차세대 DSL 기술의 표준, G.SHDSL

G.SHDSL (G.Symmetric High-speed Digital Subscriber Line)이 나온 배경에서 G.SHDSL의 필요성을 쉽게 알 수 있을 것이다. 1990년대 초, 네트워크의 고속 접속에 따른 라스트마일 병목현상의 해결책으로 다양한 대칭형 DSL 기술들이 등장했다. DSL은 일반적으로 구리를 사용하는 전화회선 보다 많은 정보를 전달하기 위해 나온 기술로 비싼 광섬유 대신 실용적이면서도 비용을 절감할 수 있었다. 그러나 다양한 대칭형 DSL 기술은 포괄적인 해결책을 제시하지 못했으며, 일반적인 기능만을 향상시켜 왔다. 이런 단점을 보완하기 위해 나온 기술이 바로 G.SHDSL이다. G.SHDSL은 ITU(International Telecommunication Union)에서 표준(G.991.2)으로 발표했으며 대칭형 DSL 기술로 1쌍의 구리선에서 192kbps∼2.312Mbps를 지원해 기존 DSL 버전에 비해 2∼3배 정도 빠르다. G.SHDSL의 가장 큰 특징은 기존 다양한 DSL 기술의 장점만을 채택했다는 것이다. 따라서 대역폭/거리 적응성, 스펙트럼 적합성, 장애 복구 기능을 제공해 다중 음성 전송, 인터넷 액세스, 리모트 LAN 액세스를 위한 비즈니스 애플리케이션에 적합하다. 특히 비교적 단거리로 제한돼 있던 기존 DSL 기술을 개선해 데이터의 장거리 전송이 가능하다. 기존 대칭형 DSL 기술 대체대칭형 DSL 기술은 10여 년 동안 많은 변화가 있었지만 혁신적이지는 못했으며 상품화된 기술도 소수에 불과하다. 제 1세대 대칭형 기술인 HDSL은 2B1Q 라인코드를 사용해 3쌍의 구리선에서 2.3Mbps 속도를 제공했다. 그러나 전화회선의 부족으로 1쌍의 HDSL을 개발하게 됐다. 그러나 점차 데이터 전송량이 늘어나 도달 거리 감소 현상이 발생했다. 이런 성능 저하를 해결하기 위해 개발한 기술이 TC-PAM 선로부호를 사용하는 1쌍의 HDSL2다. 비록 HDSL2가 1쌍의 HDSL 보다 도달 거리가 확장됐지만, 고정된 전송속도를 지원한다는 단점을 가지고 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 다중 속도를 지원하는 SDSL이 나오게 됐다. 결국 HDSL2는 ANSI 표준이었지만 다중속도 지원이 불가능해 시장에서 주목받지 못했다. 또한 SDSL은 CO(Central Office)와 CPE( Customer Premis es Equipment) 간에 속도를 조절할 수 있는 표준화된 방법이 없어 도입 여부가 확실치 않았다. 따라서 기존 시스템과의 상호 연동과 지원 표준없이는 더 이상 성장을 기대할 수 없게 됐다.ITU는 이런 대치형 DSL 시장을 바탕으로 1쌍의 구리선에서 다른 대칭형 DSL 기술을 대체하기 위한 표준으로 G.SHDSL을 지난 2001년 2월에 제정했다. 비대칭형 xDSL이 상향 데이터 속도가 상대적으로 덜 중요한 일반 소비자 층의 인터넷 접속을 목표로 하고 있는데 반해, G.SHDSL은 양방향으로 고속 데이터 서비스가 가능해 SOHO 또는 소규모 기업용으로 적합하다. 기존 ADSL에서 제공되는 비대칭 형태의 상향과 하향 전송 속도는 인터넷을 접속해 검색하는 데는 문제가 없지만, 양방향으로 동영상과 같은 큰 파일을 전송하기에는 적합지 않다. 이에 반해 G.SHDSL은 동기식 양방향 고속 전송을 지원해 다중 음성, 데이터 채널들을 결합할 수 있으며, LAN 원격 접속, 웹 호스팅, 애플리케이션 배포, 화상 회의 등의 다양한 응용이 가능하다. 상호 운영성의 강화가 특징G.SHDSL은 다양한 DSL 특성을 고성능 업계 표준으로 결합시켰다. 예를 들면, SDSL 한 쌍의 전송 속도와 HDSL2의 TC-PAM(Trelli s Coded Pulse Amplitude Modulation) 변조 기술을 지원한다. 또한 G.SHDSL은 멀티 벤더 환경에서의 상호 운용성을 강화해 SDSL의 기능을 향상시켰다. 특히 G.SHDSL은 다른 DSL 기술들과의 스펙트럼 적합성을 지원한다. 