tae's blog

Hybrid-ARQ 에 대한 한글 문서가 아무리 검색하여도 검색되지 않아 혹여 나와 같은 문제를 격을 사람을 위해 이렇게 글을 쓰게 된다.

이 문서는 http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_ARQ 의 문서를 간단히 해석한 것이다.

Hybrid-ARQ 는 기존의 ARQ를 약간 변형한 것이다. (ARQ는 전송된 패킷에 에러가 있으면 재전송하는 방식을 말한다.) 이 방식은 기존의 ARQ보다 나은 성능을 보여 주는데 특히 무선 네트웍에 좋은 성능을 보여준다.

Hybrid-ARQ에는 여러 타입이 있는데 그중 가장 간단한 Type I HARQ를 살펴보자.

타입 I 은 간단하게 FEC와 ARQ를 섞어 놓은 방식이다 (여기서 FEC는 ARQ와는 다르게 재전송 없이 패킷에러를 정정하고자 하는 방식이다. 보내는 패킷에 오류정정 코드를 덧붙여서 받은 쪽에서 패킷에 에러가 나도 패킷에러 정정코드를 사용해 패킷에러를 정상 패킷으로 정정하는 방식을 말한다. 정정 코드를 덧붙여야 하기때문에 오버헤드가 생긴다) 이 방식은 에러 감지 코드와 에러 정정 코드를 전송한다. 패킷이 도착하였을때, 받은 쪽에서는 제일 먼저 에러 정정 코드를 해석한다. 만약 채널(전송환경)상태가 좋다면 모든 에러는 정정될것이고 정확히 정정된 코드를 얻을수 있을것이다.

하지만 채널상태가 좋지 않다면 모든 에러가 정정되진 않을것이고 받은쪽에서는 에러가 모두 정정되지 않은것이 감지가 되면, 그 오류난 패킷은 버려진다. 그리고 전송한 곳으로 재전송을 요구한다.

일반적으로는, 에러가 섞인 패킷은 버려지지 않고 받은쪽에 저장이 된다. 그리고 재전송된 패킷이 도착했을때 두개의 패킷을 결합하여 정상패킷을 만들수 있는 확률을 증가시킨다.

ATM은 Asynchronous Transfer Mode의 약자로서 말 그대로 '비동기 전송 방식'입니다.ATM이 왜 중요해 졌는가를 알기 위해서는 네트워크의 발전 과정을 간략히 살펴보아야 합니다.

1. X.25
초기에 X.25라는 네트워크가 있었습니다. 오래 전에 만들어진 기술인데, 당시에는 PC가 요즘처럼 좋지 않았습니다. 한마디로 '바보 상자'였죠. 더미 터미널이란 말 들어 보셨죠? 당시의 PC는 자체 CPU를 가지고 있지 않고 다른 곳(메인프레임)에서 온 신호를 단순히 화면에 표시만 해 주는 그 정도의 능력밖에 없었습니다. 따라서, 네트워크를 통해서 신호를 주고 받을 때 이 신호가 제대로 전달이 되었는지, 잘못 전달 되었다면 어떻게 해야 하는지 등등을 PC에서 해결하기가 어려웠죠. 그래서 X.25 네트워크가 알아서 이런 일들을 다 해줬습니다.

그런데, X.25는 속도가 느렸습니다. 점차 쓸모가 없어졌죠. 반면, PC들의 성능은 놀랄만큼 좋아졌습니다. X.25 네트워크가 하던 일들을 점차로 PC가 대신하게 되었죠. 따라서 X.25는 자신이 하던 일 중에서 네트워크 신호의 에러교정 등의 기능을 PC에 물려주고 자신은 변하게 됩니다.


2. Frame Relay
그래서 나온 것이 Frame Relay입니다. Frame Relay는 에러 교정을 하지 않습니다. 에러를 교정하고 잘못 전달된 패킷의 재송신/재수신 등의 역할은 사용자 PC가 대신 합니다. 대신 Frame Relay는 단순한 '전송'에만 신경쓰기 때문에 속도가 많이 빨라졌습니다. 딴거 신경 안쓰고 전송만 하면 되니까요.

