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