지상 ATM망과 위성 TDMA망2003/12/28 356

지상 ATM망과 위성 TDMA망과의 연동

http://www.dapis.go.kr/journal/200205/j113.html

현대사회는 보다 빠르고 정확한 것을 원한다. 이것을 충족하기 위해 다양한 특성을 갖는 멀티미디어 서비스에 대한 요구사항을 수용하기 위해 통합 네트워크에 대한 연구 및 기술발전이 눈부시게 이루어져 왔다. 대표적인 예로 지상 ATM망과 위성 TDMA망이 있다. 지상 ATM망의 경우 전송 측에서 보낸 정보나 서로 다른 전송률, 요구되는 서비스의 품질(QOS), 트래픽의 상이한 특성에 구애받지 않고 성공적으로 데이터를 전송할 수 있다. 반면에 위성 TDMA망의 경우 시간을 분할하여 정보를 전송하는 방식이다. 즉, 어떠한 정보를 전송하는데 있어 시간이라는 자원을 효율적으로 이용하는 것이다.

지상 ATM망 개요

　1970년경부터 하나의 통합된 네트워크를 통하여 음성 및 영상 그리고 그래픽, 데이터 등 서로 다른 특성을 갖는 다양한 데이터서비스에 대한 요구사항을 수용할 수 있는 `통합네트워크’를 구상하게 되었다. 일차적으로 아날로그 통신방식에서 디지털 통신방식으로 바꾸고 이러한 디지털 방식을 기반으로 하는 모든 정보서비스를 통합하는 `종합정보통신망(ISDN:Intergrated Service Digital Network)’이 1970년대말에 확립되었으며, 필요한 세부적인 기술 사항이 1988년에 ITU-T에 의해 표준화 권고안으로 확정되었다. 그전까지의 ISDN을 `협대역 종합정보통신망서비스(N-ISDN:Narrowband-ISDN)’라 부른다. N-ISDN서비스에 천연색 동화상 서비스를 포함하였으나 N-ISDN의 기본 전송속도인 64Kbps로는 화상의 품질이 좋지 못하였다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 보다 확장된 개념이 구체화되어 광대역 종합 정보통신(B-ISDN:Broadband-ISDN)이 제안되었고, 이의 실현방법으로 비동기 전송방식인 ATM이 채택되었다.

　ATM(Asychronous Transfer Mode)은 비동기식 전송방식을 사용함으로써 발생하는 클럭의 차이를 공백(Empty) 혹은 미지정셀(Unassigned Cell)을 삽입하거나 제거함으로써 극복하고 있다. ATM은 연결지향방식으로 수신측의 주소를 전부 기입해 주는 대신 연결을 구별할 수 있는 정보를 PDU에 실어 보낸다. ATM 자체는 연결지향방식이지만 데이터 전송 자체는 매우 융통성이 있으며 연결지향과 비연결지향을 포함하는 다양한 형태의 네트워크 서비스를 수용할 수 있다.

지상 ATM망의 장단점

　ATM 방식은 엑세스 채널별로 정보의 유무에 따라 필요시에만 채널이 할당되므로 STM이 고정적으로 채널이 할당되는 것에 비해 전송효율을 증가시킬 수 있고, 채널 속도의 가변성으로 인해 다양한 속도의 서비스가 가능한 이점을 가지고 있다. 정보를 일정길이의 셀로 처리함으로써 서비스 추가에 유연성을 가짐과 동시에 고속 및 병렬 처리가 가능하며 정보의 전송량에 따라 셀을 동적으로 할당함으로써 전송망의 사용효율을 증대시키고 고정 및 가변 속도의 서비스도 가능하다. 망 내에서의 프로토콜을 간략화하며 하드웨어적으로 처리되는 셀 헤더의 가상채널번호(VCI) 가상경로번호(VPI)를 이용한 다중화 및 라우팅 등의 셀 전송에 필요한 최소한의 기능만 처리하도록 함으로써 회선 교환과 같은 고속성을 실현할 수 있는 장점을 가진다.

위성 TDMA망 개요

　한편 TDMA(Time Division Multiple Access)는 하나의 중계기를 매개로 하여 다수의 기지국이 다원 접속하여 동일 주파수대를 시간적으로 분할하여 신호가 겹치지 않도록 상호통신을 하는 시분할다중접속 방식을 말하며, 디지털 셀롤러폰 통신에 사용되는 기술이다. 동기식(Syncronous) TDMA와 비동기식(Asynchronous) TDMA가 있다. 동기식 신호의 송수신 기본 주기가 되는 시간 프레임이 고정된 길이를 가지므로 연결된 모든 기지국이 임의의 접속권을 가지고 있기 때문에 이들을 조절하는 특별한 방식을 적용한다. 다중화(Multiplexing)는 여러 개의 단말장치가 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하고 이를 수신측에서 원래의 형태로 분리해 주는 것을 의미하는데 한정된 전송로를 경제적으로 이용하기 위한 것이다. 위성통신 TDMA 방식에서는 하나의 중계기로 다수의 지구국이 모두 동일한 주파수대를 사용해서 시간적으로 중복되지 않도록 분할, 할당된 시간 슬롯 내에 디지털 신호를 버스트(Bust) 형태로 단속적으로 송출한다. 각국으로부터 송출된 신호는 중계기에서 시분할되어 전송되는데, 수신국에서는 이 신호를 복조해서 할당된 시간 슬롯으로부터 송신국을 식별하고 그 신호내의 주소번호로부터 자국 착신 신호를 검출하여 통신한다. TDMA에서는 하나의 중계기가 일시에 증폭하는 반송파가 하나뿐이기 때문에 혼변조의 문제가 없어서 중계기의 송신 전력을 100% 사용할 수 있다. 다양한 속도의 디지털 신호 전송이 용이하고, 접속국 수가 증가해도 중계기의 입력 차단(Input Back-Off)이 필요하지 않으며, 전송 용량이 다소 떨어질 뿐이다.

