인터넷이 활성화되면서 데이터 전용의 솔루션에 대한 필요성이 나날이 커지고, 메트로폴리탄(Metropolitan) 즉 사람들이 많이 사는 대도시 지역에서의 대역폭이나 사무실에서 요구하는 대역폭도 커졌으며, 동시에 ISP들도 컨텐츠가 모이는 데이터 센터의 등장으로 백본 용량이 대도시를 중심으로 더욱 커지게 됐다.
전화접속을 기본으로 하던 시대에는 고대역폭에 대한 요구를 수행하기 위해 전화회선을 확장해 왔지만, 케이블 모뎀, ADSL, VDSL, 전력선 인터넷, 무선 LAN 뿐만 아니라, 일반 이더넷 등의 다양한 고속, 대용량 서비스를 직접 가입자에게 제공하는 요즘에는 더 이상 예전의 방식과 장비로는 가입자가 원하는 만큼의 대역폭을 제공하기 힘들게 됐다. 특히 데이터 요구량이 상상을 초월할 정도로 집중된 ‘메트로’라 불리우는 환경은 광을 이용한 일반 장거리 전송과 다른 네트워크 구조를 갖게 됐다.
기존 SONET/SDH는 한계에 도달
LAN에 범용적으로 적용되고 있는 기술인 이더넷이 최근 MAN과 WAN(Wide Area Network)으로 그 영역을 확장하고 있다. 메트로 이더넷은 기존의 TDM 기반 전용회선과 달리 패킷 교환 방식이므로 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있으며, 네트워크 구조를 단일화할 수 있어 보다 간편한 운영이 가능하다.
대도시의 주요 빌딩군으로 데이터 트래픽이 몰림에 따라 MAN 구간의 병목 현상이 주요 이슈로 등장했다. 특히 국내처럼 지역별로 개발 정도의 차가 큰 환경에서는 메트로 구간에서의 병목은 더욱 심각하다.
LAN은 10Mbps를 이미 넘어서서 개인당 100Mbps의 속도에 이르렀으며, WAN은 그동안 수십/수백 기가로 확장돼 왔고 원가도 저렴해졌다. 반면, MAN은 최근까지도 서킷 용도의 SONET/SDH를 기본으로 한 TDM 네트워크로 구성돼 있었다.
SONET/SDH 네트워크는 회선 교환 네트워크로 SONET 서비스를 제공받는 두 노드 간에 항상 회선(DS1, DS3 혹은 STS-n)이 미리 설정되며, 이 회선의 용량은 그 두 노드 간에 독점된다.
음성 트래픽(64Kbps PCM)과 같이 항상 일정한 비율로 데이터가 발생하는 경우에는 이 같은 회선 교환 방식이 적합하지만, 인터넷과 같이 트래픽이 순간적으로 집중될 수 있는 네트워크에 적용하면 대역폭의 낭비가 심해질 수 있다. 이 때문에 사용자는 높은 사용료를 지불해야 하는 것이다.
이런 문제는 SONET/SDH 네트워크가 원래 음성 트래픽 전송을 위해 설계된 네트워크라는데 있다. 즉, 인터넷 서비스 초기에 SP(Service Provider)가 기존의 통신 인프라를 이용해 IP 서비스를 제공했기 때문에 발생한 문제인 것이다.
SONET/SDH 기반 MAN의 한계를 극복하고자 적용되는 MAN 기술로 MSPP(Multi Service Provisioning Platform)와 기가비트 이더넷이 있다. 이들은 기반이 되는 장비와 구현 방식에는 차이가 있지만 모두 이더넷을 MAN에 적용하고자 하는 기술들이다.
현재 차세대 SONET/SDH라고 불리는 MSPP 장비는 SONET/ SDH 장비를 기반으로 이더넷, DWDM 등을 통합해 음성과 영상, IP 등의 다양한 프로토콜을 지원하는 장비다. 이를 통해 기존의 SONET/ SDH 네트워크를 거의 손대지 않고도 메트로 네트워크를 구축할 수 있기 때문에 통신업체들도 이들의 행보를 주목하고 있다.
특히 MSPP 장비는 하나의 장비에 여러 기술이 통합돼 있음에도 불구하고 별도의 장비 없이 유연한 접속 기능을 제공하기 때문에 네트워크를 단순화할 수 있다는 것이 장점으로 부각되고 있다.
