네트워크 모델 (6) - User / Signaling 데이터

1. User / Signaling 데이터

[그림] TCP/IP와 OSI 계층모델

 

• 데이터의 종류에는 아래와 같이 크게 2종류가 있음
• User 데이터 : 유저가 송수신하는 데이터 (음성 등)
• Signaling 데이터 : 접속과 해제, 제어, 관리등에 관련된 메타데이터로써 유저가 실제로 보내려는 데이터(음성) 이외의 데이터들을 의미하는데 총 3가지 시그널링이 존재한다.

 

2. Signaling

Signaling은 User 데이터가 전송될 수 있도록 통화 상태를 알리고, 정확한 경로를 만드는 것이 그 목표이다. 아래와 같은 3가지 시그널링이 존재한다.

 

1) Supervisory Signaling (감시 시그널링) : 감시 시그널링은 현재 전화기의 접속 상태를 알리기 위해서 사용한다. 몇가지 방식이 존재하지만 일반적으로 Local Loop(가입자 선로, 교환기와 발신자 전화기 사이의 동선) 방식을 이용한다.

• Local Loop Signaling : 수화기를 들면 (Hook Off) 전류가 Local Loop에 흐르고, 이 것을 교환기나 PBX가 검출하여 다이얼톤(뚜~~~ 하는 소리)로 응답한다. 수화기를 내려놓으면 (Hook On) 전류의 흐름이 멈추고, Local Loop에 전류가 흐르지 않게 된다. 

 

2) Address Signaling (어드레스 시그널링) : 전화번호를 적절한 송신선에 보내는데 필요한 전화번호(주소) 신호이다. 일반적으로 DP와 DTMF 두가지 방식이 있다.

• DP (Dial Pulse) : 회전식 전화기 (예전 전화기)에서 사용하는데, 스프링을 감아 올리고 번호에서 손가락을 떼면 스프링이 원래 위치로 돌아오면서 그 횟수만큼 Local Loop를 개폐한다. 회전판(다이얼)의 스프링이 풀려서 다시 원래 위치로 돌아올때 지금까지 돌린만큼 틱 하고 걸리는데 이것이 펄스이다. 이 펄스의 수를 세서 숫자를 알아내고 원하는 주소의 선로와 연결한다. (영상)
• DTMF (Dual Tone Multiple Frequency) : 펄스 대신에 소리 톤을 전달한다. 그래서 각 전화번호의 소리가 다른 것이다. 각각 숫자에 주파수 2개를 관련시켜서 12개의 Key를 만들 수 있다. (그래서 0 ~ 9, *, #로 12개) 만약 5를 누르면 770Hz, 1336Hz가 pair가 되어 주파수가 형성되고, 이 주파수들이 교환기로 이동하여 5가 눌렸다는 것을 알수 있다. 이렇게 주파수를 알아내어 원하는 주소의 선로와 연결한다. DP보다 빠르기 때문에 요즘은 거의 DTMF를 쓴다. (돌리는게 누르는것보다 훨씬 느림)

 

3) Information Signaling (정보 시그널링) : 정보 시그널링은 전화를 걸고있는 상태 (뚜두두두)를 상대에게 알려서 벨소리를 울리게 하는 등의 시그널링을 의미한다. 대부분 위 처럼 전화를 걸고 있는 상태를 나타내기 위해 쓰이기 때문에 Progress Signaling이라고도 한다. 정보 시그널링에는 Busy, Ring, Ringback 신호 등이 있다.

• ring : 발신측 전화가 수신자에게 보내지면 수신자의 교환기에 On과 Off가 반복적으로 전송된다. 이 것이 링 신호이다. (경로 형성이 완료되었음을 알리는 신호이다)
• ringback : 수신자의 전화가 울리고 있는 상태임을 발신자에게 알리는 신호이다. (전화걸때 듣는 뚜두두두 소리)
• busy signal: 수신자가 현재 통화중이라면 교환기에 busy 신호를 생성한다. (상대와 연결 못해서 경로 생성X)

 

3. 각 계층의 역할

• L5 (Application) : User 데이터생성 및 전송
• L4 (Transport) : L5의 메시지를 오류없이 전송하는 역할 (오류제어, 세그먼테이션)
• L3 (Network) : Signaling 데이터 생성 및 전송 --- (L1~3는 User 데이터를 위한 경로를 만들기 위해 존재)
• L2 (Data Link) : L3의 메시지를 오류 없이 전송하는 역할 (오류제어, 흐름제어, 접근제어)
• L1 (Physical) : L2의 메시지를 물리적으로 전달

 

네트워크에서 데이터를 생성하는 계층은 L3와 L5이다. 그리고 L2와 L4는 각각 L3와 L5에서 만들어진 데이터(유저, 시그널)을 명확하게 전달하도록 돕는것이 결국 최종적인 목표라고 할 수 있다. 그런데, User 데이터가 흐르는 경로와 Signal 데이터가 흐르는 경로가 과연 같을까? 다를까?

 

4. 각 데이터의 경로

• PSTN (Public Switching Telephony Network) : 전화의 경우에는 Signal 데이터가 이동하는 경로와 User 데이터가 이동하는 경로는 완전히 다르다. Signaling 데이터는 CCS(Common Channel Signaling) no7이라는 곳으로 이동하고, 그 이후에 전화가 연결되면 User 데이터는 별도로 마련된 64kbps의 음성 채널을 통해 이동한다. (CCS의 경우 예전에는 국제, 국내, 시내 등이 no.N으로 구분되어 있었지만 현재는 no.7으로 모두 통합되었다)
• Internet : User 데이터가 이동하던 중에 User 데이터에 별도의 목적지 주소를 붙여서(Encapsulation) 이동하기 때문에 Signal 데이터와 User 데이터가 이동하는 경로가 완전히 일치한다고 봐도 무방하다.
• Frame Relay (장거리 WAN 통신망, 일반적으로 쓰이지는 않음) : User 데이터와 Signal 데이터가 Physical 때는 구분이 안가지만 Data Link ID를 다르게 부여받는다. 

 

PSTN의 경우 1~3 Layer와 4~5 Layer의 신호가 별도로 전송되기 때문에 L4와 L2에서 모두 오류검출을 해줄 필요가 있지만, Internet의 경우에는 이미 오류검출을 한번 했기 때문에 반드시 검출할 필요는 없다.

 

5. Reference

데이타통신