Asynchronous Transfer Mode (ATM)
1. 개념
ATM(Asynchronous Transfer Mode)는 고속 네트워크 환경에서 데이터, 음성, 비디오 등의 멀티미디어 트래픽을 고정 크기 셀(cell) 형태로 전송하는 패킷 기반 전송 기술입니다.
- 셀(Cell): 고정된 크기(53바이트)로 구성된 전송 단위.
- 네트워크 트래픽의 효율적인 전송과 품질 보장을 목표로 개발.
2. 등장배경 & 목적
등장배경
- 1980년대 말, 데이터 통신과 음성/영상 트래픽의 폭증으로 기존 TDM(Time Division Multiplexing) 방식의 한계 발생.
- 다양한 트래픽(음성, 데이터, 비디오)을 단일 네트워크에서 효율적으로 처리하기 위한 기술 필요.
목적
- 고속 전송: 네트워크 대역폭 최대화.
- 멀티미디어 트래픽 지원: 데이터, 음성, 비디오 트래픽을 동일한 인프라에서 전송.
- QoS(Quality of Service) 보장: 각 트래픽 유형에 맞는 전송 품질 보장.
- 네트워크 통합: 데이터 및 전통적인 음성 네트워크 통합.
3. 역할
ATM은 고속 백본 네트워크 및 WAN(Wide Area Network)에서 멀티미디어 트래픽을 효율적으로 전송하기 위해 다음과 같은 역할을 수행합니다:
1. 고속 데이터 전송: 높은 대역폭을 활용하여 실시간 데이터 전송.
2. 트래픽 관리: 고정 크기의 셀을 사용하여 다양한 트래픽을 균일하게 처리.
3. QoS 보장: 실시간 트래픽(예: 음성, 비디오)에 우선순위를 부여하여 안정적인 품질 제공.
4. 서비스 통합: 데이터, 음성, 비디오 서비스를 동일한 네트워크에서 처리.
4. 구성요소
1) ATM 셀(Cell)
- 크기: 53바이트로 고정.
- 헤더: 5바이트(제어 정보).
- 페이로드: 48바이트(실제 데이터).
- 고정 크기로 설계되어 처리 속도가 빠르고 예측 가능.
2) ATM 계층 모델
ATM은 세 가지 주요 계층으로 구성됩니다:
1. ATM 물리 계층
- 데이터 링크의 물리적 전송을 담당.
- SONET/SDH와 같은 고속 네트워크 기술 사용.
-
ATM 계층
- ATM 셀의 생성, 라우팅, 전송을 관리.
- 연결지향 방식으로 동작.
-
AAL(ATM Adaptation Layer)
- 상위 계층 데이터(IP, 음성, 비디오 등)를 ATM 셀로 변환 및 재조립.
- 주요 AAL 유형:
- AAL1: 실시간 트래픽(음성, 비디오).
- AAL2: 변동 대역폭 트래픽.
- AAL5: 데이터 트래픽(IP, 프레임 릴레이).
3) 전송 방식
ATM은 가상 연결(Virtual Circuit) 기반으로 데이터를 전송:
- PVC(Permanent Virtual Circuit): 고정 경로.
- SVC(Switched Virtual Circuit): 동적 경로 설정.
5. 시간순 작동 순서
1) 데이터 입력
- 상위 계층(IP 패킷, 음성, 비디오 데이터)이 ATM 네트워크로 입력.
2) 데이터 분할
- 입력 데이터를 48바이트 단위로 분할하고 5바이트 헤더를 추가하여 53바이트 크기의 셀 생성.
3) 경로 설정
- PVC 또는 SVC를 통해 데이터를 전달할 가상 경로를 설정.
4) 셀 전송
- 셀은 ATM 네트워크의 스위치를 통해 목적지로 전달.
5) 데이터 복원
- 목적지에서 ATM 셀이 재조합되어 원래 데이터로 복원.
6. 종류 및 기술적 특징
1) 트래픽 클래스
ATM은 다양한 트래픽 유형을 지원하며, 각각에 적합한 QoS를 제공합니다:
1. CBR(Constant Bit Rate):
- 일정 대역폭이 필요한 실시간 트래픽(예: 음성, 비디오).
- VBR(Variable Bit Rate):
- 가변 대역폭이 필요한 트래픽(예: 비디오 스트리밍).
- UBR(Unspecified Bit Rate):
- QoS 보장이 필요 없는 트래픽(예: 파일 전송).
- ABR(Available Bit Rate):
- 가용 대역폭에 따라 전송 속도가 조정되는 트래픽.
7. 장단점
장점
- QoS 보장: 다양한 트래픽 유형에 대해 높은 품질 제공.
- 고속 전송: 고정 크기 셀 사용으로 데이터 처리 속도 증가.
- 멀티미디어 통합: 음성, 데이터, 비디오를 단일 네트워크에서 처리.
- 확장성: 네트워크 확장이 용이.
단점
- 복잡성: 셀 기반 전송 구조와 관리 방식이 복잡.
- 비용 문제: 초기 장비 구축 비용이 높음.
- 비효율성: 작은 트래픽을 처리할 때 오버헤드 증가.
8. 전망 & 개선점
전망
- ATM은 한때 유망한 기술로 널리 사용되었지만, 현재는 IP 기반 기술(MPLS, Ethernet)로 대체되는 추세.
- QoS 요구 사항이 낮아진 현대 인터넷 환경에서 ATM의 역할이 축소.
개선점
- IP 통합: IP와의 호환성을 높이는 방식으로 활용 가능.
- 비용 절감: 더 경제적인 장비 개발로 재도입 가능성.
- QoS 재활용: 실시간 트래픽이 많은 네트워크에서 QoS 기술을 차용.
9. 요약
ATM은 고정 크기의 셀을 사용하여 고속 전송, QoS 보장, 멀티미디어 통합을 가능하게 한 혁신적인 네트워크 기술입니다.
현재는 이더넷과 MPLS 같은 더 간단하고 저렴한 기술로 대체되고 있지만, QoS 기술과 같은 ATM의 핵심 개념은 여전히 다양한 네트워크에서 사용되고 있습니다.
