AON보다 비용 우위…유지보수 쉬워
DWDM 등 차세대 망 증설에도 부합
이더넷-WDM 경쟁구도에 관심 집중


PON(Passive Optical Network) 기술이 AON(Active Optical Network)을 제치고 주요 FTTH 구축기술로 급부상할 전망이다. AON은 장비 CAPEX(설비투자) 비용이 낮은 장점이 있지만 그 이후 OPEX(운용) 비용이 증가하는 단점이 있다.
반면 PON은 전화국과 가입자 사이에 수동소자만이 깔려 있어 유지보수가 쉽다. 또한 향후 DWDM과 같은 차세대 망증설에도 상충되지 않는다.
이 때문에 업계 전문가들은 PON 방식이 FTTH 구축 기술에 있어 주력으로 자리매김할 것이라는 데 입을 모은다. 그러나 PON 진영 안에서는 E(Ethernet)-PON과 WDM-PON 진영으로 나눠지고 있다.
E-PON 진영은 국내에서 이미 기술개발이 이뤄진 E-PON 시스템으로 FTTH를 구축할 경우, 상당한 국부를 창출할 수 있을 것으로 보고 있다. 반면 WDM-PON 진영은 20년 이상 사용해야 하는 정보통신 인프라인 FTTH 사업에는 고대역폭을 가진 WDM(Wavelength Division Multiplexing)-PON이 더욱 적당하다고 맞서고 있다.
앞으로 FTTH 구축에 양대산맥으로 떠오를 것으로 예상되는 E-PON과 WDM-PON에 대해 알아본다.

PON이란
PON은 기업 및 SOHO, 일반 가정에까지 광섬유 기반의 초고속 서비스를 제공하는 광가입자 구축방식의 하나로 광케이블에 스플리터를 사용해 하나의 OLT(Optical Line Termination)가 여러 ONU(Optical Network Unit)를 접속할 수 있게 하는 방식이다.
PON은 센터에서 접속자까지 일대일로 연결하는 방식에 비해 일정거리까지는 하나의 광선로를 깔고, 접속점(ONU)을 중심으로 여러 개로 회선을 분배할 수 있기 때문에 통신망 구축 비용이 상대적으로 저렴하다는 장점을 가지고 있다. 따라서 댁내까지 광케이블이 들어가는 One to One의 FTTH 방식이 이뤄질 때까지 FTTH망의 효과적 대안으로 주목받고 있다.
PON 기술은 크게 두 가지로 분류하면 시분할다중 방식을 사용하는 TDM(A)-PON과 파장분할다중 방식의 WDM(A)-PON이 있다. 시분할다중 방식에는 ATM 기반의 ATM-PON, 이더넷 기반의 E-PON, 일반적인 프레임 프로토콜을 사용하는 G-PON이 있고 파장분할다중 방식에는 WDM-PON이 있다.

E-PON 개념
실외장치의 재생기, 증폭기와 같은 능동소자를 없애고 설치될 광케이블을 최소화하고 중앙 국사내 광포트의 개수를 줄임으로써 저렴하고 운용이 용이한 공유형 광가입자망이다.
E-PON의 수동 장비들은 단일파장 광케이블, 수동 광스플리터/커플러, 커넥터 그리고 스플라이스들로 구성된다. OLT나 다수의 ONU와 같은 망 장치들은 PON의 양 끝에 위치한다. PON을 통해 전달되는 광신호는 빛의 방향이 상향인가 하향인가에 따라서 광스플리터/커플러에 의해 분할돼 여러 개의 광섬유에 실리거나, 결합돼 하나의 광섬유로 전달된다.
E-PON은 ATM-PON 표준이 비디오 전송능력의 부족과 불충분한 대역폭 그리고 복잡도와 비용적인 면에서 광가입자망에 적합지 않다고 생각하는 올옵틱사와 같은 몇몇 회사를 중심으로 시작됐다.

