종합정보통신망(ISDN : Intergrated Service Digital Network)의 3요소 / ISDN을 위한 4가지 핵심기술

종종합정보통신망(ISDN : Intergrated Service Digital Network)의 3요소 / ISDN을 위한 4가지 핵심기술

 

 

 

1. 종합정보통신망(ISDN : Intergrated Service Digital Network)의 개요

종합정보통신망은 하나의 가입자 회선을 이용하여 음성정보와 비 음성정보(문자,데이터 등)를 동시에 송수신 할 수 있는 통신망.(음성,영상,데이터 등의 서비스마다 별개로 운용되던 통신망을 하나로 통합시켜 제공하는 고속,고품질의 디지털 통신망)으로 이를 위해서는 전송로와 교환기가 모두 디지털화 되어야 한다. 그러나 전국의 네트워크를 디지털화 하는데는 많은 기간이 소요되기 때문에, 기존의 전화망을 순차적으로 디지털화해 나가면서 ISDN 서비스를 확대하는 것이 통례이다.

우리나라에서는 1990년부터 92년 사이에 시범서비스를 거쳐 93년 12월부터 11개 도시에서 상용서비스를 시작하였으며, 단계별 ISDN 확장계획에 따라 96년까지 100개 통화권에 ISDN 노드를 확보할 예정으로 있다.

 

 

2. 국내의 전기통신망

 

ISDN은 전혀 새로운 네트워크를 만든 것이 아니라 기존의 전화망에서 발전하여 형성되는 것이 보통이다. ISDN 단말기로는 디지털전화기, G4 팩시밀리,PC,정지화단말 등이 있다. 이들은 그 구역의 중심에 위치한 전화국의 디지털 가입자교환기에 접속된다.

ISDN 가입자가 통신할 때는 전화와 마찬가지로 상대방 번호를 다이얼한다. ISDN의 번호는 전화번호와 같은 번호체계(번호의 자리수, 국번 등)이다. 통신상대가 동일 디지털 가입자교환기 수용구역내에 있으면 그 디지털 가입자교환기(LS)로부터 중계선을 통해 디지털 중계교환기(TS)에 접속하고 장거리 중계선로를 거쳐 상대방의 TS, LS에 접속된다. 이와같이 ISDN 이라고는 하지만 가입자계, 중계계라고 하는 네크워크의 구성은 전화망과 같은 형태이다. 다만, ISDN 의 경우는 교환기도 전송로도 모두 디지털이다.

이미 전화망에서도 중계전송로는 디지털화가 완료되었으며, 교환기의 디지털화도 진행되고 있다. 전화망에서도 디지털방식이 경제적이고 고품질이다. ISDN은 전용의 디지털 LS를 설치하는 것이 아니고 전화망의 디지털 LS를 이용한다. 그렇지만 전화망의 네트워크설비는 아직 아날로그이기 때문에 ISDN을 사용한 통신에서는 디지털회선만을 골라서 접속한다.

1) 국내의 전기통신망

① 공중교환전화망(PSTN : Public Switched Telephone Network)

② 텔렉스(TELEX : Teletypewriter Exhange)

③ 공중패킷교환망(PSDN : Packet Switched Data Network)

④ 회선교환망(CSDN : Circuit Switched Data Network)

⑤ 종합정보통신망(ISDN : Intergrated Service Digital Network)

 

2) ISDN과 전화망의 상이점

네트워크설비가 디지털화되어 있으면 전화망의 설비는 거의 그대로 ISDN에서도 이용가능하다. 구러나 단말과 디지털 LS간의 가입자계 부분은 ISDN 회선과 전화회선에서 크게 차이가 난다.

전화망에서는 LS가 디지털화 되어 있더라도 가입자선은 아날로그 전송이나, ISDN에서는 가입자선도 디지털 전송이다. ISDN의 기본 인터페이스(64kbps 2회선과 16kbps 1회선 합계 3회선을 다중화한 것임)에서는 전화용 가입자회선인 연이선식 케이블을 그대로 사용할 수 있다.

한편, 기업 등의 대량 이용자가 이용하는 1차군 인터페이스(미국 1554Mbps, 유럽 2048Mbps)에는 기존의 전화용 케이블은 사용할 수 없고 새로이 광 케이블을 부설하지 않으면 안된다. 나아가 ISDN 에서는 가입자 댁내에 회선종단장치 또는 회선접속장치(DSU : Digital Service Unit)를 설치할 필요도 있다.