MAN 아키텍처
한편 초기 LAN 전용 기술로 개발된 이더넷은 지원 거리의 확장과 성능의 향상으로 인해 캠퍼스 LAN에서 MAN 그리고 WAN까지 그 영역을 확장해가고 있다.
이더넷의 영역 확장에는 이더넷 자체의 기술 발전도 기여를 했지만, 네트워크 간 프로토콜 변화로 인한 속도의 저하와 확장성의 한계를 극복하고자 하는 의도도 컸다. 즉, LAN의 95%가 이더넷이므로 MAN, WAN을 이더넷 기반으로 구축하면 프로토콜 변환 등의 네트워크 오버헤드가 제거된다.
이더넷은 이더넷 스위치를 광 코어로 직접 연결해 네트워크를 구축할 수 있다. 때문에 이전의 전용회선에서 SONET 장비와 ATM 장비의 오버헤드가 제거돼 네트워크 구축 비용이 절감되고 네트워크 구조가 중복되지 않으므로 운영이 용이하다. 더불어 이미 이더넷은 대량 생산되고 있는 장비이기 때문에 칩과 관련 장비 가격이 저렴하다는 것도 장점으로 작용하고 있다.
다양한 서비스 제공이 장점
MAN은 이더넷 스위치를 사용해 기가비트급까지 뒷단의 라우터나 스위치에 연동해서 서비스하는 형태가 일반적인 형태다. 하지만 그 외에도 MSPP와 같은 전송 기반의 장비에 이더넷 기능을 얹어 구축할 수도 있다. 물론 이런 다양한 구성은 구축 비용이나 관리 문제에 있어 각각 장단점이 있기 때문에 서비스 업체들은 각각의 환경에 맞는 솔루션을 찾고 있다. 그밖에도 ESCON이나 FICON으로 스토리지를 연결해 DR 등의 서비스를 제공할 수도 있다.
메트로 이더넷은 기존의 전용회선과 다른 점이 몇 가지가 있다. 일단 전체 구성면에서 봤을 때 전용회선은 고객 댁내에 라우터가 있어야 하며 해당 라우터는 서비스 업체의 전화국 교환기와 시리얼 포트로 연결되며, 전화국 교환기는 다시 ISP 라우터와 연결돼 인터넷 접속을 하게 된다. 이같이 가입자 단에서 시리얼 포트로 연결되기 때문에 가입자단의 자유로운 속도 변환이 어렵다.
반면 메트로 이더넷은 MAN 구간이 코어 스위치와 에지 스위치로 서로 광 코어를 통해 연결되며, 에지 스위치는 UTP로 다시 가입자단의 스위치로 연결이 된다.
이때 가입자단에서 자유로운 대역폭 조절이 가능하다. 광 코어를 통해 스위치로 연결되기 때문에 전용회선에 비해 저렴한 가격으로 고속의 서비스를 이용할 수 있는 것이다.
서비스 업체들은 백본 링을 구성하고 이 링에서 다시 링을 분기하는 방식으로 가입자들을 연결한다. 코어 스위치는 백본 링을 구성하는데 사용하며 에지 스위치는 다시 백본에서 분기된 링을 구성한다.
메트로 이더넷
최근 여러 업체에서 메트로 이더넷 네트워크를 구성할 수 있는 이더넷 스위치 제품들이 나오고 있다. 이더넷 스위치로 구성하는 솔루션의 가장 큰 장점은 바로 적용 편이성이다. 기존 스위치에 장거리 지원 모듈만 설치하는 것으로 손쉽게 구축할 수 있으며, 인터넷을 지원하는데 있어서도 기존의 라우터와 직접 연결할 수 있어 구축비용도 절감할 수 있다.
메트로 이더넷과 전용회선의 비교
또한 기존의 데이터 네트워크를 운영해본 사람들의 입장에서는 어려운 광 솔루션을 사용하지 않고, 데이터 네트워크 장비로만 연결한다는 점 또한 장점이다.
