DOCSIS(Data-Over-Cable Service Specification) 1.1 규격이 공고된 지 벌써 3여 년의 시간이 흘렀으며, 장비 업체들이 DOCSIS 1.1 인증을 받은지도 벌써 반 년 이상의 시간이 흘렀다. 그만큼 DOCSIS 1.1은 최소한 그 용어만큼은 우리에게 매우 친숙한 표준이다. 하지만 실제 서비스 업체들이 이와 같은 규격을 네트워크에 적용해 새로운 서비스를 만든 사례는 찾아보기가 힘들다. DOCSIS 1.0의 한계 대두많은 장점에도 불구하고 DOCSIS 1.1에 기반한 케이블 데이터 서비스를 업체들이 도입하지 않은 이유는 대부분의 사업자들이 아직 음성이나 화상과 같은 애플리케이션을 자사의 서비스 네트워크에 적용할 계획이 없기 때문으로 분석할 수 있다. 일반적으로 음성 서비스를 제공하려면 로컬 루프에 대한 라이선스가 있어야 하고, 그렇지 않은 경우라면 별정통신업체만이 가능한 서비스 영역이므로 서비스 업체 입장에서는 이에 대한 투자를 주저할 수밖에 없는 것이다.하지만 DOCSIS 1.1은 기존의 DOCSIS 1.0과 비교할 때 기술적인 면에서의 개선만큼은 이뤄진 것은 분명한 사실이다. DOCSIS 1.1은 DOCSIS 1.0을 바탕으로 몇 가지 새로운 기술을 수정 혹은 부가해 음성/화상과 같은 새로운 서비스를 제공할 수 있도록 했다. 이는 기존의 DOCSIS 1.0이 지금과 같은 형태의 인터넷 접속 서비스를 제공하는데는 문제가 없으나, 실시간 트래픽인 음성이나 화상 서비스를 하기에는 부족한 면이 있다는 것을 의미한다.DOCSIS 1.0이 왜 음성이나 화상을 제공하는데 있어 부족한가를 이해하기 위해서는 먼저 DOCSIS 자체에 대한 이해가 필요하다. DOCSIS 1.0은 상향 주파수 대역으로 5∼42MHz 대역의 주파수를 사용했으며, 채널 간격으로 200KHz∼3.2MHz의 대역을 사용하고, 일반적인 경우에는 QPSK의 변조 방식을 사용한다. 결국 상향에서 얻을 수 있는 대역폭은 일반적으로 5Mbps을 넘지 못하게 된다. QoS 보장하는 DOCSIS 1.1의 등장이 같은 이유로 DOCSIS는 상향으로 대역폭을 사용하기 위해 서로 다른 가입자 간에 경쟁(Competition)을 통해 대역폭을 확보하도록 설계돼 있다. 경쟁을 통해 대역폭을 확보한다는 것은, 음성이나 화상 전송에 있어 필수 요소인 QoS를 제공하는데 제한이 있다는 것을 뜻한다. 이런 문제를 해결하기 위해 DOCSIS 1.1은 DOCSIS 1.0의 여러 요소들을 개선했다. 가장 먼저 서로 다른 서비스 플로우별로 QoS를 적용한 것을 들 수 있다. DOCSIS는 SID(Service ID)라는 것을 사용한다. SID는 ISDN에서 TEI와 아주 유사한 개념으로, 하나의 물리적 매체에서 여러 개의 장비를 동시에 사용할 수 있게 해주는 역할을 한다. ISDN은 TEI를 이용해 여러 단말기를 붙일 수 있는데, DOCSIS도 이와 유사하게 SID라는 개념을 사용하고 있다. 그런데 DOCSIS 1.0은 하나의 케이블 모뎀에 1개의 SID만을 사용할 수 있었다. 즉, 케이블 모뎀 뒤에 전화, PC 등 여러 개의 장비가 물려 있어도 하나의 SID 만을 이용해 서비스해야 하기 때문에 서비스 업체는 각각의 애플리케이션이 갖고 있는 특성에 맞게 서비스를 정의해 서로 다른 SID를 갖고 동작하도록 설정할 수가 없다. 이 때문에 데이터에 맞는 QoS 프로파일(profile)을 갖고 있는 기존의 DOCSIS 1.0 기반의 케이블 모뎀으로 음성 서비스를 제공하기에는 제약이 있었던 것이다. 때문에 DOCSIS 1.1에서는 하나의 모뎀에 여러 개의 서비스 플로우(Service Flow)를 사용할 수 있도록 멀티플 SID 개념을 도입했으며, 이를 통해 각각의 트래픽 특성에 따라 서로 다른 서비스 플로우와 QoS를 적용할 수 있게 됐다. 