　CDMA는 각각의 통화마디와 데이터마디에 코드를 붙여 동시에 여러 개의 통신이 이루어지게 한 것이다. CDMA 방식은 가입자별로 다른 코드를 할당하기 때문에 코드 채널의 수만큼 여러 가입자가 동시에 통화할 수 있는 방식이다. CDMA방식은 기존 한 채널의 아날로그 점유 주파수 폭을 확산시켜 광역 채널화(1.25MHz)하고 통화별로 각기 다른 코드를 부여하여 디지털화된 정보를 식별 코드와 함께 실어 전송함으로써 여러 가입자가 동시에 통화할 수 있는 방식인데 기존 아날로그 방식에 비해 약 10∼20배의 수용용량을 가지며 TDMA 방식보다 매우 우수한 통화품질을 제공한다. 광대역 CDMA 방식의 한 채널 주파수 대역폭은 5MHz 또는 그 이상이다. 따라서 음성뿐만 아니라 데이터, 영상, 멀티미디어 서비스까지 가능해진다. 이 기술은 기존의 NCDMA에 비해 전송 대역폭이 넓으므로 전파의 페이딩(Fading) 영향이 적으며 고품질의 데이터 전송이 가능하게 된다.

위성 TDMA망의 장단점

　반면 TDMA 방식은 하나의 중계장치로 다원 접속할 때 반송파가 일시에 증폭되어도 1개뿐이기 때문에 접속하는 국수가 증가해도 중계기를 포화영역에서 동작시킬 수 있으며, 다양한 속도의 신호 전송이 용이하고, 접속국 수가 증가해도 중계기의 입력 차단이 필요하지 않으며, 전송 용량이 다소 떨어질 뿐이다. 주파수 이용 효율을 높일 수 있고, 운용상의 유연성이 있는 장점이 있으며, 반면에 실제 전송할 데이터의 양에 상관없이 한 전송로의 데이터 전송시간을 일정한 시간폭으로 나누므로 효율이 떨어지는 단점이 있다.

　지상 ATM망과 위성 TDMA망의 경우, 비동기 전송방식으로 많이 사용되며 이 망을 사용하는 이동통신 계열에도 이들 지상 ATM망과 위성 TDMA망을 많이 선호하고 있다. 지상 ATM망의 경우에도 음성, 비디오, 데이터 등 통합된 네트워크의 전송을 위한 기반 기술이며, 광대역 정보통신의 실현방법으로 개발되고 있다. 위성 TDMA망의 경우에도 이동통신 계열에서 많이 사용되고 있으며 자료를 더욱 빠르고 정확하게 전달하기 위해 개발되고 있다. 이들 ATM망과 TDMA망의 경우 하나의 중계장치로 여러 곳으로 보낼 수 있는 연동관계를 유지할 수 있으며 앞으로도 더 많은 개발을 할 수 있는 것이다.

효율적 연동통해 네트워크 발전

　지금까지 지상 ATM망과 위성 TDMA망의 연동성의 기술에 대해 살펴보았다. 지상 ATM망의 장점과 위성 TDMA망의 장점을 주의 깊게 살펴 발전시키고 개선시켜야 할 것이다. 현재 사용되고 있는 이동통신계열의 경우에도 위에서 알아본 바와 같이 지상 ATM망이나 위성 TDMA망을 사용하고 있으며, 중계장치를 이용하는 것을 알 수 있었다. 지상 ATM망의 경우 전송 측에서 보낸 정보나 서로 다른 전송률, 요구되는 서비스의 품질, 트래픽의 상이한 특성에 구애받지 않고서 성공적으로 그 데이터를 전송하며 위성 TDMA망의 경우, 시간을 분할하여 정보를 전송한다. 즉, 어떠한 정보를 전송하는데 있어 시간이라는 자원을 효율적으로 이용하는 것이다. 또한 지상 ATM망과 위성 TDMA망의 연동을 알아보았는데 그 내용으로는 신호의 송수신 기본주기가 되는 시간 프레임의 고정된 길이를 가지므로 연결된 모든 기지국이 각각에게 할당된 시간에 데이터를 전송하는 것이 보장됨을 알 수 있다. 이들 지상 ATM망과 위성 TDMA망과의 연동을 하면, 한 개의 중계장치로 다원접속할 때 반송파가 일시에 증폭되어도 1개파이기 때문에 접속하는 국수가 증가해도 중계기를 포화영역에서 동작시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 이들 망의 장점과 단점을 파악하는 것은 지상 ATM망과 위성 TDMA망의 연동성을 파악하는데 중요한 요소이다. 이와 같이 두 망의 효율적인 연동을 통해 현재의 네트워크 기반이 한층 더 발전하는 기술적 요소로 작용할 수 있을 것이다.