2부8장 정보화 사회의 총아, ISDN

정보화 사회에서 정보는 그 무엇보다도 큰 가치를 가지게 되므로 정보의 빠른 유통을 위한 요구가 사회적으로 증대되게 되었고, 이러한 요구를 충족시키기 위하여 컴퓨터의 디지틀 기술과 데이터 통신 기술의 결합을 통한 새로운 통신 서비스가 개발되어 제공되어 왔다.

그러나, 서비스 별로 별도의 전송매체와 인터페이스를 사용함으로써 비효율적이면서 사용과 운용상 많은 문제점을 안고 있었다. 이에 다양한 서비스를 동일한 인터페이스를 통하여 통합적으로 제공하기 위한 새로운 망인 ISDN이 이러한 가입자의 요구와 발달된 통신 기술을 바탕으로 출현하게 되었다.

ISDN 의 서비스는 크게 베어러 서비스(bearer service)와 텔레서비스(tele-service)로 나눌 수 있다. 베어러 서비스는 음성, 데이터, 동화상 등의 정보를 실시간으로 전송할 수 있는 기능을 제공하며, 텔레서비스는 베어러 서비스의 정보 전송기능에 정보를 처리할 수 있는 기능을 추가한 서비스이다.

사용자가 이러한 서비스를 제공받으려면 ISDN망에 접근하여야 한다. 사용자는 베이직 레이트(BRI, basic rate interface) 또는 프라이머리 레이트(PRI, primary rate interface)의 속도로 망에 접근할 수 있다. 사용자가 베이직 레이트로 접근할 때, 망에서는 64Kbps의 용량을 갖는 채널(B 채널) 두개와 16Kbps의 용량을 갖는 채널(D 채널) 한 개를 사용자에게 할당한다. 이것을 2B+D 라 한다. B 채널은 사용자 데이터를 전송하기 위한 채널이며, D채널은 제어정보를 전송하기 위한 채널이다. 사용자가 프라이머리 레이트로 망에 접근할 때, 망에서는 1.544 Mbps (23B + D, 미국, 캐나다, 일본) 또는 2.048 Mbps (30B + D, 유럽)의 전송 용량을 사용자에게 할당한다.

(사용자 - 망) 또는 (사용자 - 사용자) 간의 연결을 위하여 ISDN은 크게 두 개의 데이터 링크 계층 프로토콜을 갖는다. 하나는 D 채널 데이터를 전송하기 위한 LAPD프로토콜이며, 다른 하나는 B채널 데이터를 전송하기 위한 LAPB 프로토콜이다.

ISDN의 서비스는 베어러 서비스와 텔레서비스 등으로 분류되거나, 베이직 서비스(basic service) 와 텔레 서비스 등으로 분류된다.

ISDN망은 베어러 서비스 사용자에게 정보 전송 기능만을 제공한다. 따라서 베어러 서비스 사용자는 ISDN망을 단순한 정보 전송의 수단으로만 이용하게 된다. ITU-T 에서는 10개의 회선 모드 베어러 서비스와 3개의 패킷 모드 베어러 서비스를 정의하고 있다.

회선 모드 베어러 서비스의 경우, 사용자 정보는 B 채널을 통하여 전송되며, 제어 정보는 D채널을 통하여 전송된다. 대표적인 몇 개의 회선 모드 베어러 서비스는 다음과 같은 것들이 있다.

● 제한되지 않은 64Kbps, 구조화된 8-kHz (64Kbps Unrestricted, 8-kHz Structured) 서비스

● 64Kbps, 구조화된 8-kHz, 언어 정보전송에 사용 가능(64Kbps, 8-kHz Structured, Usable for Speech Information) 서비스

● 제한되지 않은 다중-레이트, 구조화된 8-kHz (Multiple-Rate 64Kbps Unrestricted , 8-kHz Structured) 서비스

● 가상 호와 영구적 가상 회선 (Virtual Call and Permanent Virtual Circuit) 서비스
망 내에서 교환적으로 연결되는 가상 회선 또는 영구적인 가상 회선 상에서 기존의 패킷 망 인터페이스를 제공한다.

이 절에서는 사용자가 ISDN 망에 접근하는데 관련된 사용자-망 인터페이스와 사용자 서비스를 지원하기 위한 망 내의 구조 등을 설명하기로 한다.

사용자가 망에 접근할 경우 사용자에게 할당되는 전체 전송 채널은 B, D, 또는 H 채널의 조합으로 이루어진다.

