비동기 전송 모드

비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode, ATM)는 고정된 길이의 셀(cell) 단위로 데이터를 전송하는 고속 패킷 전환 기술이다. 통신 품질 보장(QoS)이 필요한 음성, 영상, 데이터 트래픽을 동시에 처리할 수 있도록 설계되었으며, 주로 광대역 네트워크(B-ISDN)에서 사용되었다.

개요

ATM은 각 전송 단위를 53바이트 셀로 고정하여 전송하며, 이 셀은 5바이트 헤더와 48바이트 페이로드(payload)로 구성된다. 이러한 고정 길이 구조는 하드웨어 기반 스위칭을 용이하게 하여 빠른 전송 속도를 가능하게 한다.

역사

• 1980년대 후반 ITU-T(당시 CCITT)에서 B-ISDN(Broadband ISDN)의 전송 기술로 개발됨
• 음성, 데이터, 영상 트래픽을 단일 네트워크에서 통합 처리하는 것이 목표
• 1990년대 중반부터 대형 통신사, 대학 캠퍼스, 기업 백본망에서 채택
• 그러나 이후 이더넷(Ethernet)의 기술적 발전 및 IP 기반 인터넷 확산으로 주류에서 밀려남

현재의 위치

• ATM은 현재 광범위하게는 사용되지 않으며 대부분 IP/Ethernet 기반 네트워크로 대체됨
• 일부 레거시 통신 인프라, 금융권 네트워크, 산업 시스템에서 제한적으로 사용 중
• ATM 기술은 MPLS, DiffServ 등의 QoS 기술과 개념적으로 연결되며 현대 QoS 설계에 영향을 미침

셀 구조

• 헤더(5바이트)
  • 가상 경로 식별자(VPI), 가상 채널 식별자(VCI), 오류 검출, 흐름 제어 정보 포함
• 페이로드(48바이트)
  • 실제 사용자 데이터

전송 방식

ATM은 패킷 교환 방식과 회선 교환 방식의 장점을 혼합한 구조로, 다음과 같은 특징을 가진다.

• 고정 길이 셀 기반의 전송
• 셀 단위의 다중화(statistical multiplexing)
• 가상 경로/채널을 통한 연결지향적 전송
• 트래픽 클래스에 따른 QoS 보장

전송 단계

1. 연결 설정: 논리적 연결(VC) 설정

2. 셀 분할: 데이터 스트림을 48바이트 단위로 분할

3. 셀 전송: 각 셀에 헤더를 붙여 전송

4. 셀 조립: 수신 측에서 원래의 데이터로 재조립

QoS 클래스

ATM은 다양한 서비스 품질 수준을 제공하기 위해 다음과 같은 트래픽 클래스들을 정의한다.

• CBR (Constant Bit Rate): 고정 대역폭 – 음성, 실시간 영상
• VBR (Variable Bit Rate): 가변 대역폭 – 압축 영상 등
• ABR (Available Bit Rate): 가능한 대역폭 내에서 전송
• UBR (Unspecified Bit Rate): 비보장 트래픽 – 일반 데이터

장점

• 고정 길이 셀로 인해 예측 가능한 지연 및 고속 전환 가능
• 음성, 영상, 데이터 통합 전송 지원
• QoS 제공을 통한 고신뢰 멀티미디어 트래픽 처리
• 확장성: 근거리망부터 광대역 백본까지 지원

단점

• 고정된 셀 크기로 인한 작은 페이로드 → 헤더 비율이 높음
• IP 기반 트래픽과의 통합에 한계가 있었음
• 장비 및 관리 복잡성, 비용 문제로 현재는 거의 사용되지 않음

활용 예

• 초기 고속 백본 네트워크 (대학, 병원, 대기업 내부망 등)
• 통신 사업자의 브로드밴드 서비스 백엔드
• 일부 금융 전산망 및 산업 제어 네트워크
• ATM over DSL (Digital Subscriber Line)의 백엔드 전송 기술로 사용되기도 했음

같이 보기

• 동기 전송 모드
• 패킷 교환
• 회선 교환
• QoS
• IP over ATM

참고 문헌

• Stallings, W. (2007). Data and Computer Communications. Pearson.
• Tanenbaum, A. S., & Wetherall, D. J. (2011). Computer Networks. Pearson.
• ITU-T Recommendation I.150 – B-ISDN ATM Functional Characteristics