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< Fig01. ISDN 네트워크 구성도 >

 

 

< Fig02. 전화망의 구성 >

 

< Fig03. ISDN의 구성 >

 

＊전화망에서 데이터 전송을 할 경우 모뎀에서 일단 음성대역의 아날로그 신호로 변환하여 전송하기 때문에 고속전송이 불가능하나 ISDN에서는 단말에서 직접 디지털 신호를 그대로 전송하기 때문에 고속전송이 가능하다. 다만, 이경우 DSU와 OCU가 필요하다.

DSU는 가입자선에서 디지털전송을 실행하기 위해 필요한 장치이며, 디지털 LS쪽에도 같은 형태의 기능을 갖는 OCU(Offic Channel Unit : 국내 회선종단장치 또는 국내 회선접속장치)를 설치한다. OCU를 가입자 1회선마다 한 개씩 사용하는 것은 비경제적이기 때문에 복수회선을 공용함으로써 1회선당 비용을 절감한다.

 

 

3. 종합정보통신망의 3요소

1) 단말기의 개발 및 보급

미래의 통신망인 ISDN 이 제대로 활용되기 위해서는 ISDN에 접속 사용할 수 있는 각종 단말기가 새로 개발, 경제적으로 보급되어야 한다.

 

2) 디지털 교환망의 구축

ISDN의 기반시설로서 전송로 및 교환시설의 디지털화가 이루어져야 한다.

 

3) 전송기술의 개발

단말기와 교환망을 연결시켜 주는 전송기술의 개발(국제전신전화 자문위원회에서 규격 표준 권고)

 

 

4. ISDN을 위한 4가지 핵심기술

1) 디지털기술

음성통신과 비 음성통신의 통합 기술.

 

2) 광섬유 기술

정보의 유통속도 향상을 위한 기술.

 

3) 위성통신기술

위성통신의 확보 및 운영기술.

 

4) 컴퓨터 기술

정보의 수집, 축적 및 처리를 위한 기술.

 

 

5. 종합정보통신망의 특징

1) 장점

· 고속데이터 전송이 가능하다.(ISDN은 전화망과 달리 가입자선에서도 디지털방식으로 전송하기 때문에 아날로그보다 10배 이상 고속 데이터전송이 가능하게 된다.)

· 국가 경쟁력(선진국 진입) 재고

· 정보화 사회를 위한 기반 구축

 

2) 단점

· 정보의 격차 심화 우려.( 빈부의 격차에서 정보의 격차 우려)

· 정보의 독점.(사회 통제를 위한 정부의 정보 독점)

· 인간성의 결여

 

 

6. ISDN의 댁내배선

ISDN의 기본 인터페이스는 단말을 DSU(회선접속장치)에 접속하는 댁내 배선계에 "버스배선"이라는 방식을 사용할 수 있다. 버스배선은 전력배선처럼 한 가닥의 댁내 배선 케이블 중간에 복수의 소켓(커넥터)을 설치하여 각종 단말을 자유로이 접속시킬 수 있다(그림.Fig05) ISDN의 버스배선은 가는 케이블과 표준 소형소켓을 사용하여 댁내배선을 말끔하게 할 수 있다.

지금까지의 가입전화망은 전화와 같이 단말1대, 접속커넥터 1개의 point-to-point 배선이 원칙이었다. 버스배선이 가능하게 된 것은 ISDN의 D채널 덕분이다.

< Fig04. ISDN의 버스배선 >

 

1) D 채널을 사용한 단말식별

D 채널은 전화를 예로 든다면 다이얼 신호나 벨을 울리는 신호 등의 제어신호를 보내기 위한 채널이다. 기본 인터페이스에 연결된 복수의 단말에서 공통으로 사용될 수 있는 공통선 신호방식이다.

한가닥의 버스배선에는 최대 8대까지의 단말을 연결할 수 있다. 상대방으로부터 착신이 있는 경우는 D채널을 사용하여 전송되어 온 신호가 여러 단말중에서 지정하는 단말을 찾아내어 접속한다. D채널 신호방식에 의해 한가닥의 댁내 배선케이블에 복수의 단말이 연결되어 있더라도 희망하는 단말에 착신이 가능한 것이다. 착신과는 반대로 복수의 단말 중에서 어느 것이 통신을 시작하려고 할 때는 단말간의 경합을 고려할 필요가 있다.

