수동형부품으로만 가입자 회선 구성
망 구축 비용 적고 유지보수는 쉬워
DWDM 등 차세대망과도 잘 어울려

PON(Passive Optical Network, 수동형광통신망)이 FTTH(광자입자망)를 도입하는 데 있어 최적의 구축기술로 떠오르고 있다.

빠르고 안정적인 FTTH이지만 광포설에 따르는 엄청난 구축비용은 통신사업자들이나 건설사들이 쉽게 FTTH 시장에 참여하지 못하게 만드는 원인이 된다. PON은 FTTH 확대의 최대 걸림돌인 높은 구축 및 유지 비용을 해결할 수 있는 가장 현실적인 대안으로 지목되고 있다.

PON이 FTTH 구축에 필요한 경제성과 기술적 적합성을 모두 갖추고 있기 때문이다.

정보통신공사 전문가들은 "'FTTH가 차세대 방송·통신 융합망으로 자리매김하느냐' 아니면 '틈새품목으로 움츠러드느냐'는 얼마만큼 구축 및 유지비용을 낮출 수 있느냐에 달려있다"며 "FTTH 구축 및 유지비용을 획기적으로 절감할 수 있는 PON 기술은 앞으로 FTTH를 대중화하는 데 선봉장 역할을 할 것임에 분명하다"고 입을 모으고 있다.

FTTH 핵심 구축기술인 PON에 대해 알아본다.

개념 및 특징
PON은 수동형광통신망을 뜻한다. 이는 가입자계에서의 회선 구성 방법에 관한 것으로서 광합파, 분파기 및 광분기, 결합기 등의 수동성 부품만으로 회선을 구성하는 방법을 의미한다. 상하향에 대해 각각 단일 파장을 이용하며 수동소자인 스플리터를 통해 데이터를 분기 결합하는 방식을 사용한다.
특히 PON 기술은 단일 광선로종단장치(OLT : Optical Line Termination)에 여러개의 광선로가입자장치(ONU : Optical Network Unit)들이 연결되는 점대다점 형태로 구성된다. 즉 일정거리까지는 하나의 광선로를 깔고 그 이후부터는 분배기를 이용해 여러개로 회선을 분배해 가입자단까지 일대일로 광케이블을 포설한다.
PON의 일반적인 구조는 CO(central office)에 OLT가 설치되고, 1:n의 광분기기(Optical Star Coupler)를 통해 OLT에 다수의 ONU가 연결된다. 일반적으로 ATM-PON에서는 1:16이나 1:32로 광분기가 이뤄지는데, 옵티컬 파워(optical power)의 전송레벨과 익스체인지(exchange)와 단말간의 거리에 따라 분기수가 좌우된다.
PON은 광선로를 공유함으로써 설치 비용이 적고 전화국과 가입자 사이에 수동소자만이 깔려 있어 유지보수가 쉽다. 또한 VOD(주문형비디오) 서비스에 유리하고 향후 DWDM과 같은 차세대 망증설에도 상충되지 않는다.

종류
PON은 전송방식에 따라 ATM-PON, Ethernet(E)-PON, WDM-PON 등으로 나뉜다.
ATM-PON은 아웃사이드플랜트(Outside Plant)를 광분배기(Optical Splitter)로 대체해 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 ATM 기반의 품질(QoS) 및 대역폭 확장, 에러발생률 저하, 거리 확장 등 광가입자망 구성에 적합한 기술적·경제적 특성을 갖고 있다.
E-PON과 ATM-PON의 가장 큰 차이점은 E-PON의 경우 데이터가 가변길이의 패킷으로 전달되는 반면에 ATM-PON의 데이터는 53바이트의 고정된 셀 형태로 전달된다는 것이다. 최대 6만5535바이트까지 가능한 IP 데이터를 ATM-PON을 통해 전달하기 위해서는 패킷을 48바이트로 쪼갠 후 각각에 5바이트의 헤더를 붙여서 전달해야 한다. 이 과정에서 데이터 처리시간이 많이 소모되고 많은 오버헤드로 인해 전송효율이 떨어지고 시스템이 복잡해져서 OLT와 ONU의 가격이 상승한다. 그러나 E-PON은 IP 트래픽을 전달하기 위해 만들어진 표준으로 패킷길이가 1518바이트이므로 ATM-PON에 비해 오버헤드를 대폭 감소시킬 수 있어 전송효율이 향상된다. 따라서 IP 트래픽을 전달하는 데에는 ATM-PON보다 E-PON이 더 경제적이라고 할 수 있다.
WDM-PON은 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing) 기법을 도입해 ONU가 WDM 신호를 파장으로 분리, 각 가입자에게 복수개의 파장을 할당하고, 상향/하향 트래픽 역시 파장단위로 수용한다. ATM-PON이 ATM스위치 용량(622Mbps)을 분기수 만큼의 가입자가 공유하는 반면 WDM-PON은 각 가입자에게의 독립적인 파장 할당을 통해 점대점(point-to-point) FTTH 구조가 가능해진다.
PON 기술은 궁극적으로 다수의 파장을 이용한 WDM-PON으로 발전할 것으로 전망된다. 하지만 높은 대역을 제공하는 WDM-PON 서비스가 바로 가입자에게 제공되기 보다는 코어 백본망측에 위치해 가입자망에 이미 구축된 PON과 연결돼 사용되고 가입자단까지 점진적으로 보급될 것으로 예상된다.

