ETRI, 데이터센터 광스위칭 기술 개발

국내 연구진이 데이터센터 트래픽 문제를 해결할 광스위칭(PSON) 핵심기술 개발에 성공했다.

그동안 데이터센터는 과도한 트래픽과 전력소모, 네트워크 지연, 확장의 한계성 등으로 투자 대비 수익 정체기를 겪었다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그동안 데이터센터에서 주로 사용하던 전기스위치가 성능을 높이는 데 한계에 도달함에 따라 광스위칭 시스템을 개발했다고 4일 밝혔다.

광스위치는 빛으로 스위칭을 하는 시스템이다. 연구진은 실용화 측면에서 실현 가능한 수동형 광스위치(AWGR)라고 설명했다.

그동안 전기스위치가 전기신호로 온·오프 전환을 했다면 광스위치는 빛의 파장을 사용해 스위칭을 하는 셈이다. 이에 따라서 더 이상 전기도 필요없고 발열문제도 해소할 수 있다.

광스위칭 기술은 다단구조의 전기스위치로 복잡하던 데이터센터 네트워크를 1단 구조로 단순화시킬 수 있다. 빛의 속도로 휙 지나가며 빠른 시간 내에 스위칭이 되는 셈이다. 빛의 파장을 변경하는 데 소요되는 시간도 1마이크로초(μs)로 짧다.

ETRI는 그동안 연구진이 보유한 고속 광트랜시버 기술과 프레이머 설계기술, 데이터센터 제어관리 기술 등 원천기술이 기반이 돼 이번 성과를 냈다고 밝혔다.

이를 바탕으로 연구진은 ▲고속 파장가변 광송수신 기술 ▲수동형 광스위치 기술 ▲포트닉 프레임 처리 기술 ▲고속 스케쥴링 기술 등을 개발해 광스위칭 시스템을 최종 구현했다.

고속 파장가변 광송수신 기술은 1마이크로초(μs)로 및의 파장을 변하게 해주는 송신과 빠른 수신 기능을 개발, 광트랜시버 형태로 만들었다.

수동형 광스위치는 온도제어가 필요 없는 방식으로 개발돼 90개의 입·출력포트를 가지고 있으며 전원 사용 없이 대용량 스위치 구성이 가능하다.

포토닉 프레임 처리 기술과 고속 스케쥴링 기술은 트래픽 간 충돌을 방지하고 정해진 시간 내에 트래픽을 원하는 목적지로 전달하기 위한 제어와 관리 기능을 수행한다.

ETRI는 이번 성과가 기존 전기스위치를 광스위치로 전환하는 단계의 가능성을 보인 것이라고 설명했다.

연구진은 원천기술을 확보했으니 향후 상용화가 되기 위해서는 광 스위치로 전환 시 네트워크가 변하는 데 따른 구조적 디자인이 우선 필요하다는 입장이다. 세계적인 연구그룹들이 수행하고 있는 광스위칭에 대한 방식이 각각 달라 역할분담, 표준화, 합의 등이 필요하다는 것이다.

아울러 연구진은 수동형 광스위칭 기술에 대해서도 각 방식에 따른 광스위치의 종류가 서로 달라 향후 통일된 규격 하에 완성도를 더 높이는 연구가 필요하다고 설명했다.

ETRI는 향후 상용화가 점진적으로 전기스위칭과 광스위칭을 함께 사용하는 하이브리드 구조로 진행될 것으로 보고 있다. 광스위칭 방식이 결정되고 시장이 형성되면 상용화는 5년 내 가능할 전망이다.

ETRI는 지난달 22일 PSON 시스템을 KT 대덕 2연구센터 1층 실험실에 설치하고 데이터센터 스위치 장비와 연동해 미디어 서버로부터 동영상 2채널을 각각 프리미엄망과 코넷망을 통해 실시간 수신하는 데 성공했다. 상용 망에서 적용 가능성이 확인된 셈이다.

해당 연구는 지난 2016년부터 과학기술정보통신부의 '포토닉 프레임 기반 패킷 스위칭 가능한 데이터 센터 광 네트워킹 핵심 기술 개발' 사업으로 진행되고 있다. 연구진은 과제를 통해 SCI급 논문 6편, 국외 우수학회 논문 2편을 발표했고 국내외 특허 28건을 출원했다. 연구에는 KT, 네온포토닉스, 에이알텍, UC데이비스대학이 함께 참여 중이다.

ETRI는 기존의 대용량 데이터센터가 계속 증가하는 데이터 트래픽을 감당하면서 과도한 에너지 소비와 전송 지연시간 문제가 생기는 것을 위 기술이 해결할 수 있을 것으로 전망했다.

양선희 ETRI 네트워크연구본부장은 "5G 시대에 초저지연 실감형 서비스를 가능하게 하는 광스위칭 기술은 4차 산업혁명의 초석이 될 것"이라며 "이를 통해 국내 광산업계에 새로운 성장동력을 제공하겠다"고 말했다.