댁내 배선에는 (그림.Fig06)와 같이 단말 →DSU, DSU→단말의 양방향의 전송에 각각 페어선을 사용하는 4선식 케이블이 이용되고 있다. 2개의 B채널(B1,B2), D 채널 및 D채널신호를 그대로 되돌려 보내는 E 채널(일명 Echo channel 이라 함)의 신호가 시분할 다중화되어 전송되고 있다. 각 채널의 신호는 "0"과 "1"의 조합으로 이루어지는 디지털 신호지만, ISDN에서는 보통과는 반대로 펄스가 있을 때 "0", 없을 때 "1"에 대응한다.

발신을 시작하려는 단말은 먼저 D 채널을 사용하여 신호를 교환기에 보낸다. D 채널은 다른 단말에 사용되고 있지 않을 때는 "1"이 연속되어 있다. 단말이 신호를 보내면 "0"이 나타난다.

각 단말은 D 채널의 신호를 체크하여 "1"이 7개 이상 연속되어 있으면 D 채널이 사용되고 있지 않다고 판단하여 신호를 송출한다. 단말이 보내는 신호는 "1"이 7개 이상 연속하지 않도록 제어되고 있기 때문이다.

< Fig05. D채널 경합제어의 동작원리 >

 

D 채널의 내용은 단말측으로부터 DSU에 보내지고, 그대로 E채널에서 DSU로부터 각 단말측으로 되돌려 보내진다. 결국 E 채널을 봄으로써 D 채널의 내용을 알 게 된다. 지금까지가 1대의 단말만이 발신하는 경우의 흐름이다.

그러나 이런 상태로는 2대 이상의 단말이 동시에 발신하면 혼신이 생기고 만다. 따라서 각 단말은 D 채널에서 송출한 신호와 E 채널에서 되돌아온 신호를 비교하여 양자가 일치하고 있으면 그대로 신호를 계속 보낸다. 만약 불일치를 검출하게 되면 곧 바로 송신을 중단하고 처음부터 다시 시작한다. 몇 대의 단말이 계속해서 동시에 신호를 보낼 경우는 마지막으로 1개 단말만이 살아 남아서 통신을 계속할 수 있는 구조로 되어있다. 바꾸어 말하면 D 채널과 E채널에서 되돌아 오는  echo를 비교하여 신호가 일치하는 단말만이 통신을 계속한다. 이와같은 절차를  "D채널 경합제어방식"이라 한다

 

2) D 채널의 역할

ISDN에는 정보를 전송하는 채널과는 독립적으로 제어신호를 전송하는 D 채널이 있다. D 채널은 HDLC(High level Data Link control) 절차와 같은 모양의 프레임으로 정보를 전송하는데 제어신호 뿐만 아니라 제어신호의 빈 시간을 이용하여 패킷 데이터도 전송할 수 있다.

네트워크에 단말을 접속하기 위해 단말과 교환기 간에 주고 받는 일련의 제어신호를 가입자선 신호방식이라고 한다. 전화의 다이얼 신호, 벨을 울리는 호출신호, 화중음신호 등이 있다.

아날로그 전화망에서는 이들 제어신호를 보낼 때 다이얼 펄스, 호출음, 화중음 등의 신호파형을 그대로 가입자선에서 전송하고 있다. 더욱이 전화음성과 같은 채널을 사용하고 있기 때문에 예를 들면 캐치폰처럼 통화중에 제어신호를 보내게 되면 음성에 여분의 소리가 혼입되고 만다.

ISDN에서는 전화기 뿐만 아니라 여러 가지 단말이 접속되어 있기 때문에 제어신호의 종류가 많아진다. 예를 들면 팩시밀리에서는 자동착신, 데이터 단말에서는 자동발신과 자동착신 등과 같이 전화와는 다른 제어신호를 사용한다.(그림.Fig06)

< Fig06. ISDN 기본 인터페이스 >

 

이와같이 고조의 통신을 실행하기 위해서는 제어신호를 정밀하게 규정하여, 빠르고 정확하게 몇 번이라도 주고 받지 않으면 안된다. 통신중에 제어신호를 보내는 일도 필요하다.

