상·하향 최대 2.488G 대역 제공
광 모듈 개발…제품 가격 낮춰야
오버헤드 없이 ATM프로토콜 보내



GPON은 전송 프레임을 이용한 8kHz 동기화를 통해 방송·음성·데이터 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 솔루션이다.

또한 이를 통해 ATM이나 TDM, 이더넷 등 다양한 프로토콜들을 전송하며 가입자들에게 최대 2.5Gbps의 전송대역을 제공한다. 현재 GPON의 성공 여부는 EPON 장비와 유사한 가격 대비 TDM 서비스 제공 및 EPON보다 나은 성능을 제공해야 할 것으로 판단된다.

GPON 장비의 가격을 낮추기 위해서는 저렴한 GPON 광 모듈의 개발이 필수이다. 또한 GPON은 지원하는 T-CONT수 및 이에 대한 대역제어가 무엇보다도 중요한 성능 인자로 작용한다. 따라서 얼마나 효율적인 DBA를 구현하느냐에 따라 GPON 성능이 좌우된다.

□ 기술 특성 = FTTH 기술로서 PON(Passive Optical Network) 기술이 사용된다.
PON 기술은 하나의 OLT와 다수의 ONU가 점대다중점 방식으로 구성되며 전송되는 프로토콜 방식에 따라 APON(또는 BPON), EPON, GPON으로 분류된다.
APON 기술은 1999년에 ITU-T G.983에 의해 표준화가 완료됐으며 ATM 프로토콜 기반이다. APON은 IP기반의 서비스에 적합하지 않으며 상·하향 최대 622Mbps의 전송대역만을 제공하는 단점을 가진다.
EPON(Ethernet-PON) 기술은 2004년에 IEEE802. 3ah 그룹에 의해 표준화가 완료됐으며 이더넷 프로토콜 기반이다. EPON은 저가의 이더넷 장비를 통해 상·하향 최대 1Gbps의 전송대역을 제공한다. 또한 EPON은 가변 길이의 이더넷 프레임을 통해 IP 서비스를 효율적으로 제공하지만 음성 서비스를 제공하기 위해서는 별도의 장치가 필요하다.
GPON 기술은 2001년 FSAN 그룹에 의해 BPON의 한계를 극복하기 위한 표준을 시작으로 2003년 ITU-T SG15그룹에 의해 G.984.1 GSR과 G.984.2 GPM에 대한 표준을 완료했다. 2004년에 G.984.3 GTC, G.984.4 GOMCI에 대한 표준 규격을 완료했다.
GPON은 새롭게 정의된 GEM(GPON Encapsulation Method) 프레임 구조를 이용해 가변길이 IP서비스 및 TDM서비스를 효율적으로 전송한다. 또한 ATM 프로토콜을 별도의 오버헤드 없이 전송한다.
GPON은 125msec(8kHz) 주기의 프레임 전송 제어를 통해 음성 서비스를 효율적으로 수용하고 최대 상·하향 2.488Gbps의 전송대역을 제공한다.
GPON은 아직 상용화가 이뤄지지 않았지만 최근 북미와 유럽 그리고 중국에서 차세대 광가입자망 기술로 GPON을 선호함에 따라 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.

□ 표준 규격 = 현재 GPON 표준 규격은 우선 △하향 1.244Gbps/2.488Gbps와 상향 155Mbps/622Mbps/1.244Gbps/2.488Gbps 전송대역 지원 및 대칭/비대칭 구성을 지원해야 한다.
또한 △125msec 주기의 프레임 전송 제어를 지원해야 한다.
이밖에 △ATM 서비스 및 GEM 프레임을 이용한 IP/Ethernet/TDM 서비스 전송 지원 △최대 4096바이트 길이 전송 및 긴 프레임의 SAR(Segment and Reassembly) 기능 지원 △4096개의 T-CONT(Traffic Container) 기반의 DBA와 QoS 지원 △하향 링크에 대한 128비트 CTR-AES 암호화, OAM, Protection, FEC 기능 지원 등을 갖춰야 한다.