즉, 하나의 모뎀으로 여러 개의 서비스를 적용할 수 있는 것이다. 그밖에도 ▲데이터 종류별로 상향으로 보내는 스케줄링에 대한 새로운 개념의 도입 ▲애플리케이션별로 케이블 모뎀에서 자동으로 서비스 플로우를 생성하고 서비스가 끝나면 자동으로 플로우를 없애는 기능 ▲DOCSIS 1.0에서 사용하는 방법보다 더 강화된 보안 기능이 도입이 돼, 여러 가입자가 동시에 하나의 케이블 네트워크를 사용하더라도 각 가입자의 데이터를 해킹할 수 없도록 했다.또, 일반적인 경우 전화사용시 묵음(Silence)이 전체 통화 시간의 절반 이상을 차지하고 있는데, DOCSIS 1.1에서는 묵음시에는 대역폭을 사용하지 않는 새로운 규격을 도입했다. 또한 페이로드 헤드 억압(Payload Head suppression) 기능을 이용해 반복적으로 전송하는 헤더(Header) 부분을 데이터를 전송하는 기간에는 보내지 않도록 하는 등 대역폭을 보다 효과적으로 사용할 수 있도록 했다. DOCSIS 2.0의 개선 사항들하지만 DOCSIS 1.1도 한계를 갖고 있었다. 그것은 소프트웨어적인 측면에서만 수정을 하려다 보니 대역폭 자체를 향상시킬 수 없었다는 점이다. 이에 대한 대안으로 DOCSIS 표준은 또 한번의 변화가 시도됐는데, 그것이 바로 DOCSIS 2.0이다. DOCSIS 2.0은 하드웨어적인 측면에서 업스트림 채널(upstream channel)의 대역폭을 증가시켜, 케이블 서비스 업체들이 가입자들에게 보다 나은 케이블 네트워크 서비스를 제공할 수 있도록 정의하고 있다. 특히 상향에 ATDMA(Advanced TDMA)와 SCDMA(Synchronus CDMA) 기술을 적용해 넓은 채널 간격의 사용과 잡음이 많은 업스트림 네트워크의 대역폭 효율을 보다 효과적으로 사용하도록 했다. DOCSIS 2.0은 아직 케이블랩(CableLab)에서 인증(Certification)을 위한 준비 과정에 있으며, 2003년 말 혹은 2004년 초에 인증 제품이 나올 것으로 예상된다. 실제로 케이블 서비스 업체의 네트워크에 적용하는 시기는 인증 장비가 나온 이후가 될 것이며, 기존 케이블 서비스 업체의 애플리케이션에 따라 적용 시기는 더 빠를 수도 더 늦을 수도 있을 것이다.기존의 DOCSIS는 상향으로 3.2MHz 16QAM을 사용해 최대 10Mbps의 대역폭을 갖는 것이 최대였다. 하지만 DOCSIS 2.0은 앞서 언급했듯이 ATDMA와 S-CDMA를 이용해 상향 대역폭으로6.4MHz를 지원하도록 했으며, 64QAM을 제공해 30Mbps의 대역을 사용할 수 있도록 했다.DOCSIS 2.0에서는 어드밴스 PHY 이외에 S-CDMA를 적용할 수 있는데, 이는 상향 주파수 대역중 20MHz 이하의 대역이 잡음이 많기 때문에 실제로는 이 대역을 사용할 수 없었던 문제를 극복했다는 의미다.DMPI 도입으로 PHY와 MAC 분리또한 DOCSIS 2.0에서 눈여겨 봐야 할 부분은 DMPI(DOCSIS MAC-PHY Interface)라는 기술이 도입됐다는 점이다. DOCSIS 2.0 이전 버전에는 MAC 부분과 PI(Physical Interface)를 하나의 칩에서 지원했어야 했다. 때문에 대분분의 RF 관련 칩 개발 업체들은 새로운 칩을 개발할 때마다 MAC에 관한 부분을 새로이 개발해야 했으며, 이로 인해 칩 개발 시기가 늦어지는 문제가 발생했다. 하지만 DMPI의 적용으로 MAC 부분과 PHY 부분을 인터페이스하는 API를 만들어 RF 부분만의 업그레이드 만으로 쉽게 새로운 DOCSIS 스펙을 개발할 수 있게 된 것이다.물론 DOCSIS 2.0도 풀어야 할 숙제가 남아 있다. 