Netmanias Report: Why ATM Must Die?

다음 글은 L. David Passmore가 Business Communications
Review 매거진의 1999년 7월호에 게재한 글을 번역하면서 본인의
의견을 및 설명을 첨가한 글입니다. ATM을 죽이자는 것이 아니라
ATM의 문제를 정확하게 인식하자는 의미에서 올립니다.
1999년 10월 25일
www.netmanias.com
손 장 우 (010‐3460‐5747, son@netmanias.com)Netmanias Report: Why ATM Must Die?

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네트워크 업계 경향을 정확하게 예측하는 것은 매우 어렵고, 위험하며 잘못 예측하기 쉽다. 바로 전에도
ISDN, SMDS, 그리고 IP 스위칭과 같은 네트워킹 기술이 성공할 것이라고 예측했던 적도 있었다. 그럼
에도 불구하고, 네트워크 컨설턴트(L. David Passmore)로서 앞으로 어느 기술에 투자를 할 것인가에 대
해 논하려 한다.
글제에서 느껴지듯이 이 글은 ATM의 무가치론을 펴고 있다. 그러나, ATM의 소멸을 부정하는 많은 벤
더, 서비스 제공자, 기업체망관리자 들이 있으며, 이러한 논리의 최근 기사로서 Data Communications
magazine의 4월호에 \"ATM: the Technology that Would Not Die.\"이란 기사가 있다(균형잡힌 시각을 같
기 위해 이 글도 읽어 보길 바랍니다).  
ATM 장비의 판매가 증가하고 있고 캐리어들이 ATM 스위치를 그들의 네트워크에 배치하고 있는 데 어
떻게 ATM이 죽을 수 있는가? 이는 다음과 같은 이유로 설명된다.
Frames Beat Cells (긴 가변길이 프레임 대 짧은 고정길이 셀)
ATM은 53바이트의 고정 길이의 셀(cell)을 이용하여 데이타를 전송한다는 특징을 갖는다. 초기의 ATM
표준을 개발한 사람들은 이 셀을 얼마나 길게 정의할 것인가에 관해 결정해야 했다. 데이타 통신측 사람
들은 네트워크 효율을 극대화하기 위해 가능한 길게 만들기를 원했고, 반면에 음성 통신측 사람들은 지
연에 민감한 음성셀을 저속 링크(예를 들어, T1속도 이하)상으로 전송되기 전에 셀의 페이로드를 채우기
위해서 대기해야하는 지연을 최소화하기 위해 지극히 작게 정의하기를 원했다.  
결국, 두 진영은 격론 끝에 53바이트(48바이트 페이로드= (64:데이타 통신+32:음성 통신)/2)로 타협
을 했으나, 이는 실제로 어느 진영의 바람도 만족시켜주지 못한 결과를 낳았다. 즉, 53바이트의 셀은 효
율적인 데이타 전송을 하기에는 너무 작았고 음성 샘플을 전송하기에는 너무 컸던 것이다.  
오늘날 대개의 전송 링크가 155Mbps=>622Mbps=>2.4Gbps=>10Gbps로 급증하면서 ATM 셀의 이 작
은 사이즈는 우려했던 대로 실질적인 문제로 다가온다.  
먼저 실시간 음성 샘플의 전송에 관해 생각해보면, 패킷/프레임 Serialization delay는 문제가 되지  않는
다. 하나의 최대 사이즈 프레임(예를 들어, 1500바이트)를 전송하는 데 소요되는 지연은 음성 트래픽의
서비스 품질에 악영향을 미치지 않는다(즉, 1.544Mbps의 전송 링크로 1,500바이트의 프레임을 전송하
는 데 1,500*8 [bit] / 1.544*1000,000 [bit/sec] = 7.78 msec가 소요되지만 2.4Gbps의 전송 링크에서
는 1,500*8[bit] / 2.4*1000,000,000 [bit/sec] = 5 μsec밖에 소요되지 않음).
