광인터넷 기술개발 중간점검

현재 구축되어진 백본망으로는 기하급수적으로 증가하는 인터넷 트래픽과 이용자들의 서비스 품질에 대한 까다로운 요구를 더 이상 수용하지 못한다는데 견해가 일치하고 있다.
이에 대한 대안으로는 10기가비트 이더넷, PON, 광패킷라우터, DWDM 전송망, OXC 등을 포함한 광 인터넷기술로 네트워크를 구성하는 방안이 가장 적절하고 현실적이라는 판단이다.
국내에서도 이러한 대세에 따라 올해부터 한국전자통신연구원(ETRI)을 중심으로 2005년까지 광인터넷 기술 개발 사업을 추진하고 있다.
광인터넷 기술 중 중요핵심기술은 광인터넷 네트워크 및 체계종합 기술, 광 교환·라우터 기술, WDM 기반으로 하는 광전송 기술, 광가입자망 기술, 광소자·부품 기술로 분류될 수 있는데 각분야별로 추진되고 있는 기술 개발 현황을 ETRI의 보고서를 중심으로 집중 조명한다.

광패킷라우터-광가입자망 기술경쟁력 충분
WDM기반 광전송-광회선 분배 기술은 미흡
"기술개발 앞서 국산제품 편견의식 바꿔야" 주장도


▲왜 광인터넷인가

ETRI의 광통신연구부에서 내놓은 자료에 따르면 현재 전자식 기술에 의해 경제적으로 실현 가능한 전송 링크 속도는 10Gbps로, 이후 향상돼도 40Gbps 정도가 될 것으로 보고 있다. 하지만 WDM 기술을 사용할 경우 수용가능한 채널수가 현재는 40개이나 1,024 채널까지 수용이 가능할 것으로 보여 채널당 10Gbps의 전송속도일 경우 400Gbps에서 10Tbps로 지금보다 100∼1,000배는 향상시킬 수 있게 돼 차세대 인터넷의 최적의 구현 방법으로 평가받고 있는 것이다.

▲광인터넷 네트워크 기술분야

광인터넷 네트워크 및 체계종합 기술 분야는 망 구조·설계 기술과 시스템 형상관리 및 체계 종합 기술을 의미하는 설계 및 체계종합 기술과 시험망 설계 및 시험 평가하는 테스트베드 기술, 광네트워크 및 표준화 기술을 포함한다.
미국의 경우에는 이미 1987년 기가비트 광네트워킹 기술 개발을 위한 프로젝트인 Rainbow-Ⅱ를 시작으로 WDM 기반 OXC(Optical Cross-connect)를 이용해 WAN에 적용 가능한 전광통신망 구축을 연구 완료한 상태며 현재는 WDM과 IP 기반의 액세스망 구축을 위한 광 노드시스템 및 아키텍처를 연구하고 있는 상태다.
이외에도 캐나다, 유럽 등 선진국 등에서는 이미 90년대 중·후반부터 연구개발이 한창이다.
반면 국내의 경우에는 ETRI가 광인터넷 개발 사업의 일환으로 네트워크 기술연구가 올해부터 진행되고 있는 상태라 이분야에서 세계 수준을 따라잡기 위해서는 많은 투자와 노력이 필요하다는 지적이다.

