[네트워크] 1.2 네트워크의 가장자리

▶ 종단 시스템

: 인터넷에 연결되는 컴퓨터와 그 밖의 장치

• 데스크톱 컴퓨터, 서버, 이동 컴퓨터 등
• 종단 시스템 = 호스트(host)
  - 클라이언트(client)
  - 서버(server)

 

1.2.1 접속 네트워크(access network)

: 종단 시스템을 그 종단 시스템으로부터 먼 거리에 있는 다른 종단 시스템까지의 경로상에 있는 첫 번째 라우터(가장자리 라우터; edge router)에 연결하는 네트워크

 

가정 접속: DSL, 케이블, FTTH, 5G 고정 무선

▶ DSL(digital subscriber line)

DSL 인터넷 접속

• 가장 널리 보급된 광대역 가정 접속 유형
• 일반적으로 가정은 유선 로컬 전화 서비스를 제공하는 같은 지역 전화 회사(telco)로부터 DSL 인터넷 접속 서비스를 받는다. 따라서 DSL을 사용할 때 고객의 텔코(telco)가 ISP(Internet Service Provider)도 된다.
• 고객의 DSL 모뎀은 텔코의 지역 중앙국(central office, CO)에 위치한 DSLAM(digital subscriber line access multiplexer)과 데이터를 교환하기 위해 기존 전화 회선을 이용한다. 가정의 DSL 모뎀은 디지털 데이터를 받아서 전화선을 통해 CO로 전송하기 위해 고주파 신호로 변환한다.
• 단일 DSL 링크가 3개의 분리된 링크인 것처럼 보이게 하여 하나의 전화 회선과 인터넷 연결이 동시에 DSL 링크를 공유할 수 있게 한다. (주파수 분할 다중화)
  --> 고객 쪽에 있는 스플리터(splitter)는 가정에 도착하는 데이터와 전화 신호를 분리하고, 데이터 신호를 DSL 모뎀으로 전송한다. 텔코 쪽의 CO에 있는 DSLAM은 데이터와 전화 신호를 분리하고, 데이터를 인터넷으로 송신한다. 수백 또는 수천 개의 가정들이 하나의 DSLAM에 연결된다.
• DSL 표준은 24 Mbps와 52 Mbps 속도의 다운스트림, 3.5 Mbps와 16 Mbps 속도의 업스트림을 포함하는 여러 전송률을 정의한다. 다운스트림과 업스트림 속도가 다르기 때문에 이 접속 방식을 비대칭(asymmetric)이라고 한다.

 

▶ 케이블

HFC 접속 네트워크

• 가장 널리 보급된 광대역 가정 접속 유형
• DSL이 텔코의 기존 로컬 전화 인프라스트럭처를 이용하는 반면, 케이블 인터넷 접속(cable Internet access)은 케이블 TV 회사의 기존 케이블 TV 인프라스트럭처를 이용한다. 가정은 케이블TV 서비스를 제공하는 같은 회사로부터 인터넷 접속 서비스를 받는다.
• 광케이블은 케이블 헤드엔드(head end)를 이웃 레벨 정션(junction)에 연결하며, 이로부터 개별 가정과 아파트에 도달하는 데 전통적인 동축케이블이 사용된다. 광케이블과 동축케이블 모두 이 시스템에서 채택하고 있기 때문에 HFC(hybrid fiber coax)라고 부른다.
• 케이블 인터넷 접속에는 케이블 모뎀이 필요하다. 케이블 모뎀: 외장형 장치, 이더넷 포트를 통해 가정 PC에 연결된다.
• 케이블 헤드엔드 - CMTS(cable modem termination system): 많은 다운스트림 가정에 있는 케이블 모뎀으로부터 송신된 아날로그 신호를 다시 디지털 포맷으로 변환
  (DSL 네트워크의 DSLAM과 유사한 기능)
• 케이블 모뎀은 HFC 네트워크를 2개의 채널, 다운스트림과 업스트림 채널로 나눈다. DSL에서와 마찬가지로 접속은 비대칭이며, 보통 다운스트림 채널이 업스트림 채널보다 빠른 전송이 할당된다.
• 케이블 인터넷의 한 가지 중요한 특성은 공유 방송 매체라는 것이다. 헤드엔드가 보낸 모든 패킷이 모든 링크의 다운스트림 채널을 통해 모든 가정으로 전달된다. 그리고 가정에서 보낸 모든 패킷은 업스트림 채널을 통해 헤드엔드로 전달한다.
  --> 여러 사용자가 다운스트림 채널에서 다른 비디오 파일을 동시에 수신하고 있다면 각 사용자가 비디오 파일을 수신하는 실제 수신율은 다운스트림 전송률보다 상당히 작아진다. 반면에, 단지 몇 명만 접속하고 그들 모두가 웹을 탐색중이라면 각 사용자는 전체 다운스트림 전송률로 웹 페이지를 수신할 수도 있다. 왜냐하면 사용자가 동시에 웹 페이지를 요구하는 경우는 많지 않기 때문이다. 
  --> 업스트림 채널도 공유되므로, 분산 다중 접속 프르토콜은 전송을 조정하고 충돌을 피하기 위해 필요하다.

