케이블 모뎀 기술 보급 지렛대 역할
상·하향 전송속도 끌어올리기 한창
양방향 서비스·네트워크 연동 보강
케이블TV망을 이용한 인터넷 서비스는 우리나라 정보통신망의 한 축이 됐다. 통신사업자의 유일한 경쟁자로 꼽힐 정도로 케이블TV
사업자의 인터넷 사업은 폭발적인 증가세를 이어왔다.
이 중심에는 닥시스(DOCSIS:Data Over Interface
Specification)라는 케이블모뎀 표준이 있다. 닥시스는 케이블TV망의 초고속인터넷 서비스를 가능하게 했다. 특히 표준이 진보를
거듭하면서 닥시스 표준은 정보통신 업계의 커다란 관심사가 돼 버렸다.
한국케이블기술인연합회는 정보통신부의 디지털방송기술전문인력양성 사업
기본 기획에 의해 수행과제로서 'HFC 전송망 기술과정'을 펴냈다.
이 책 내용 중 닥시스 기술에 대한 내용을 발췌해 소개한다.
등장배경
93년 9월 미국 클린턴 정부가 정보고속도로를 국가적 사업으로 추진하겠다는 백서를 발표한 이래 세계 각국은 인터넷은 물론
미래를 대비한 국가적 초고속정보통신망 구축에 많은 노력을 기울이게 됐다.
아울러 96년 2월 미국에서는 통신법을 개정해 기존의 케이블TV
사업자와 통신사업자간의 사업장벽을 허무는 조치를 취함으로써 이들 양 사업자간의 고유사업 영역 제한이 철폐됐다. 또 어느쪽이든 통신사업과
방송사업을 겸할 수 있게 됐다.
따라서 케이블TV 사업자들은 자신들의 생존방책의 하나로써 기존의 방송사업에서 통신사업으로 사업영역을
확대하기 시작했다. 그 전략적 신규 투자로써 케이블TV 전송망을 이용한 부가통신 서비스 사업 특히 급속도로 확산된 인터넷 서비스 사업 분야로
관심을 돌렸다.
이에 따라 자연스럽게 등장하게 된 것이 자신들의 케이블TV망을 이용한 고속데이터 서비스 시스템, 즉 광의의 케이블모뎀이다.
뿐 만 아니라 최근 정보통신 산업은 그간 별개의 산업분야로 발전해 오던 컴퓨터, 통신, 방송산업 분야가 융합되는 소위 산업 컨버전스의
시대로 볼 수 있다. 그결과 웹TV, 인터넷TV, 케이블 텔레포니, 네트워크 멀티미디어 등 새로운 용어가 등장하게 됐다.
개념
닥시스는 SO와 개인 또는 회사의 컴퓨터나 TV세트간의 데이터 입출력을 처리하는 장치인 케이블모뎀의 표준 인터페이스를
말한다.
케이블모뎀 서비스는 일찍부터 케이블방송 서비스가 널리 보급된 북미 지역에서 특히 보급률이 높다. 2002년 전세계 광대역 접속
서비스가입자 가운데 약 43%가 사용하고 있다. 미국의 FCC는 상향과 하향 모두에서 200kbps의 전송속도를 초과하는 통신서비스를 초고속
서비스라고 명시하고 있다.
케이블모뎀을 사용한 초고속 서비스는 구축 비용이 저렴하고 루프 테스팅이 필요없어 서비스 프로비저닝이 용이하며
방송·데이터·음성 등 3가지 서비스를 동시에 제공할 수 있다는 장점이 있다. 또한 전송거리 제약이 있는 DSL과 달리 케이블사업자와 가입자
사이의 거리가 서비스 수준에 영향을 주지 않는다는 점도 매력적이다.
현재 케이블모뎀 기술 표준화는 닥시스, IEEE802.14, DAVIC
등에서 표준을 정하고 있지만 실질적으로 닥시스로 단일화가 이뤄졌다.
1995년 케이블랩스에서 시작해 닥시스1.0은 97년 7월
발표됐다.