B 채널은 사용자의 일반 정보를 전송하기 위한 채널이다. 사용자는 B 채널을 통해서 임의의 정보를 전송할 수 있으며, B 채널을 통해서 전송되는 데이터는 망 내에서 수정되거나 처리되지 않는다. 또한, 필요한 경우에는 하나의 B 채널을 여러 개의 부채널로 구성할 수도 있으나 하나의 B 채널 데이터는 전부 같은 곳으로 전송된다. B 채널 상에는 회선 교환형 연결, 패킷 교환형 연결, 또는 반영구(semipermanent) 연결 등이 설정될 수 있다.

D 채널은 B 채널의 회선 교환형 연결을 제어하기 위한 신호 정보의 전송에 사용되거나, 전송할 신호 정보가 없을 경우에는 패킷 교환 서비스에 사용될 수 있다.
H채널은 대용량의 사용자 정보를 전송하기 위한 채널이다.

현재 ISDN에서 정의되어 사용자에게 할당되는 채널의 조합은 베이직 접근(basic access)과 프라이머리 접근(primary access)의 두 가지 종류가 있다.

	용 량	구 성	B 채널	D 채널
베이직 접근 ( BRI )	192 Kbps	2B + D + 동기 및 프레이밍	64 Kbps	16 Kbps
프라이머리 접근 ( PRI )	1.544 Mbps	23B + D		64 Kbps
프라이머리 접근 ( PRI )	2.048 Mbps	30B + D		64 Kbps

베이직 접근은 양방향(full-duplex) 64 Kbps 의 전송 용량을 갖는 B 채널 두개와, 양방향 16Kbps의 전송 용량을 갖는 하나의 D 채널로서 구성된다. 단순 계산의 결과는 144 kbps 이지만, 프레이밍(framing)과 동기 등의 오버헤드로 인하여 베이직 접근에 할당되는 실제의 용량은 192 Kbps 이다.

사용자가 필요한 경우, 2B + D 대신 B + D 또는 D 채널만을 제공 받을 수도 있다. 베이직 접근 서비스는 가정이나 소규모 사무실 등의 사용자를 위하여 만들어졌다. 망에서는 베이직 접근 서비스를 위하여 하나의 물리적 인터페이스를 제공하며, 사용자는 이와 연결된 다기능 ISDN 단말기를 이용하여 여러 개의 서비스를 동시에 제공받을 수 있다.

프라이머리 접근은 대용량을 필요로 하는 사용자를 위하여 구성되어 있다. 기본적인 속도는 1.544 Mbps (미국, 캐나다, 일본) 또는 2.048 Mbps(유럽)이다. 1.544 Mbps의 용량은 23B+D로 이루어지며 2.048 Mbps 는 30B + D 로 이루어진다. 이때 주의할 점은 베이직 접근과는 다르게 D채널의 용량이 64 Kbps 이라는 것이다. 사용자가 이러한 기본적 접근 용량보다 작거나 많은 용량이 필요할 경우에도 망에서는 이를 지원할 수 있다.

(사용자 - 망) 간의 기능적 인터페이스 구조는 다음의 <그림 3.2>와 같다.

NT1은 OSI 물리 계층에 해당하는 기능을 수행한다. NT1 은 ISDN 망에 의하여 제어되는 장비로서 망의 종단에 위치한다. 그리고, 다중 채널을 지원하여 사용자가 전송한 각 채널의 데이터가 NT1에서 다중화 된다. 또한 여러 종류의 사용자 장비들이 NT1으로부터 멀티드롭(Multidrop)형태로 구성될 수 있다.

NT2는 필요에 따라서 OSI계층3까지의 기능을 제공하는 장비로 스위칭과 집중(concentration) 등의 일을 수행한다. 이러한 장비로는 계층 1, 2, 3 기능을 수행하는 디지털 구내 교환기(PBX)와 LAN 그리고 계층1, 2의 기능을 수행하는 터미널 제어기 등이 있을 수 있다.

TE란 사용자 장비를 의미한다. TE1은 표준화된 ISDN 인터페이스를 지원하지 않는 장비로서 TA를 통하여 ISDN에 연결될 수 있다.

이렇게 (사용자 - 망) 인터페이스를 정의하면 기능적 구조를 갖는 각 요소들 사이에 참조점(reference point)들이 나타난다. 참조점은 T, S, R 등이 있다. 참조점들은 ISDN 단말 장치가 연결될 수 있는 점이다. <그림 3.3>은 NT1, NT2 기능이 실제로 구현될 수 있는 예를 보여 주고 있다.

