가입자 네트워크는 서비스 공급 업체의 CO(Central Office), 헤드 엔드(Head-End) 또는 POP(Point-of-Presence)와 기업 또는 거주지 가입자 영역의 가입자단 사이에 위치한 통신 구간을 지칭하는 것이 일반적이다. 거주 지역의 가입자 네트워크는 주로 구리 전화선(Twisted Pair)이나 동축 케이블(Coaxial Cable)로 구성돼 있다. 많은 기업들이 밀집돼 있는 대도시 지역의 가입자 네트워크는 종종 광케이블 기반의 고용량 SONET, DS3, 그리고 동선 기반의 T1/E1 등으로 구성된다. 전체 네트워크에서 가입자 네트워크가 상대적으로 정체돼 있는 반면, 국간 네트워크에서는 WDM(Wavelength Division Multiplexing)과 같은 기술을 사용함에 따라 대역폭이 급격히 증가하고 있다. 최근에는 WDM 기술이 대도시 지역 네트워크에도 서서히 적용되고 있으며, 이에 따라 네트워크 용량이 늘어나고 있다. 동시에 LAN 영역에서도 네트워크의 속도가 10Mbps에서 100Mbps로 옮겨가는 추세이며, 조만간 많은 LAN이 기가비트급 속도로 업그레이드 될 전망이다.'왜 이더넷인가?'그 결과 현재 네트워크 용량과 가입자가 필요로 하는 용량 사이에는 더욱 큰 차이가 발생해 가입자 네트워크는 병목 구간이 될 수 있다. 이런 변화와 더불어 인터넷의 급작스런 확산과 함께 고속 성장을 해온 이더넷이 이제는 로컬 지역의 통신 수단이 아닌 ADSL로 대변되는 초고속 가입자 네트워크의 차세대 대안으로 떠오르고 있다. 여기서는 IEEE EFM(Ethernet in the First Mile) 스터디 그룹을 중심으로 이뤄지고 있는 이더넷 가입자 네트워크 기술로써 가장 주목을 받고 있는 이더넷 PON에 대해 알아본다.가입자 전송 네트워크를 위한 기술로 이더넷을 고려하는 핵심적인 이유는 ▲가격이 저렴하고 ▲대부분의 로컬 네트워크에서 이더넷이 90%의 점유율을 차지하기 때문이다. 통신 네트워크 전체에서 가장 비용이 많이 드는 부분이 액세스 단인데, 엄청난 시장 규모 덕분에 이더넷 기술은 현존하는 통신 기술 중에 가장 가격이 저렴한 통신 기술이 됐다.이더넷은 구내 네트워크의 95% 이상을 차지한 것은 물론 기가비트 이더넷의 경우 메트로 지역을 중심으로 전국 광역 네트워크에도 ISP (Internet Service Provider)의 백본으로 설치되고 있다. 더구나 최근 등장한 10기가비트 이더넷은 전송거리가 40km 이상이며, RPR(Resi lient Packet Ring) 기술과 접목돼 원거리 전송 기술로서 확고부동한 자리를 잡고 있는 SONET/SDH의 존재까지 위협하고 있다.홈 네트워크 역시 이더넷을 중심으로 시장을 형성하고 있다. 이미 100Mbps 기술을 개발중인 HomePNA(Home Phoneline Network ing Alliance)가 이더넷 프레임을 사용하고 있으며, ADSL(Asym metric Digital Subscriber Line), 케이블 모뎀, 위성 인터넷 등 각종 셋톱 박스도 이더넷을 표준 접속 방식으로 제공한다. 미국에서는 이미 10년 전부터 시행됐고, 최근 국내에서도 건축법 개정과 더불어 사이버 아파트를 중심으로 가정내 통신선이 UTP-5 케이블로 스타 모양으로 배선돼 인입구에 이더넷 스위칭 허브를 설치하면 단말기 당 100Mbps는 물론 1Gbps의 속도까지도 제공할 수 있다. 대표적으로 KT의 엔토피아 서비스를 예로 들 수 있다. 이더넷 프레임이 코어, 메트로와 액세스까지 프레임 변환없이 엔드 투 엔드로 전달되는 날이 머지 않았다.경제적인 광통신으로 EFM 등장 현재의 초고속 가입자 네트워크는 전화용 구리선을 이용한 xDSL이 대표적이다. 하지만 상하향 수 Mbps를 지원하는 xDSL은 향후의 고속 멀티미디어 서비스를 지원하는데는 다소 역부족이다. 