 설치 및 사용 비용이 저렴하다. - 회선 사용 효율이 좋다. - 통신량에 따라 비용이 달라진다. - 데이터 전송량이 적을 때 유리하다. - 전송 속도가 느리다. - 전송 품질이 나쁘고 오류가 발생한다. - 다른 회선을 사용할 수 있다. - 경로 선택 기술이 필요하다. - 통신 범위가 넓다.

 

 

제3항 데이터 교환 방식

교환 회선에서 사용되는 데이터 교환방식에는 송∙수신측 간에 통신 회선을 교환기에 의해서 물리적으로 접속시켜 주는 회선 교환 방식과 교환기의 임시 기억장치를 이용하는 축적교환 방식이 있다.

 

 

제4항 직접교환 방식

(１) 회선 교환(Circuit Switching) 방식 – 전화 시스템

음성 전화망과 같이 메시지가 전송되기 전에 발생지에서 목적지까지의 물리적 통신 회선 연결이 선행되어야 하고 이 물리적인 연결이 정보 전송이 종료될 때 까지 계속 유지되는 교환 방식이다. 경로가 확보되고 수신측에 응답이 있는 상태라면 교환 방식 중 전파 지연이 가장 짧으며 실시간 통신이 가능한 방식이다. 하지만 데이터 전송 전에 경로를 확보하기 위해 긴 시간이 필요하기 때문에 전체 시간으로 볼 때에는 많은 시간이 소요된다. 특히 일반 전화 회선 교환 방식은 데이터 전송에 필요한 시간을 비교해 볼 때 교환 방식 중 가장 긴 방식이라 할 수 있다.

 

회선 교환 방식은 크게 공간 분할 교환 방식(SDS)과 시분할 교환 방식(TDS)으로 나뉘어 진다.

 

1) 회선 교환 방식의 특징

① 데이터 전송 전에 먼저 물리적 통신 회선을 통한 연결이 필요하다.

② 일단 접속이 되고 나면 그 통신 회선은 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 전달된다.

③ 접속에는 긴 시간이 소요되나 일단 접속되면 전송 지연이 거의 없어 실시간 전송이 가능하다.

④ 회선이 접속되더라도 수신 측이 준비되어 있지 않으면 데이터 전송이 불가능하다.

⑤ 데이터 전송에 필요한 전체 시간이 축적 교환 방식에 비해 길다.

⑥ 접속된 두 지점이 회선을 독점하기 때문에 접속된 이외의 다른 단말기는 전달이 지연된다.

⑦ 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지된다.

⑧ 확립과 단절 절차가 필요하다.

 

 

 

2) 공간 분할 교환(SDS, Space Division Switching) 방식

일반 전화 회선 교환에 사용되는 방식으로 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용하여 교환을 수행하는 방식으로 음성 전화용 교환기가 이에 속한다. 두 단말기 간의 경로가 공간적으로 분할되는 방식으로 두 단말기 사이에 신호를 전송하는 교환기가 필요하고, 이 교환기를 거친 물리적인 경로가 설정되는 방식이다. 즉, 교환기를 거쳐야만 두 대의 단말기가 1:1로 연결될 수 있다.

 

① 기존의 음성용 전화 회선망을 그대로 이용할 수 있어서 간단한 저속 데이터 전송에 효과적이다.

② 본래가 음성용이므로 데이터 통신을 위해서는 융통성이 적고 오류율이 높다.

③ 연결 접속 시간이 길고 고속 전송이 어렵고, 속도나 코드의 변환이 어렵다.

 

3) 시분할 교환(TDS, Time Division Switching) 방식

전자 부품이 갖는 고속성과 디저털 교환 기술을 이용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다중화하는 방식이다.

 

① TDM 버스 교환 (TDM Bus Switch)

한 전송 회선을 시간으로 분할해 다중 신호가 이 회선을 공유하는 방식으로 주로 동기식 TDM 버스 교환을 사용한다.

 

② 시간 슬롯 상호 교환(TSI, Time Slot Interchange)

대부분 시간 분할 교환 방식이 채택하는 기술로 전이중 동작을 위해 한쌍의 슬롯을 교환함으로써 시간 슬롯 또는 채널의 동기화된 TDM 열을 이룬다.

 

③ 시간 다중화 교환(TMS, Time Multiplex Switch)

TSI 장치는 제한된 수의 접속만을 제공한다. 특히 액세스 속도가 고정되었을 때 TSI의 크기가 커지면 지연은 더욱 커지게 된다. 이러한 문제점을 해결하고 많은 양의 채널을 확보하기 위해 사용되는 방식이다.