 

▶ FTTH(fiber to the home)

: CO로부터 가정까지 직접 광섬유 경로를 제공한다.

--> 광신호 분배 네트워크

• 다이렉트 광섬유(direct fiber): 각 가정으로 CO에서 하나의 광섬유를 제공
• 일반적으로, 광섬유는 실질적으로 여러 가정이 공유한다. 가정에 가까운 곳까지 하나의 광섬유로 와서 이곳에서 고객별 광섬유로 분리된다. 이러한 스플리팅(spllitting)을 수행하는 두 가지 경쟁적인 광신호 분배 네트워크 구조가 바로 AON(active optical network)과 PON(passive optical network)이다.

 

▶ 5G 고정 무선(5G fixed wireless, 5G-FW)

: 5G-FW는 고속 가정 접속뿐만 아니라 전화회사 중심국에서 가정까지의 비용이 들고 고장이 잘 나는 케이블 포설 작업을 하지 않아도 되게 해줄 것이다. 빔포밍(beam-forming) 기술을 이용하는 5G-FW는 서비스 제공자의 기지국에서 가정 내의 모뎀으로 데이터를 무선으로 전송한다. 와이파이(WiFi) 무선 라우터가 케이블 혹은 DSL 모뎀에 연결되어 있듯이, 5F-FW에서도 와이파이 무선 라우터가 모뎀에 연결되어 있다. 

 

기업(그리고 가정) 접속: 이더넷, 와이파이

▶ LAN(Local Area Network)
: 기업, 대학 캠퍼스, 그리고 점진적으로 가정 환경에서 일반적으로 종단 시스템을 가장자리 라우터에 연결하는 데 사용된다.

 

▶ 이더넷

: 이더넷 스위치에 연결하기 위해 꼬임쌍선을 이용한다. 이더넷 스위치 혹은 상호연결된 스위치들의 네트워크는 더 큰 인터넷으로 연결된다.

 

▶ 무선 랜(wireless LAN)

: 무선 랜 환경에서 무선 사용자들은 기업 네트워크(유선 이더넷 포함)에 연결된 AP(access point)로 패킷을 송신/수신하고, 이 AP는 유선 네트워크에 다시 연결된다. 무선 랜(wireless LAN) 사용자들은 일반적으로 AP의 수십 미터 반경 내에 있어야 한다.

 

광역 무선 접속: 3G, LTE 4G, 5G

아이폰과 안드로이드 장치 같은 이동 장치들이 메시지 전달, 소셜 네트워크에서의 사진 공유, 모바일 결제, 영화 감상, 달리면서 음악 듣기에 이용되고 있다. 이러한 장치는 이동 전화망 사업자들이 운영하는 기지국을 통해 패킷을 송수신하는 데 사용하는 것과 같은 무선 인프라스트럭처를 채택하고 있다. 와이파이와 달리, 사용자는 기지국의 수십 킬로미터 반경 내에 있으면 된다.

• LTE 4G: 최대 60 Mbps의 실질적인 다운로드 속도 제공
• 5G: 더 빠른 고속의 광역 접속 기술

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1.2.2 물리 매체

종단 시스템에서 여러 링크와 라우터를 거쳐 다른 종단 시스템으로 한 비트가 전달된다. 이 비트는 여러 번에 걸쳐 즉, 여러 라우터를 거쳐 전송된다. 출발지 종단 시스템이 처음으로 그 비트를 전송하고, 잠시 후에 두 번째 라우터가 그 비트를 수신하는 과정이 계속된다. 따라서 비트가 출발지에서 목적지로 전달될 때, 일련의 송신기-수신기 쌍을 거친다.

각 송신기-수신기 쌍에 대해 이 비트는 물리 매체(physical media) 상에 전자파나 광 펄스를 전파하여 전송한다. 

물리 매체는 두 부류, 즉 유도 매체(guided media)와 비유도 매체(unguided media)로 나눌 수 있다.

• 유도 매체: 광섬유 케이블, 꼬임쌍선 혹은 동축케이블과 같은 견고한 매체를 따라 파형을 유도한다.
• 비유도 매체: 무선 랜 혹은 디지털 위성 채널의 경우처럼, 대기와 야외 공간으로 파형을 전파한다.

 

▶물리 매체의 종류

• 꼬임쌍선
• 동축케이블
• 광섬유
• 지상 라디오 채널
• 위성 라디오 채널