이는 98년 3월 ITU-T에 의해 표준으로 비준됐다. 닥시스1.1에 이어 닥시2.0 표준이 제정됐다. 현재 닥시스3.0에 대한
표준이 제정되고 있다.
닥시스1.0
지난 95년 케이블랩스에서 시작해 97년 7월에 발표된 닥시스1.0은 케이블모뎀을 이용해 초고속인터넷을 사용할 수 있도록
한 계기가 됐다.
닥시스1.0 표준은 △예약방식과 경쟁방식이 동적으로 혼합된 상향 전송 △가변길이 패킷의 지원을 통한 대역폭 효율성
△ATM과 다른 데이터 PDU를 수용할 수 있는 확장 △폭넓은 데이터 속도 지원 △장비들간의 상호연동을 위한 독점적이지 않은 공개된 기술 등을
특징으로 한다.
또 별도의 설정과정이 필요없이 소비시장에서 팔릴 수 있는 저전력 소비의 CM과 웹서핑과 같은 비대칭적 인터넷 서비스에 맞는
비대칭적 데이터 전송 구조를 갖고 있다.
하나의 6MHz 주파수 대역에 27~36Mbps의 데이터 폭을 가지는 MPEG 스트림에 싸여져서
전송되는 효율적인 하향 데이터 전송 구조이며 하향 채널에서 64QAM 또는 256QAM 모드를 지원한다.
하나의 0.2~3.2MHz 주파수
대역내에서 0.32~10.24Mbps의 데이터 대역폭을 가지며 에러에 강인한 상향 데이터 전송구조다.
HFC망에서 안전한 데이터 전송을
보장하며 SNMP와 네트워크를 이용한 간편한 장비 관리 및 업그레이드를 위한 원격 소프트웨어를 다운로드한다.
닥시스1.1
닥시스1.0에서 제공하지 못한 전화 등 부가서비스를 제공하기 위해 케이블랩스는 QoS를 보장할 수 있는 닥시스1.1
표준을 제정했다. 1.0 표준의 90% 이상을 그대로 사용했다.
닥시스1.1은 음성, 게임, 스트리밍 처리를 위한 표준이며 기존의
닥시스1.0에 약간의 개선점을 추가했다. QoS와 보안이 향상됐으며 효과적인 대역폭을 할당한다.
1.1에 추가된 사항을 살펴보면 △VoIP
서비스를 제공할 수 있는 QoS 제공 △계층적 데이터 서비스와 지연에 민감한 응용서비스를 제공하는 QoS 기능 △하나의 CM에서 생성되는 데이터
패킷들을 각각 다른 QoS를 지원하는 플로들로 구분할 수 있는 기능 △데이터 대역폭의 효율적인 사용을 위해 프레임 분할 및 연결, 페이로드 헤더
압축기능 제공 등이 있다.
또 안전한 네트워크 관리를 보장하기 위해 SNMP3 기능을 제공하고 승인받지 않은 서비스를 막기 위한 CM 인증
기능을 갖추고 있다. HFC망에서 데이터 프라이버시를 강화할 수 있는 키 및 암호화 과정을 개선했고 IP 멀티 캐스트를 지원할 수 있는 표준화된
수단을 제공한다.
설치를 허용하기 위한 IP 필터링 기능을 제공하고 성능 감시 및 요구 청구에 필요한 기존의 MIB(매니지먼트 인포메이션
베이스)들과 통계 자료를 확대한다.
닥시스2.0
닥시스2.0에선 잡음에 대한 강인성이 요구됨에 따라 물리 계층의 변복조 방식을 개선했다. 이러한 변조방식은 테라욘사의
어드밴스드 S-CDMA를 사용해 TDMA 방식보다 잡음에 강하게 했으며 닥시스1.x보다 3배의 전송속도 향상을 증가시켰다.
또 브로드컴사의
A-TDMA를 사용해 심볼당 비트레이트를 높인 방식을 사용한다. 닥시스2.0은 6MHz당 최대 하향 42Mbps, 상향 30Mbps급 서비스
지원이 가능하다.