□ 시스템 구성 = GPON 시스템은 하나의 OLT와 다수의 ONU가 점대다중점으로 구성된다.
G.984.2 GPON PMD 물리계층의 규격에 따라 최대 64개의 ONU를 접속한다. 그러나 GPON 전송 수렴(TC) 계층에서는 향후 GPON PMD의 진화를 고려해 128 ONU의 접속을 제공한다.
GPON 시스템은 OLT와 ONU 사이에 최대 60Km의 논리적 거리와 10Km 또는 20Km의 물리적 거리를 제공한다. FP-LD(Fabry Perot-Laser Diode) PMD는 10Km의 물리적 거리로 제약된다. ONU간의 거리는 Ranging Window를 고려해 최대 20Km이며 GPON은 TDM이나 E1/T1서비스를 제공하기 위해 SNI-UNI간의 1.5ms 이내의 평균 전송 지연이 제공된다.
GPON 시스템은 T-CONT 단위로 ATM 서비스와 GEM 서비스를 제공하며 GEM 서비스는 ATM 서비스를 제외한 다양한 프로토콜들의 서비스를 프레이밍한다. 하나의 T-CONT은 ONU의 논리적인 큐와 동일한 개념으로 사용된다. T-CONT 타입 1에서 4는 4개의 서비스 클래스로 구분되며 이들 클래스에 대한 전송 제어는 OLT의 대역 제어에 의해 수행된다.
T-CONT 타입 5는 OLT로부터 할당받은 하나의 전송대역을 ONU가 스케줄링해 각각의 서비스 클래스에 분배해 전송 제어를 수행한다.
GPON 시스템은 12비트의 Alloc-ID 정보를 통해 4K개의 T-CONT을 구성하며 ATM 모드 또는 GEM 모드로 운용된다. 동일한 T-CONT에서는 두가지 모드를 동시에 지원하지 않는다. 하나의 ONU는 제공되는 서비스 타입에 따라 다수의 T-CONT이 구성되며 각 T-CONT내에는 다수의 서비스 플로들이 존재한다.
ATM모드 T-CONT은 VPI/VCI를 이용해 서비스 플로들을 구분하며 GEM모드 T-CONT은 12비트 Port-ID를 이용해 서비스 플로들을 구분한다. 그리고 이들 플로들은 다중화된다. GPON OLT는 ONU내의 T-CONT 단위로 상향 전송대역을 할당하며 QoS를 제공한다.

□ 시장 분석 = 현재 GPON 칩은 FlexLight Networks, BroadLight, Passave, Optical Solution, Alcatel에서 개발되고 있다.
GPON OLT는 주로 FPGA를 통해 개발되고 있으며 상·하향 1.244Gbps 전송대역을 제공한다. 이들 칩에는 ATM 전송 수렴 정합장치가 포함되지 않으며 오직 GEM 전송 수렴 장치만을 이용해 이더넷 프레임이나 TDM 패킷 서비스를 제공한다.
현재 GPON OLT는 MIPS 계열의 Embedded CPU가 내장되며 SerDes는 포함되지 않는다. 이들 업체들은 2006년 상반기에 하향 2.488Gbps/상향 1.2448Gbps급 GPON OLT를 출시할 예정이다. 또한 하반기를 목표로 상·하향 2.488Gbps급 GPON OLT를 선보일 예정이다.
반면에 GPON ONU는 FPGA가 아닌 SoC 기반의 ASIC으로 주로 개발되고 있으며 BPON과 GPON 서비스를 모두 제공한다. 주로 GPON ONU는 MIPS 계열 또는 ARM 계열의 CPU와 SerDes & CDR이 내장돼 있다. Lucent 등의 일부 업체는 GPON을 기존 통신 플랫폼상에 blade 형태로 구현하고 있다.
또한 GPON에서는 기존 PON 방식에 비해 대역폭이 2배 정도 증가되므로 방송 서비스는 IPTV 방식으로 구현되는 추세이다.
Overlay 방식은 가격 경쟁력 약화 요인이 되므로 제품 적용에 문제를 제기하는 추세이나 현재 출시된 제품은 Overlay 방식의 방송 서비스 모듈이 탑재돼 있다.
GPON용 버스트 모드 광 모듈은 Xponet, Optoway, NEC, Fiberxon 등의 회사들에 의해 개발되고 있다. 1.244Gbps급 버스트 모드 GPON 광 모듈은 32비트의 가드타임과 16비트의 짧은 LD(Laser Diode) Turn On/Off 타임을 지원해야 하기 때문에 구현의 어려움이 내포돼 있다. 2006년 상반기에 하향 2.488Gbps/상향 1.244Gbps의 버스트 모드 GPON 광 모듈이 출시될 예정이다. 아울러 하반기에 상·하향 2.488Gbps의 버스트 모드 GPON 광 모듈이 나온다. 즉 GPON용 광 모듈의 출시가 GPON 시스템 상용화를 좌우한다.
GPON 시장은 아직까지 거의 형성되어 있지 않고 있으며, 최근 Optical Solution사가 125개국에 약 4만5000 회선 정도의 납품 실적을 보이고 있다.

자료 : ITFIND(www.itfind.or.kr) 주간기술동향