기존의 DOCSIS 1.1/1.0과 같이 5∼42MHz의 상향 주파수를 사용하도록 돼 있는데, 현재 대부분의 주파수가 이미 할당된 상황이기 때문에 과연 6MHz의 주파수를 할당할 수 있는지가 첫 번째 문제이다. 또한 DOCSIS 2.0은 DOCSIS 1.1/1.0과 호환성을 유지해야 하는데, 문제는 기존의 표준들과 함께 적용할 경우 DOCSIS 2.0이 갖고 있는 장점을 십분 살리지 못하고 1.1이나 1.0 모드로 폴 백(fall back) 하도록 돼 있다는 점이다. 결국, DOCSIS 2.0이 갖고 있는 상향 대역폭의 활용과 잡음에 대한 장점을 살기기 위해서는 HFC 네트워크 내에 기존의 DOCSIS 1.0/1.1 모뎀 없이 DOCSIS 2.0 모뎀만이 존재해야 한다. VoIP 서비스 기반 표준 ‘패킷케이블’마지막으로 패킷케이블(PacketCable)에 대해 살펴보도록 하자. 케이블랩이 발표한 패킷케이블은 케이블 네트워크에서 VoIP 서비스를 제공하기 위한 여러 접근 방법 중 하나로, DOCSIS 1.1 케이블 모뎀 아키텍처 위에 보다 나은 서비스를 제공하도록 제안된 새로운 멀티미디어 아키텍처다. 서비스 업체들이 DOCSIS 1.1의 도입을 주저하게 된 데는 패킷케이블의 등장이 큰 몫을 했다. DOCSIS 1.1은 단지 음성 서비스를 위한 QoS만을 정의하고 있어, 캐리어급의 서비스를 고려하고 있는 업체 입장에서는 QoS 부분과 시그널링에 관한 부분이 모두 정의된 패킷케이블로의 마이그레이션을 더 선호할 수밖에 없기 때문이다.패킷케이블의 도입으로 케이블 서비스 업체들은 케이블 네트워크를 이용해 새로운 IP 기반의 실시간 멀티미디어 서비스를 할 수 있을 뿐 아니라 시큐리티, QoS, IP(Investment Protection)를 부가해 기존 네트워크의 인프라스트럭처를 더욱 강화시킬 수 있다. 또한 여러 벤더들 제품간의 상호호환성을 보장하는 VoIP를 실행할 수도 있다. 오늘날 데이터 네트워크에서 표준 전송 매커니즘으로 IP는 광범위하게 사용되고 있으며, 멀티미디어 전자우편, 실시간 채팅, 음악과 비디오를 포함한 스트리밍 미디어, 화상회의와 같은 새로운 인터넷 애플리케이션 서비스가 가능하게 됐다. 패킷케이블 역시 케이블 서비스 업체들에게 이런 서비스들을 더 빠르고 더 경제적으로 전달할 수 있는 네트워크 아키텍처를 제공하자는 의도로 개발됐다.패킷케이블 네트워크의 구성 요소패킷케이블 네트워크는 DOCSIS 1.1이 가능한 양방향 HFC 네트워크, IP 백본, PSTN과 같은 네트워크가 전제돼야 하며, 온-넷 음성과 데이터 커뮤니케이션, PSTN과의 연결, CPE 프로비저닝, 서비스 빌링 등을 구현하기 위해 다음과 같은 여러 가지 구성요소를 포함하고 있다. ·CMTSCMTS(Cable Modem Termination System)는 HFC 네트워크에서 케이블 가입자들의 케이블 모뎀과 연동하면서 IP 백본 네트워크로의 연결을 제공하는 장비로, 케이블 네트워크에서 QoS 기능을 보장하는 중심 장비다. 패킷케이블 네트워크 CMTS는 다이내믹 QoS의 지원이 요구된다. ·CPE패킷케이블에서 CPE(Customer Premises Equipment)에 대한 유일한 요구사항은 DOCSIS 1.1과 호환되는 케이블 모뎀과 MTA(Multi media Terminal Adapter)다. MTA는 음성 장비(예를 들면, 일반 전화기)에 대한 물리적인 인터페이스와 네트워크 인터페이스, 코덱, VoIP 전송과 QoS 시그널링에서 요구하는 모든 시그널링과 인캡슐레이션(encapsulation) 기능을 지원해야 한다. 일반적으로 MTA와 케이블 모뎀은 ▲EMTA(Embedded MTA): 하나의 장비에 케이블 모뎀과 MTA가 혼합된 형태 ▲NID(Network Interface Device) ▲ 기존의 케이블 모뎀과 별도로 분리된 스탠드얼론형 MTA의 세 가지 요소가 필요하다.