[잠깐] Serialization delay란?: 과거 패킷망에서 길이가 긴 패킷과 길이가 매우 짧은 패킷이 패킷 교환기
또는 다중화기로 도착하는 상황에서, 만일 짧은 길이의 패킷이 아주 미소한 시간차로 더 늦게 도착한 경
우 긴 패킷이 다 서비스되고 나서야 서비스될 수 있으며 이 때 발생하는 억울한 지연을 Serialization
delay하며 이러한 불이익을 막자는 것이 ATM에서 셀을 작고 고정 길이로 만들게 된 주 동기이다. Netmanias Report: Why ATM Must Die?
그림 1. 대역폭의 증대와 serialization delay 문제의 변화
그러나 ATM의 작은 셀 사이즈로 인해 OC-3나 OC48 링크와 같은 고속 회선의 대역폭은 심각하게 낭비
된다. 이러한 오버헤드로 인해, 현재 ATM의 대표적인 추종자인 Fore System도 자사 제품인 ASX-
4000 ATM스위치에 옵션으로 가변 길이 프레임 기반의 트렁킹 프로토콜 기능을 제공하고 있다.  
과거에, ATM 옹호자들은 네트워크 장비 벤더들이 셀 스위치가 프레임 스위치나 라우터보다 훨씬 더 높
은 성능을 보인다고 주장해 왔다. 오늘날 이는 좀 다른 양상을 보인다. 테라비트 라우터와 ATM 스위치
둘 다 OC-48 링크(2.5Gbps)의 회선 속도로 동작한다. 오히려 테라비트 라우터는 이 보다 훨씬 높은
OC-192 (10Gbps)와 OC-768(40Gbps)의 링크를 지원하고 있어 ATM의 성능 우위 주장을 무색하게 하
고 있다.
만약 오늘날 우리가 ATM을 새로이 정의/설계한다면 작고 고정길이인 셀(cell)을 쓰지 않을 것이고 가변
길이의 IP datagram과 매치시키기 위해 가변 길이의 프레임으로 정의하는 것이 훨씬 더 의미있을 것이다.  
2Netmanias Report: Why ATM Must Die?
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* 이 부분은 저자의 논리가 완벽하게 맞다고 생각합니다.  
* 제 자료 \"IP backbone network\"를 참조하세요.
ATM in the Enterprise (기업망 분야에서 ATM)
기업망 분야에서 ATM 장비의 수익이 계속 증가하고 있다. 그러나 어떤 측면에서 보면 이는 백미러를
통해 상황을 보는 것과 같다(어려운 말이군).  
먼저, LAN 빌딩/캠퍼스 환경을 살펴보자. ATM 데스크탑(desktop)은, IBM의 저가형 ATM 25 NIC
(Network Interface Card)가 출시되기는 했지만, 결코 시장에서 뜨지 못했다. ATM스위치와 NIC의 가격
은 경쟁 기술인 Ethernet과 Fast Ethernet에 비해서 너무 비싸다. 더우기, ARP(Address  Resolution
Protocol)와 같은 IP의 LAN 브로드캐스트 프로토콜로 인해 ATM 데스크탑과 서버는 LAN Emulation
(LANE)을 탑재하여 VLAN(Virtual LAN)을 형성해야 한다.  
그런데, 이 LANE의 복잡성(예를 들어, 가상 회선 기술로 브로드캐스트 환경을 만들어 내려고 하는)으
로 인해 Ethernet의 단순성에 익숙해 있는 네트워크 관리자들은 ATM을 기피하고 있다. 또한 LANE을
보강한 ATM의 MPOA(MultiProtocol over ATM) 라우팅 파라다임도 역시 기존의 라우터에 익숙한  네트
워크 관리자들에게 어필하지 못하고 있다.  
ATM이 유일하게 상당히 성공한 분야는 빌딩/캠퍼스 환경에서 백본 응용이다. 상당수의 대규모 기업에
ATM 백본(이 경우도, ATM 스위치가 LAN 백본망을 형성, 데스크탑은 Ethernet)이 설치되어 있다. 현
재 기업망에서 발생하고 있는 ATM 수입은 이러한 기존의 빌딩/켐퍼스 백본 LAN의 성장에 기인한다.  