 

3) D 채널을 이용한 제어신호와 패킷 데이터의 전송

제어신호는 모두 "1"과 "0"을 조합한 부호로 변환되며, 정보채널 (B채널, H채널 등)과는 독립적인 D채널(신호채널)을 사용하여 전송한다. D채널의 전송속도는 16 kbps(기본인터페이스) 또는64kbps(일차군 인터페이스)이다. 정보채널과는 독립이므로 통신중에 제어신호를 보내더라도 정보전송에 주는 영향은 없다. 복수의 정보채널에 공통으로 D 채널을 사용할 수 있다.

ISDN에서는 디지털 전화기 등에서 발신자의 전화번호를 표시할 수 있는데 이는 교환기로부터 전화번호의 정보를 D 채널로 보낼 수 있기 때문이다.

제어신호는 (그림.Fig07)에 나타낸 바와 같은 프레임으로서 전송한다(그림.Fig07)의 오른쪽 끝과 왼쪽 끝의 "flag"는 "01111110" 8비트 부호이다. 수신측은 이 flag를 검출하면 다음 flag까지의 사이를 제어신호로 인식한다.

< Fig07. D채널 신호의 구성 >

 

"information"은 제어신호의 내용을 나타내는 부분으로 초대 260옥텟(octoet, 1옥텟 = 8비트) 까지의  제어신호를 보낼 수 있다. 제어신호의 내용이 전송중에 부호에러로 바뀌게 되면 올바른 통신을 할 수 없게 된다 "FCS (Frame Check Sequency)"는 프레임내의 부호에러를 검사하기 위해 있다. 에러를 검출한 경우에는 다시 한번 고쳐 보낸다.

제어신호의 전송방식을 LAPD(Link Access Procedure on the D-channel)라고 하는데, 프레임을 사용한다는 점에서 일반적으로 데이터 전송에서 사용되고 있는 HDLC (High level Data Link Control) 절차와 동일하다.

D 채널은 제어신호를 보내고 있지 않을 때에는 비어있다. 이 빈 시간을 사용하여 데이터 단말로부터 패킷 데이터를 전송할 수 있다. 이 경우 데이터 정보도 (그림.Fig07)과 같은 프레임으로 구성하여 전송한다. 내용이 제어정보와 데이터 정보 중 어느 것인가는 "어드레스"에서 지정한다. 데이터 전송중에 제어신호를 보낼 필요가 생겼을 때에는 제어신호를 우선시킨다.

D 채널을 사용하여 패킷 데이터를 전송하는 방식을 D 채널 패킷이라고 하며, 기본 인터페이스(2B+D)에서는 B 채널 2개와 D 채널 1개(패킷만)의 3개 채널을 동시에 사용하여 정보를 전송할 수 있다.

 

 

7. 기타

1990년대 중반까지의 전화망에서는 데이터 단말이나 팩시밀리 단말은 모뎀을 매개로하여 네트워크에 접속한다. 예를들면 NTT의 경우 전이중(full duplex)의 전송속도는 전화 1회선에서 최대 4.8kbps밖에 보증하지 않는다. 그러나 ISDN을 이용하게 되면 전화 1회선에서 64kbps라는 10배 이상의 고속전송을 달성하게 된다. 이러한 차이는 아날로그 네트워크인 전화망과 디지털 네트워크인 ISDN의 특성 차이에서 비롯된다.

전화망에서는 전화기가 가입자회선에 직접 접속되어 아날로그 음성신호가 그대로 LS에 전송된다. 디지털 LS의 경우에는 교환기의 입구에 아날로그-디지털 교환을 실행하는 코덱(CODEC)이 있고 여기서 음성을 64kbps의 디지털신호로 변환하며 중계대의 디지털 네트워크에 대응한다.

전화음성의 주파수대역은 3000~3400Hz 이다. 또한, 데이터신호나 팩시밀리신호도 모뎀에서 일단 음성대역의 아날로그 신호로 변환하여 가입자선으로 전송한다. 이 아날로그 신호를 디지털 LS 입구에서 64kbps의 디지털 신호로 변환한다.

데이터 신호를 음성대역의 아날로그 신호로 변환하게 되면 전송속도는 4.8kbps 정도가 한계이다. 전용회선 등을 사용하면 9.6kbps 이상의 전송속도도 가능하지만 특성이 일정하지 않은 교환회선에서는 그와같은 고속전송이 어디에서든 가능하다고는 기대할 수 없다.

