백본망
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1. 개요
백본망은 여러 하위 네트워크 간의 정보 교환을 위한 경로를 제공하는 통신망의 핵심 부분이다. 초기에는 음성 통화 라우팅을 위한 전화 코어 네트워크에서 시작되었으며, 주요 노드를 연결하는 고용량 통신 시설을 의미했다. 백본망은 장거리 전송을 가능하게 하며, 인터넷의 등장과 광케이블 기술 발전을 통해 전송 용량이 증가했다. 백본망은 집선, 인증, 통화 제어 및 스위칭, 과금, 서비스 호출, 게이트웨이 등의 기능을 제공하며, 운영 및 유지보수, 가입자 데이터베이스를 포함한다. 백본망의 유형으로는 분산 백본, 축소된 백본, 병렬 백본, 직렬 백본 등이 있다.
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| 백본망 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 유형 | 컴퓨터 네트워크 |
| 목적 | 다른 네트워크들을 서로 연결 |
| 기술적 특징 | |
| 주요 기능 | 네트워크 간의 데이터 전송 트래픽 관리 네트워크 확장 지원 |
| 구성 요소 | 라우터 스위치 고속 전송 매체 |
| 전송 매체 | 광섬유 케이블 고속 구리선 케이블 |
| 네트워크 토폴로지 | |
| 일반적인 토폴로지 | 스타형 링형 메시형 |
| 고려 사항 | 대역폭 지연 시간 내결함성 |
| 활용 사례 | |
| 주요 사용처 | 인터넷 서비스 제공자 (ISP) 네트워크 대규모 기업 네트워크 데이터 센터 네트워크 |
| 특징 | 고속 데이터 전송 요구 안정적인 연결 유지 확장성 |
| 관리 및 유지보수 | |
| 주요 관리 작업 | 트래픽 모니터링 네트워크 성능 최적화 보안 관리 |
| 고려 사항 | 네트워크 장비의 정기적인 업데이트 장애 발생 시 빠른 복구 |
| 용어 | |
| 영어 | Backbone network |
2. 역사
이론, 설계 원리, 그리고 백본망의 첫 번째 구현은 트래픽이 순전히 음성이었던 전화 코어 네트워크에서 비롯되었다.[6] ''코어 네트워크''는 통신망의 중앙 부분으로, 액세스 네트워크에 연결된 고객에게 다양한 서비스를 제공했다.[6] 주요 기능 중 하나는 PSTN 전체에서 전화 통화 라우팅을 처리하는 것이었다.[6]
일반적으로 이 용어는 주요 노드를 연결하는 고용량 통신 시설을 의미했다.[6] 코어 네트워크는 서로 다른 하위 네트워크 간의 정보 교환을 위한 경로를 제공했다.[6]
미국에서는 지역 교환 코어 네트워크가 여러 경쟁 상호 교환 네트워크에 의해 연결되었고, 세계의 나머지 지역에서는 코어 네트워크가 국가 경계까지 확장되었다.[6]
코어 네트워크는 일반적으로 네트워크의 장치 간에 모든 연결을 제공하는 메시 토폴로지를 가지고 있었다.[6] 많은 주요 서비스 제공업체가 상호 연결된 자체 코어/백본 네트워크를 가지고 있을 것이다.[6] 일부 대규모 기업은 자체 코어/백본 네트워크를 가지고 있으며, 이는 일반적으로 공용 네트워크에 연결되어 있다.[6]
백본 네트워크는 장거리 전송, 일반적으로 16km에서 160km, 특정 경우에는 최대 240km까지 전송을 가능하게 하는 링크를 생성한다.[6] 이것은 특히 외딴 지역에 인터넷 서비스를 제공하기 위해 장거리 무선 솔루션을 제공하는 데 백본 네트워크가 필수적임을 의미한다.[6]
2. 1. 초기 전화망