그러나, 여기서 다시 찬찬히 문제를 살펴보면 ATM 성공은 일시적임을 알 수 있다.  ATM 백본이 LAN
영역에 설치되기 시작한 것은 지금(1999)부터 약 3~4년 전이다. 그때만해도, ATM (155/622Mbps)은
기존의 LAN 백본을 형성했던 FDDI (100Mbps)에 대한, LAN 백본을 고속화시킬 수 있는 유일한 대안이
었다.  
이 때는 Fast Ethernet(100Mbps)이 막 출시되고 있었고 Gigabit Ethernet(1000Mbps)은 아직 요원하기
만 했다. 특히 중요한 점은 3계층 스위치 (Layer 3 switch: 하드웨어 ASIC기반의 라우터)가 출시되지
않은 상황이었고 따라서, 이때의 모든 LAN 라우터는 여전히 비싸고, 성능이 떨어지고, 소프트웨어 기반
이고 그랬다.  
그리하여, \"가능한 스위칭하고 어쩔수 없을 때만 라우팅하라\" (\"switch when you can, route  when you
must\")가 LAN 영역에서 당대의 법도였다. 따라서, flat ATM 백본이 당시에는 매력적으로 받아들여진
것이다.  
ATM에 비해 상대적으로 값이 싸고 회선 속도의 고성능(포워딩, 스위칭 능력)을 제공하는 3 계층 스위
치(Layer 3 switch)와 Fast/Gigabit Ethernet의 출현하면서 모든 상황은 바뀌게 된다. 3계층 스위치의 출
현으로 LAN 영역의 법도는 \"라우팅해야되면 고민말고 그냥 해라\" (\"route whenever it makes  sense.\")
로 바뀌게 되었다. Netmanias Report: Why ATM Must Die?
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몇년전에 비싼 ATM 장비를 많은 돈주고 사서 LAN 백본을 구성한 빌딩/캠퍼스는 그냥 ATM을 써야 되
지만, 새로이 LAN 백본을 업그레이드하려하는 빌딩/캠퍼스는 ATM을 피하고 Ethernet(구체적으로는
Gigabit Ethernet과 Layer 3 switch로 LAN백본을 구성: 저가이면서 초고속 백본 구성 가능)을 백본으로
택하고 있다. 따라서, 새로이 LAN을 설치하는 환경에서는 ATM은 필연적으로 죽었다.
ATM이 빌딩/캠퍼스 LAN에서 죽었다고 보고, 그렇다면 WAN(Wide Area Network)에서 ATM은 어떠한
가?  
ATM이 비교적 건강하다고 여겨져 온 영역이 바로 WAN이다. 왜냐하면 실시간 음성 트래픽과 비실시간
데이타 트래픽을 단일 공중망을 통해 전송하려 할 때, 공중망 기술로서 QoS(Quality of Service)제공 능
력이 뛰어나 ATM망을 사용하는 것이 IP 기반망보다 선호되어 온 것이 사실이다. 즉, WAN 영역에서
ATM없이 QoS제공 능력이 떨어지는 IP망을 통해 VoIP(Voice over IP) 서비스를 제공하는 것이 많은 사
람들에게, 특히 Telco들에게, 불안감을 주어온 것이다.  
이러한 상황은 그리 오래 갈 것 같지 않다. 왜냐하면 IP QoS가 빠른 속도로 발전되고 있다는 점과 대부
분의 기업체들이 지금처럼 캐리어 음성망을 통한 사설 음성 WAN을 더 이상 쓰려 하지 않는다는 점이다
(왜? 엄청 비싸니까, IP망을 통해 VPN을 구성하는 것보다).  
* 이 부분도 저자의 논리가 맞다고 생각됩니다. 단 멀티미디어 화상회의나, 실시간 분산 프러세싱 등과
같은 분산형 실시간 응용이 주된 LAN의 응용인 환경에서는 ATM LAN이 적합하고 맞지만, 현재와 같이
데이타 위주의 응용이 대부분이 LAN 환경에서 Gigabit Ethernet과 Layer 3 스위치로 LAN을 구축하는
것이 가격 대비 성능 면에서 바람직하다고 판단됩니다.
