■ 이 책은...

통신과 네트워크 기술 집약, 전화 원리를 배울 수 있는 책

이 책은 전화가 연결되는 원리에 대해 현재 실제로 사용되고 있는 기술을 토대로 가능한 한 전문지식이 없는 사람들도 이해할 수 있도록 해설했다. 전화 시스템의 올바른 이해를 바탕으로 통신망 전반을 이해하고자 하는 사람뿐만 아니라 단순히 [전화는 어떻게 연결될까?] [소리는 어떻게 전달될까?]라는 평범한 의문을 가진 학생들이나 비즈니스맨들이 읽었으면 한다.

전화는 모든 네트워크의 원점이다!
다이얼을 누르고 나서 한 순간에 상대방에게 연결되기까지의 순서를 보여준다

■ 이 책의 특징 & 출판사 서평

<제1부> NTT 전화 편
제2장~제9장에서는 NTT의 전화 서비스인 [가입전화] 구조에 대해 설명합니다. 우리가 매일 사용하고 있는 전화의 이면에는 수많은 기술이 구사되어 있습니다. 다이얼을 누르고 나서 전화가 연결되어 상대방에게 음성이 전달되는 모습을 살펴보기로 합니다.

<제2부> IP 전화 편
제10장~제14장에서는 IP 기술을 사용한 IP 전화의 구조에 대해 설명합니다. 전화교환기의 네트워크와 IP 네트워크는 용도도 다르고 태어난 배경도 다릅니다. 이와 같이 전혀 다른 네트워크를 사용하면서도 NTT의 IP 전화는 가입전화와 거의 동일하게 사용할 수 있습니다.

<제3부> 휴대전화 편
제15장에서는 휴대전화가 연결되는 구조를 소개합니다. 휴대전화의 어려움은 움직이는 데 있습니다. 상대방이 어디를 가더라도 금방 있는 장소를 찾아내어 전화를 연결할 수 있도록 휴대전화만의 독특한 구조를 갖고 있습니다. 그리고 휴대전화는 다른 전화와는 달리 무선 전파를 사용합니다. 많은 휴대전화 단말기가 전파를 공용하기 위한 기술도 상세히 설명합니다.

필자는 기술 해설서에 나오는 [이것은 ~의 장치를 제어한다]와 같이 [제어한다]라든가 [컨트롤한다]라는 표현을 꺼립니다. 이 말들은 추상적이어서 중요한 처리의 핵심이 보이지 않아 왠지 설명을 얼버무리는 듯한 느낌이 들기 때문입니다. 이미 이해하고 있는 사람들에게는 편리할지도 모르지만 처음 배우는 사람의 이해를 어렵게 만들어 원리적인 내용이나 본질을 잃게 할 우려가 있습니다.

본서에서는 가능한 한 [처리내용을 감각적으로] 알 수 있도록 여러 가지 예를 들면서 설명하려고 심혈을 기울였습니다. 그렇기 때문에 조금 알고 있는 사람들에게는 빙 돌려서 말을 하니 반대로 이해하기 힘들었을지도 모릅니다.

그런 식의 설명을 중시했기 때문에 페이지 수가 많아졌습니다. 실제로 전화에는 [착신요금]이나 [번호이동성(portability)] 등 본서에서 소개할 수 없었던 다양한 주변기술이 사용되고 있습니다. 전화나 통신 네트워크 기술을 좀더 알고자 하시는 분은 하나 하나의 기술을 추상적으로만 이해하지 말고 구체적인 내용을 감각적으로 알 수 있을 때까지 생각하기 바랍니다. 그러면 기술의 본질과 더불어 과제가 보이게 될 것입니다.

■ 저 자

Masaaki Yoneda
1989년 3월 와세다 대학 이공학부 수학과 졸업
1989년 4월 소니에 입사

미국 애플컴퓨터의 Macintosh용 네트워크 [AppleTalk]와 TCP/IP 프로토콜의 게이트웨이 소프트웨어 개발 등을 경험했습니다. 그 후에는 휴대정보 단말기기용 OS [Magic Cap]의 일본어화 작업 등을 거쳐 1995년 닛케이BP사에 입사했습니다. 2005년까지 통화 네트워크 전문지 [닛케이 커뮤니케이션]에서 [ATM(비동기 전송 모드)]과 [MPLS(Multi-Protocol Label Switching)], IP 전화 등 주로 통신사업자의 기간 네트워크에 관한 기술과 최신 동향을 다루고 있습니다. 2005년 3월부터 [닛케이 Linux]지의 부편집장으로 근무하고 있습니다.

