광가입자망 기술 및 진화방향

1. 개요

2. 광가입자망 장치

  1) OLT

  2) onU

  3) onT

3. 광가입자망 기술

  1) PTP 방식

  2) AON

  3) PON

4. PON의 구성

5. PON의 구분

  1)TDM-PON

    가. A/B-PON

    나. G-PON

    다. E/GE-PON

  2)WDM-PON

6. 광가입자망 기술비교

7. 광가입자망 진화 방향

1. 개요

 - 최근 인터넷 이용자의 급증과 광대역을 요구하는 응용서비스가 늘어나면서 데이터 트래픽은 기하급수적으로 증가되어 기간망은 광기반의 테라비트급으로 확장되는 변화를 가져왔음

 - 하지만 아직 가입자망쪽은 기간망의 처리속도 확장에 비해 병목현상 심화되고 있어 FTTH망으로 변화가 시급함

 - FTTH(Fiber To The Home)은 초고속 대용량 멀티미디어를 가정까지 고품질로 전송하기 위한 광가입자 기술임

 - FTTH 기술은 구성 형태에 따라 P2P(Point to Point), P2MP(Point to Multi-point)로 구분함

 - P2MP 방식은 사용 소자형태에 따라 능동형(AON:Active Optical Network)과 수동형(PON:Passive Optical Network) 방식으로 구분함

 - PON 방식에는 시분할 방식(TDMA)인 BPON(ATM), GPON(GPON Encapsulation Method), EPON(Ethernet) 방식이 있으며, 파장분할 방식에 WDMA-PON이 있음

 - 통신 사업자는 통신망 환경에 따라, 설비투자 및 운용비용을 줄이기 위한 FTTH을 전략적으로 도입하고 있음

2. 광가입자망 장치

 1) OLT(Optical Line Terminal, 광선로종단 장치)

  - 국사내에 설치되어 백본망과 가입자망을 서로 연결하는 광가입자망 구성 장치로써, 가입자 광 신호를 국사측에서 종단하는 역할

  - 국사내 OLT와 대응되어 가입자 구내/댁내에는 onU가 설치된다

 2) onU(Optical Network Unit, 광통신망 유니트)

  - 주거용 가입자 밀집 지역의 중심부에 설치하는 소규모 옥외/옥내용 광통신 장치

  - 사용자(이용자)와 망과의 분계점, 사용자 망 인터페이스(User Network Interface) 역할을 담당

  - 연결방식: 통상적으로 onU는 국사 측의 OLT와 점대점으로 연결됨, 과거에는 점대점(1:1) 연결로 되어 있었으나, PON 방식에서는 가입자와 점대다(1대다) 형태로도 연결이 가능

 

                                                                                                                          

 3) onT(Optical Network Terminal, 옥내광종단장치)

   - 전화국사로부터 광케이블이 가입자 댁내까지 확장 포설되어 최종적으로 종단하는 장치

 

 ※ 광가입자망 장치의 비교

    가. OLT(Optical Line Terminal): onT 상호 간에는 직접적인 통신을 하지 않으며, OLT 제어를 통해서만 통신이 가능

    나. onU(Optical Network Unit): 가입자 또는 사업자 밀집지역/지점까지 광케이블이 포설 종단하는 장치(주로 통신시설요 캐비넷 등에 의해 수용됨), 광신호를 전기신호로 바꾸어주는 장치

    다. onT(Optical Network Terminal): 최종 종단장치, PC와 연결할 수 있는 일명 광 모뎀이라고도 말함

3. 광가입자망(FTTH) 기술

출처: http://kunet.korea.ac.kr/english/sub1_1.php

 1) PTP(Point to Point) 방식

   - PTP(직접 연결) 방식은 전화 국사의 OLT(Optical Line Terminal)에서 각 가정에 위치한 onT(Optical Network Terminal)에 직접 광케이블로 연결하는 단순한 구조

   - 광케이블이 많이 소요되어 통신사업자의 비용이 증가됨

 2) AON(Active Optical Network) 방식

    - OLT와 onU 사이에 스위치(RN: Remote Node)를 설치하여 onU쪽으로 분배

    - 즉 OLT와 RN사이는 광케이블로 구성되고, RN에서 가입자 측의 Modem까지는 UTP 케이블이 사용되는 구조

    - IEEE 802.3 Ethernet 통신기술 적용 

   - 외부환경에 장비가 설치되므로 유지보수의 어려움이 존재하며, 전원이 공급되어야 함

   - ODN(Optical Distribution Network)에 Ethernet Switch와 같은 능동형(전력공급필요) 장비를 이용한 광네트워크

