🌍 WAN — 교환방식 · X.25 · 프레임릴레이 · ATM · T1/E1
🔀 교환 방식 3가지
📌 전체 분류를 한 장의 계통도로 보려면 2과목 「교환기 · 전송장비 · VoIP」 섹션의 교환방식 도식을 참고.
여기서는 망 관점의 장단점 비교를 다룬다.
| 방식 | 원리 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| 회선 교환 Circuit |
통신 전에 물리적 경로를 독점 점유. 전화망 | 일정한 지연·대역 보장, 실시간에 유리 | 점유 중 다른 사용자 사용 불가, 이용률 낮음 |
| 메시지 교환 Message |
메시지 통째로 저장 후 전달 (Store-and-Forward) | 회선 효율 높음, 우선순위 부여 가능 | 지연 큼, 대용량 저장장치 필요. 실시간 불가 |
| 패킷 교환 Packet |
일정 크기 패킷으로 분할해 전송 | 회선 이용률 최고, 속도·코드 변환 가능, 오류 제어 | 패킷 오버헤드, 지연 변동(지터) |
| 패킷교환 방식 | 내용 |
|---|---|
| 데이터그램 Datagram |
패킷마다 독립적으로 경로 결정. 순서가 뒤바뀔 수 있음. 비연결형 — IP가 여기 해당 |
| 가상 회선 Virtual Circuit |
미리 경로를 설정한 뒤 모든 패킷이 같은 길로. 순서 보장. 연결형 — X.25·프레임릴레이·ATM PVC(영구 가상회선) / SVC(교환 가상회선) |
📦 X.25 → 프레임릴레이 → ATM 발전 흐름
X.25 (1970s) 프레임릴레이 (1990s) ATM (1990s~)
회선이 나쁘던 시절 회선이 좋아짐 고속·멀티미디어
오류제어 철저 → 느림 오류제어 제거 → 빨라짐 고정 셀 → 초고속·QoS
1·2·3계층 1·2계층만 1·2계층 (셀 릴레이)
| 항목 | X.25 | 프레임릴레이 | ATM |
|---|---|---|---|
| 계층 범위 | 1·2·3계층 | 1·2계층 | 1·2계층 (셀 릴레이) |
| 2계층 프로토콜 | LAPB (HDLC ABM) | LAPF | — |
| 전송 단위 | 가변 패킷 | 가변 프레임 | 고정 셀 53바이트 |
| 식별자 | LCN | DLCI | VPI / VCI |
| 오류 제어 | 구간마다 철저히 수행 | 하지 않음 — 상위에 위임 | 헤더만 HEC(CRC-8) |
| 속도 | 느림 (~64 kbps) | ~ 2 Mbps 급 | 155 M ~ 수 Gbps |
| 연결 방식 | 가상회선 | 가상회선(PVC 중심), CIR 보장 | 가상회선, QoS 등급 제공 |
⚠ 기출 최다 — ATM 셀은 53바이트 = 헤더 5 + 페이로드 48.
고정 길이라 하드웨어 처리가 빨라 고속에 유리하다. 프레임릴레이가 X.25보다 빠른 이유는 오류 제어를 하지 않기 때문이며,
이는 회선 품질이 좋아졌기에 가능해진 설계다.
