A) Access Network
송신 호스트로부터 수신 호스트까지의 경로에서 첫 번째 Router(Edge Router)에 연결하는 네트워크
위 사진에서 굵은 선이 Access Network 이다.
가정 접속
로컬 및 가정에서 접속하는 것으로 DSL, 케이블, FTTH, 5G 고정 무선 등이 있다.
DSL(Digital Subscriber Line)
지역 전화망을 이용해 디지털 정보를 전달하는 기술의 일종
- 기존 전화 서비스를 제공하던 회사(telco)로 부터 DSL 서비스를 제공받는다. / 동시에 회사는 고객의 ISP가 된다.
- Asymmetric: DLS 표준의 업스트림(로컬>서버) 속도: 3.5 Mbps ~ 16 Mbps, 다운스트림(서버>로컬) 속도: 24 Mbps ~ 52 Mbps로 업스트림과 다운스트림의 속도가 다른 접속 방식을 뜻한다.
- 구리선을 사용한다.
1. 위의 사진과 같이 DSL Modem은 DSLAM과 데이터를 교환하기 위해 기존 전화 회선을 이용한다.
2. 가정의 DSL Modem은 디지털 데이터를 입력받고 고주파 신호로 변환한다.
3. DSLAM은 고주파 신호를 디지털 포맷으로 다시 변환한다.
- (2) 과정에서 DSL Modem은 데이터와 전통적인 전화 신호를 동시에 전달하며 다른 주파수 대역에서 인코딩된다.
- 고속 다운스트림 채널: 50 kHz ~ 1 MHz
- 중간 속도의 업스트림 채널: 4 ~ 50 kHz 대역
- 일반적인 양방향 전화 채널: 0 ~ 4 kHz 대역
- DSL 주파수 분할: 단일 DSL 링크가 3개의 분리된 링크인 것처럼 보이게 하여 하나의 전화 회선과 인터넷 연결이 동시에 DSL 링크를 공유할 수 있게 한다. (동시에 인터넷 연결과 전화 통화가 가능함)
Splitter
서버에서 도착하는 데이터와 전화 신호를 분리하고 데이터 신호를 DSL Modem으로 전달할 수 있게 해준다.
- 위의 그림에서처럼 가정 쪽에 위치한다.
DSLAM
데이터와 전화 신호를 분리하고 데이터를 인터넷으로 송신한다.
- 위의 그림에서처럼 회사 쪽에 위치한다.
케이블 인터넷 접속(Cable Intenet Access)
케이블 TV 회사의 기존 케이블 TV Infrastructure를 이용해 데이터를 전달하는 기술의 일종
- 가정은 케이블 TV 서비스를 제공하는 같은 회사로부터 인터넷 접속 서비스를 받는다.
- 케이블 인터넷은 공유 방송 매체이기 때문에 head end가 보낸 모든 패킷이 모든 링크의 다운스트림 채널을 통해 모든 가정으로 전달되며, 가정에서 보낸 모든 패킷은 업스트림 채널을 통해 head end로 전달된다.
- 위의 이유로 실제 수신율은 다운스트림 전송률보다 상당히 작아질 수 있다.
- 구리선을 사용한다.
- 광케이블은 cable head end를 이웃 레벨 junction에 연결하며 이로부터 개별 가정과 아파트 도달하는 데에는 동축케이블이 사용된다.
- HFC(hybrid fiber coax): 이 시스템에서 채택하는 광케이블과 동축케이블 모두를 가리킴)
- 하나의 junction은 보통 500~5000 가정을 지원한다.
CTMS(Cable Modem Termination System)
가정의 케이블 모뎀으로 부터 송신도니 아날로그 신호를 다시 디지털 포맷으로 변환한다.
케이블 모뎀
HFC 네트워크를 2개의 채널, 다운스트림 채널과 업스트림 채널로 나눈다.
- Asymmetric 방식 사용.