(사용자 - 망) 인터페이스를 위한 프로토콜 구조가 <그림 3.4>에 나타나 있다.

제어 신호 데이터 또는 사용자 데이터가 D 채널을 통하여 전송될 수 있음을 알 수 있다. D 채널 상에서 동작하는 프로토콜은 HDLC를 기반으로 하는 LAPD이다. LAPD 상위에는 B채널 연결을 설정하고 해제하기 위한 Q.931 호 제어 프로토콜과 X.25 패킷 계층 프로토콜 등이 있다.

B나 H채널은 회선 교환, 패킷 교환, 또는 반영구적 연결 서비스를 지원하기 위한 채널이다. 패킷 교환의 경우 데이터 링크 프로토콜은 LAPB가 사용된다.

ISDN은 종단 사용자 간의 정보 전송을 위하여 6개 종류의 서비스를 지원한다. 이들은 B 나 H 채널 상에서 지원되는 회선 교환 연결, 패킷 교환 연결, 반영구 연결, 그리고 프레임 릴레이 연결과 D 채널 상에서 이루어지는 패킷 교환 연결, 프레임 릴레이 연결 등이다. 이들 중 회선 교환 연결과 B채널 상의 패킷 교환 연결을 지원하기 위한 ISDN 연결 구조를 자세히 고찰하기로 한다.

다음의 그림에 회선교환 서비스를 지원하기 위한 ISDN 망의 프로토콜 구조가 나타나 있다.

ISDN 회선 교환 서비스에는 B 채널과 D채널이 사용된다. B 채널은 가입자들 간에 사용자 데이터를 전송하는 데 사용된다. 망에서는 B채널 데이터 전송을 위하여 물리 계층을 제공한다. D채널은 회선 교환 연결의 설정 및 해제에 사용된다. 연결의 설정 및 해제에 관련된 요청은 (사용자 - 망) 인터페이스에서 D채널을 통하여 망으로 전송되며, 망 내에서는 SS-7 (signaling system No. 7) 망에 의하여 수신측까지 전송된다. SS-7 망은 ISDN 망 내의 논리적인 망으로 호 처리에 관련된 기능을 수행한다.

< 그림 3.6 패킷 교환 서비스를 위한 ISDN 망과 프로토콜>
(패킷 교환기까지는 회선 교환연결)

패킷 교환 연결은 ISDN 과 분리되어 있는 PSPDN (packet switched public data network)을 이용하는 방법과 ISDN 망 내에서 패킷 교환 서비스를 지원하는 방안이 있다. PSPDN을 이용하는 경우, ISDN은 가입자와 PSPDN망 사이의 연결 기능만을 담당한다.

<그림 3.6>은 ISDN 망 내에서 패킷 교환 서비스를 지원할 때 망 내의 연결구조이다. 가입자는 처음에 D채널을 통하여 패킷 교환 서비스를 ISDN 망에 요청하며, 망 내의 패킷 교환기와 연결이 완료되면 이를 통하여 목적지 단말기와 패킷을 주고 받게 된다. 이 때, 패킷들이 망 내 패킷 교환기들 사이에서 전송되는 방식은 패킷 교환 프로토콜에 따라서 달라지게 된다. 따라서 ISDN망에서는 호 설정을 위한 SS-7프로토콜이 사용되지 않는다.

ISDN망에 연결된 종단의 단말기들은 주소(address)와 번호(number)에 의하여 구분된다. ISDN 번호는 망 내에서 호를 라우팅할 수 있는 충분한 정보를 갖는다. ISDN번호는 일반적으로 가입자가 ISDN에 접속하는 점으로 참조점 T에 해당된다고 생각할 수 있다.

ISDN주소는 ISDN번호와 ISDN부주소(subaddress)로 구성될 수 있다. 부주소는 망 내에서 호를 라우팅 하는데는 사용되지 않으며, 일반적으로 NT2에서 TE들을 구분하기 위하여 사용된다. ISDN주소는 각 단말장치를 구분하는 참조점 S에 해당한다고 생각할 수 있다.

ISDN 망이 완성될 때까지 ISDN 망은 기존에 존재하는 다른 망들과 함께 운용되어야 한다. 따라서 ISDN이 다른 망들과 연결될 수 있어야 하며, 이러한 방법에 관련된 사항들이 참조점으로 기술되었다.