E-PON 특징
E-PON 데이터 전송속도는 상하향 대칭 1Gbs이며, 8B10B를 통해 물리계층에서의 심볼 속도는 1.25Gs/s로 증가된다. 특히 간단한 망구조, 효율적인 운용, 그리고 적은 비용으로 광 IP 이더넷 망의 유지보수를 통해서 비용 절감이 가능하다.
경제적인 측면에서도 E-PON은 매우 유리하다. E-PON은 옥외에서 점대점 대신에 점대다중 토폴로지를 사용하고 재생기, 증폭기, 레이저와 같은 능동 소자를 사용하지 않는다. 또한 중앙국사에서 필요로 하는 레이저의 수를 줄임으로써 점대점 광 솔루션의 단점을 보완할 수 있다.
E-PON 구조는 망 사업자들에게 많은 이익을 제공한다. 첫째 SONET/ATM에 비해 상대적으로 적은 장치 비용과 운용 비용이 든다. 둘째 장비가 복잡하지 않고 옥외 장치가 필요 없기 때문에 망에 쉽게 적용 가능하다. 셋째 유연한 프로비저닝을 제공하며 빠른 서비스 재구성을 가능하게 한다. 넷째 IPsec과 터널링을 이용한 VPN도 지원한다. 마지막으로 망 사업자가 다양하고 융통성 있는 서비스 제공이 가능하도록 해 수익을 극대화 할 수 있다. 이는 1~100Mbps부터 1Gbps까지 다양한 대역폭을 제공함을 의미한다.

E-PON 표준화 동향
이더넷을 기반으로 하는 가입자 액세스망 표준 추진기구인 IEEE802.3ah EFM은 2000년 11월에 스터디그룹을 결성하고 2002년 7월 드래프트0.9를 발표했다.
EFM 스터디그룹의 일부 네트워크 업체들은 초기 드래프트 발표 이전부터 이를 기반으로 한 장비 시범테스트를 했다. 10기가비트 이더넷 표준은 2002년 6월경 드래프트5.0의 발표와 드래프트 승인 이후 표준이 확정됐다. 2002년 10월 공표된 IEEE802.3ah 드래프트는 1.1이며 IEEE802.3 표준안은 전체적인 소개, MAC(Medium Access Control) 서비스 규격, MAC 프레임 구조, 레이어 관리, 물리층 시그널 서비스 규격, 그리고 물리층 시그널과 AUI(Attachment Unit Interface) 규격, 이더넷 액세스망 상에서 고려해야 할 부분을 포함해 총 64장으로 구성돼 있다.
IEEE802.3ah EFM에서 제안되고 있는 Forward Error Correction(FEC)의 기술적 문서들은 스필리터 링크 버짓 제한과 양단간 OLT와 ONU간 데이터 도달점 거리제한 등 E-PON 기반 액세스망 확장시 제약요소들을 극복하기 위한 방안이다.

E-PON 개발현황
E-PON 장비는 국내의 경우 현재 ETRI에서 KT, 삼성전자, LG전자 등과 연계해 E-PON 시스템을 개발했다. ETRI의 E-PON 시스템은 광케이블 한 가닥을 별도의 설비 없이 16갈래의 광섬유로 나누어 쓸 수 있게 해 설비원가를 대폭 낮춘다.
이 시스템은 망측에 OLT, 가입자측에 ONU 혹은 ONT 그리고 OLT와 ONU/ONT 사이를 연결하는 분배망으로 구성된다. OLT에 연결된 한 가닥의 광섬유는 광수동분기기에 의해 다수의 광섬유(16가닥에서 최고 64가닥)로 분기되고 각 분기된 광섬유 끝에 ONU 또는 ONT가 연결된다.
80Gbps급 스위치 용량을 가진 OLT 시스템은 가입자 측으로 1기가비트 E-PON, 1기가비트 이더넷 인터페이스 카드로 연결되고 망 측으로 1기가비트 이더넷 및 2.5기가비트 POS 인터페이스 카드로 연결된다. 또한 IEEE 802.1p/q 기능과 IPv4/IPv6 라우팅 프로토콜 기능, MPLS 기반 L2/L3 VPN 기능을 탑재하고 있다.