수십 Mbps의 속도를 낼 수 있는 VDSL(Very-high-data-rate Digital Subscriber Line)이 대안이 될 수 있지만, 도달 거리가 최대 200∼300m 밖에 되지 않아, 주로 아파트 단지와 같은 집단 거주지에만 적용할 수 있다. 따라서 나머지 대부분의 가입자 네트워크 구간은 장기적으로 볼 때 다른 통신매체인 광섬유로의 대체가 불가피하다. 광케이블을 매체로 가입자 네트워크를 구성하는 경우라면 ATM, SONET/SDH 등 여러 다른 방법이 있을 수 있으나, 이더넷이 다른 어떤 방법보다도 경제적으로 월등히 유리한 방법으로 분석되고 있다. 이런 배경에서 IEEE 802.3 스터디 그룹에서는 2000년 11월 EFM을 신설해 관련 표준화 작업을 계속 진행중이다. EFM은 이더넷을 퍼스트 마일이나 액세스 네트워크 기술로 사용하는데 쓰이는 프로토콜과 인터페이스를 정의하는 표준안이다. 2000년 11월, 이더넷 관련 업체들은 IEEE의 후원 하에 EFM 스터디 그룹을 통해 독자적인 이더넷-PON 표준화를 시작했다. 이 그룹은 현재 널리 사용되면서 기술적으로도 충분히 검증된 이더넷 통신 프로토콜을 가입자 네트워크에 적용하기 위한 표준 개발을 목표로 하고 있다. 현재 결정된 가입자 네트워크 기술로는 점대점 동선, 점대점 광, 점대다중점 광 등 3가지 유선 선로의 사용과 목표 전송 거리는 이더넷-PON인 경우 최소 1:16 분기율과 10km이다. 특히 이더넷-PON의 경우 기가비트 이더넷 또는 10 기가비트 이더넷을 수용하고, 광 전송 모듈, MAC, 피어 투 피어 전송 방법, 운용 관리, 보안, 실시간 트래픽 수용과 QoS (Quality of Service) 보장과 같은 과제의 표준화를 진행중이다. 이와 관련해 2002년 5월, 11월에 초안을 발표, 2003년 9월에 최종 표준안이 확정될 예정이다.
현재 EFM 스터디 그룹을 통한 표준화 활동에는 3Com, 앨롭틱(Alloptic), 오로라 네트워크(Aurora Networks), CDT/Mohawk, 시스코 시스템, 도미넷 시스템, 인텔, 월드 와이드 패킷 등을 포함한 96개 업체들이 참여하고 있다. (그림 1)은 현재 EFM에서 P2MP(Point-to-Multi Point)의 경우에 적용하도록 제안된 계층별 모델이다. 이더넷-PON 시스템도 기본적으로 G.983.1에 규정된 ATM-PON와 개념적으로 크게 다른 부분은 없다. 다양하게 연구되는 EFM 실현 방안 EFM의 기술적 실현 방안은 크게 ▲1안(이더넷-PON+VDSL) ▲2안(FTTH) ▲3안(EoDSL)의 세 가지 방향으로 예상된다(그림 2).
1안은 동네 어귀 또는 아파트 지하에 있는 커브(Curb) 장치인 이더넷 스위치 또는 라우터까지는 한 가닥의 광섬유에서 PON(Passive Optical Network)으로 접근하고(FTTC), 마지막 100∼200m 전화선에서는 VDSL을 이용하는 것이다. 이런 방법으로 커브 장치까지는 기가비트 이더넷, 여기로부터 각 가정 댁내 허브 또는 게이트웨이까지는 100Mpbs 이더넷까지 제공할 수 있다. 더구나 이더넷 스위치는 대역폭 슬라이싱(Bandwidth Slicing, 유효 대역폭을 표준 속도 이하로 조각내는 기술)을 할 수 있고, 가정에 따라 접속 속도를 20Mbps, 50Mbps 등과 같이 차등화해 가격 정책을 책정할 수 있다.2안은 가정 내 허브까지 광 이더넷으로 접근하는 방법인데, 이것은 일본을 제외한 대부분의 나라에서는 조기 실현이 어려운 방법일 수 있다. 3안은 ADSL에서 현재 사용하고 있는 ATM 프레임을 제거하고 이더넷 프레임을 사용하는 방법이나 현재 설치된 장비를 새 것으로 대치해야 하는 등의 어려움이 있다. 이더넷-PON 대비 다른 PON의 주요 차이점을 비교하면 (표 1)과 같다.
고대역·저비용으로 승부거는 이더넷-PON각기 다른 특징을 가지고 있는 PON 솔루션을 적절한 대상에 적용하는 경우는 논외로 한다면, 이더넷-PON은 다양한 서비스를 제공하는 다른 가입자 네트워크 솔루션에 비해 가장 간단하고, 효율적이며 적은 비용이 든다(표 2).