초기 백본망의 이론, 설계 원리 및 구현은 음성 통화 라우팅을 위한 전화 코어 네트워크에서 유래되었다.[6] 코어 네트워크는 통신망의 중앙 부분으로, 액세스 네트워크에 연결된 고객에게 다양한 서비스를 제공하며, PSTN 전체에서 전화 통화 라우팅을 처리하는 것이 주요 기능 중 하나였다.[6]일반적으로 코어 네트워크는 주요 노드를 연결하는 고용량 통신 시설을 의미하며, 서로 다른 하위 네트워크 간의 정보 교환을 위한 경로를 제공했다.[6] 미국에서는 지역 교환 코어 네트워크가 여러 경쟁 상호 교환 네트워크에 의해 연결되었고, 세계의 나머지 지역에서는 코어 네트워크가 국가 경계까지 확장되었다.[6]
코어 네트워크는 일반적으로 네트워크 장치 간에 모든 연결을 제공하는 메시 토폴로지를 가지고 있었으며, 많은 주요 서비스 제공업체가 상호 연결된 자체 코어/백본 네트워크를 가지고 있었다. 일부 대규모 기업은 자체 코어/백본 네트워크를 가지고 공용 네트워크에 연결하기도 했다.[6]
백본 네트워크는 장거리 전송(일반적으로 16km에서 160km, 특정 경우에는 최대 240km)을 가능하게 하는 링크를 생성하여, 특히 외딴 지역에 인터넷 서비스를 제공하는 데 필수적이다.[6]
2. 2. 인터넷의 등장과 발전
이론, 설계 원리, 그리고 백본망의 첫 번째 구현은 트래픽이 순전히 음성이었던 전화 코어 네트워크에서 비롯되었다.[6] ''코어 네트워크''는 통신망의 중앙 부분으로, 액세스 네트워크에 연결된 고객에게 다양한 서비스를 제공했다.[6] 주요 기능 중 하나는 PSTN 전체에서 전화 통화 라우팅을 처리하는 것이었다.[6]일반적으로 이 용어는 주요 노드를 연결하는 고용량 통신 시설을 의미했다.[6] 코어 네트워크는 서로 다른 하위 네트워크 간의 정보 교환을 위한 경로를 제공했다.[6]
미국에서는 지역 교환 코어 네트워크가 여러 경쟁 상호 교환 네트워크에 의해 연결되었고, 세계의 나머지 지역에서는 코어 네트워크가 국가 경계까지 확장되었다.[6]
코어 네트워크는 일반적으로 네트워크의 장치 간에 모든 연결을 제공하는 메시 토폴로지를 가지고 있었다.[6] 많은 주요 서비스 제공업체가 상호 연결된 자체 코어/백본 네트워크를 가지고 있을 것이다.[6] 일부 대규모 기업은 자체 코어/백본 네트워크를 가지고 있으며, 이는 일반적으로 공용 네트워크에 연결되어 있다.[6]
백본 네트워크는 장거리 전송, 일반적으로 16km에서 160km (10마일에서 100마일)까지, 특정 경우에는 최대 240km (150마일)까지 전송을 가능하게 하는 링크를 생성한다.[6] 이것은 특히 외딴 지역에 인터넷 서비스를 제공하기 위해 장거리 무선 솔루션을 제공하는 데 백본 네트워크가 필수적임을 의미한다.[6]
2. 3. 광케이블 기술의 발전
광케이블 기술의 발전은 백본망의 전송 용량을 획기적으로 증가시켰다. 코어 네트워크는 통신망의 중앙 부분으로, 액세스 네트워크에 연결된 고객에게 다양한 서비스를 제공하며, 주요 기능 중 하나는 PSTN 전체에서 전화 통화 라우팅을 처리하는 것이다.[6] 일반적으로 이 용어는 주요 노드를 연결하는 고용량 통신 시설을 의미하며, 코어 네트워크는 서로 다른 하위 네트워크 간의 정보 교환을 위한 경로를 제공한다.[6] 미국에서는 지역 교환 코어 네트워크가 여러 경쟁 상호 교환 네트워크에 의해 연결되었고, 세계의 나머지 지역에서는 코어 네트워크가 국가 경계까지 확장되었다.[6] 이를 통해 대용량 데이터 전송이 가능해졌고, 고품질의 멀티미디어 서비스 제공이 가능해졌다. 백본 네트워크는 장거리 전송을 가능하게 하는 링크를 생성하며, 특히 외딴 지역에 인터넷 서비스를 제공하기 위해 장거리 무선 솔루션을 제공하는데 필수적이다.[6]3. 기능
코어 네트워크는 일반적으로 다음과 같은 기능을 제공한다.