   - DATA 전송품질이 우수한 광섬유 기술과 LAN-Switch의 Routing기술을 결합하여 고객측에게 안정적인 회선품질 제공하고 ISP사업자에게는 Network 장치에 대한 투자요소를 최소화하는 인터넷 접속 solution 

   - 운용관리문제, 설치위치 및 장애 관리에 취약

 3) PON(Passive Optical Network) 방식

   - 수동형 광분기소자(Optical Splitter)를 이용하여 하나의 OLT가 다수의 onU 또는 onT에 접속할 수 있도록 하는 방식

   - CO와 광가입자 구간에 전기적 혹은 광전장치가 없는 P2MP 형태의 광네트워크

   - OLT는 MPCP(Multi Point Control Protocol)를 이용하여 다수의 onU를 관리하는 Master역할을 하며, onU는 가입자측의 인터페이스로서 Slave역할을 담당함

   - 현재 기술적으로 OLT와 onU 사이의 거리는 10~20km 까지 이며, 분기는 최대 16~128채널까지 가능함

 

   

4. PON의 구성

 

 1) OLT(Optical Line Terminal)

    - 주로 전화국이나 헤드엔드에 위치

    - OLT는 가입자들에게 하향 트래픽 신호들을 브로드캐스팅 방식으로 전송함과 동시에 onT로부터 전송되는 상향 트래픽 신호들을 우선순위에 따라 제어하고 집선하여 인터넷이나 PSTN과 같은 전송망으로 넘겨줌

 2) ODN(Optical Distribution Network)

    - PON의 핵심은 오피스/빌딩 밀집지역 근처에 있는 수동형 광 스플리터임

    - OLT에서 송신된 광 신호는 스플리터에 연결된 광 케이블 수만큼 빛을 분기시킴

 3) onU(Optical Network Unit)/ONT(Optical Network Terminal)

    - 광신호를 전달받아 이더넷, ATM과 같은 사용자 데이터로 바꾸어 최종 사용자에게 전달하거나 송신할 데이터를 광신호로 변환하여 OLT에 전송함

5. PON 구분

 1) TDM-PON: 단일파장 사용, Layer-2 protocol에 따라 구분(APON/BPON, GPON, EPON)

 

   가. APON/BPON

      - ATM/Broadband PON

      - 최초의 PON 방식으로 ATM 프로토콜 기반으로 하는 광가입자망 기술

      - 1300nm, 1550nm인 2개의 파장을 각각 상향 및 하향으로 이용(2개의 광코어)

      - 상/하향 최대 622Mbps의 비대칭적인 전송구조를 가지고 있음

      - 최대 64분기 기능을 갖고 있으며 onU와 onT 최대거리는 20km까지 수용함

      - 이더넷, 비디오 방송, 전용선 서비스 등 다양한 광대역 서비스를 제공하겠다는 의도로 B-PON으로 명칭 변경

      - ITU-T G.983 표준

    나. GPON

      - Gigabit-capable PON

      - A/BPON의 속도 한계를 극복하고자 2001년 FSAN에서 표준화를 시작한 PON 표준

      - 기본 프레임: ATM/Ethernet 등 동시 수용

      - ATM 서비스 및 새롭게 정의한 GEM(GPON Encapsulation Method) 프레임을 이용하여 IP/Ethernet/TDM 지원

      - 125㎲(8kHz) 주기의 프레임 전송 지원

      - 상/하향 최대 2.5Gbps 전송대역 제공

      - 최대 64분기 가능하며 OLT와 onU 최대거리는 20Km까지 수용함

      - ITU-T G.984 표준

     다. EPON/GE-PON

      - Ethernet/Gigabit Ethernet PON           

      - 이더넷 기반의 수동광가입자망 기술

      - 기본 프레임: 이더넷 프레임, 가변 길이의 IP Packet 전달에 유리

      - 전송 속도: 상/하향 최대 1.25Gbps까지 가능한 대칭적 전송 구조

      - LAN 및 WAN에 많이 설치되어 있는 기존의 이더넷 시설과의 호환성이 높다 

      - 최대 64분기 가능하며 OLT와 onU 최대거리는 20Km까지 수용함

      - IEEE 802.3ah

 2) WDM-PON

    - 파장분할 다중화 방식을 이용하여 전화국사의 광전송장치와 각 가입자의 광전송장치들이 통신하는 광가입자망 기술로 현재 기가급 이상의 인터넷 서비스가 가능한 상용품이 출시되고 있음