LAPD는 D채널의 데이터 전송에 사용되며, 비연결형(unacknowledged)과 연결형(acknowledged)의 두 가지 전송 기능을 제공한다. 비연결형 정보 전송 서비스의 경우, 흐름 제어나 에러 제어 등의 기능을 제공하지 않는다. 연결형 정보전송 서비스는 HDLCLAPB 프로토콜과 유사하며, 데이터의 안정된 전송을 지원한다.

LAPD프레임의 주소부는 단말기를 구분하기 위한 TEI(Terminal Endpoint Identifier)와 단말기 내의 계층 3 사용자를 구분하기 위한 SAPI(Service Access Point Identifier)의 두 부분으로 나누어진다. 각 사용자 단말 장치에는 하나씩의 TEI값이 할당되며, 단말 집중기(terminal concentrator)와 같은 장치에는 여러 개의 TEI값이 할당될 수 있다. TEI값은 사용자의 인위적 조작으로 할당되거나, 단말 장치가 망에 연결될 때 자동적으로 할당될 수 있다. 자동적으로 할당되는 경우, 사용자는 단말 장치를 임의로 변경, 설치, 제거할 수 있는 장점을 갖는다. 각 SAPI값은 하나의 TEI내에서 유일하다. SAPI와 TEI값은 <표 3.2>와 같은 범위 내에서 할당된다.

	값	용 도
SAPI 값 할당	0	호 제어 과정
	16	X.25 패킷 계층을 이용한 패킷 통신
	32-61	프레임 릴레이 통신
	63	2계층 관리 과정
	기타	예약
TEI 값 할당	0-63	TEI 가 수동 할당된 사용자 장비용
	64-126	TEI 가 자동 할당된 사용자 장비용
	127	TEI 할당 과정에서 사용

따라서 단말 장비의 계층 3 사용자는 SAPI와 TEI값의 조합에 의하여 구분될 수 있다. TEI와 SAPI값의 조합을 DLCI(Data Link Connection Identifier, 데이터 링크 연결 구분자)라 한다.

LAPD 에서는 정보(information), 감독(supervisory), 그리고 비번호(unnumbered)의 3가지 프레임을 지원한다. 정보 프레임은 사용자 데이터를 전송하기 위한 프레임이다. 감독 프레임은 에러 제어 및 흐름 제어를 지원하는 프레임이다. 비번호 프레임은 링크의 설정과 해제에 사용되는 프레임이다.

이 프로토콜은 종단 사용자들이 하나의 B채널 상에서 여러 개의 논리적인 연결을 가질 수 있도록 지원하다. 그리고, I.465 / V.120 프로토콜을 매개로 하여 데이터를 주고 받을 수도 있다. 예를 들면, TE1과 TE2가 데이터를 주고 받을 경우 TE2를 지원하는 TA는 TE2 정보를 I.465/V.120 형태로 변경하며, TE1에서는 I.465/V.120 형태의 정보를 주고 받을 수 있는 기능을 제공한다.

TA는 사용자가 ISDN 인터페이스를 지원하지 못하는 기존 단말기를 갖고 ISDN망에 접근할 수 있는 기능을 제공한다. TA의 기능은 각 단말기가 지원하는 인터페이스의 종류에 따라서 달라지나, 일반적으로 다음과 같은 기능을 제공한다.

기본 호 제어에 관련된 ISDN 권고안은 호 제어의 일반적 절차를 기술한 Q.930(I.450)과 호 설정 과정을 기술한 Q.931(I.451) 등이 있다. Q.931에서는 회선교환 호와 패킷 교환 호 각 각에 관한 제어 절차를 기술하고 있다.

메시지들은 크게 연결 설정(call establishment)을 위한 메시지, 연결 정보 과정(call information phase) 메시지, 연결 해제(call clearing) 메시지, 그리고 기타(miscellaneous) 메시지 등으로 나눌 수 있다.

메시지	메시지 종류
연결 설정	ALTERING, CALL PROCEEDING, CONNECT, CONNECT ACKNOWLEDGE, PROGRESS, SETUP, SETUP ACKNOWLEDGE
연결 정보 과정	SUSPEND, SUSPEND ACKNOWLEDGE, SUSPEND REJECT, RESUME, RESUME ACKNOWLEDGE, RESUME REJECT, USER INFORMATION
연결 해제	DISCONNECT, RELEASE, RELEASE COMPLETE, RESTART, RESTART ACKNOWLEDGE
기타	CONGESTION CONTROL, FACILITY, INFORMATION, NOTIFY, STATUS, STATUS ENQUIRY

연결 설정을 위한 메시지는 연결 설정 과정에서 (연결 설정 개시자 - 망) 사이 또는 (망 - 연결 설정 응답자) 사이에서 전달되는 메시지들이다. 이러한 메시지들은 사용자에게 B 채널 연결을 설정할 수 있도록 하며, 망에서는 사용자가 요청한 연결에서 필요로 하는 요구를 지원할 수 있도록 한다.