■ 역 자

한동순
1959년 출생. 경희대를 졸업한 후, 한국산업연구원, 생산기술연구원, 산업기술시험원, 이공계 기술전문 잡지사 등에서 이공학 전문번역가로 활동중임.
•번역도서
  - 메카트로닉스 입문
  - 전자기기의 트러블 대책
  - 나노테크놀러지 & 비즈니스
  - 원리가 보이는 과학실험 1, 2
  - 액정산업론
  - 알기 쉬운 FED
  - 비휘발성 자기메모리 MRAM 외 다수

■ 추천사

매일매일 인터넷을 하면서도 실제로 어떤 과정을 통해 가능한지 알 수 없었다. 그러면서 가끔 인터넷이 끊기면 답답해하기만 했는데, 이 책을 보고 궁금증이 풀렸다. 초보자가 읽기에 쉽기만 한 책은 아니지만 조금만 노력을 기울이면 새로운 세계가 눈앞에 펼쳐질 것이다.
-홍승희(SK C&C, 물류 서비스 3팀)

세상에는 당연해 보이지만 그 배후에서 어떤 일들이 벌어지고 있는지 모르고 있는 경우가 많다. 전화를 비롯한 통신수단도 마찬가지 일 것이다. 이 책은 그 궁금증을 해소해주는 친절한 책이다. 벨이 전화를 발명한 이후로 통신은 그 자체로 빛의 속도로 발달해 왔고 앞으로도 그럴 것이다. 그 내용을 모르고서 그 향응을 즐길 수도 있겠지만 알고 즐긴다면 아마 더 재미있는 미래가 될 것이다. 그런 의미에서 이 책은 그 디딤돌이 되어 줄 것이라 생각한다.
-박영희 대리(SK C&C, 프로그램 개발자)

하루라도 전화를 사용하지 않는 날이 있을까? 오늘날 전화는 의사소통의 가장 대중적 매체이고, 이에 관련된 산업과 기술은 앞으로도 끊임없이 발전할 것이다.
이 책은 무엇보다 과거의 지난 기술이 아닌 현업에서 사용되고 있는 음성통신에 대해 자세히 설명하고 있어 기초지식이 부족하다 해도 책을 읽는 동안 내용 이해에 대한 부담을 덜 수 있다. 전화와 관련된 업무에 종사하거나 이와 관련기술에 관심 있는 사람들에게는 좋은 입문서 또는 지침서가 될 것이다.
-김신균 대리(리더스텍, ERP 개발팀)

■ 목차

Chapter 01. [전화가 연결된다]란 무엇을 말하는가?
      01. [실전화]는 전화가 아니다
      02. 네트워크의 존재를 의식하자
      03. 음성통로를 만든다
      04. 전화교환기끼리 서로 메시지를 전달한다
      05. 음성을 늦지 않게 상대방에게 전한다
      06. 전화를 연결하는 드라마
      07. 마이크로 세계에서 출발하는 가입전화

<제1부> NTT 전화 편
Chapter 02. 음성은 어떻게 전달될까?
      01. 발신 전에 [뚜우～]하는 소리의 정체는 무엇일까?
      02. 전화기와 전화교환기 사이는 전기회로로 되어 있다
      03. 전화교환기가 48V의 전압을 건다
      04. 공기의 움직임을 전자의 움직임으로 바꾸어 전달한다
      05. 코일과 자석으로 전자의 움직임을 만들어낸다
      06. 달리면서 진동하는 전자의 움직임에서 음성을 골라낸다
      07. 파동이 전해진다는 것은 무슨 말일까?
      08. 벨을 구동하는 전기도 동선을 통해 흐른다
      09. 전화 음성은 고음과 저음을 잘라낸다

Chapter 03. 전화국까지의 루트
      01. 일본 전국적으로 7000개소나 되는 전화국
      02. 줄기와 가지처럼 뻗는 전화선
      03. 전화기에서 나오면 보안기에 도달한다
      04. 집을 출발하여 전봇대 위의 클로저에 도착한다
      05. 4개를 모은 [쿼드 케이블(quadded cable)]을 사용한다
      06. 마지막에는 지하로 들어간다