시스템 및 망 구성 방안
현재 고가의 ATM서버 보다는 IP서버가 보편화되는 추세이며, 이에 따라 IP망에서 대두되는 QoS의 문제는 이를 보장하는 라우팅 기법의 정착으로 그 사용범위가 보편화될 것으로 예상된다.
그러므로 초고속 인터넷과 같이 종단간 이더넷 데이터가 교환되는 서비스는 E-PON 시스템이 적합할 것으로 보이며 영상 및 음성 서비스는 ATM-PON 시스템을 활용하는 것이 적합할 것으로 본다.
PON은 넓은 지역을 대상으로 서비스를 제공하기 때문에 시스템 구성시 OLT는 국사에 배치하는 것이 바람직하며 ONU 혹은 ONT는 서비스 대상 지역의 특성을 고려해 적정한 장소에 배치하는 것이 낫다.
PON서비스 대상 지역은 밀집지역, 음영지역, 분산(저밀집) 지역으로 나눌 수 있는데 PON은 이러한 지역 특성에 맞는 망 최적화 방안에 따라 설계해 위치에 제한받지 않는 서비스가 가능하도록 구성한다. 그리고 추가적인 광 선로 구축 시점에 가장 경제적인 망 확장 방안을 제공하고 향후 망 진화를 수용하도록 설계한다.
설계 방법으로는 서비스 대상 지역을 각각 △밀집 △음영 △분산으로 구분해 반경 1km 이내에 최대 10Mbps의 전송속도가 가능한 위치를 설정해 ONU를 설치하고 설정된 ONU지점 까지의 가장 적합한 광배선경로를 정한다.

AON(Active Optical Network)과 비교
FTTH 구축기술은 크게 AON과 PON으로 나뉜다. AON은 앰플리피어(Amplifier) 등 능동소자를 사용하며 PON은 스플리터(Splitters) 등 수동형 소자를 이용해 FTTH를 구성한다.
네트워크에서 능동(Active)과 수동(Passive) 개념의 차이점을 설명하자면, 1:N 통신을 위해 AON은 데이터의 다중화 또는 역다중화 시에 별도의 전원이 필요한 통신 장비를 거쳐야 하지만 PON은 별도의 장비없이 수동 소자만을 가지고 이를 수행할 수 있는 네트워크라고 구분하면 큰 무리가 없다.
AON 구조는 장비 CAPEX 비용이 낮은 장점이 있지만 별도의 광원 공급을 위한 옥외구조물 비용이 필요하며 향후 운용 관리를 위한 OPEX비용이 증가하는 단점이 있다. PON 구조는 원격지와 가정사이에 광분기기를 두는 형태로 별도의 광원이 필요하지 않은 수동 소자를 사용함으로써 옥외구조물 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 운용 관리를 위한 OPEX 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

국내 PON 시장 현황
한국전자통신연구원(ETRI)은 지난해 12월 이후 1Gbps급 E-PON 시스템을 광주첨단지구내 설치하고 100가구를 대상으로 시범서비스를 실시하고 있다. 이 시범사업에는 ETRI를 비롯해 삼성전자, LG전선, 임프레스정보통신, KT가 공동연구 산업체로 참여했다.
KT는 지난해 10월에 부산에서 WDM―PON 기술 기반의 100Mbps급 이더넷(Ethernet) 방식으로 FTTH 시범서비스를 실시했다. 이 WDM―PON기반 이더넷(Ethernet)방식의 유사 FTTH망은 독창적인 국내기술로 제작된 저가의 WDM―PON 장치기술을 활용했다. KT는 올해 유사 FTTH를 수도권지역에 시범적용, 사업성을 평가한 뒤 확대보급을 추진한다는 계획이다.
KT는 또한 지난해 3월 국내 장비로는 최초로 KT 북대전지점과 대덕연구센터간 수동형광가입자망(B-PON : Broadband Positive Optical Network) 시험망 구축에 성공한 바 있다.
장비업체로는 ETRI를 비롯해 LG전자와 웰링크가 ATM-PON 제품을 개발해 냈다. LG전자는 KT의 ATM-PON 서비스뿐만 아니라 해외 수출을 염두에 두고 자체적으로 ATM-PON 제품 개발을 완료했다.
E-PON장비는 국내의 경우 현재 ETRI에서 KT, 삼성전자, LG전자 등과 연계해 E-PON 시스템을 개발했다. NI 업체로는 LG기공, 시스폴, 인네트, 삼보정보통신 등이 PON 시장에 참여하고 있다.