▲광교환·라우터 기술

대용량 라우터 기술 분야는 해당 기술 중 가장 취약하다고 해도 과언이 아니다. 광인터넷의 경우 대용량, 광대역폭을 기본으로 하기 때문에 입력측 링크와 출력측 링크 사이에 IP 패킷을 전달함으로써 인터넷 네트워크 구성 요소들을 연결시켜 주는 라우터 역시 대용량을 요구한다.
주니퍼의 경우 이미 테라비트급 라우터를 개발완료했고, 시스코도 2.5테라비트까지 확장 가능한 라우터를 출시했다. 이외에도 루슨트가 DWDM 광 커넥션을 포함한 멀티 테라비트 인터넷 백본 라우터를 준비중에 있다.
반면 국내의 경우 ETRI가 80 기가비트급 라우터를 올해 말 상용화를 목표로 개발중에 있으며, 2003년에 640 기가비트, 2005년에 5.2 테라비트급의 라우터를 상용화하기 위해 개발에 착수한 상태라 3년 정도 뒤쳐졌다는 지적이다.
그런데 이런 상황을 한번에 뒤집을 수 있는 기회가 생겼다. 바로 IP 패킷들을 하나의 광데이터 패킷으로 묶어 백본 망에서 라우팅 할 수 있는 광패킷 라우터 기술 개발인데, 대용량 IP라우터 간을 광패킷 라우터를 이용해 가상회선으로 상호 연결함으로써 망 이용률과 망 구성의 융통성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
광패킷 라우팅 방식으로는 데이터 패킷의 길이를 가변으로 하고 컨트롤(control) 패킷을 잉요해 사전 경로설정을 함으로써 광 버퍼 없이도 패킷 라우팅이 가능한 Optical Burst Switching(OBS) 방법과 데이터 패킷에 헤더 정보가 결합된 고정 길이의 광 패킷 단위로 라우팅하는 Optical Packet Switching(OPS) 방법이 있는데 이중 최근 활발한 연구가 이뤄지고 있는 것은 OBS 기술이다.
이에 대해 ETRI는 현실적으로 대용량 광 버퍼를 구현한다는게 어렵기 때문에 광 버퍼를 필요로 하지 않으면서도 광패킷 스위칭이 가능한 OBS 기술이 각광받고 있는 것으로 분석하고 있다.
현재 가장 두드러진 연구성과를 내고 있는 지역은 유럽으로 차세대 인터넷 백본 망의 구축을 목표로 OBS 방식의 2.5/10 테라비트 용량 광패킷 라우터 연구 개발이 한창이다.
미국에서도 워싱턴 대학 및 AT&T에서 OBS 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.
그런데 국내에서 광패킷 라우터 기술에 관심을 갖는 것은 이 분야의 경우 외국에서도 특별히 주도할 만한 기술 개발이 되지 않은 상태라 국내 기술로 개발, 상용화만 된다면 네트워크 장비분야에서 세계 일류로 도약할 수 있는 절호의 기회를 잡을 수도 있다는 전망에서다.
ETRI에서는 지난해 이미 광패킷 스위칭 핵심 기술인 파장변환 LD 제어 기술, 가변 파장 변환 기술, 평탄 이득 광신호 증폭 기술, WDM 상호연결 기술 등의 광 모듈 연구를 수행했다. 이 기술을 바탕으로 ETRI는 2005년까지 OBS 혹은 OPS 방식의 10테라비트급 광패킷 라우터 개발을 추진할 예정인데, 특히 광 부품의 국산화를 고려해 광신호 감쇄기, 파장 라우터 등 핵심 부품 연구도 병행할 계획인 것으로 알려졌다.

▲WDM 광전송 기술

WDM(Wavelength Division Multiplexing)은 하나의 광섬유 내에 서로 다른 파장의 광신호를 다중화해 전송하고 수신단계에서는 파장별로 고아신호를 분리함으로써 단일 광섬유의 전송용량을 증대시킬 수 있는 기술로 추가적인 광섬유 망의 구축과 고속 전송장비를 사용하지 않고도 전송용량을 배가시킬 수 있어 대량의 정보를 수용할 수 있는 기술로 각광을 받고 있다.
2.5Gbps 종속신호를 기본으로 한 WDM 시스템은 20Gbps(8채널), 40Gbps(16채널), 80Gbps(32채널), 200Gbps(80채널)의 시스템이 널리 시장에 보급되고 있으며, 최근에는 10Gbps 종속신호를 기본으로 한 WDM 시스템이 상용화되고 있는데 160Gbps(16채널)에서 400Gbps(40채널) 급이 있는데 개발사는 루슨트, 알카텔, 씨에나, 노텔, 씨멘스, 후지쯔, 히타치, 에릭슨 등 모두 외국 업체다.
반면 국내 업체로는 LG 전자가 20Gbps(2.5G×8)급 WDM 단국시스템을 개발, 한국통신에 공급한 적이 있고, 삼성전자에서 40Gbps 용량의 시스템을 개발한바 있다. 최근에는 국내 한 벤처기업에서 2.5Gbps 기반의 40채널 시스템을 개발한 것이 최고의 성과다.
이처럼 국내 WDM 기술 수준 역시 외국에 비해 많이 뒤떨어지고 있는 것이 사실이어서 국내 백본망의 경우 대부분 루슨트, 노텔 WDM 장비가 구축돼 있다.
현재 ETRI의 기술 현황은 10Gbps 기반의 WDM 시스템의 개발에 주력 중에 있는데 지난해 160Gbps(10G×16채널) ADM 링 WDM 시스템을 개발했고, 현재는 80 채널 시스템을 개발하고 있으나 상용화에는 상당한 시일이 걸릴 것으로 보인다.
광인터넷을 위한 차세대 백본망의 경우 WDM 장비는 필수장비로 여겨지는 만큼, 국내 시스템 개발이 절실히 요구되는 분야다.