Chapter 04. 다이얼을 누르면 전화교환기들이 소리를 내기 시작한다
      01. 다이얼을 누르면 [칫칫칫] 또는 [뚜뚜뚜] 하는 소리를 낸다
      02. 전화번호를 한 자릿수씩 체크한다
      03. 전화번호의 규정을 충분히 활용한다
      04. 처음의 5자릿수를 보면 전화국을 알 수 있다
      05. 다이얼을 누른 직후 음성통로를 만든다
      06. 전화교환기가 소곤대면서 손을 잡는다
      07. 관리용 도로에서 메시지 주고받기
      08. 교환기의 메시지를 [0] [1]로 바꾼다
      09. 공통선 신호의 비트를 변조해서 동선으로 보낸다
      10. [전송속도]란 무엇일까?
      11. QAM, AMI 방식을 사용해서 동선에 데이터를 싣는다
      12. 1비트도 빠뜨리지 않고 확실하게 보낸다
      13. 프레임의 처음과 끝을 알려주는 [01111110]
      14. 가장 중요한 [IAM] 메시지
      15. 전화번호가 어떻게 써 있는지 들여다보자
      16. 발신자의 전화번호를 착신 측에 통지하는 구조
      17. 공통선의 규정을 정한 4개의 프로토콜
      18. 공통선도 네트워크로 한다
      19. 교환기 로봇의 소곤거림은 공통선 신호였다
        Column - 초보 탐정을 위한 전화입문 ❶
        당신의 목소리가 도청되고 있을지도 모른다?

Chapter 05. NTT 전화망의 구조
      01. 네트워크에는 여러 가지의 구성이 있다
      02. 얼마 전까지만 해도 전화망은 4계층으로 연결됐다
      03. 가는 케이블을 몇 루트나 끌어들이는 설계는 어렵다
      04. 굵은 케이블로 모으는 편이 단순하고 효율적이다
      05. [GC] [IC]의 2계층 구성으로 전화를 연결한다
      06. 전화국을 연결하는 네트워크는 고리형으로 되어 있다
      07. 멈추면 안 되는 공통선 신호망은 2면을 준비한다
 
Chapter 06. 전화교환기가 [철컥] 하고 선을 연결한다
      01. 전화번호로 [다음 전화교환기]를 찾아낸다
      02. 가입자 교환기 [D70]의 내용을 들여다보자
      03. IAM과 마찬가지로 중요한 [CIC 번호]
      04. 트랜스레이터에서 인근의 전화교환기 찾아내기
      05. 비어 있는 회선을 예약해서 연결한다
      06. IAM 메시지를 만든다
      07. 신호중계교환기가 IAM 메시지를 중계한다
      08. 전화교환기의 지령으로 전화기가 벨을 울린다
      09. 개통된 길을 통해 통화연결음이 도달한다
      10. B가 수화기를 들어야 전화의 길이 개통된다
      
Chapter 07. 음성이 16,000개의 수치로 변환된다
      01. 음성을 디지털 데이터로 변환한다
      02. 원래의 음성 파형을 골라낼 수 있는 저역 필터(low pass filter)
      03. 1초 동안에 8,000회의 샘플링이 필요하다
      04. 16,000 단계의 음성 정보를 8비트로 압축한다
      05. 1초 동안에 64,000 비트를 받는다
      06. 여러 사람의 목소리를 약간의 시간차로 내보낸다
      07. 전화망의 심장은 125 마이크로초로 고동친다
      08. [폭주(congestion)]를 방지하는 구조
     
Chapter 08. 전화교환기의 심장부인 [내부 스위치]는 이렇게 움직인다
      01. 입력과 출력의 접점을 개폐하여 전환한다
      02. 125 마이크로초의 고동으로 방향을 전환한다
      03. 전화교환기의 스위치는 시간과 공간의 조합이다
      04. 공간 스위치의 동작 구조
      05. 스위치의 설정정보는 메모리에 입력해 둔다

Chapter 09. 절대 끊어지지 않는 [가상의 광파이버]로 연결하는 전화교환기
      01. 디지털 음성이 가입자 교환기의 출구를 향한다
      02. 가상의 광파이버 [패스]란?
      03. 패스를 만들어 내는 시분할 다중화의 실제 구조
      04. 각 VC의 선두 위치를 [포인터]로 가리켜 준다
      05. 백업 패스를 준비해 둔다
      06. 고리형이면 역회전으로 우회할 수 있다
      07. 수화기를 놓으면 전화교환기끼리 협력해서 끊는다