- '''집선(Aggregation):''' 서비스 제공업체 네트워크에서 가장 높은 수준의 집선 기능을 제공한다. 코어 노드 아래 계층은 분산 네트워크, 엣지 네트워크 순으로 구성되며, 고객 구내 장비(CPE)는 일반적으로 코어 네트워크에 직접 연결되지 않는다.
- '''인증(Authentication):''' 통신 네트워크에서 서비스를 요청하는 사용자가 해당 네트워크 내에서 서비스를 사용할 권한이 있는지 여부를 결정하는 기능이다.
- '''통화 제어 및 스위칭(Call Control and Switching):''' 통화 제어 또는 스위칭 기능은 통화 신호 처리를 기반으로 통화의 경로를 결정한다. 예를 들어 스위칭 기능은 "수신 번호"를 기반으로 이 사업자 네트워크 내의 가입자 또는 번호 이동성이 더 보편화된 다른 사업자 네트워크로 통화가 라우팅되도록 결정할 수 있다.
- '''과금(Charging):''' 다양한 네트워크 노드에서 생성된 과금 데이터의 수집 및 처리를 수행하는 기능이다. 현재 네트워크에서 발견되는 두 가지 일반적인 유형의 과금 메커니즘은 선불 과금과 후불 과금이다. ''자동 메시지 회계 참조''
- '''서비스 호출(Service Invocation):''' 코어 네트워크는 가입자에 대한 서비스 호출 작업을 수행한다. 서비스 호출은 사용자의 명시적인 작업(예: 호 전환) 또는 암묵적으로(호 대기) 발생할 수 있다. 그러나 서비스 실행은 제3자 네트워크 및 노드가 실제 서비스 실행에 참여할 수 있으므로 코어 네트워크 기능일 수도 있고 아닐 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
- '''게이트웨이(Gateway):''' 다른 네트워크에 접속하기 위한 기능을 제공한다. 게이트웨이 기능은 인터페이스하는 네트워크 유형에 따라 달라진다.
물리적으로 이러한 논리적 기능 중 하나 이상이 주어진 코어 네트워크 노드에 동시에 존재할 수 있다.
위에 언급된 기능 외에도 다음 항목도 통신 코어 네트워크의 일부를 구성했다.
- '''운영 및 유지보수 (O&M):''' 네트워크 운영 센터(NOC)와 운영 지원 시스템(OSS)을 통해 코어 네트워크 노드를 구성, 프로비저닝, 모니터링 및 유지보수한다. 가입자 수, 피크 시간 통화율, 서비스의 특성, 지리적 선호도 등은 구성에 영향을 미치는 요소들이다. 네트워크 통계 수집, 알람 모니터링 및 다양한 네트워크 노드 작업의 로깅도 O&M 센터에서 발생한다. 이러한 통계, 알람 및 추적은 네트워크 사업자가 네트워크 상태와 성능을 모니터링하고 개선하는 데 중요한 도구이다.
- '''가입자 데이터베이스:''' 코어 네트워크는 또한 가입자 데이터베이스(예: GSM 시스템의 HLR)를 호스팅한다. 가입자 데이터베이스는 인증, 프로파일링, 서비스 호출 등과 같은 기능에 대해 코어 네트워크 노드에서 액세스한다.