WDM-PON 기술
한 가닥의 광섬유를 통해 여러 파장의 광신호를 전송하는 파장분할다중 방식의 기술이다. WDM-PON은 파장분할다중화 기법을 도입해 ONU가 WDM 신호를 파장으로 분리, 각 가입자에게 복수개의 파장을 할당하고, 상향/하향 트래픽 역시 파장단위로 수용하는 광가입자망의 궁극적 진화구조이다.
ATM-PON이 ATM스위치 용량(622Mbps)을 분기수 만큼의 가입자가 공유하는 반면 WDM-PON은 각 가입자에게의 독립적인 파장 할당을 통해 점대점(point-to-point) FTTH구조가 가능해진다.
WDM은 하나의 광섬유를 통해 더 많은 수의 신호를 전송하기 위해서 서로 다른 여러 파장을 사용해 광전송 장치의 용량을 사용 파장의 수만큼 더 증가시켜 전기적 신호가 해결하지 못하는 전송능력을 확대하고 시스템 비용 절감과 효율적인 네트워크 구축을 가능케 하는 광통신 기술이다.

WDM-PON 특징
WDM-PON의 가장 큰 특징은 각 가입자가 서로 다른 파장을 사용하므로 양방향 대칭형 서비스를 보장할 수 있다는 점. 또 가입자들이 독립적으로 대역폭을 할당받기 때문에 동시 사용자 수에 의해 대역폭 변동이 발생하지 않는다.
일반적으로 TDMA-PON은 복잡한 프로토콜을 사용해 상향 트래픽의 효율이 크게 제한받기 때문에 확장성과 양방향성에 있어 약점이 있다. 또 하향 트래픽이 모든 가입자에게 전달되므로 보안상의 취약점이 있다.
파장분할다중 방식의 WDM-PON은 한 가닥의 광섬유를 통해 여러 파장의 광신호를 전송하고 각 가입자가 서로 다른 파장을 사용하므로 양방향 대칭형 서비스를 완벽히 보장한다. 또 서로 다른 파장의 신호를 해당 가입자만 수신하기 때문에 보안성이 우수하다.
파장 별로 서로 다른 프로토콜을 수용할 수 있어 가입자별로 서로 다른 서비스를 제공할 수 있다. 아울러 가입자들이 독립적으로 대역폭을 할당받기 때문에 동시 사용자 수에 의해 대역폭 변동이 발생하지 않으므로 IP기반의 멀티미디어 서비스(IP TV/On-demand) 제공에 적합하다.

E-PON 대 WDM-PON
현재까지 FTTH 구축에 사용됐던 AON 방식은 향후 PON 방식으로 대체될 것으로 확실시 된다. 그러나 PON 중 E-PON과 WDM-PON 어느 방식이 주도권을 잡을 지는 전문가 조차도 서불리 예상하지 못하고 있다.
정부에서도 '특등급' 규정에 이러한 방식을 표기하지 않고 자연스러운 기술발전을 유도하고 있다. 이 때문에 전문가들 사이에서는 기술논쟁이 벌써 후끈 달아오르고 있다.
우선 기선을 잡은 것은 E-PON 진영. ETRI에서는 기가급 장비가 이미 개발했고 광주 FTTH 시범단지를 통해 기술검증을 실현했다. ETRI 송호영 박사는 "특등급 아파트의 경우 먼저 AON 기술이 먼저 선보였으나 차츰 PON으로 대체될 것으로 전망된다"며 "E-PON은 이미 국산화됐고 홈넷, 통신방송 융합 서비스 등 다양한 부가서비스를 실현할 수 있는 만큼 그 세력을 확대해 나갈 것"이라고 내다봤다.
한편 WDM-PON 진영은 KT가 2005년경 세계 최초로 WDM-PON을 상용화한다고 밝히면서 힘을 얻고 있다. 노베라, LG전자 등으로 구성된 KT컨소시엄도 이미 구성된 상태.
파워콤 강종일 부장은 "가격의 경우 WDM-PON이 비쌀 수 있지만 20년 이상을 사용해야 하는 인프라에서 그 정도 차이는 큰 의미를 부여하지 않아도 될 것"이라며 "양방향 데이터방송 등 통신방송 융합 서비스를 더욱 원활히 제공할 수 있는 WDM-PON 방식이 결국에는 크게 부각할 것으로 예상된다"고 말했다.

김영길 기자 young@koit.co.kr