<제2부> IP 전화 편
Chapter 10. IP 망에 [음성통로] 만들기
      01. IP 전화의 [IP]란 무엇일까?
      02. 차량을 바꿀 수 있는 [IP]의 구조
      03. IP 전화는 하나의 네트워크로 무엇이든지 보낸다
      04. IP 전화 어댑터를 사용하는 서비스가 주류이다
      05. IP 네트워크로 음성을 보낸다
      06. 포트번호라는 수신자명을 붙인다
      07. 음성과 메시지의 포트 번호는 다르다
      08. IP 네트워크의 [통로]란 무엇일까?
      09. [IP는 전화에 적합하지 않다]라는 것은 틀린 말

Chapter 11. 집회를 여는 프로토콜 [SIP]
      01. 집회 안내장을 낸다
      02. IP 어드레스를 모를 때는 SIP 서버가 나선다
      03. 다이얼을 누르면 INVITE 메시지를 만든다
      04. 헤더에는 자신과 상대방의 정보를 기록한다
      05. 길을 나타내는 포트번호는 [m=]으로 알려준다
      06. 맨 처음은 SIP 서버에 메시지를 보낸다
      07. [180 Ringing]으로 통화연결 중임을 통지한다
      08. 음성통로가 만들어지는 순간
      09. [BYE]로 통화의 세션을 끊는다

Chapter 12. 음성을 IP 패킷에 넣는다
      01. 디지털화의 구조는 가입전화와 동일하다
      02. 20밀리초씩 음성을 IP 패킷에 넣는다
      03. 지연과 효율성을 고려하여 20밀리초로 한다
      04. RTP 헤더에 기록한다
        Column - 초보 탐정을 위한 전화입문 ❷
        비통지 전화번호도 상대방이 그 번호를 알 수 있다?

Chapter 13. 히카리 전화의 구조
      01. [히카리 전화]는 가입전화 그대로이다
      02. 인터넷의 패킷과는 섞이지 않는다
      03. 가상 LAN으로 보안을 높인다
      04. 히카리 전화 사용자끼리도 보이지 않는 구조
      05. 네트워크를 나누면 음질이 떨어지지 않는다
      06. 우선은 자기의 SIP 서버로 보낸다
      07. 인터넷과 음성의 패킷을 할당한다
      08. 전화국간에는 Packet over SDH를 사용한다
      09. 리다이렉트 서버에게 IP 어드레스를 묻는다
      10. B가 응답하면 통화가 시작된다

Chapter 14. 히카리 전화로 가입전화에 걸기
      01. 신호망과 음성망을 다른 게이트웨이로 연결한다
      02. 전화교환기와 SIP 서버의 행세를 한다
      03. 전화교환기의 CIC 번호와 포트번호를 대응한다
      04. 히카리 전화로 가입전화에 전화를 한다
      05. 2개의 게이트웨이가 제휴한다
      06. 가입전화와 IP 전화의 음성통로를 연결한다
      07. 통화연결음이 IP 네트워크 내부를 흐른다
      08. 음성통로가 선 전체에 개통된다

<제3부> 휴대전화 편
Chapter 15. 어디를 가더라도 연결되는 이유
      01. 휴대전화 기술에는 세대가 있다
      02. 휴대전화의 기본 기능은 3가지이다
      03. 무선기지국의 전방은 RNC와 교환기로 연결된다
      04. ATM 방식으로 소리를 묶는다
      05. 전파에 음성정보를 실어 나른다
      06. 핵심기술 CDMA는 음성 변조장치이다
      07. CDMA는 부호의 곱셈과 덧셈이다
      08. 말수가 적은 사람이 많을수록 여러 사람을 밀어 넣을 수 있다
      09. 홈 메모리에 사용자의 위치를 등록한다
      10. 휴대전화의 다이얼에서부터 연결되기까지
        Column - 초보 탐정을 위한 전화입문 ❸
        범인이 있는 장소를 찾아라 ～역탐지의 구조

INDEX

■ 부문별 요약

Chapter 01. [전화가 연결된다]란 무엇을 말하는가?
우리 눈에 보이지 않는 전화 세계에서는 전화교환기 등의 장치들이 네트워크를 이용하여 [음성통로를 만드는] 일을 상당한 속도로 처리하고 있습니다. 전화가 연결된다는 것은 과연 무슨 말인지, 이 장을 통해서 그들이 하는 일을 알아봅니다.