·고대역 : 양방향 155Mbps∼1.25Gbps 이상의 대역폭·저비용 : 저가의 장비비와 운용비·고수익 : 다양한 서비스(인터넷, 실시간 VoD 등) 제공이더넷-PON은 가입자들에게 다른 어떤 PON 시스템보다 넓은 대역폭을 제공한다. 앨롭틱의 경우, 이미 하향으로 1Gbps의 전송 대역 상용화에 성공했으며, 상향으로는 64개까지의 ONU(Optical Network Unit)를 통해 800Mbps의 대역폭을 제공할 수 있다. 이더넷-PON에서 사용할 수 있는 방대한 양의 대역폭은 ▲다수의 가입자를 수용하고 높은 대역폭을 제공하며, 다수 ONU를 수용하고 비디오 서비스, QoS를 제공하는 등의 장점을 제공한다.비용 측면에서 이더넷-PON은 DSL이나 기존 전용선(T1/E1)보다 경쟁력이 있다. 특히 간단한 네트워크 구조와 장비 구조에 따라 유지보수 비용도 줄어들어 전체적으로 비용을 절감할 수 있다. 이더넷-PON은 ▲복잡하고 비싼 ATM/SONET 장치를 제거해, 네트워크를 간단하게 구성하고 ▲내구성 있는 수동 광 소자들을 사용해 옥외 장치의 관리 비용 절감 ▲옥외 장비의 전력 공급을 위한 전력 장비나 송전 부지가 필요하지 않아 비용 절감의 효과를 준다. 이더넷-PON은 데이터, 비디오 그리고 음성 서비스를 제공할 수 있다. 이는 네트워크 서비스 업체에게 많은 이익을 안겨준다. POTS, T1/E1, 10/100BasedT, DS-3 서비스 이외에, 2/3계층 스위칭, 라우팅, VoIP(Voice over IP), IP 멀티캐스트, VPN 802.1q, 대역폭 셰이핑, 빌링과 같은 진보된 기능을 제공하고 네트워크 업체들이 서비스를 쉽게 관리할 수 있다. 이는 이더넷-PON이 간단한 구조이기 때문에 가능하다. 이더넷-PON은 ▲기존의 TDM(Time Division Multiplexing), ATM, 그리고 SONET 서비스 지원 ▲새로운 기가비트 이더넷, 고속 이더넷, IP 멀티캐스트 서비스 제공 ▲56Kbps에서 1Gbps까지 다양한 대역폭 할당 ▲SLA(Service Level Agreement)를 보장하고 가입자의 요구에 따른 맞춤 서비스 제공 ▲융통성있는 프로비저닝과 서비스의 재구성을 통해 가입자의 요구에 부응한다는 이점을 가지고 있다. 새로운 수익 모델 창출 관건화려한 EFM의 청사진에도 불구하고 EFM의 시장 전망을 쉽게 낙관하기는 어렵다. 세계적 시장 전망은 접어 두더라도, 초고속인터넷 강국인 우리나라는 이미 대규모의 투자비를 들여 전국적으로 구축한 네트워크로 인해 또다시 새로운 기술에 투자할 경제적 여력이 되지 않는다. 따라서 더욱 기간통신업체가 아닌 기타 중소 음성통신 업체나 ISP의 분발을 재촉하는 것이 PON 기술이 발전할 수 있는 지름길로 여겨지고 있다. PON 기술을 이용함으로써 음성통신 업체는 타사와 차별화된 서비스를 제공함으로써 가입자 집중 현상을 막고, 새로운 수익 모델을 창출하도록 유도할 수 있다. 성공 여부는 기술적 문제보다는 누가 사업을 시기에 맞게 효과적으로 전개하느냐에 달려 있다. 가입자 네트워크에서의 인터넷 트래픽 병목 현상을 해소하기 위한 일환으로 ETRI, KT와 업체 공동으로 상하향 전송속도가 155/622Mbps인 ATM-PON 시스템을 2001년에 개발했고, LG전자에서는 독자적으로 시스템을 개발한 바 있다. 그리고 이더넷-PON 기술은 현재 ETRI를 중심으로 초고속 광가입자 네트워크 기술 개발 국책 과제에서 국내 유수 업체, 학계와 공동 개발 중이다. 이 사업에서는 1단계로 Gbps 단위의 이더넷-PON을 수용하는 액세스 시스템을 2003년까지 개발하고, 2단계로 2006년을 목표로 10Gbps의 이더넷/WDM-PON, AON(Active Optical Network)을 지원하는 액세스 시스템 개발을 추진하고 있다.엔드 투 엔드 이더넷은 세계적인 기술 추세며, EFM은 로컬이 아닌 액세스에 침투하기 위한 첨병이라고 할 수 있다. 그러나 이더넷-PON은 상용제품 개발에 있어 아직은 안정화 단계에 있으며, 오히려 ATM-PON이 시장 진입에 있어 조금 더 빠른 편이다. 그러나 IP 데이터 트래픽의 급속한 증가와 고속 이더넷 서비스의 중요성이 높아짐에 따라, 많은 장비 개발 업체와 ISP는 이더넷-PON을 선호하게 될 것이라는 의견이 많다. 이미 표준화에 대한 노력이 IEEE의 EFM을 중심으로 진행되고 있으며, 이같은 노력은 ATM-PON 표준을 주도했던 FSAN에도 영향을 주고 있다. 차세대 광 가입자 네트워크 기술로써 ATM-PON이 승리할지, 이더넷-PON이 역전할 것인지 주목해볼 만 하다. @