3. ATM
그런데, 동영상도 주고 받고 음악도 주고 받고 하다 보니까 Frame Relay가 빨라졌다고는 해도 도저히 Frame Relay로는 만족하기가 어려웠나 봅니다. 그래서 이 Frame Relay를 발전시켜서 이번에는 ATM 이라는 놈을 만들었습니다. ATM이 Frame Relay와 가장 많이 다른 점은 ATM이 '고정 셀 크기'와 '비동기 전송 방식'을 사용한다는 점입니다. 이게 뭐가 대단한 차이냐면, X.25든 Frame Relay든 간에 네트워크에서 네트워크 장치가 패킷을 받아서 처리를 할 때는 반드시 '패킷의 시작과 끝'을 알아야 했습니다. 어차피 신호는 ...01011001000101100111010010...요렇게 들어오지 않습니까? 따라서 네트워크 장비는 패킷이 하나 들어올 때 '어디서 시작해서 어디서 끝나는지'를 잘 주시하고 파악해야만 했습니다. 패킷 하나 하나마다 서로 다들 길이가 다르니까 각 패킷을 전부 다 유심히 지켜봐야만 했습니다.

3.1 고정 셀 크기(53바이트)

그러나 ATM은 패킷 크기가 무조건 53Bytes입니다. 그냥 무조건 53Kbytes마다 딱딱 끊어버리면 됩니다. 처리하기가 훨씬 편하고, 따라서 속도도 훨 빠릅니다.

3.2 비동기 전송 방식

게다가, ATM은 다중화기법을 사용해서 여러 채널을 묶어서 한 채널로 뻥~ 뚫어서 보내버리는데, 이 때 비동기 방식을 사용하기 때문에 채널을 효율적으로 사용합니다. (ATM의 비동기 방식이 왜 효율적이냐 하는 것은 따로 알아보셔야죠)

어쨌든, 이런 이유로 해서 ATM은 과거의 X.25나 Frame Relay보다 훨 빠르고 효율적입니다. 동영상, 음악 등 대규모 데이터를 전달해야 하는 시대의 필요성과 맞물려져서 아주 큰 인기(?)를 누렸죠. (특히 B-ISDN을 위한 백본으로 많이 쓰였다고 하는데, 이쪽은 잘 모르겠네요.)

현재 대규모 네트워크의 백본으로 ATM망이 많이 사용되고 있습니다. 그러나! ATM은 결코 최신 기술이 아닙니다. 한 때 시대를 풍미했으나, 이제는 더 이상 '각광 받는' 기술이라고는 할 수 없습니다. 요즘 네트워크 구축 하는데 ATM으로 구축하는 예는 거의 없다고 봅니다.

4. IP

요즘 대세는 TCP/IP를 사용하는 '라우터' 네트워크 입니다. 인터넷이 요렇게 만들어져 있지요. 그런데, ATM은 IP를 사용하지 않습니다. 자체적인 2계층 주소 체계를 가지고 있지요. 3계층 주소 체계인 IP와는 호환이 되지 않습니다. 향후 수십년간 대세인 IP를 따르지 않는 이상, ATM의 확장은 불가능하다고 봐야죠.

5. 속도

ATM은 과거 X.25나 Frame Relay 등에 비해 파격적인 속도를 냅니다. 그러나 요것도 이젠 느리다고 봐야죠. DWDM(고밀도 파장 분할 방식)을 사용하는 광통신이나 메트로 이더넷 등의 기술이 ATM보다 훨 빠릅니다. ATM은 이젠 더 이상 빠르지 않습니다.

6. 기타

하지만, ATM으로 구축되어 있는 네트워크가 아직 많이 있기 때문에 이걸 다 걷어내려면 시간과 돈이 많이 필요합니다. IP over ATM 등 여러 편법(?) 기술들이 개발되어 IP와 ATM을 결합하려는 시도들도 많이 있고, 어느 정도 효과를 얻고 있기는 하지만, 어쨌든 이것들은 임시방편일 뿐이지요.

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