<제1부> NTT 전화 편
Chapter 02. 음성은 어떻게 전달될까?
음성을 어떻게 전기로 전달할까요? 멀리 떨어져 있는데 어떻게 순식간에 전해질까요? 전기는 그 실체를 알기 어렵지만 \"전기 입자\"인 [전자]의 움직임을 상상하면 소리가 전달되는 구조를 이해할 수 있습니다.

Chapter 03. 전화국까지의 루트
케이블에는 여러 종류가 있고 통과하는 장소도 다양합니다. 본 장을 이해하는 키워드는 바로 [효율성]입니다. 사용자 집에 전화선을 효율적으로 가설하기 위한 여러 가지의 연구사항들이 집합되어 있습니다. 실제 사진을 보면서 집 전화기에서부터 전화국까지의 루트를 살펴봅시다.

Chapter 04. 다이얼을 누르면 전화교환기들이 소리를 내기 시작한다
전화번호 등의 중요한 정보가 절대 틀리지 않도록 교통선 신호망으로 주고받고 하는 메시지의 사양은 아주 엄격하게 정해져 있습니다. 교통선 신호망을 구사하여 전화교환기들이 어떻게 음성통로를 만들어 가는지 살펴보기로 합니다.

Chapter 05. NTT 전화망의 구조
NTT 전화망의 변천과 더불어 전화교환기끼리 연결하는 네트워크의 세계를 들여다봅시다.

Chapter 06. 전화교환기가 [철컥]하고 선을 연결한다
NTT가 사용하고 있는 전화교환기 [D70]의 내부 구조를 보면서 출구측 선을 찾아내는 메커니즘을 살펴보기로 합니다.

Chapter 07. 음성이 16,000 개의 수치로 변환된다
음성은 확실하게 상대방에게 전달하는 것보다는 시간대로 전달하는 것이 더 중요합니다. 전화교환기는 어떻게 음성을 디지털로 변환할까요? 어떻게 시간대로 전달할까요? 그에 대한 연구와 진상을 밝힙니다.

Chapter 08. 전화교환기의 심장부인 [내부 스위치]는 이렇게 움직인다
전화교환기는 디지털 음성을 어떻게 효율적으로 할당하는지 그 메커니즘을 살펴보기로 합니다.

Chapter 09. 절대 끊어지지 않는 [가상의 광파이버]로 연결하는 전화교환기
가입전화의 마지막 부분인 본 장에서는 전화가 생명선(life line)으로서 어떻게 신뢰성을 높이고 있는지 그 비밀을 알아봅시다.

<제2부> IP 전화 편
Chapter 10. IP 망에 [음성통로] 만들기
이 장에서는 IP 전화를 지원하는 IP 기술을 소개한 다음, 단순화시킨 IP 네트워크에서 [음성통로란 무엇일까?]를 설명합니다.

Chapter 11. 집회를 여는 프로토콜 [SIP]
SIP는 어떤 정보를 무엇을 위해 나르고 있을까요? 어떤 정보를 어떻게 전하고 있을까요? [SIP 서버]라는 장치를 경유하는 예에서 메시지의 내용을 살펴봅시다.

Chapter 12. 음성을 IP 패킷에 넣는다
이 장에서는 음성을 IP 패킷에 넣어 보낼 때의 구조에 대해 설명합니다.

Chapter 13. 히카리 전화의 구조
IP 전화로 가입전화와 비슷한 서비스를 실현하기란 간단하지가 않습니다. 네트워크 상에 아로새겨진 다양한 기법들이 이 장의 포인트입니다.

Chapter 14. 히카리 전화로 가입전화에 걸기
가입전화의 공통선 신호 메시지와 IP 전화의 SIP 메시지가 연계해서 2개의 음성통로를 연결하는 모습을 살펴봅시다.

<제3부> 휴대전화 편
Chapter 15. 어디를 가더라도 연결되는 이유
이 장에서는 무선으로 어떻게 통신할까요? 어디에서든 사용할 수 있는 것은 왜일까요? 이 2가지로 좁혀 휴대전화가 연결되는 구조에 대해 설명합니다.