참고:
https://en.wikipedia.org/wiki/Access_network
https://whatis.techtarget.com/definition/access-network
https://bnzn2426.tistory.com/61?category=770232

액세스 네트워크(access network)

정의

서비스 가입자(subscriber)들이 서비스 제공자(service provider)나 다른 네트워크(예: 인터넷)에 접근할 수 있게 해주는 네트워크

액세스 네트워크의 종류

ISP(internet service provider)

• regional ISP와 이들을 연결하는 global ISP로 구성된다.
• 프로토콜: 네트워크를 구성하는 노드들이 메세지를 보낼 때의 포맷, 받았을 때의 행동들

DSL(digital subscriber line)

• 음성 신호 데이터를 주고 받는데 이용되는 전화선
• 각각의 집에서 central office까지 나만 사용하는 선이 연결된다.
• 멀티플렉싱: 여러개의 입력을 하나의 라인에 전달(단일화)
• 디멀티플렉싱: 한개의 입력을 여러 라인에 전달(다중화)
• 업로드 속도: 보통 2.5mbps보다 작다. 케이블 네트워크보다 속도가 느린 편

케이블 네트워크

• 주파수 분할 다중화(frequency division multiplexing)을 채택. 선 하나에다 각 신호의 주파수를 달리하여 밀어넣는다. 또한 DSL과 달리 shared access network로, 다른 사용자와 공유하는 선을 사용합니다.

Enterprise access network

• 대부분의 회사나 학교에서 사용한다.
• 구성 장비(구조): ethernet switch, router, web servers, ...

Home network

• 구조: dsl 모뎀 또는 케이블 형태, 라우터, 이더넷, WAP(wireless access points), wireless devices
• 요즘에는 WAP와 라우터를 합친 유무선 공유기 사용

Wireless access network

일정한 거리 이내의 건물 안에서 사용한다. 액세스 부분만 무선이고 뒤의 부분은 유선으로 구성되어 있다.

전송 지연(Transmission delay)

네트워크에서 데이터를 보내는 측은 호스트라 하고, 데이터를 받는 측은 headend라 부릅니다. 호스트는 메세지를 작은 뭉치(chunk)인 패킷으로 쪼개서 전송하는데 이를 패킷스위칭이라고 부릅니다. trasmission delay는 큐(버퍼)에 있는 패킷의 모든 비트를 선에 밀어 넣는데 걸리는 시간입니다. 선 위로 밀어진 이후 비트가 도착하는데 걸리는 시간인 전파 지연 시간(propagation delay)와 혼동하지 않도록 주의합시다. 패킷의 사이즈를 L bit라 하고 전송 속도 R로 전달합니다. 그러면 전송 지연 시간은 L/R입니다. 예를 들어 L = 10bit, R = 5bps라 하면 1초에 5bit만큼 보내므로 전송 지연 시간은 2초입니다. 전송 속도라 함은 선 위에 비트가 올라와서 목적지까지 도착할 때의 속도가 아니라 큐에 있던 비트를 선에 밀어넣는 속도입니다.

store and forward

패킷스위칭에서 라우터는 전송 경로를 확인해주기 위해서 수신된 패킷을 저장하고 헤더를 열어본 뒤에 다시 헤더를 포장하고 송신쪽 링크로 내립니다. 그 뒤로 실제 전송이 이루어집니다. 이런 방법을 store and forward라고 하고 실제 전송 전의 헤더를 열고, 다시 포장하고, 송신 링크로 보내는 과정에서 발생하는 지연을 transmission delay라 합니다.

Physical media

정의

네트워크의 정보를 전송하는 물리적인 수단.

coax, fiber

• 동축 케이블: 절연 구리선을 전도체가 둘러싸고 있는 전송 매체
• 광섬유 케이블: low error rate, high speed operation
• 무선으로 빛을 쏘는 형태도 있음

radio

• 선이 없음
• 양방향 통신 가능
• 신호 반사, 중간의 물체에 영향 받음, 간섭 있음

radio link types

• 마이크로파
• LAN
• celluar
• satellite

Switching

패킷스위칭은 호스트가 메세지를 응용 계층(application layer)에서 패킷으로 나누어 보내는 행위입니다.

Queueing delay and loss

네트워크에서 중간자인 라우터가 비트를 송신하는 속도보다 수신하는 속도가 빠르면 큐에 대기 후 전송됩니다. 라우터에 데이터가 전송되는 속도가 링크에서 선으로 밀어넣는 속도보다 느리면 큐에 대기 후 전송됩니다. 전송될 데이터가 큐에 남은 상태로 전송이 지연되면서 queueing delay라는 이름이 붙었습니다. 만약 큐가 가득찰 경우에는 더이상 데이터를 담을 수 없는 상태가 되어 데이터의 손실이 일어납니다. 이는 queing loss로 이어집니다. 따라서 라우터는 송신 속도가 수신 속도보다 빠른 것이 좋습니다.

스위칭

메세지를 일정한 단위로 잘라서 보내는 기법을 스위칭이라 합니다. 서킷스위칭과 패킷스위칭이 있습니다. 서킷 스위칭은 커넥션을 열기 위해서 라우터와 링크에서 나만 사용할 수 있는 자원이 예약됩니다. DSL(전화 네트워크)에서 사용합니다. 신호 전송 방법으로 FDM과 TDM이 있는데, FDM은 사용자별로 고유의 주파수로 전송하는 것이고, TDM은 time slot을 나누어서 슬럿마다 사용자가 독점적으로 사용할 권리를 부여하는 것입니다. 서킷 스위칭은 자원을 사용자가 독점적으로 사용하므로 사용자가 회선을 사용하고 있지 않을 때는 자원이 낭비되는 단점이 있습니다. 반면 패킷스위칭은 shared access network이므로 회선(자원)을 모든 사용자가 공유하는 시스템이기에 회선 이용률이 높습니다. 그리고 라우팅 알고리즘에 따라 목적지까지 다른 경로를 선택할수도 있어 회선(자원)을 효율적으로 사용할 수 있겠습니다. 그러나 사용자가 한번에 몰릴 때는 queing delay and loss가 발생할 수 있어 딜레이가 길어질 수 있는게 단점입니다.

QS problem(quality of service problem)
패킷 스위칭에서 특정 트래픽에 일정 수준 이상의 속도를 보장할 수 있는가에 대한 토픽입니다. 학문적으로 여전히 해결되지 않은 문제입니다.