1.네트워크 통신의 이해
서킷 스위칭(Circuit Switching),패킷 스위칭(Packet Switching).시분할 방식(Time Division Multiplexing, TDM)
Aug 19, 2024
1. 서킷 스위칭(Circuit Switching)
서킷 스위칭(Circuit Switching)은 통신 네트워크에서 사용되는 전송 방식 중 하나로, 두 통신 장치 간의 통신을 위해 전용 경로를 설정하고 이를 유지하는 방법입니다. 주로 전통적인 전화 시스템에서 사용되며, 통화 품질을 높이기 위해 설계된 방식입니다.
서킷 스위칭의 작동 방식
- 경로 설정: 통신이 시작되기 전에, 송신자와 수신자 사이에 있는 모든 중간 노드(스위치 포함) 간에 하나의 전용 경로가 설정됩니다. 이 과정은 통화가 시작되기 전까지 이루어지며, 이 경로는 통신이 끝날 때까지 유지됩니다.
- 데이터 전송: 경로가 설정된 후, 데이터를 연속적으로 전송할 수 있습니다. 이때 경로는 오직 이 통신을 위해서만 사용되며, 다른 통신은 이 경로를 사용할 수 없습니다.
- 경로 해제: 통신이 끝나면 경로가 해제되고, 그 경로에 사용되었던 네트워크 자원은 다른 통신을 위해 다시 사용할 수 있게 됩니다.
서킷 스위칭의 특징
- 연속적 전송: 경로가 설정된 후에는 데이터가 지연 없이 전송됩니다. 이는 실시간 통신에 매우 유리합니다.
- 고정 대역폭: 설정된 경로는 통신이 끝날 때까지 일정한 대역폭을 차지합니다. 이를 통해 안정적인 통신이 가능하지만, 비효율적일 수 있습니다.
- 낮은 지연: 경로가 고정되기 때문에, 데이터 전송 중 지연(Latency)이 거의 발생하지 않습니다. 이는 음성 통화와 같은 실시간 애플리케이션에 매우 중요합니다.
- 자원 낭비 가능성: 통신 중에는 경로가 고정되어 있기 때문에, 실제 데이터가 전송되지 않는 순간에도 자원이 낭비될 수 있습니다.
2. 패킷 스위칭(Packet Switching)
패킷 스위칭(Packet Switching)은 데이터 통신 네트워크에서 데이터를 작은 패킷 단위로 나누어 전송하는 방식입니다. 인터넷과 같은 데이터 네트워크에서 널리 사용되는 방식으로, 서킷 스위칭과 대조적으로 데이터 전송의 효율성과 유연성을 높이는 데 중점을 둡니다.
패킷 스위칭의 작동 방식
- 데이터 분할: 데이터를 전송하기 전에 작은 패킷으로 나눕니다. 각 패킷에는 데이터뿐만 아니라 목적지 주소, 순서 번호, 오류 검출 코드 등도 포함됩니다.
- 패킷 전송: 나뉜 패킷들은 독립적으로 네트워크를 통해 전송됩니다. 각 패킷은 최적의 경로를 선택하여 목적지로 전송되며, 동일한 경로를 따르지 않을 수도 있습니다.
- 재조립: 목적지에 도착한 패킷들은 순서대로 재조립되어 원래의 데이터 형태로 복구됩니다. 패킷이 손실되거나 손상된 경우 재전송을 요청할 수 있습니다.
패킷 스위칭의 특징
- 효율적인 자원 활용: 네트워크 자원이 고정된 경로에 묶이지 않고 필요할 때마다 사용되기 때문에 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다. 여러 통신이 동일한 네트워크 자원을 동시에 사용할 수 있습니다.
- 유연성: 각 패킷이 독립적으로 전송되기 때문에, 네트워크 경로 중 일부가 문제가 생기더라도 다른 경로로 우회할 수 있습니다. 이로 인해 네트워크의 복원력과 유연성이 높아집니다.