- 전송률(DOCSIS 2.0, 3.0 기준): 다운스트림 채널 (최대 40 Mbps, 1.2 Gbps) > 업스트림 채널 (최대 30 Mbps, 100 Mbps)
FTTH(Fiber To The Home)
지역 중앙국(Central Office, CO)로부터 가정까지 직접 광섬유 경로를 제공한하는 기술.
- 잠재적으로 Gbps의 인터넷 접속 속도를 제공할 수 있다.
- 광신호 분배 기술 : CO로부터 가정까지 광신호를 분해하는 기술들을 말한다.
- Direct Fiber
- AON(Active Optical Network)
- PON(Passive Optical Network)
위 그림은 PON 분배 구조를 이용하는 FTTH이다.
- 각 가정은 ONT를 갖고 있으며 이는 지정된 광섬유로 이웃 스플리터에 연결된다. 가정의 ONT는 들어오는 전기신호를 광신호로 변환한다.
- 스플리터는 여러 가정을 하나의 공유 광섬유로 결합하고 이를 telco의 CO에 있는 OLT에 연결한다.
- CO에서 광신호와 전기신호 간의 변환을 제공하는 OLT는 telco router를 통해 인터넷에 연결된다. (들어오는 광신호 > 전기신호)
- 가정에서 OLT는 Home router에 연결되고 이를 통해 인터넷에 접속한다.
광스플리터
- 가정 > CO: 여러 광신호를 하나의 공유 광섬유로 결합
- CO > 가정: 하나의 전기신호를 복제하여 여러 가정에 전달.
5G Fixed Wireless (5G-FW)
- 빔포밍(beam-forming) 기술을 이용하여 서비스 제공가의 기지국에서 가정 내의 모뎀으로 데이터를 무선으로 전송한다.
- 와이파이(WiFi) 무선 라우터가 케이블 또는 DSL 모뎀에 연결되어 있듯, 5G-FW에서도 와이파이 무선 라우터가 모뎀에 연결되어 있다.
기업 접속
LAN(Local Area Network)
일반적으로 End System을 Edge Router에 연결하는 데 사용
Ethernet
여러 LAN 기술 중 가장 널리 사용되는 접속 기술
- Ethernet은 Ethernet Switch에 연결하기 위해 Twisetd-pair(꼬임쌍선)을 사용한다.
- Ethernet Switch 혹은 상호연결된 스위치들의 네트워크는 더 큰 인터넷으로 연결된다.
- Ethernet 접속 속도: 사용자 > 100 Mbps ~ 10 Gbps, 서버 > 1 Gbps ~ 10 Gbps
Wireless LAN
점차 사람들은 인터넷을 ‘사물(스마트폰, 태블릿 등)’에서 무선으로 접속하고 있다.
- 무선 랜 환경에서 무선 사용자들은 기업 네트워크에 연결된 AP(Access Point)로 패킷을 송•수신
- AP는 유선 네트워크에 다시 연결된다.
- 와이파이(WiFi) : IEEE 802.11 기술에 기반한 무선 랜 접속
광역 무선 접속
- 무선 인프라스트럭처를 채택 (이동 전화망 사업자들이 운영하는 기지국을 통해 패킷을 송수신하는 데 사용하는 것과 같은 것임)
- 수십 미터 반경 내에 있어야 하는 와이파이와 달리, 사용자는 기지국의 수십 킬로미터 반경 내에 있으면 된다.
B) Physical Media (물리 매체)
송신기-수신기 쌍에 대해 두 지점 간의 통신을 위해 연결된 실제 매체
- 물리 매체의 실제 비용은 매우 적다.
Guided Media (유도 매체)
견고한 매체를 따라 파형을 유도하는 매체
Twisted Pair (꼬임쌍선)
2개의 절연 구리선, 각각은 약 1 mm의 굵기로 규칙적인 나선 형태로 배열된 물리 매체
- 선들이 꼬여 있는 이유는 이웃하는 쌍들의 전기 간섭을 줄이기 위함이다.