    - 다수파장, 사용파장대역 및 채널 간격에 따라 구분(DWDM-PON, CWDM-PON, Hybrid-PON 등등)

    - WDM-PON 방식은 아파트 동 장비실에 파장 다중화 장치를 사용하여 가입자에게 독립적인 파장을 할당하며, 가입자단에 광/전 변환기를 사용하는 방식임(최대 1024 이상의 분기율을 가지고 있음)

    - WDM-PON은 가입자에게 독립적으로 파장이 제공됨으로 보안성 우수하며, 가입자 별 차별화된 서비스 제공이 가능함

    - 사용 파장 간격에 따라 CWDM 및 DWDM-PON으로 구분하며, 가격이 보다 저렴한 CWDM-PON이 가입자 망에 사용됨

    - OLT 시스템의 전송용량을 증가시키기 위하여 전화국사와 원격노드까지는 파장분할 다중화방식을 사용하여 전송하고, 그 뒷단에는 광증폭기나 O-E-O 변환기를 사용하는 방식이 상용화(Hybrid PON 방식)

 

 

 

6. 국내 주요 광 가입자망 기술 비교

항목	AON	PON
		ATM기반		Ethernet 기반	WDM 기반
		BPON	GPON	EPON/GE-PON	W-PON
표준화	IEEE	ITU-T G.983	ITU-T G.984	IEEE 802.3ah	FSAN, ITU-T
공유방식	TDMA	TDMA	TDMA	TDMA	WDM
기본 프레임	Ethernet Frame	ATM cell (53byte 고정)	ATM/Ethernet 동시 수용 GEM(GPON Encapsulation Method) 프레임	Ethernet	프로토콜 의존
서비스 속도	하향 1Gbps 상향 100Mbps	상, 하향 최대  622Mbps	하향 2.5Gbps 상향 1.25Gbps	하향 1.25Gbps 상향 1.25Gbps	가입자별 파장 가입자별 1~10Gbps
QoS 제공	IEEE 802.1p	ATM 트래픽 관리	ATM 트래픽 관리	IEEE 802.1p	트래픽 의존
유지 보수	많음	적음	적음	중간	적음

 

7. 국내 광 가입자 망 진화 방향

 - 최근의 통신사업자들은 설치비용 및 운용비용 절감을 위해 지역국사 축소와 동시에 서비스 가입자에게는 고품질 인터넷 서비스 제공이 가능한 차세대 광가입자망을 요구하고 있다

 - 따라서 광가입자망의 전송 용량 및 분기 수를 확장하기 위해 연구개발이 활발히 진행 중

 - TDM-PON 기술은 용량을 확대하는 방향으로 연구 중이며 전송용량을 늘리기 위해 하이브리드 PON 상용화된 상태

 - WDM-PON은 장비의 저가화에 초점을 맞춰서 연구 중, 세계적인 추세는 그린네트워크를 구현하기 위해 전력소모가 적은 WDM-PON 시스템 개발에 초점을 맞추고 있다

 - 최근에서 기존의 TDM, WDM 기술뿐만 아니라 무선통신에서 사용되된 CDM, OFDM등의 신호변조 기법들을 광가입자망 기술에 접목하려는 시도들이 이루어지고 있다

 

 

8. TWDM-PON과 OFDM-PON

  가. TWDM-PON

     - Primary solution for NG-PON2

  나. OFDM-PON

     - 더 넓은 대역폭의 요구에 따라 OFDM-PON 기술이 주목을 받고 있음

 

 

<출처:TTA Journal Vol.146>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

출처

http://www.tfo.co.kr/kor/downFile.asp?folderName=research&fileName=PON_%EA%B8%B0%EC%88%A0.pdf 

http://www.3-edge.de/de/solutions/measure-anwendungen/fttx-pon-netzwerke/Uebersicht-FTTx-PON-Netzwerke/

http://www.ktword.co.kr/

http://glenkramer.com/ucdavis/papers/ofc_invited_slides.pdf

http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/27-2_089-098.pdf

http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/27-3_164-174.pdf

http://syaifulrohman.wordpress.com/2010/12/18/fttx-fiber-to-the-x-alternative-solution-broadband-access-in-indonesia/

 

pon진화방향.pdf