ATM in Service Provider Nets (통신 사업자망에서 ATM)
캐리어 네트워크에서, ATM 네트워크 장비는 오늘날 잘 팔리고 있다. 왜 그런가 그 이유를 살펴보자.
z 기존의 캐리어들은 수입의 80퍼센트를 음성 서비스를 통해 벌어들였다. 그 대안인 Voice over IP
기술과 인터넷 환경은 Toll-quality의 서비스를 제공할 만큼 성숙하지 못했으나, 반면에 ATM망
을 통한 음성 서비스(Circuit Emulation Service기반 음성 서비스. 즉, AAL1)는 현재 좋은 통화
음질을 제공해준다.
z 몇몇 대규모 인터넷 서비스 제공자(ISP: Internet Service Provider)는 그 들의 백본망에 트래픽
엔지니어링을 위해 ATM을 사용한다. IP 라우터 네트워크는 경로는 기나 덜 혼잡상태인 라우트와
경로는 짧으나 현재 혼잡 상태에 빠져 있는 경로가 있을 때 라우터는 항상 도착 패킷을 혼잡 상
태에 있는 라우트로 포워딩하는 바람직하지 못한 특성을 갖는다. 반면에, ATM을 IP아래에 쓰면
ISP는 ATM 가상 회선을 수작업으로(manually) 임의의 토폴러지로 설정해 쓸 수 있으므로 ATM
망 전체에 네트워크 부하를 분산시킬 수 있는 장점이 있다.
그리하여, 오늘날 캐리어나 ISP의 네트워크 인프라를 ATM으로 구성한다는 논리는 타당성이 있다.  Netmanias Report: Why ATM Must Die?
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그러나, 앞으로 다가올 상황을 그려보자. 실제로 거의 모든 사람들이 음성과 IP 데이타 트래픽의 증가 곡선을
동일하게 그린다(음성 트래픽은 연 4% 증가하고 IP 데이타 트래픽은 연 100~300% 증가). 또한 앞으로 5년
이내에, 전체 네트워크 트래픽의 95% 이상이 IP가 될 것이라는 데 일반적으로 동의하고 있다.  따라서, 새로
이 설계하는 캐리어 인프라는 ATM이 아니라 IP 트래픽에 최적화되어야 한다.  
그러나, ATM이 맞지 않고 IP가 맞다면, 캐리어들은 이제 새로운 도전 과제가 되어버린 IP 네트워크상에
서 음성 QoS를 제공하는 해결책을 찾아야 한다. 이러한 과제를 풀기 위한 많은 해결책들이 제시되고 있
으며, 음성 서비스는 다가올 통합 IP 네트워크에서 다음과 같은 방안들의 적절한 조합을 통해 제공될 것
이다.
z Overprovisioning of bandwidth: 이 방안은 현재 캐리어나 ISP망에 포설되어 있고 포설되고  있
는 엄청난 량의 광링크와 이 광링크로 단일 전송 링크 대역폭의 여러 배수의 대역폭을 쓸 수 있
게 해주는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)의 도입으로 인해 더욱 그럴 듯해보
인다. 최근에 뜨고 있는 캐리어인 Qwest와 Level 3는 음성 서비스 품질 보장을 위해 이 방법에
의존하고 있다.
z DiffServ: Diffserv를 지원하여 음성 트래픽에게 높은 우선 순위를 부여해줄 수 있는 라우터가
캐리어들에게 공급되고 있다. 이 Diffserv는 RSVP에 기반한 Intserv와 달리 확장성에서 강점이
있어 캐리어 규모의 네트워크에 적합하다.
z MPLS with constraint-based routing: MPLS는 캐리어 백본 스위치나 라우터에 탑재되며, 최단
경로로 IP 패킷을 포워딩한다기보다는 IP 패킷의 요구되는 서비스 품질에 따라 그 서비스 품질
을 만족시켜주는 경로로 패킷을 포워딩한다. 따라서, 캐리어 네트워크는 음성 트래픽을 (현재
혼잡이 발생했을 수도 있는) 최단 경로가 아닌 최저 지연 경로를 선택하여 이 경로로 음성 패킷
을 전송함으로써 음성 서비스의 통화 품질을 보장해줄 수 있게 된다. MPLS는 기존의 ATM이
IP 네트워크하부에서 제공해주었던 트래픽 엔지니어링 역할을 수행한다. 현재 MPLS와 Diffserv
를 병용하는 방안이 제시되어 지고 있다.
