멀티미디어 통신에 적합한 셀 릴레이

셀 릴레이는 ATM(비동기 전송 모드)기술을 사용하여 프레임 릴레이보다 고속의 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있는 방식이다. 150Mbit/s 이상의 초고속 데이터 전송이 가능하므로 향후 멀티미디어 시대를 뒷받침할 수 있는 기술로 기대되고 있다.

전화, ISDN 등과 같은 회선 교환이나 전용 회선은 전송 속도가 정해져 있으므로 전송하는 정보 신호의 비트별 시간 간격이 일정하다. 따라서 실시간성을 요구하는 음성 통신이나 영상 통신 등에 적합하다.

그러나 버스트성이 강하고 복수 거점에 연결되는 LAN간 통신이나 센터 엔드형의 데이터 통신에서는 통계 다중과 논리 다중이 불가능한 전용 회선이나 회선 교환은 반드시 경제적이지는 않다.

이러한 목적에는 프레임 릴레이가 적합하지만 1.5M∼2Mbit/s가 한계이므로 초고속 전송에는 사용할 수 없다. 또한 프레임 간격이나 지연의 문제가 있기 때문에 실시간성이 강한 통신에는 부적당하다.

따라서 음성과 영상, 다양한 형태의 데이터 통신을 통합하여 다루는 멀티미디어 통신에는 전용 회선과 프레임 릴레이 양쪽의 특징을 겸비하고 있는 ATM을 이용한 셀 릴레이가 고안되었다.

정보를 셀 형태로 분할하여 전송

ATM은 모든 정보 신호를 48바이트 씩 구분하여 블록으로 분할하고, 각각에 5바이트의 헤더를 붙인 「셀」로 만들어 전송ㆍ교환하는 전송(轉送) 방법이다(그림 1). 저속 신호일 때는 단위 시간에 보내는 셀의 수를 적게 하고, 고속 신호일 때는 셀의 수를 많게 함으로써 다양한 전송 속도의 정보에 유연하게 대응할 수 있다. 버스트성이 강한 정보에서는 신호가 발생했을 때만 셀을 보낸다.

전화망이나 ISDN 등의 회선 교환에서는 전송 속도가 64kbit/s의 정수배로 고정되어 있으므로 그 이외의 신호는 받아들이지 않으며, 단말은 망의 클록에 동기화되어 있다. 이에 반해 ATM에서는 신호를 셀로 분할하여 보내기 때문에 단말은 망과 비동기이며, 전송 속도도 자유롭다. 비동기 전송 모드라는 명칭은 여기에서 유래한다.

헤더의 번호는 가상 회선(VC)을 나타내는 VCI와 VC를 여러 개 묶은 가상 경로(path)를 나타내는 VPI로 구성된다(그림 2). 셀 릴레이에서도 프레임 릴레이와 마찬가지로 하나의 물리 회선에 여러 개의 VC를 설정할 수 있고, VC별로 여러 상대와 동시에 통신할 수 있다. 상대처는 VPI와 VCI를 보고 식별한다.

또한 다중화는 셀 단위에 따라 도착순으로 전송로에 송출함으로써 실현한다. 셀을 간격없이 나열하기 때문에 어떤 정보가 와도 전송로를 효율적으로 사용할 수 있다.

두 개 이상의 셀이 동시에 도착한 경우 하나만을 먼저 보내고, 나머지는 공간이 생길 때까지 기다린다. 이 때문에 너무 많은 수의 셀이 모이면, 대기용 버퍼 메모리에서 셀이 넘쳐 폐기된다. 정보에 따라서는 셀의 지연과 폐기가 치명적인 것이므로 그러한 셀에는 헤더에서 우선 셀이라는 것을 나타내고, 다른 셀보다 먼저 보내도록 한다.

하드웨어 스위치로 고속 교환

프레임 릴레이 교환기에서는 전송하는 프레임을 교환기의 메모리에 축적하고, 소프트웨어 처리로 상대에게 송신한다. 이에 반해 셀 릴레이의 ATM교환기에서는 전자 회로의 고속 스위치가 헤더 번호에 따라서 직접 셀을 상대의 전송로에 송출한다. 고정 길이가 짧은 셀을 하드웨어만으로 교환하므로 수백 Mbit/s의 초고속 교환이 가능하다. 셀은 ATM 교환기를 차례로 릴레이하여 전송되기 때문에 셀 릴레이라 불린다.

셀 릴레이에서의 데이터 전송 속도는 VC마다 피크 셀 레이트(PCR)로 지정한다. 그러나 실제로는 VC마다 PCR을 지정하면 통계 다중 효과를 얻기 어렵기 때문에 VP단위로 PCR을 할당한다. 셀 릴레이 교환기는 릴레이용 VP의 셀 소통 상황을 감시하고, 새로운 통신 요구가 일어난 경우에 접수가 가능한지 어떤지를 판단하는 기능을 갖고 있다.

간단한 용어해설

☞ 통계 다중

음성과 영상, 데이터 등의 정보는 시시각각 변화하면서 발생하는 것이 보통이다. 패킷통신, 프레임 릴레이, ATM에서는 정보가 발생했을 때만 정보신호를 보낼 수 있기 때문에 어떤 채널의 정보 전송량이 적을 때는 다른 채널에서 발생한 정보를 보낼 수 있게 된다. 확률적인 요소가 들어가지만 이것을 통계 다중화하면 되고, 다수의 채널을 모으면 전송로를 효율적으로 이용할 수 있다.

☞ ATM(asynchronous transfer mode)

비동기 전송모드. B-ISDN(광대역  ISDN)에서의 다채로운 정보의 효율적인 전송 방식으로 개발되어 ITU-T에서 표준화되었다. ATM에 대해서 현재의 전화망과  N-ISDN(협대역 ISDN)에서 사용되고 있는 회선 교환 및 동기 다중의 전송방식은 STM(synchronous transfer mode : 동기 전송모드)라 한다.

☞ 가상회선(VC : virtual circuit)

셀 릴레이도 프레임 릴레이와 같은 PVC(상대 고정 정보)와 SVC(상대 선택 정보)가 있지만 현재 서비스되고 있는 것은 PVC뿐이다.

☞ peak cell rate

각  VP/VC가 최대 셀 속도를 말한다. 각 VP/VC에 있어서 셀을 망에 송출할 수 있는 시간 간격의 최소치의 역수에 상당한다. 망내에서 상한을 규정하는 것은 셀의 전송이 이 시간간격을 지키며 실시된다. 그러나 통신측에서 등간격으로 셀을 전송해도 셀의 대기 등에 의해 반드시 등간격을 유지할 수 있다고는 할 수 없다. 그래서 본래의 셀 위치를 변형된 최대값을 셀 지연 변동 허용치로 규정하고 있다.