▲광가입자망 기술

가입자망은 공중 망의 일부로 네트워크 접속점과 각 가입자 사이에 구성되는 망을 의미한다. 그런데 광인터넷이 보편화될 경우 궁극적인 광가입자망은 가입자 가정까지 광섬유를 설치해 가입자 선로 전구간에서 광통신 방식(FTTH Fiber To The Home)으로 통신하는 것인데 이를 실현시켜줄 유력한 방법으로 떠오르고 있는 방식이 PON(Passive Optical Network 수동형 광가입자망) 기술이다.
PON은 서비스 제공자인 중앙기지국과 수요자인 가입자들을 오직 수동 광소자만을 이용해 연결한 네트워크로 다중화된 음성, 데이터 또는 비디오 서비스를 광신호에 실어 가입자들이 공유하고 있는 광섬유와 광분배기를 통해 가입자들에게 수동적으로 전송되는 시스템으로 FTTH 실현을 위해 가장 안정적이고 경제적인 기술로 평가받고 있다.
외국에서는 일본의 경우 이미 97년부터 ATM-PON 방식을 적용, ATM 전용선 위주의 서비스를 제공하고 있으며 북미지역의 BellSouth, SBC 등이 기존 T1 전용선을 광 가입자 망으로 대체하는 방안으로 ATM-PON을 적용하고 있다. 또한 한 단계 위로 평가 받고 있는 WDM-PON 기술 개발도 한창이다.
반면 국내는 현재 ETRI와 삼우통신공업, 농심데이터시스템 등이 공동으로 내년 상용화를 목표로 ATM-PON 기술을 개발하고 있으며, 이의 개발 종료와 동시에 WDM 기술을 이용한 Hybrid WDM/ATM-PON 기술 개발에 들어갈 예정이다.
특히 이분야는 WDM 기술들이 가입자 망에 적용될 수 있도록 양산화, 저가화 하는데 성공한다면 광패킷 라우터 기술과 함께 국내 기술로서 충분히 세계 시장에서 승부를 걸 수 있을 것으로 평가받고 있다.

▲광회선분배(OXC) 기술

최근 WDM 기술이 전송망에 적용됨에 따라 급속히 증가하는 파장단위의 광채널을 효율적으로 스위칭하고 end-to-end로 연결시켜 주는 OXC의 필요성이 증폭되고 있다.
OXC는 상위 계층 스위치와의 연동을 통해 노드를 통과하는 트래픽에 대해 상위 계층 스위치를 통과하지 않도록 함으로써 광-전기-광 신호로 변환해야 하던 기존 SDH 구조를 피해 광신호 상태로 신호를 전달할 수 있도록 해주는 장치다. 따라서 OXC를 사용할 경우 대용량의 신호를 교환할 수 있을 뿐 아니라 라우팅이나 스위칭으로 인한 지연 및 정보 손실을 최소화할 수 있고 트래픽의 변화에 맞게 광채널을 실시간으로 설정·변경·해제하는 기술을 제공할 수 있어 광인터넷 필수장비로 부각되고 있다는게 ETRI의 설명이다.
미국, 유럽, 일본 등 선진국에서는 범 국가적인 컨소시엄을 구성, OXC 기술 개발을 WDM 기술 및 광전달 망 복구 기술 등 기본 기술 위주로 개발을 진행하고 있는데 현재 루슨트, 노텔, 코비스 등을 포함한 많은 광전송 장비 회사들이 OXC 시스템의 제품 개발을 완료했거나 진행하고 있는 것으로 알려졌다.
한편 국내의 경우에는 이미 ETRI에서 96년부터 98년까지 수행한 40G 급 OXC 실험모델 개발 연구를 통해 소용량 광 스위칭 기술, 파장변화 기술에 대한 기초 연구가 수행된 상태라 상당히 유리한 편이다. 또한 지난해 완료된 160G 급 WDM 광전송시스템 과제를 통해 10G 링크 감시제어 기술도 확보되어 있어 OXC 분야에서 만큼은 상용화연구가 상당한 진척을 볼 전망이다.

▲향후전망

ETRI의 자료에 따르면 2005년 경에는 우리기술로서 경제적이고 신뢰성 있는 광인터넷 백본망이 구축될 전망이다.
그러나 문제는 국내 사용자들이 2005년까지 과연 참고 국내 제품을 기다려주느냐이다. 사용자들의 대용량 멀티미디어 서비스의 요구와 급증하는 인터넷 트래픽을 수용하기 위해서는 현재 통신사업자들이 앞다퉈 외국 제품으로 백본망을 구축할 것이 뻔하다는 것이다.
최근 국가기관에서조차 중소형 장비의 경우에도 국산을 외면하고 외산만을 사용하고 있어 비난이 속출하고 있는 장면을 보면 수백억에서 수조원이 투입되는 대용량 시스템의 경우에는 그 우려가 더 크다.
따라서 ETRI 한 관계자는 광통신 시스템 분야에서 만큼은 통신사업자이 국산제품에 대한 편견을 없에고 유지보수 및 망관리의 용이, 시스템의 A/S 신속 등 국산제품이 갖고 있는 많은 장점을 활용할려는 정신이 중요하다고 강조한다.