스펙트럼 적합성의 핵심은 전력 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density) 분포에 있다. HDSL과 G.SHDSL에 의해 사용되는 스펙트럼 쉐이핑은 좁은 주파수 전송이 가능해 하향 간섭 현상을 줄였다. 또한 HDSL2와 마찬가지로 G.SHDSL은 인접한 시스템에 간섭없이 동일한 구리선에서 다른 비대칭형 DSL과 대칭형 DSL이 공존할 수 있게 설계됐다. 다음은 G.SHDSL의 특징을 간단히 정리한 것이다.·TC PAM 기반의 변조 방식·26 AWG 구리선으로 1.8∼6Km(192Kbps∼2.3Mbps)까지의 전송 거리 제공·전통적인 대칭형 DSL에 비해 주어진 영역에서 35∼50%까지의 속도 향상·전통적인 대칭형 DSL에 비해 주어진 영역에서 15∼20%까지 전송 거리 향상·스펙트럼 적합성 제공·국제적인 상호연동·2쌍을 통한 4.624Mbps 속도 제공순수 디지털로 구현G.SHDSL은 순수 디지털로 구현됐다. ADSL에서 POTS(Plain Old Telephone Service)는 기존 전화회선을 이용하기 위해 아날로그 베이스밴드 방식을 이용한다. 이런 장점에 반해 ADSL은 브리지 탭에서의 민감성 증가와 고주파 간섭의 영향으로 도달 거리 반경의 균형적인 배분이 필요하게 된다. G.SHDSL은 도달 거리를 확장하기 위해 디지털의 낮은 대역 주파수를 사용하며, 이와 동시에 대칭적으로 음성과 데이터 서비스를 전달하기 위한 능력을 제공한다. 따라서 완전한 디지털 전송이 가능해 데이터의 신뢰성과 비즈니스를 위한 T1/E1, 그리고 여러 개의 음성 회선을 도입할 수 있다.TC-PAM 변조 방식은 순수한 디지털 신호를 생성, DSL 서비스 거리를 확장시킴으로써 대칭형 DSL의 특색을 향상시키는 기술이다. TC-PAM은 단순한 알고리즘과 음성 트래픽을 위한 적은 지연성으로 G.SHDSL에 기본으로 채택됐다.또한 트렐리스 코딩(Trellis Coding)은 간섭이 존재할 경우, 디지털 신호의 성능을 개선해 준다. 실제 환경에서의 동작을 위한 안전 효율을 지키면서도 보다 높은 수준의 성능을 제공해 도입 거리가 증가되는 것이다. SDSL-2B1Q와 비교한다면 TC-PAM은 스펙트럼 측면에 보다 밀접한 관계를 가지며 비대칭형 DSL과 같은 다른 DSL 기반 기술과의 적합성을 보장한다.TC-PAM의 스펙트럼 특성은 같은 바인더 그룹 또는 케이블에 다른 서비스가 사용됐을 경우, TC PAM의 좁은 주파수 대역은 간섭과 크로스토크를 감소시킨다. (그림 1)은 SDSL-2B1Q와 G.SH DSL의 스펙트럼 밀도를 비교한 그래프로 G.SH DSL의 우수성을 보여 주고 있다.

(그림 1)은 768Kbps 데이터 속도에서 G.SHDSL과 SDSL-2B1Q의 전력 스펙트럼 밀도다. 전력 스펙트럼 밀도는 한 밴드의 주파수를 가로지르는 신호와 관련된 에너지를 나타내는 방법이다. 비대칭형 DSL의 상향과 하향 간섭에 대한 영향을 살펴볼 수 있는데, 하향에서는 거의 차이가 없다는 걸 알 수 있다. ADSL의 하향 또는 높은 대역의 방향은 SDSL-2B1Q에 의해 엄청난 영향을 받을 수 있지만, G.SHDSL에 의해서는 거의 영향을 받지 않는다.G.SHDSL에서 스펙트럼 적합성과 전송 시 보다 좁은 주파수 사용은 트렐리스 코딩에 안정된 코딩 효과와 더 나은 성능을 제공한다. (그림 2)는 SDSL-2B1Q와 G.SHDSL의 거리에 대비한 전송 속도 비교로 G.SHDSL의 안정된 전송 속도를 보여준다.(그림 2)는 26AWG 구리선과 49 disturber Self NEXT 환경에서 1% 떨어지는 성능을 그리고 있다. 하나의 주어진 속도에 대해서 G.SHDSL은 SDSL-2B1Q보다 35∼45%까지의 속도 향상을 가져온다. 증가된 도달 거리와 대역폭 G.SHDSL의 가장 중요한 요소 중 하나로 향상된 데이터 도달 거리를 들 수 있다. 비즈니스 시장에서 도달 거리는 중요한 요소로 G.SH DSL의 서비스 도달 거리는 기존 대칭형 DSL 기술보다 30% 이상 향상됐다. 이것은 대칭형 DSL 서비스를 위한 시장을 더욱 증가시킬 수 있는 요소다. 특히 G.SHDSL은 도달 거리를 더 증가시킬 수 있는 중계기도 지원한다. G.SHDSL의 또 하나의 중요한 이점은 대칭 대역폭의 증가다. 전형적인 설치의 경우 2.3Mbps까지는 한 쌍의 구리선으로 가능하다. 