- 지연 발생 가능성: 패킷들이 서로 다른 경로를 통해 전송되기 때문에, 도착 시간에 차이가 날 수 있습니다. 이로 인해 실시간 애플리케이션에서는 지연이 발생할 수 있습니다.
- 신뢰성: 데이터 패킷에 오류 검출 및 수정 정보가 포함되므로, 손상된 패킷은 재전송 요청을 통해 복구될 수 있습니다. 이로 인해 데이터 전송의 신뢰성이 보장됩니다.
- 차이점
서킷 스위칭은 전용 경로를 사용하는 반면, **패킷 스위칭(Packet Switching)**은 데이터를 작은 패킷으로 나누어 네트워크를 통해 독립적으로 전송합니다. 패킷 스위칭은 네트워크 자원의 효율적인 활용이 가능하며, 인터넷과 같은 데이터 네트워크에서 주로 사용됩니다. 반면 서킷 스위칭은 안정적인 연결과 실시간 통신을 보장하지만, 자원의 효율성 측면에서는 덜 효율적입니다.
3. 시분할 방식(Time Division Multiplexing, TDM)
시분할 방식(Time Division Multiplexing, TDM)은 여러 데이터 스트림을 하나의 통신 채널을 통해 전송하기 위해 사용하는 기술입니다. 이 방식은 주로 통신 네트워크와 데이터 전송 시스템에서 사용되며, 특정 시간 슬롯을 각 데이터 스트림에 할당하여 동시에 여러 신호를 전송할 수 있도록 합니다.
시분할 방식의 작동 원리
- 시간 슬롯 할당: 전체 통신 채널의 시간을 여러 개의 작은 시간 슬롯으로 나눕니다. 각 시간 슬롯은 개별 데이터 스트림에 할당됩니다.
- 순차적 전송: 각 데이터 스트림은 자신에게 할당된 시간 슬롯 동안에만 데이터를 전송할 수 있습니다. 여러 데이터 스트림이 순차적으로 전송되지만, 수신 측에서는 이를 빠르게 번갈아 가며 받아들이기 때문에 모든 스트림이 동시에 전송되는 것처럼 보입니다.
- 데이터 복구: 수신 측에서는 각 시간 슬롯에서 전송된 데이터를 모아 원래의 데이터 스트림으로 복구합니다.
시분할 방식의 종류
- 동기식 시분할 다중화 (Synchronous TDM): 시간 슬롯이 고정된 순서로 미리 정해진 데이터 스트림에 할당됩니다. 각 데이터 스트림은 자신의 시간 슬롯을 항상 동일하게 갖습니다. 이 방식은 단순하지만, 특정 데이터 스트림이 전송할 데이터가 없을 때도 시간 슬롯이 낭비될 수 있습니다.
- 비동기식 시분할 다중화 (Asynchronous TDM, 또는 통계적 시분할 다중화): 시간 슬롯이 고정되어 있지 않으며, 전송할 데이터가 있는 스트림에만 시간 슬롯이 동적으로 할당됩니다. 이 방식은 자원의 효율성을 높여주지만, 구현이 다소 복잡할 수 있습니다.
시분할 방식의 특징
- 효율적인 자원 사용: 여러 데이터 스트림이 하나의 통신 채널을 공유할 수 있기 때문에, 채널 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
- 고정된 대역폭 요구: 동기식 TDM의 경우 각 데이터 스트림이 고정된 시간 슬롯을 차지하기 때문에, 대역폭 요구가 일정합니다. 비동기식 TDM은 데이터 전송량에 따라 대역폭 요구가 달라질 수 있습니다.
- 지연 가능성: 각 데이터 스트림이 자신의 시간 슬롯 동안에만 데이터를 전송할 수 있기 때문에, 전송되는 데이터에 지연이 발생할 수 있습니다. 이는 특히 대역폭이 낮거나 데이터 스트림이 많을 때 문제가 될 수 있습니다.
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