 

4) 회선 교환 방식에서의 제어 신호의 종류

① 감시 제어 신호(Supervisory Control Signal)

서비스, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 등의 기능을 수행하는 제어 신호이다. 상대편과 통화를 하기 위해 필요한 자원의 이용 가능성이 있는지를 파악해 알려준다. 즉, 전화를 할 때 상대편과 통신할 수 있는지의 전체적인 부분을 제어한다.

 

② 주소 제어 신호(Address Control Signal)

상대방을 식별하고 경로를 배정한다. 상대편의 전화번호를 식별해서 상대편과 통화할 수 있는 경로를 확보하는 작업을 한다.

 

③ 통신망 관리 제어 신호(Communication Management Control Signal)

통신망의 전체적인 운영, 유지, 오류 제어, 고장 수리 등을 위해 사용되는 제어 신호이다.

 

④ 호 정보 제어 신호(Call Information Control Signal)

호의 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공한다. 현재 호(링크 설정)의 상태 정보를 전화를 거는 사람에게 제공한다. 상대편과 통화하기 직전까지 전화에서 들려오는 모든 신호를 알려준다. 전화 가능 음, 경로 확보 음, 따르릉, 통화 중 등 현재 상태를 알게 해 준다.

 

제5항 축적교환 방식

회선교환처럼 직접적으로 전기적인 연결은 없지만 일시적으로 저장하는 기능이 있어 네트워크의 흐름이나 변화에 충분히 대처할 수 있는 장점이 있고, 통신 회선을 공통으로 사용할 수 있으므로 경제적인 통신을 할 수 있다. 축적 교환은 전달되는 데이터가 축적 교환기에 일시적으로 저장되었다가 전달되기 때문에 저장 시에 데이터를 변환시킬 수 있다. 축적 교환은 전송할 데이터 전체를 전송하는 메시지 교환과는 달리 전달 속도를 향상시키기 위하여 데이터를 작은 조각으로 분할하여 전송하는 패킷 교환 방식이 있다.

 

(１) 축적 교환 방식의 특징

1) 기억 장치를 사용한다.

2) 호출자와 피 호출자가 동시에 운영 상태에 있지 않아도 된다.

3) 데이터 전송량이 폭주하는 혼란을 피할 수 있다.

4) 데이터의 손실을 막기 위하여 부가적인 내용(번호, 날짜, 시간 등)을 추가할 수 있다.

5) 코드와 속도가 다른 단말기 간에도 통신이 가능하다.

6) 통신 회선을 공유할 수 있기 때문에 통신 비용이 저렴하다.

7) 전송 속도나 코드의 변환 및 전송 오류 정정이 가능하다.

 

(２) 메시지 교환 방식 – eMail

하나의 메시지 단위로 축적-전달(store-and-forward) 방식에 의해 데이터를 교환하는 방식이다. 일반적인 데이터 전송 방법으로 전송이 주 목적이기 때문에 전체 데이터를 한 번에 전송한다. 따라서 빠른 응답을 요구하는 전송에는 부 적합하다. 전송되는 전체 데이터는 전송 순서를 기다리는 동안 교환기의 임시 기억 장치에 기억되었다가 순서가 되면 차례로 전송된다.

 

1) 메시지 교환 방식의 특징

① 하나의 메시지 단위로 저장-전달(Store-and-Forward) 방식에 의해 데이터를 교환한다.

② 각 메시지마다 전송 경로가 다르고 수신 주소를 붙여서 전송한다.

③ 교환 방식 중 전송(전파) 지연 시간이 가장 길다.

④ 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송에는 부적절하다.

⑤ 수신측이 준비가 안 된 경우에도 지연 후 전송이 가능하다.

⑥ 전송 코드와 속도가 다른 단말기끼리도 교환이 가능하다.

 

 

(３) 패킷 교환 방식

메시지 교환 방식에서 장문의 메시지가 전송되고 있다면 긴급을 요하는 짧은 메시지는 앞선 장문의 메시지가 모두 전송될 때까지 기다려야 한다. 이러한 문제점을 보완해 빠른 응답 시간을 제공하고 통신 회선의 효율적인 사용을 위해 전송할 전체 데이터를 일정한 크기로 나누어 전송하는 방식이다. 이때 일정한 크기로 나누어진 데이터를 패킷이라고 한다.

 

1) 패킷 교환 방식의 특징

① 패킷을 일시 저장했다가 수신처에 따라 적당한 경로를 선택해서 전송(Store-and-Forward)하는 방식이다.

② 음성 전송보다는 데이터 전송에 더 적합하다.

③ 패킷 교환망은 OSI 참조 모델의 네트워크 계층에 해당하고 패킷형 터미널을 위한 DTE와DCE 간의 접속 규정은 X.25이다.