단기적으로 보면, MPLS는 많은 캐리어 네트워크의 코아에서 ATM을 대체해갈 것으로 보이며, 현재 대
부분의 라우터와 ATM 스위치 벤더들은 자신의 장비가 MPLS LSR(Label Switch Router)로 보이도록
MPLS관련 소프트웨어를 탑재하여 출시하기 시작했다. 많은 캐리어들과 네트워크 장비 벤더들은 MPLS
가 궁극적으로 ATM을 대체할 것으로 보고 있다.  
장기적인 견해: 현재 ATM 캐리어 네트워크가 너무 많은 계층이 존재한다는 주장이 계속해서 제기되어
왔다. 오늘날 많은 캐리어 네트워크는 다음과 같은 4 계층 장비를 백본 네트워크를 구축하기 위해 사용
한다.  
(1) IP routers running over (2) a switched ATM core, running over  (3)  a  SONET  ring  network,
running over (4) DWDM muxed fiber links.  Netmanias Report: Why ATM must die?
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ATM 네트워크와 SONET 링 네트워크는 IP 인프라에 불필요한 복잡도만 가중시킨다는 주장이 계속되고
있다. 만일 DWDM 다중화기 및 회선 교환기가 50 msec내의 회선 복구 능력을 갖는다면, SONET은 더
이상 필요없게 된다(비록, SONET 프레이밍은 광링크상에서 여전히 사용된다 해도). 그리고 ATM의 기
능도 이 새로운 광 인터넷 환경에서는 또한 불필요한 오버헤드이다. 결과적으로 유추되는 인프라는 IP
over DWDM(좀더 구체적으로는 IP over PPP over DWDM)이다. 이러한 네트워크 환경에서 MPLS의 역
할은 명확하지는 않으나 아마도 테라비트 라우터간에 DWDM 링크들상으로의 IP route aggregation용도로
사용될 것이다.  
* WAN 분야에서는 당분간은 ATM이 시장을 주도할 것으로 보이나 99년부터 미국 사용 ISP망과 국내
한국통신의 KORNET망과 Pubnet망, ThruNet의 백본망이 IP 라우터 기반망으로 대체되었음을 볼 때 곧
WAN 영역에서도 ATM은 그 자리를 Gigabit/Terabit router나 MPLS에 자리를 내줄 것으로 판단된다.
또한 라우터들도 POS(Packet over SONET/SDH)과 POW(packet over WDM)을 지원하여 쓸데없는 망
오버헤드를 줄이고 또한 MPLS기능을 탑재해야 한다고 본다.  
ATM이 가장 건강하게 살아 남을 것이라고 보이는 영역은 Access 및 Edge 부분으로 이 영역은 아직은
POS나 POW 기술이 들어올 곳이 못되고 유연한 대역폭 할당 기능이 요구되므로 ATM이 적합하다고 판
단된다. 예를 들어 ADSL의 경우 ATU-R - DSLAM - ATM egde switch까지는 ATM으로 하고  ISP  백
본은 고속 라우터 기반 인프라로 구축하는 것이 맞지 않나 본다.
ATM in Service Provider Nets (통신 사업자망에서 ATM)
여기서, 펼쳐진 주장은 기업체(또는 서비스 제공자)가 그들의 ATM 네트워크를 걷어 내고 새로이 IP
패킷 기반 기술로 다시 설치해야 한다는 것은 아니다.  
그러나 새로운 인프라의 설계시에는 네트워크 아키텍트는 ATM을 단지, Gigabit Ethernet, IP packet
over SONET/SDH, MPLS 또는 다른 프레임 기반 기술 들이 적용될 수 없는 상황에서만 마지막
수단으로써 한번 고려해야 한다. 이렇게 함으로써,  저비용이며 덜 복잡하고 관리하기는 쉬운 네트워크
인프라가 구축된다.  
위글과 본인의 평은 개인적인 시각일 수 있으므로 감정적으로 글을 읽지는 말아 주십시요.