닥시스2.0 표준은 △음성, 영상 및 데이터 서비스를 통합하는 수렴형 네트워크 △잡음에 대한 강인성이 요구됨에 따라
물리계층의 변복조 방식 개선 △대칭서비스를 위한 제안 △닥시스1.x와 상호운용성 제공 △상하향 채널 전송 능력에 있어서 보다 대칭적인 전송구조
추구 등을 특징으로 한다.
또 상향 채널 대역의 대역 효율성을 높였고 상향 채널의 잡음에 효과적으로 대처한다. 기존의 닥시스1.1에서
제기된 오류 및 비효율적 규격을 수정했고 상향 전송속도를 높였다.
테라욘사의 어드밴스드 S-CDMA를 통해 ATDMA에서 64QAM 등
대역효율 향상을 위한 전송방식을 모두 포함한다. 또 동기화 전송을 사용해 버스트 동기화를 위한 Premble의 길이가 줄어 프레임 효율은
좋아졌다.
TCM과 함께 128QAM 변조방식이 가능하며 TDMA 방식과 비교해 대역 효율 및 신호 확산에 의한 잡음 강인성을
향상시켰다.
A-TDMA를 통해서는 보다 넓은 상향 채널 대역과 전송대역 효율을 제공한다. A-TDMA에서는 기존 TDMA의 8QAM,
16QAM 그리고 32QAM 변복조 방식에 64QAM 고차 변조방식이 추가돼 버스트 구간마다 변조방식이 변경 가능하다.
또 보다 빠른 상향
버스트 동기화를 위해서 Premble 전송시 보다 높은 전력을 사용할 수 있으며 그 결과 상향 버스트의 Premble 길이를 줄일 수 있기
때문에 사용자 대역을 넓힐 수 있다.
6.4MHz 채널 대역을 사용할 때 안정된 동기화를 위해 Premble 길이를 최대 153bits까지
확장가능하다.
이밖에 상향 채널 버스트에 포함되는 리드 솔로몬 코드의 최대 체크 바이트 수를 증가시킬 수 있어 2.0에서는 최대 16바이트
에러를 정정할 수 있다.
닥시스1.x에서는 등화기의 탭 수가 8까지 설정 가능했으나 설정 가능한 탭 수가 24로 증가해 케이블 망 내에서의
다중 경로 간섭에 의한 채널영화 현상을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
다중 부호어에 대한 인터리버 방식 추가로 인해 버스트 에러에 대한
특성이 향상됐다.
닥시스3.0
현재 개발중인 닥시스3.0의 경우는 하향 200Mbps, 상향 100Mbps 전송속도가 가능하다.
시스코, 아리스가
테스트 버전을 출시했다. 닥시스 표준이 진화됨에 따라 전송속도가 획기적으로 개선될 뿐 아니라 TPS와 같은 다양한 방송·통신 융합 서비스가
가능하게 되고 있다.
닥시스3.0은 케이블 기반의 와이드밴드 전송기술로서 기존 케이블 대역폭의 수십배에 이르는 속도를 제공하는 동시에
대역폭의 유연성이 뛰어나다.
기존의 QAM 통신기술을 이용하고 여러 채널을 본딩하는 방법을 사용해 전송속도를 높였다.
닥시스3.0은
이동통신 무선랜 등과의 로밍 기능에다 IP 서비스, 엔터테인먼트 비디오 기능 등이 추가될 예정이다.
닥시스3.0은 향후 NGCA와
결합함으로써 케이블TV의 차세대 IP플랫폼의 핵심규격이 될 것으로 보인다.
양방향의 서비스, 대역폭, 멀티미디어 기능은 물론 다른
네트워크와의 연동 기능을 대폭 보강했다. 인터넷전화는 물론 모바일 e-비즈니스 등 다양한 기능이 추가될 전망이다.
관련 업계에서는
닥시스3.0 기술이 제시될 까지는 IP네트워크와 셋톱박스, 서비스 통합과 관련한 더 많은 표준화 논의와 투자가 전개돼야 한다는 입장이다.
자료제공 : 한국케이블기술인연합회