하지만 한편으로는 기존의 이더넷 스위치를 사용하기 때문에 발생하는 문제점도 있다. 특히 기존 광 장비 수준의 안정성을 제공하지 못한다는 것이 가장 큰 약점으로 작용하고 있다. 이더넷 스위치는 이더넷 자체가 갖고 있는 스패닝 트리(Spanning Tree) 알고리즘의 약점 때문에 링크(Link)가 단절됐을 때 복구에 45초 이상이 소요된다. 이것은 지금까지 SONET/SDH 장비로 구성된 백본이나 DPT/RPR 백본이 가지는 50ms 이하의 복구성과는 상당한 격차다.
또한 광 케이블의 효율성이 떨어진다는 것도 단점으로 작용한다. 사이트 투 사이트 연결이나 멀티캐스트 네트워크 구성이 쉽지 않다는 점이나, 코어 라우터로 연결할 때 대역폭이 제한된다는 점도 이더넷 스위치로 메트로 이더넷 네트워크를 구성할 때 나타나는 설계에서의 문제점이다.
이더넷 장비로 메트로 네트워크를 구성할 경우 디자인 아키텍처는 기본적으로 액세스 계층, 분배 계층과 코어 계층로 나뉜다. 코어 계층은 분배 계층 사이의 대역폭 전송로 역할을 한다. 기능으로는 코어 라우팅을 담당한다. 분배 계층에서는 정책에 기반한 연결성을 제공해야 하는데, 피어(Peer)를 감소시키면서 집합(Aggregation)을 제공하는 목적으로 설계돼야 한다.
액세스 계층은 일반 사용자의 직접적인 접속이 일어나는 부분이기 때문에, 연결 환경에 따른 여러 접속방식을 지원해야 하고, 보안에 연관된 기능을 제공하며, 포트 집적도(Port Density) 또한 높아야 할 것이다. 또한 액세스 계층과 분배 계층이 한 모듈처럼 구성된다면 새로운 빌딩블록의 추가나 기존 빌딩의 노드 추가시 편리하게 전이할 수 있어야 한다.
메트로 이더넷의 다양한 액세스 방식
기능면에서도 사용자 액세스 스위치와 분배 라우팅(Distribution Routing)을 수행함으로 POP(Point Of Presence)나 코어 네트워크의 부담을 줄일 수 있는 장점을 갖게 된다.
코어 부분은 성능과 안정성이 보장돼야 한다. 코어 라우터 사이에는 최적화된 연결성이 있어야 하고, 동적 로드밸런싱도 구축돼야 한다. 근본적으로 이더넷에서는 풀 메시(Full Mesh) 형태로 구성되나, 하단의 액세스와 분배 계층에서는 이더넷 스위치를 사용한 형태를 취하고, 코어 부분은 DPT/RPR나 SONET/SDH의 POS를 사용한 형태를 가져가는 식으로 자주 구성하고 있다. 또한 ATM이나 기가비트 이더넷으로 연결하는 형태도 볼 수 있다.
실제 ISP 입장에서 서비스할 경우나, 자체 백본으로 사용할 때 가상 LAN이나 스패닝 트리를 염두에 두고 구성을 해야 한다. 단순히 이더넷 스위치만으로 구성하지 않고 DPT/RPR 혹은 SONET/SDH를 기반으로 한 POS(Packet over SONET/SDH)로 코어를 구성하는 것이 현실적이라고 할 수 있다.
메트로 WDM
DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)을 이용한 MAN 서비스는 크게 메트로 액세스, 메트로 에지, 메트로 코어 그리고 장거리(Long Haul) 등으로 구성된다.
DWDM 장비는 주로 메트로 액세스로부터 전송된 트래픽을 다른 POP나 장거리 네트워크로 전송하기 위한 메트로 코어 부분에 사용된다. 메트로 코어단의 장비는 모든 인터페이스가 광 인터페이스인 것이 일반적이며, 여기서 중요한 사항은 트래픽이 매우 급속도로 증가하므로 용량의 증설이 용이해야 한다는 것이다. 또한 다양한 전송 속도와 인터페이스를 제공해야 할 뿐만 아니라, 기존의 TDM 방식과 비교해 비용을 효과적으로 절감할 수 있기 때문에 메트로 DWDM 장비가 각광을 받고 있다.
메트로 시장은 장거리 구간에 비해 고객의 수도 많지만, 고객의 요구도 훨씬 다양한다는 것이 특징이다. 메트로 네트워크는 기업 고객에게 기간 네트워크와도 같기 때문에 데이터 통신, 기존의 음성통신, TDM, 비디오 그리고 ESCON/FICON과 같은 매우 다양한 트래픽 타입을 수용할 수 있어야 한다.