📊 디지털 전송 계위 — T1 / E1 · PDH / SDH
| 계위 | 북미 (T 계열) | 유럽 (E 계열) |
|---|---|---|
| 기본 채널 | DS-0 = 64 kbps (8 kHz × 8 bit) | |
| 1차군 | T1 = 1.544 Mbps 24채널 × 8bit + 동기 1bit |
E1 = 2.048 Mbps 32슬롯 (음성 30 + 동기 1 + 신호 1) |
| 2차군 | T2 = 6.312 Mbps (96ch) | E2 = 8.448 Mbps (120ch) |
| 3차군 | T3 = 44.736 Mbps (672ch) | E3 = 34.368 Mbps (480ch) |
| 4차군 | T4 = 274.176 Mbps | E4 = 139.264 Mbps |
📖 T1이 1.544 Mbps인 이유 — 유도 과정이 그대로 출제된다
① 음성 4kHz → 표본화 8kHz, 8비트 부호화 → 채널당 64 kbps
② 24채널 × 8비트 = 192비트 + 프레임 동기 1비트 = 193비트/프레임
③ 193비트 × 8,000프레임/초 = 1,544,000 bps = 1.544 Mbps
E1 = 32 × 8 × 8,000 = 2.048 Mbps (동기비트 없이 슬롯 0을 동기용으로 씀)
① 음성 4kHz → 표본화 8kHz, 8비트 부호화 → 채널당 64 kbps
② 24채널 × 8비트 = 192비트 + 프레임 동기 1비트 = 193비트/프레임
③ 193비트 × 8,000프레임/초 = 1,544,000 bps = 1.544 Mbps
E1 = 32 × 8 × 8,000 = 2.048 Mbps (동기비트 없이 슬롯 0을 동기용으로 씀)
📋 T1(북미) vs E1(유럽) 전체 비교
| 구분 | E1 방식 유럽 | T1 방식 북미 |
|---|---|---|
| 주파수 대역 | 300 ~ 3,400 [Hz] 양쪽 동일 | |
| 표본화 주파수 | 8,000 [Hz] 양쪽 동일 | |
| Bit 수 / 채널당 | 8 bit 양쪽 동일 | |
| Time Slot 수 / 프레임당 | 32 | 24 |
| 음성채널 수 / 프레임당 | 30 | 24 |
| 전송속도 | 2.048 [Mbps] | 1.544 [Mbps] |
| 채널당 전송속도 | 64 [kbps] | 56 [kbps] |
| 부호화 법칙 | A-law (A = 87.6) | μ-law (μ = 255) |
| 압축 특성 | 13절선 | 15절선 |
| 동기용 채널 | 1개 — 0번 CH | 프레임마다 동기 비트 1 bit |
| 신호용 채널 | 1개 — 16번 CH 별도 채널 | 각 채널 안의 8번 비트 채널 내 도용 |
| 선로 부호 | HDB3 | AMI · B8ZS |
| 멀티프레임 수 | 16 | 12 |
| 프레임당 비트 수 | 32 × 8 = 256 bit | 24 × 8 + 1 = 193 bit |
| 특징 한 줄 | 신호 채널을 별도로 사용 채널당 64k (8bit × 8k) | 채널 내 비트를 빌려 씀 채널당 56k (7bit × 8k) |
🧠 부호화 법칙 — 「A는 유럽, μ는 미국」
A-law (A = 87.6) → E1 · 유럽 · 압축 특성 13절선
μ-law (μ = 255) → T1 · 북미(미국·일본) · 압축 특성 15절선
μ는 255, A는 87.6 — 숫자가 그대로 보기로 나온다. 절선 수는 13(A) · 15(μ) 로, 알파벳 순서 A → μ 가 13 → 15 로 커진다고 묶어 외운다.
A-law (A = 87.6) → E1 · 유럽 · 압축 특성 13절선
μ-law (μ = 255) → T1 · 북미(미국·일본) · 압축 특성 15절선
μ는 255, A는 87.6 — 숫자가 그대로 보기로 나온다. 절선 수는 13(A) · 15(μ) 로, 알파벳 순서 A → μ 가 13 → 15 로 커진다고 묶어 외운다.
⚠️ 가장 많이 틀리는 곳 — T1의 「채널당 56 kbps」
T1도 물리적으로는 64 kbps 슬롯이다. 그런데 신호(시그널링)를 위해 각 채널의 8번째 비트를 6프레임마다 빌려 쓰기(로버드 비트) 때문에, 실제 데이터로 쓸 수 있는 것은 7비트 × 8k = 56 kbps 가 된다.
E1은 16번 슬롯을 통째로 신호용으로 따로 떼어 놓아서, 데이터 채널은 온전히 64 kbps 를 쓴다.
→ "신호를 어디서 실어 나르는가" 하나가 56 / 64 의 차이를 만든다.
T1도 물리적으로는 64 kbps 슬롯이다. 그런데 신호(시그널링)를 위해 각 채널의 8번째 비트를 6프레임마다 빌려 쓰기(로버드 비트) 때문에, 실제 데이터로 쓸 수 있는 것은 7비트 × 8k = 56 kbps 가 된다.
E1은 16번 슬롯을 통째로 신호용으로 따로 떼어 놓아서, 데이터 채널은 온전히 64 kbps 를 쓴다.
→ "신호를 어디서 실어 나르는가" 하나가 56 / 64 의 차이를 만든다.
