정보 통신 개론 : 2-데이터 전송 제어

1장 데이터 링크 제어

 

비트 지향 프레임(HDLC 프레임 구조)

플래그(Flag)

> 프레임 구조의 앞과 뒤를 구분하는 비트 열로서 '01111110'으로 구성되어 있다. FLAG 비트열의 역할은 통신 회선을 공유하는 모든 다른 프레임들과 구분하는 비트 열로 송신측에서는 송신하기 전에 송신 메세지의 앞과 뒤에 '0111110'을 추가하여 전송한다. 또한 FLAG 비트를 제외한 모든 비트는 연속된 '1'의 비트가 6개 이상이 되지 않도록 '0'을 강제적으로 추가하여 송신한다.

 

제어부(CONTROL)

> 전송할 메세지는 일정한 길이의 작은 데이터 조각(프레임, 패킷)으로 나누어 목적지에 전송된다. 여러 전송로나 교환기를 거쳐 전송되기 때문에 다양한 문제에 직면하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결할 수 있는 비트 열(제어 비트)가 데이터 조각의 순서를 부여하여 데이터 조각들을 재결합하거나 오류 데이터 조각을 재전송할 수 있도록 하는 블록으로 8비트 혹은 16비트까지 확장이 가능하다. 제어부에는 I-프레임, U-프레임, S-프레임이 존재한다.

 

S 프레임(Supervisor Frame, 감시 감독 프레임)

> 정보 전송 프레임을 감시, 감독하는 프레임으로 흐름 제어, 에러 제어를 담당하는 프레임이다. 상위 두 비트가 '10'이면 감시 프레임으로 인식하며 STA에는 RR(00, 수신완료), REJ(01, 수신 거부), RNA(10, 수신 준비 안 됨)등의 제어 명령이 존재한다.

 

SMD(Set Mode)의 기능

NRM

> NRM(Normal Response Mode, UNC) : 표준 응답 모드로 설정한다.

> 주 스테이션이 링크 제어를 담당하며, 부 스테이션은 주 스테이션으로부터 메세지를 수신한 경우에만 데이터를 전송할 수 있다. (반이중 통신)

> 점 대 점이나 멀티 포인트 불균형 링크 구성에 사용된다.

 

ARM

> ARM(Asynchronous Response Mode, UAC) : 비동기 응답 모드로 설정한다.

> 주 스테이션이 링크 제어를 담당하며, 부 스테이션은 주 스테이션으로부터 메세지가 없어도 데이터를 전송할 수 있다.(전이중 통신)

> 점 대 점이나 멀티포인트 불균형 링크 구성에 사용된다.

 

ABM

> ABM(Asynchronous Balance Mode, BAC) : 비동기 균형 모드로 설정한다.

> 주 스테이션과 부 스테이션의 구분이 없이 동등하다.

> 링형이나 망형 구조의 균형 링크 구성에 사용된다(전이중 통신).

 

SIM

> SIM(Set Initial Mode) : 모드 설정을 초기화한다.

HDLC 특징

> 비트 위주 프레임이다.

> 전송 방향은 단방향(Simplex), 반이종(Half Duplex), 전이종(Full  Duplex) 방식 모두 사용 가능하다.

> 회선 연결은 점대 점(Point-to-Point), 멀티포인트(Multi-point), 루프(Loop)방식 모두 사용 가능하다.

> 다른 전송 회선도 가능하다(독립적).

> 오류 제어 방식은 연속적 ARQ(Go-Back-N, Selective-repeat)를 사용한다.

> 전송 효율과 신뢰성이 높다.

> 동기식 전송이다.

> 데이터 링크 계층의 프로토콜이다.

> 링크 구성 방식에 따른 동작 모드 : 정규 응답 모드(NRM), 비동기 응답 모드(ARM), 비동기 균형모드(ABM)

 

2장 데이터 오류 제어

 

자동 반복 요청(ARQ : Automatic Repeat reQuest, 오류 검출 후 재전송)

Stop-and-Wait(정지-대기) ARQ

> 한 번에 한 개의 프레임을 전송한다.

> 한 개의 프레임을 전송한 후 수신측의 ACK이나 NAK를 기다린다.

> ACK이면 다음 프레임을 전송한다.

> NAK이거나 일정 시간 동안 신호가 없으면 같은 프레임을 재전송한다.

> 재전송이 있을 수 있으므로 송신측에 버퍼(Buffer)가 한 개 필요하다.

> 오버헤드(Overhead)로 인한 부담이 크다.

> BASIC 전송 절차에서 사용하는 오류 제어 방식이다.

 

Go-Back-N ARQ

> 여러 개의 프레임을 전송한다.

> 수신측의 NAK 신호가 도착하지 않으면 계속적으로 전송한다.

> 수신측에서 응답이 없으면 긍정적인 응답으로 간주한다.

> 오류가 발생하면 오류가 발생한 프레임부터 다시 전송한다.

> 중복 전송에 문제가 생긴다.

> 오류가 적은 전송일 때 효율적이다.

> HDLC, SDLC 전송 절차에서 사용되는 오류 제어 방식이다.

> 재전송을 위해 송신측은 보낸 패킷을 버퍼에 저장하여야 하므로 슬라이딩 윈도우(Sliding Window)를 사용해야 한다.

 

오류 검출 방식 : 패리티(Parity) 방식 

> 패리티 검사 방식에는 수직 중복 검사(VRC), 세로 중복 검사(LRC), 순환 중복 검사(CRC), 검사 합(Checksum)이 구분될 수 있으며 검사 합(Checksum)을 제외한 나머지는 데이터 링크층에서 사용하기 위해 물리 계층에서 구현된다. 이 중 CRC 방식은 생성 다항식을 사용하는 방식으로 동기식 전송에서 주로 사용하는 방식이다.

> 전송 오류의 검출을 위해 사용한다.

> 잉여 비트를 사용한다.

> 1의 개수를 센다.

> 전송 비트 내의 1의 개수가 짝수(우수) 또는 홀수(기수) 개가 되도록 결정한다.

> 수직 중복 검사 방식은 짝수 개가 되도록 한다.

> 전송 효율은 매우 좋다.

> 짝수 개(특히 2개)의 비트가 오류가 발생할 경우 검출률이 낮아지는 단점이 있따.

> 순환 중복 검사(CRC는) 동기 전송에 주로 사용한다

 

순환 중복 방식(CRC : Cyclic Redundancy Check)

다항식(수학식)을 이용하여 오류를 검출하는 방식으로 정보 비트열 전부를 한번에 검사하지 않고 부분적으로 중첩되게 검사하므로 집단, 군집 오류 검출 방식이라고도한다.

 

해밍(Hamming) 코드 방식

> 수신 측에서 오류가 발생한 비트를 찾아 직접 오류를 수정하는 전진 오류 수정(FEC : Forward Error Correction) 방식.

> 오류의 검출 및 수정까지 하므로 자기 정정 부호라고 한다.

> 1비트의 오류만 수정이 가능하며, 정보 비트 외에 잉여 비트가 많이 필요하다.

> 전송 비트 중 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64... 번째 오류 검출을 위한 패리티 비트로 사용하며, 나머지 비트를 정보 비트 영역으로 사용한다.