한편 메트로 시장은 기존의 기간 네트워크가 SONET/ SDH 계열의 신호들만 수용하던 것과는 판이하게 다르다. 또한 데이터 네트워크와 전송 네트워크의 접점으로써 각각의 특징들을 수용해야 하며, 데이터 네트워크의 특징인 유연성과 전송 네트워크의 안정성과 생존성을 모두 갖춰야 한다는 특징을 갖고 있다.
기존의 전용회선 임대 사업을 주로 하는 통신업체들은 새로운 서비스를 고객에게 제공함으로써 매출 기회 요소를 추가했으며, 고객은 기존의 전용회선보다 더 큰 대역폭을 저렴하게 서비스 받을 수 있게 됐다. MAN을 이용해 구현할 수 있는 서비스는 (표 1)과 같다. TLS(Transparent LAN Service)는 메트로 이더넷이나 OE(Optical Ethernet)가 대두되면서 제공되는 서비스로, 현재 국내에서도 대부분의 ISP가 서비스를 준비하고 있다. 기존의 회선 임대 서비스에 비해 비용이 저렴하면서 기존 고객이 보유하고 있는 데이터 장비를 그대로 사용해 프로토콜의 변환없이 서비스를 제공받을 수 있다는 것이 장점이다.
현재 국내에 가장 활성화되고 있는 서비스로는 SAN(Storage Area Network) 서비스를 들 수 있다. 작년 말부터 금융권을 중심으로 재난 복구 센터 구축이 활발히 전개되고 있으며, 이미 몇몇 업체는 재난 복구 센터를 구축해 가동중에 있다.
재난 복구 센터 구축시 ESCON/Fiber Channel을 가장 많이 사용하고 있으며, ESCON은 100Mbps, 파이버 채널은 1.062Gbps의 대용량을 전송해야 한다. 또한 전송시 발생할 수 있는 지연시간이 최소화돼야 하고, 전송시 발생될 수 있는 에러에 대한 보호 기능이 제공돼야 한다.
이런 요구를 모두 수용할 수 있는 기술이 메트로 DWDM으로써 최근의 재난 복구 센터 구축에 인프라로 사용되고 있다.
SAN에는 여러 가지 구축 방법이 있다. 하지만, 최근에는 재난 피해에 대비해 근거리 또는 원거리 지역에 데이터 백업 센터를 구축하고 있다. 이런 백업 센터 간의 인터페이스는 ESCON/FICON 또는 파이버 채널을 이용하고 있다. 이 인터페이스들은 기존의 이더넷 프로토콜과는 매우 다르며 지연시간에 민감하다.
일반적으로 ESCON은 200Mbps FICON/파이버 채널은 1Gbps의 전용 대역폭을 필요로 한다. 이런 이유로 재난 복구 센터 구축시 가장 적합한 솔루션으로 메트로 DWDM을 선정하고 있다. 또한, 메트로 DWDM 장비에서 이더넷 인터페이스를 제공하므로 데이터 백업과 동시에 네트워크 백업을 할 수 있는 장점이 있다. 특히 이런 모든 기능들을 하나의 코어에서 전송하므로 코어 임차 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
메트로용 멀티 서비스
MSPP
현재 국내 통신업체의 상당 부분 네트워크가 SONET/SDH 표준으로 구축돼 있다. 하지만 고객이 원하는 다양한 IP 데이터 애플리케이션들을 소화하기에는 기존의 SONET/SDH 장비는 한계를 갖는다.
특히 폭증하는 데이터 트래픽을 감당하기에는 기존의 TDM 방식은 적합하지 않다는 점, 또 포인트 투 포인트로 구성된 방식이 비효율적이며 대역폭을 제대로 사용하기 위해서는 많은 장비와 복잡한 절차로 인해 대역폭에 비해서는 많은 비용이 유발된다는 점이 SONET/SDH의 한계점이라고 볼 수 있다.
따라서 좀 더 유연성을 가지는 인터페이스 제공을 바라는 고객의 요구와 기존 네트워크 구성과 인프라의 큰 변화없이 사업을 하고자 하는 서비스 업체들의 요구 사항에 의해 등장한 것이 바로 ‘차세대 SONET/ SDH’, 다르게 말하면 MSPP(Multi-Services Provisioning Platform)다.