1) ISDN의 기본 인터페이스

ISDN의 기본 인터페이스에서는 하나의 DSU로 B채널 (64kbps, 정보용) 2회선과 D채널(16kbps, 제어신호 및 패킷 데이터용) 1회선 합계 3회선을 사용할 수 있다, 이를 "2B+D"라고 표기한다. 이 2B+D의 전송속도인 144kbps는 기존의 전화용가입자 케이블을 그대로 사용하여 디지털 전송을 할 수 있는 최상의 전송속도이다.

DSU와 모뎀은 사용자 가정에 설치하여 단말을 접속한다는 점에서는 같다. 그러나 네트워크에서의 역할은 전혀 다르다. 모뎀은 통신상대쪽의 모뎀과 對向하여 사용되는 것으로 전화기 등과 같은 단말중 하나로 볼 수 있다. 따라서 사용자망 인터페이스점(단말과 네트워크와의 책임분계점)은 가입자선과 모뎀간에 설정되며, 사용자는 자유롭게 모뎀을 구입하여 네트워크에 접속하는 것이 보통이다.

반면, ISDN에 사용되는 DSU는 디지털 LS의 OCU와 대향하여 동작하는 것으로 어디까지나 네트워크장비의 일부이다. ISDN의 사용자망 인터페이스점이 DSU와 단말간으로 되어 있는 것이 바로 이 때문이다. 가입자선에서 안정적으로 고속 디지털전송을 실행하기 위해서는 한국통신의 OCU에 부합하는 규격의 DSU를 설치하는 것이 필요하다.

 

2) 국제표준 I - interface

ISDN은 사용자가 전화,데이터,팩시밀리, 화상 등 여러 가지 단말을 자유로이 네트워크에 접속하여 통신할 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다. 디지털 네트워크를 완성했더라도 단말과 네트워크의 접속방법을 통일하지 않으면 각종 단말을 자유롭게 접속할 수 없다.

ISDN에서는 모든 단말이 공통으로 사용할 수 있는 새로운 인터페이스를 만들어 ITU-T(국제 전기통신연합 전기통신표준화 부문)에서 표준화하고 있다. 이것이 I-interface이다.

I-interface는 단말과 네트워크의 경계인 이용자 망 인터페이스점의 접속규격이다.

현재의 ISDN은 64kbps를 기본으로 하고 1.5Mbps까지의 정보신호를 취급하는 협대역 ISDN(Narrowband ISDN)이다.

기본 인터페이스(BRI : Bagic Rate Interface)는 ISDN의 최소 단위이며 "2B+D"라고 표현한다. 이 의미는 " 사용자가 정보용의 B채널(64kbps) 2회선과 신호용의 D채널(16kbps) 1회선을 사용할 수 있다"는 뜻이다.

D 채널은 B 채널을 사용하는 2개의 단말에 제어신호를 보내기 위해 사용한다. 이를 D채널 신호방식이라고 한다. D 채널의 신호는패킷신호로 2개 단말의 송수신상태를 제어하게 된다. 따라서 비어 있는 시간을 사용하여 패킷단말로부터의 데이터신호를 보내는 것도 가능하다. 이를 D채널 패킷이라 한다.

기본 인터페이스에서는 D채널 패킷을 포함하여 총 3개의 단말을 동시에 사용하는 것이 가능하다. I-interface는 이 3회선을 시분할 다중(TDM : Time Division Multiplex)화 한다. 전송속도는 64+64+16=144Kbpa로서, 기설치된 전화가입자선을 사용하여 디지털 전송이 가능한 한계 값이다.

전송속도가 1.5Mbps인 인터페이스는 1차군 인터페이스(PRI : Primeary Rate Interface)이다. 1.5Mbps의 분할방법은 그림에 나타낸 바와 같이 크게 나누어 3가지 방법이 있다 "23B+D"는 디지털 PBX 등에 "H1"은 초고속의 데이터 전송 등에 이용한다.

< Fig08. 인터페이스의 구조 >

 

ISDN 중계망측의 구조는 64kbps 회선교환망, 고속(384k, 1536kbps)회선교환망, 패킷교환망의 3개 중계망으로 나누어져 있다(그림 : 협대역 ISDN의 구성) 다만, 전송속도의 차이라든가 회선교환, 패킷교환 등에 부응하여 디지털 가입자교환기는 단말로 부터의 신호를 할당한다. 따라서 사용자는 이들 3가지의 중계망을 의식할 필요없이 네트워크를 이용할 수 있다.

< Fig09. 협대역 ISDN의 구성 >