E1 프레임 (32 슬롯)
┌────┬──────────────────┬────┬──────────────────┐
│ 0 │ 1 ~ 15 (음성) │ 16 │ 17 ~ 31 (음성) │
└────┴──────────────────┴────┴──────────────────┘
동기용 신호용 → 음성 30채널
T1 프레임 (24 슬롯 + 동기 1bit)
┌─┬──────────────────────────────────────┐
│F│ 1 ~ 24 (음성, 각 8bit) │
└─┴──────────────────────────────────────┘
동기 1bit → 음성 24채널
※ 각 채널의 8번째 비트를 주기적으로 신호용으로 빌려 씀
🧠 숫자를 외우지 말고 계산한다
E1 = 32슬롯 × 8bit × 8,000 = 2,048,000 = 2.048 Mbps
T1 = (24 × 8 + 1) × 8,000 = 193 × 8,000 = 1,544,000 = 1.544 Mbps
T1에만 +1(프레임 동기 비트)이 붙는 것만 기억하면 둘 다 나온다. 양쪽 모두 초당 8,000 프레임(표본화 주파수와 같다)이다.
E1 = 32슬롯 × 8bit × 8,000 = 2,048,000 = 2.048 Mbps
T1 = (24 × 8 + 1) × 8,000 = 193 × 8,000 = 1,544,000 = 1.544 Mbps
T1에만 +1(프레임 동기 비트)이 붙는 것만 기억하면 둘 다 나온다. 양쪽 모두 초당 8,000 프레임(표본화 주파수와 같다)이다.
| 구분 | PDH | SDH / SONET |
|---|---|---|
| 동기 | 준동기 — 각 장비가 자체 클럭 | 전 망이 하나의 클럭에 동기 |
| 다중화 | 단계마다 전부 분리·재조립 필요 | 원하는 채널만 바로 분기/삽입(ADM) |
| 운용 관리 | 취약 | OAM 오버헤드 내장, 자동 절체(APS) |
| 속도 | T1/E1 계열 | STM-1 = 155.52 Mbps (= OC-3) STM-4 = 622M · STM-16 = 2.5G · STM-64 = 10G |
🔌 WAN 회선 종류
| 종류 | 특징 |
|---|---|
| 전용회선 Leased Line | 독점 사용, 대역 보장, 비쌈. 본사–지사 연결 |
| 교환회선 | 필요할 때만 연결. 요금 저렴, 품질 변동 |
| VPN | 공중망 위에 터널을 만들어 전용선처럼. IPSec · SSL · L2TP |
| MPLS | 라벨 기반 고속 전달. 2.5계층이라 불림. QoS·트래픽 엔지니어링 |
🔗 이어지는 단원
📝 시험 포인트
• 교환 방식 — 회선(독점) / 메시지(저장 후 전달) / 패킷(분할), 이용률은 패킷교환이 최고
• 데이터그램 = 비연결·순서 미보장 / 가상회선 = 연결형·순서 보장
• ATM 셀 = 53바이트 (헤더 5 + 데이터 48)
• 프레임릴레이는 오류 제어를 하지 않아 X.25보다 빠르다
• T1 = 1.544M(24ch) / E1 = 2.048M(32슬롯) / DS-0 = 64kbps
• 부호화 법칙 — A-law(A=87.6)=E1·유럽·13절선 / μ-law(μ=255)=T1·북미·15절선
• 선로부호 — E1 = HDB3 / T1 = AMI·B8ZS, 프레임당 비트 E1 256 / T1 193 • STM-1 = 155.52 Mbps = OC-3, SDH는 전 망 동기
• 교환 방식 — 회선(독점) / 메시지(저장 후 전달) / 패킷(분할), 이용률은 패킷교환이 최고
• 데이터그램 = 비연결·순서 미보장 / 가상회선 = 연결형·순서 보장
• ATM 셀 = 53바이트 (헤더 5 + 데이터 48)
• 프레임릴레이는 오류 제어를 하지 않아 X.25보다 빠르다
• T1 = 1.544M(24ch) / E1 = 2.048M(32슬롯) / DS-0 = 64kbps
• 부호화 법칙 — A-law(A=87.6)=E1·유럽·13절선 / μ-law(μ=255)=T1·북미·15절선
• 선로부호 — E1 = HDB3 / T1 = AMI·B8ZS, 프레임당 비트 E1 256 / T1 193 • STM-1 = 155.52 Mbps = OC-3, SDH는 전 망 동기