대표적인 솔루션은 기존의 TDM 서비스와 함께 이더넷 인터페이스를 직접 TDM 장비에 수용해 TLS(Transparent LAN Services)를 구성하는 것이다. 이 방법이야말로 고객 입장에서 TDM에서 이더넷으로 유연하게 마이그레이션하는 손쉬운 길이다.
또한 서비스 업체 입장에서는, 기존 SONET/SDH 네트워크의 기능인 A-Z 프로비저닝, 빠른 장애 대처(Fast Failure Recovery, Protection) 등의 이점을 그대로 지니면서 이더넷 인터페이스를 제공할 수 있는 방법이다.
MSPP의 조건은 다양한 속도의 TDM과 데이터 서비스 제공, SONET/SDH의 보호 스킴(Protection Schemes) 제공(BLSR /UPSR..), 원활한 메트로 DWDM 접속 제공, 비용 효과적인 데이터 네트워크로의 마이그레이션 솔루션 제공 등이다.
그러나 기본적으로 MSPP가 인터페이스만 다양하다고 구성되는 것은 아니다. 장비가 구현하는 기능이 더 중요하기 때문이다. 장비가 선형(Linear), 메시(Mesh) 형태의 네트워크 구성과 BLSR, UPSR, 4-Fiber BLSR/UPSR, PPNM 같은 링 토폴로지를 지원하는 동시에, 한 장비에서 링을 동시에 5개 이상 구현하는 등의 다양한 구성법을 지원해야 한다.
또한 이더넷 지원은 필수적이다. 기존의 포인트 투 포인트 서킷 링만이 아니라 쉐어드 패킷 링 구성도 가능하므로 이더넷 구성에 좀 더 많은 유연성을 제공해야 한다.
여기서 메트로 솔루션을 구성하는데 빠져서는 안될 중요한 사항이 메트로 DWDM이다. 광케이블은 한정돼 있으므로 광케이블 한 가닥에 파장 분할로 분리해 사용하게 만들어주는 DWDM 기술은 메트로를 구성하는데 반드시 사용돼야 한다.
물론 트랜스폰더(Transponder)를 내장한 고가의 DWDM 장비를 사용하는 것도 방법이겠으나, 보다 효율적인 방식은 MSPP에서 ITU의 파장에 맞춘 카드를 사용해 광케이블을 단순한 필터로 사용하는 방식이 경제성있는 솔루션이 될 것이다. MSPP 장비는 ITU 파장별 카드를 사용하며 앞단에는 DWDM 필터를 사용함으로 하나의 광케이블에서 여러 파장을 사용해 백본 용량을 늘릴 수 있다.
기존의 SONET/SDH 장비로 고객들이 요구하는 멀티 캐스트 애플리케이션을 수용하기에는 많은 어려움이 있었다. 단일 서브넷을 요구하는 고객도 이런 사항은 마찬가지였는데, 이것은 근본적으로 포인트 투 포인트 구성이기 때문이다.
하지만 MSPP 장비는 포인트 투 멀티포인트 접속이 가능하기 때문에 각기 다른 이더넷 혹은 기가비트 포트 사이를 서킷으로 구성한 후, 각 서킷에 가상 LAN을 정의해 사용할 수 있다.
또한 TLS(Transparent LAN Services)도 가능하다. 본점과 지점을 각각의 가상 LAN과 동일 IP 서브넷으로 정의해 사용하며, ISP 고객에게는 기존 T1/E1/T3 대신 10/100/1000Mbps 속도의 이더넷 포트를 바로 제공한다.
따라서 고객 입장에서는 자사 네트워크의 IP 관리체계가 쉬워질 뿐만 아니라, 3계층 스위치를 대부분 보유하고 있는 요즘 실정에 미뤄 라우터를 별도로 구매할 필요가 없어진다.
다른 장비의 추가적인 연결없이 바로 이더넷이 SONET/SDH 장비에 연결됨으로 SONET/SDH의 가장 큰 장점인 안정성(Protection 50ms 이하)을 가져갈 수 있는 것이다. 이것은 ISP 입장에서 기가비트 포트로 전용회선 서비스를 할 경우 다양한 서비스 구성과 가격체계를 가져갈 수 있다는 얘기다.@