3. 1. 집선 (Aggregation)
서비스 제공업체 네트워크에서 가장 높은 수준의 집선 기능을 제공한다. 코어 노드 아래 계층은 분산 네트워크, 엣지 네트워크 순으로 구성되며, 고객 구내 장비(CPE)는 일반적으로 코어 네트워크에 직접 연결되지 않는다.3. 2. 인증 (Authentication)
인증은 통신 네트워크에서 서비스를 요청하는 사용자가 해당 네트워크 내에서 서비스를 사용할 권한이 있는지 여부를 결정하는 기능이다. 고객 구내 장비(CPE)는 일반적으로 대규모 서비스 제공업체의 코어 네트워크에 연결되지 않는다.3. 3. 통화 제어 및 스위칭 (Call Control and Switching)
통화 제어 또는 스위칭 기능은 통화 신호 처리를 기반으로 통화의 경로를 결정한다. 예를 들어 스위칭 기능은 "수신 번호"를 기반으로 이 사업자 네트워크 내의 가입자 또는 번호 이동성이 더 보편화된 다른 사업자 네트워크로 통화가 라우팅되도록 결정할 수 있다.3. 4. 과금 (Charging)
과금은 다양한 네트워크 노드에서 생성된 과금 데이터의 수집 및 처리를 수행하는 기능이다. 현재 네트워크에서 발견되는 두 가지 일반적인 유형의 과금 메커니즘은 선불 과금과 후불 과금이다. ''자동 메시지 회계 참조''3. 5. 서비스 호출 (Service Invocation)
코어 네트워크는 가입자에 대한 서비스 호출 작업을 수행한다. 서비스 호출은 사용자의 명시적인 작업(예: 호 전환) 또는 암묵적으로(호 대기) 발생할 수 있다. 그러나 서비스 실행은 제3자 네트워크 및 노드가 실제 서비스 실행에 참여할 수 있으므로 코어 네트워크 기능일 수도 있고 아닐 수도 있다는 점에 유의해야 한다.3. 6. 게이트웨이 (Gateway)
다른 네트워크에 접속하기 위한 기능을 제공한다. 게이트웨이 기능은 인터페이스하는 네트워크 유형에 따라 달라진다.분류:통신
분류:컴퓨터 네트워크
분류:네트워크 장비
3. 7. 운영 및 유지보수 (O&M)
네트워크 운영 센터(NOC)와 운영 지원 시스템(OSS)을 통해 코어 네트워크 노드를 구성, 프로비저닝, 모니터링 및 유지보수한다. 가입자 수, 피크 시간 통화율, 서비스의 특성, 지리적 선호도 등은 구성에 영향을 미치는 요소들이다. 네트워크 통계 수집, 알람 모니터링 및 다양한 네트워크 노드 작업의 로깅도 O&M 센터에서 발생한다. 이러한 통계, 알람 및 추적은 네트워크 사업자가 네트워크 상태와 성능을 모니터링하고 개선하는 데 중요한 도구이다.4. 유형
4. 1. 분산 백본 (Distributed Backbone)
분산 백본은 허브, 스위치, 라우터와 같은 일련의 중앙 연결 장치에 계층적으로 연결된 여러 연결 장치로 구성된 백본 네트워크이다.[7] 이러한 종류의 토폴로지는 기존 계층에 더 많은 장치 계층을 추가할 수 있기 때문에 간단한 확장과 성장을 위한 제한적인 자본 지출을 허용한다.[7] 분산 백본 네트워크에서 백본에 액세스하는 모든 장치는 전송 매체를 공유하며, 이 네트워크에 연결된 모든 장치에 해당 네트워크에 배치된 모든 전송이 전송되기 때문이다.[8]분산 백본은 실제적으로 모든 대규모 네트워크에서 사용되고 있다.[9] 단일 건물에 국한된 엔터프라이즈 전체 시나리오에서도 특정 연결 장치를 특정 층 또는 부서에 할당할 수 있으므로 실용적이다.[7] 각 층 또는 부서는 LAN과 백본 케이블링을 사용하여 버스 스타일 네트워크에 연결된 해당 워크그룹의 주 허브 또는 라우터가 있는 배선실을 갖추고 있다.[10] 분산 백본 사용의 또 다른 장점은 네트워크 관리자가 관리 편의를 위해 워크그룹을 분리할 수 있다는 것이다.[7]