- 한 케이블 안에 여러 쌍이 함께 묶여 있고, 한 쌍의 선이 하나의 communication link를 구성한다.
- 가능한 데이터 전송률은 전송선의 두께와 송신기와 수신기 사이의 거리에 따라 다르다.
UTP (Unshielded Twisted Pair)
- LAN에 가장 많이 사용하는 매체
- 꼬임쌍선을 이용하는 LAN의 데이터 전송률을 10 Mbps ~ 10 Gbps에 이른다.
coaxial cable or coax (동축 케이블)
2개의 구리선으로 되어 있으나 꼬임쌍선과 다르게 두 구리선이 평행하지 않고 동심원 형태를 이루고 있는 물리 매체
- 동심원 구조와 특수 절연 및 차폐를 가져 꼬임쌍선보다 높은 데이터 전송률을 가진다.
- 케이블 TV 시스템에 주로 사용된다.
- 유도 공유 매체(shared medium)으로 사용할 수 있다.
- 여러 종단 시스템은 케이블에 직접 연결할 수 있고, 모든 종단 시스템은 다른 종단 시스템이 전송하는 모든 것을 수신한다
Optical Fiber (광섬유)
비트를 나타내는 빛의 파동을 전하는 가늘고 유연한 물리 매체
-비트를 나타내는 빛의 파동을 전하는 가늘고 유연한 매체로 초당 10~100 Gbps에 이르는 높은 비트율을 지원한다.
- 광 장비는 고가이므로 근거리 전송(LAN, 가정)에는 이용하기 어렵다.
- 전자기성 간섭에 영향을 받지 않는다.
- 100 km까지는 신호 감쇠 현상이 매우 적다.
- 태핑(tapping, 도청)하기가 어렵다.
- 해저 링크, 광역 전화 네트워크 등에 사용한다.
Unguided Media (비유도 매체)
대기와 야외 공간으로 파형을 전파하는 매체
지상 라디오 채널
전자기 스펙트럼으로 신호를 전달하는 물리 매체.
- 물리 선로를 설치할 필요가 없다.
- 벽을 관통할 수 있다.
- 이동 사용자에게 연결성을 제공하며, 먼 거리까지 신호 전달이 가능하다.
- 전파 환경과 신호가 전달되는 거리에 많은 영향을 받는다.
- 경로손실(path loss)
- 섀도 페이딩(shadow fading) : 신호가 먼 거리를 지나감에 따라 / 방해 물질을 돌아가거나 통과함에 따라 신호 강도가 약해지는 현상
- 다중경로 페이딩 : 간섭 물체의 신호 반사 때문에 발생
- 간섭 : 다른 라디오 채널이나 전자기 신호 때문에 발생
- 크게 3개의 그룹으로 분류할 수 있다.
- 1~2 m의 매우 짧은 거리에서 동작하는 채널 (무선 헤드셋, 키보드 등)
- 로컬 라디오 채널 : -십~수백 미터에 걸쳐 근거리 네트워크로 동작하는 채널 (무선 랜 기술)
- 광역 라디오 채널 : 수십 킬로미터에 걸쳐 광역에서 작동하는 채널 (셀룰러 접속 기술)
위성 라디오 채널
지상 스테이션이라는 둘 이상의 지상 기반 마이크로파 송신기/수신기를 연결하는 물리매체
- 과정
- 한 주파수 대역으로 전송 신호를 수신
- 리피터(repeater)를 통해 그 신호를 재생
- 그 신호를 다른 주파수 대역으로 전송
- 전송률 : 초당 1 Gbps
- 두 가지 종류
- 정지 위성(geostationary satellite) : 지상 36,000 km에 쏘아올려져 일정 위치에 영원히 머무름
- 저궤도 위성(low-earth orbiting(LEO) satellite) : 지구를 공전하며 지상국뿐만 아니라 서로 통신할 수 있음