연결 정보 과정 메시지들은 사용자가 연결을 설정한 후 연결을 해제하기 전에 연결에 관련되어 필요한 추가의 정보를 전송하거나, 연결을 잠시 중단(suspension)할 필요가 있을 경우에 사용된다. 연결 해제 메시지들은 연결을 해제할 때 사용되며, 기타 메시지들은 연결의 상태나 망의 성능 등에 관한 정보를 교환할 때 사용된다.

이러한 기능을 갖는 각 메시지들은 여러 가지의 정보 요소(information element)들로 구성된다. 베어러 기능 정보요소에 관하여 자세히 고찰 하기로 한다.

SETUP메시지의 가장 중요한 요소이며, 사용자가 요청한 베어러 서비스의 종류를 나타낸다. 또한 이러한 서비스를 지원하기 위하여 몇 개 계층의 프로토콜이 필요한 경우 이들 각 계층에서 필요로 하는 정보도 가질 수 있다. 베어러 기능 정보 요소의 내용은, 다른 정보 요소와는 다르게, 망 내에서 사용된다.

베어러 기능 정보 요소의 처음 2 옥텟은 다른 정보 요소와 마찬가지로 정보요소 구분자와 길이로 만들어 진다. 3번째 옥텟은 요구하는 베어러 기능이 ITU-T표준 기능 인가의 여부를 나타내는 부분이 있다. 또한 표준 기능일 경우, 여러 가지 표준기능 중에서 어떠한 기능인지를 구분할 수 있는 정보 전송 기능 부분이 있다.4번째 옥텟은 전송 모드 (패킷 또는 회선 모드)를 나타내는 부분과 회선 모드 연결인 경우 필요한 대역폭(64 Kbps, 2X64 Kbps, 384 Kbps, 1536 Kbps, 1920 Kbps)등을 기술할 수 있는 부분(정보 전송률)이 있다.

베어러 기능 정보 전송 요소의 옥텟 4뒤에 나타나는 모든 옥텟은 선택적으로 나타난다. 옥텟 4a에 나타나는 “구조” 부분은 연결의 동기에 관련된 정보를 갖고 있다. 현재까지, 옥텟 4a, 4b의 나머지 부분들로 나타낼 수 있는 것은 양방향 대칭적 전송구조를 제공하며 요구에 의하여 설정되는 점대점 구성 방식의 연결이다.

옥텟 5에 관련된 옥텟들(5a, 5b, 5c, 5d)은 서비스를 지원하기 위한 망 내의 물리 계층에 관한 정보를 갖는다. 옥텟 6은 Q.921(I.441) 또는 X.25계층 2를 위한 정보를 갖고 있으며, 옥텟 7은 Q.931(I.451) 또는 X.25 계층 3에 관한 정보를 갖는다.

권고안 Q.932는 부가 서비스 제어를 위한 일반적 과정을 기술하고 있다. Q.932에서 제공하고 있는 연결 제어형 부가 서비스는 키패드(keypad) 프로토콜, 특징 키 관리(feature key management) 프로토콜, 또는 기능적(functional) 프로토콜 등을 이용하여 제어 될 수 있다.

키패드 또는 특정 키 관리 프로토콜은 각 각의 키들을 누르거나(키패드) 특정 키를 누름으로써 부가 서비스 연결을 제어하는 방법이다. 단순한 버튼 조작 이상의 기능을 갖는 단말기의 경우에는 기능적 프로토콜을 이용하여 보다 효율적인 부가 서비스 제어를 지원할 수 있다.

우리나라에서는 ‘90년부터 ISDN 시범사업을 추진해 왔으며, 현재 11개 도시에 2,600 가입자를 대상으로 상용서비스를 제공하고 있다. 그 동안의 ISDN 시범사업을 통하여 상용서비스 제공에 필요한 기본 기술과 망운용기술 등에 대한 많은 경험을 축적하여 왔으나 실질적인 사용서비스 제공을 위한 망의 안정성 확보, 타 망과의 서비스 연동, 단말의 저가화, 유지보수, 대국민 홍보 및 응용서비스 개발 등에 있어 좀 더 많은 관심을 쏟아야 할 상황이다.

제2부 원거리 통신망 입문(WAN)

제8장 정보화 사회의 총아, ISDN