계층 구조에서 높은 수준의 연결 장치를 지칭하는 단일 장애 지점의 가능성이 있다.[7] 분산 백본은 라우터 및 브리지와 같은 액세스 장치를 사용하여 각 개별 LAN에서 순환하는 네트워크 트래픽과 백본 네트워크 트래픽을 분리하도록 설계되어야 한다.[11]
4. 2. 축소된 백본 (Collapsed Backbone)
축소된 백본(Collapsed Backbone, 인버티드 백본 또는 backbone-in-a-box라고도 함)은 백본 네트워크 아키텍처의 한 유형이다. 각 위치는 중앙 위치로 다시 연결되는 링크를 통해 축소된 백본에 연결된다. 축소된 백본은 클러스터 또는 단일 스위치 또는 라우터일 수 있다. 이 백본망의 토폴로지 및 아키텍처는 스타 또는 루트 트리이다.축소된 백본 접근 방식은 다음과 같은 장점이 있다.
- 백본이 단일 위치와 단일 박스에 있기 때문에 관리가 용이하다.
- 백본은 본질적으로 박스의 백플레인 또는 내부 스위칭 매트릭스이므로 전용 고성능 기술을 사용할 수 있다.
그러나, 축소된 백본에는 단점도 존재한다. 백본이 있는 박스가 다운되거나 중앙 위치에 대한 연결 가능성 문제가 발생하면 전체 네트워크가 충돌할 수 있다. 이러한 문제는 중복 백본 박스를 갖는 것과 보조/백업 백본 위치를 갖는 것으로 최소화할 수 있다.
4. 3. 병렬 백본 (Parallel Backbone)
병렬 백본은 중앙 노드를 사용하는 축소된 백본의 변형이다.[12] 그러나 병렬 백본에서는 라우터 또는 네트워크 스위치가 두 개 이상일 때 중복 연결을 허용하여, 각 스위치와 라우터는 두 개의 케이블로 연결된다.[12] 이러한 구조는 기업 전체 네트워크의 모든 영역에 대한 네트워크 연결을 보장한다.[12]병렬 백본은 다른 네트워크 토폴로지보다 더 많은 케이블이 필요하므로 구축 비용이 더 비싸다.[12] 하지만, 비용은 성능 향상과 결함 허용을 추가하여 생성되는 효율성으로 보완된다.[12] 따라서, 대부분의 조직은 네트워크에 중요한 장치가 있을 때, 예를 들어 여러 부서에서 항상 액세스해야 하는 급여와 같은 중요한 데이터가 있는 경우, 연결이 절대 손실되지 않도록 병렬 백본을 구현한다.[12]
4. 4. 직렬 백본 (Serial Backbone)
직렬 백본은 가장 단순한 형태의 백본 네트워크이다.[13] 데이지 체인 방식으로 단일 케이블로 서로 연결된 두 개 이상의 인터네트워킹 장치로 구성된다. 데이지 체인은 직렬 방식으로 연결된 연결 장치 그룹이다. 허브는 네트워크를 확장하기 위해 이러한 방식으로 연결되는 경우가 많다. 그러나 허브만이 직렬 백본에 연결될 수 있는 유일한 장치는 아니다. 게이트웨이, 라우터, 스위치 및 브리지가 백본의 일부를 더 일반적으로 형성한다.[14] 직렬 백본 토폴로지는 전사적인 네트워크에 사용될 수 있지만, 이러한 목적으로는 거의 구현되지 않는다.[15]5. 대한민국의 백본망
5. 1. 초고속 인터넷 인프라
5. 2. 5G 상용화 선도
5. 3. 미래 전망
참조
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