④ 메시지를 작은 데이터 조각인 패킷으로 블록화한다.

⑤ 패킷망에서 전달할 수 있는 패킷의 최대 크기는 1,024비트이나 2,048비트로 제한을 두고 있다.

⑥ 패킷 교환 방식은 데이터 흐름이 많거나 교환기가 고장이 있어도 우회해서 전달될 수 있는 융통성이 존재한다.

⑦ 하나의 통신회선을 여러 사용자가 공유할 수 있으므로 회선 이용률이 높다.

⑧ 트래픽 양이 적을 경우뿐만 아니라 많을 경우에도 적절하게 사용할 수 있다. 패킷 교환 방식은 빠른 응답을 원하는 데이터 전송에 적절한 방식이다.

⑨ 가상회선 방식과 데이터그램 방식이 있다.

⑩ 전송에 실패한 패킷의 경우 재전송이 가능하다.

⑪ 패킷 단위로 헤더를 추가하므로 패킷별 오버헤드가 발생한다.

 

2) 패킷망 기술의 표준 (CCITT 규정)

① X.3

PAD가 문자형 비단말기를 제어하기 위해 사용되는 변수들에 대한 규정이다.

② X.25

패킷망에서 패킷형 단말기를 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정이다.

③ X.28

문자형 비패킷 단말기와 PAD간에 주고 받는 명령과 응답에 대한 규정이다.

④ X.29

패킷형 단말기와 문자형 비패킷 단말기의 통신 규정이다.

⑤ X.75

패킷망 상호 간의 접속을 위한 신호 방식 규정

 

 

3) 가상 회선 방식

패킷을 전송하기 전에 미리 가상적인 경로을 확보하여 전송하는 방식으로 삽입 흐름이나 오류 제어를 서브넷(부 네트워크)에서 지원하기 때문에 데이터그램 방식보다 오류가 적다. 또한 패킷의 송신 순서와 수신 순서가 바뀌지 않기 때문에 데이터그램 방식에 비해 복잡하지 않다.

 

① 단말기 상호간에 논리적인 가상 통로 회선을 미리 설정하여 송신자와 수신자 사이의 연결을 확립한 후에 설정된 경로를 따라서 패킷들을 순서적으로 운반하는 방식이다.

② 정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정된다.

③ 패킷의 발생 순서대로 전송된다.

④ 통신이 이루어지는 컴퓨터 사이에 데이터 전송의 안정성과 신뢰성이 보장된다.

⑤ 별도의 호(Call) 설정 과정이 있다는 것이 회선 교환 방식과의 공통점이다.

 

 

4) 데이터그램 방식

데이터 전송 시 일정 크기의 데이터 단위로 쪼개어 특정 경로의 설정 없이 전송되는 방식으로 패킷에 독립성을 부여하여 중간 노드에 문제가 발생하여도 우회하여 목적지에 도착할 수 있는 방식이다. 따라서 목적지가 같은 패킷이라도 다른 전송로를 진행할 수 있어서 매우 융통성이 있고 소수의 패킷을 전송하는 경우에 유리하다. 데이터그램 패킷은 언제든 순서가 뒤바뀔 수 있기 때문에 수신측에서는 순서적으로 재 조립해야 한다.

 

① 연결 경로를 설정하지 않고 인접한 노드들의 트래픽(전송량) 상황을 감안하여 각각의 패킷들을 순서에 상관없이 독립적으로 운반하는 방식이다.

② 패킷마다 전송 경로가 다르므로 패킷은 목적지의 완전한 주소를 가져야 한다.

③ 네트워크의 상황에 따라서 적절한 경로로 패킷을 전송하기 때문에 융통성이 좋다.

④ 순서에 상관없이 여러 경로를 통해 도착한 패킷들은 수신 측에서 순서를 재 정리한다.

 

5) 데이터그램 패킷 방식과 가상 회선 패킷 방식의 비교

데이터그램 패킷 방식	가상 회선 패킷 방식
- 경로가 고정적이지 않다 (독립적) - 호 설정이 필요 없다. - 목적지 주소를 각각 부여한다.   - 오류 발생 시 교환기에서 삭제한다. - 패킷 전송 순서가 바뀔수 있다. - 전송량이 적을 때 유리하다. - 북미식이다.	- 경로를 확보한 후 패킷 전송 (종속적) - 호 설정이 필요하다. - 초기 설정이 필요하다. - 목적지 주소를 초기 설정 시에 부여. - 오류 발생 시 교환기에서 지원한다. - 패킷 전송 순서가 바뀌지 않는다. - 전송량이 많을 때 유리하다. - 유럽식이다.