만약 보다 큰 대역폭을 원한다면 4.6Mbps까지 제공하는 4선(2쌍) 모델을 사용할 수도 있다. 또한 속도 적응성을 가지고 있는 G.SHDSL은 통신업체들에게 가입자들의 대역폭 요구를 반영할 수 있는 유연한 수입 생성 모델을 제공한다.G.SHDSL의 매력은 단순한 아키텍처에 있다. 저전력 칩셋 사용을 가능케 했으며 저렴한 부픔을 사용할 수 있어 적은 비용으로 제품 개발을 가능케 하는 것이다. 특히 TC-PAM 변조 방식을 이용해 전력 소모가 줄어들어 전체적인 사용자 비용도 줄어 든다. 특히 G.SHDSL의 낮은 전력 스펙트럼 밀도는 전송기술의 운영효율을 한층 더 높인다. 최소화된 오버헤드와 함께 서비스 업체들은 가입자들에게 비용을 절감해 줄 수 있는 많은 기회를 갖게 된다. G.SHDSL은 업계 표준이므로 다른 벤더들의 칩셋, CO 장비, 그리고 CPE 장비의 상호 연동이 가능하므로 서비스를 제공하기 위한 시간을 감소시킨다. 결과적으로 이런 다양한 장비 사이의 적합성을 보증함으로써 복잡성이 제거되는 장점을 제공한다. 다중 속도 지원과 상호연동성G.SHDSL은 다중 속도 지원이 가능하다. HDSL2가 1쌍의 구리선으로 1.544Mbps의 속도를 제공하지만 고정 전송 속도를 가지고 있어 거리 제한을 갖고 있다. 그러나 G.SHDSL은 4선(2쌍)에 16kbps 단위로 384kbps∼4.624Mbps까지의 데이터 속도를 제공하는 선택적 4선 모드를 정의하고 있다. 하나의 추가적인 선로 비용을 통해 보다 고속의 데이터 속도 선택, 또는 중계기가 필요없이 보다 긴 거리에 도달할 수 있게 해 준다. 중계기를 사용할 경우 G.SHDSL은 거리에 제한을 받지 않고 보편적인 대칭형 데이터 서비스를 사용할 수도 있다. G.SHDSL의 가변속도 능력을 증가시키기 위해 기존 비대칭형 DSL의 G.994.1 핸드쉐이크 절차를 사용했다. 핸드쉐이크에 기반을 둔 표준화는 CO와 RT 사이의 속도 협상에 있어 두 가지 모드를 허용한다. 첫번째 모드는 CO가 원격지로 속도를 명령한다. 이것은 대부분의 응용에 보편화된 방법이다. 나머지 모드는 자동변환을 허용하는 것으로, 양쪽 노드가 회선 특성에 기반을 둔 속도를 협상할 수 있는 것이다. 속도 협상 외에 G.hs는 G.SHDSL이 프레이밍 프로토콜을 협상하는 것도 지원한다. 지원되는 프로토콜들은 ATM, T1, E1, ISDN, IP 등을 포함한다. 프레이밍 프로토콜 선택의 유연성은 G.SHDSL이 가상적으로 임의의 서비스 타입을 전송할 수 있도록 해 준다.대칭형 DSL 기술의 세계적 표준으로 발돋움G.SHDSL의 보다 먼 도달 거리는 각 심벌에 대한 페이로드 3비트와 이와 동반한 하나의 코딩 비트를 지원하는 TC-PAM 변조에 따른 것이다. 트렐리스 코딩 비트는 데이터 스트림에 여분의 비트를 부가해 5dB의 코딩 이득을 허용함으로써 비트 에러 확률을 감소하는 결과를 낳는다. 리턴 루프는 Viterbi 디코더를 사용해 원래 데이터 스트림을 추출해 낸다. 추가적인 잡음 제거 특징은 반향 제거를 갖는 양방향 전송을 허용하기 위해 신호를 미리 왜곡하는 Tomlinson precoder를 포함한다. 결론적으로 성능의 향상은 SDSL 기술 보다 30% 정도의 도달 거리 향상을 가져다 준다.G.SHDSL의 전력 소모도 크게 줄었다. 대부분의 전력 절감은 적은 양의 peak-to-RMS 값에서 발생하는 데, HDSL2는 4.0인 반면에 G.SHDSL은 2.9다. 또 하나의 전력절감 요인은 2048kbps를 넘는 데이터 속도에서도 14.5dBm의 최대 송신전력을 갖는다는 것이다. 유사한 데이터 속도에 대해 HDSL2는 16dBm을 넘는 최대 송신전력을 갖는다. 과거 상호연동과 다중 속도 기술은 DSL 시스템 채택에 있어 중요한 요인이 아니었지만 앞으로 중요한 고려 요소가 될 것이다. 따라서 G.SHDSL은 대칭형 DSL 기술의 전세계 표준이 될 것으로 보이며 비즈니스 사용자를 위한 최적의 솔루션으로 각광 받을 만하다. 결론적으로 G.SHDSL은 최적화된 서비스, 그리고 뛰어난 성능, 대칭형 양방향 통신 지원 등으로 향상된 서비스 제공, 높은 대역폭 수용, 가변 속도 계획과 서비스 레벨의 합의를 지원 등을 가능케 할 것이다. @