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윤아 나
4 years ago
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1 정보통신정책제 20 권 23 호통권 453 호 BcN 유선망서비스 QoS 기술 11) 송명원 * BcN은품질보장성이강조되는망으로이용자측면에서는안정적인품질이보장되는정보통신서비스및고품질멀티미디어서비스를개인의필요성및경제적인부담능력에따라대역폭또는서비스품질의차별적인선택이가능한맞춤형서비스의제공이가능해야한다. BcN에서이러한품질보장형의서비스가가능하려면망의가장끝부분에위치한이용자의단말기까지품질이보장되어야하며, 특히유선가입자망에서의 QoS 기술제공은이용자의체감품질확보를위해서는반드시필요하다. 목 차 Ⅰ. 서론 Ⅱ. BcN 의유선망구조및 QoS 기술 1. BcN 유선망구조 2. QoS 기술 Ⅲ. 가입자망기술별적용 QoS 1. ADSL 2. VDSL 3. FTTC 4. HFC 5. FTTH Ⅳ. 시사점및결론 Ⅰ. 서론 최근디지털정보기술의급속한발전과광대역의통신망구축으로인하여음성 영상 데이터등다양한형태의정보가통합단말기와단일네트워크를통해융합되는현상이급속히진행되고있다. 즉, 전화 방송 인터넷이융합된광대역의멀티미디어서비스가 All-IP(ALL Internet Protocol) 패킷기반의광대역통합망 (BcN: Broadband Convergence Network) 에수용됨으로써언제어디서나원하는서비스를누구나편리하게이용할수있는유비쿼터스네트워크사회로발전하고있는것이다. 이러한변화를반영하여국내주요통신사업자들은광대역통합망백본구축및 100M급서비스확대를통한가입자망의고도화를추진하고있다. 기존의전화망을 IP 기반의광대역통 연락처 : * 한국정보사회진흥원광대역통합망팀팀장, (02) , smw@nia.or.kr

2 합망에수용할수있도록단계적으로전환을추진하고있고, 새로운서비스시장창출을위하여 VoIP(Voice over IP) 및 IPTV(Internet Protocol TV) 등융합또는결합형서비스를경쟁적으로출시하고있다. 그러나기본적으로품질보장이어려운최선형 (best-effort) 의패킷망인인터넷을통해서이러한고품질의멀티미디어서비스를제공하는것은한계가있기때문에, 통신사업자의백본망과가입자망을 BcN으로의고도화하는것은물론이고, 이용자의단말기를포함하는망의종단간품질보장을위한 QoS(Quality of Service) 가반드시제공되어야한다. VoIP, 영상회의및 IPTV 등의실시간멀티미디어서비스는이용자가느끼는체감품질의확보가매우중요하기때문에각네트워크구간별로 QoS 제공기술의적용및상시적인품질관리가반드시이루어져야한다. 국내의통신사업자들은테라 (tera) 급전송능력을갖춘 MPLS(Multi Protocol Label Switch) 기반의프리미엄망구축, QoS 라우터설치및네트워크제어플랫폼등과같은기술을도입함으로써백본망에대한품질보장기능을강화하고있으나, 실제병목현상이일어나는통신사업자의백본망과이용자의댁내구간, 즉가입자망구간에대해서는종단간체감품질을보장하기위한 QoS 기술적용에소홀한실정이다. 따라서본고에서는 BcN의가입자망을구성하는핵심기술에대한국내외표준및관련연구를통해가입자망에서의 QoS 제공방안을제시함으로써통신사업자가고품질의멀티미디어서비스에대해서품질보장형서비스를제공할수있는기반을조기구축하는데활용할수있기를기대한다. 본고의제Ⅱ장에서는 BcN 표준모델이정의하는 4계층에대해살펴보고유선가입자망에적용된 QoS 기술의특징을기술한다. 그리고제Ⅲ장에서는 BcN 유선가입자망의주요기술인 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), VDSL(Very high-data rate Digital Subscriber Line), FTTC(Fiber To The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 및 HFC (Hybrid Fiber Coax) 등유선가입자망의구성방식및기술별 QoS 제공기술에대해기술한다. 마지막으로제Ⅳ장에서는시사점및결론에대해기술한다. Ⅱ. BcN 의유선망구조및 QoS 기술 1. BcN 유선망구조 BcN 표준모델의정의에따르면 BcN은목표망구조, 기술규격및서비스제공기준을서비스및제어계층, 전달망계층, 가입자망계층및홈 단말계층의 4계층으로나누어진다. 첫째, 서비스및제어계층은유선, 무선및방송서비스등과같은다양한서비스에관련된 20 정보통신정책

BcN 유선망서비스 QoS 기술 요구사항및인터페이스에대해서정의하고고품질의신뢰성있는 BcN 서비스제공을위한계층이다. 둘째, 전달망계층은실질적인데이터전송과관련된코어네트워크로 QoS 및 OAM(Operation Administration and Maintenence) 기능제공및망간연동, 통합데이터를전송하기위한기술, 구조, 요구사항및인터페이스를정의하고있다.

3 BcN 유선망서비스 QoS 기술 요구사항및인터페이스에대해서정의하고고품질의신뢰성있는 BcN 서비스제공을위한계층이다. 둘째, 전달망계층은실질적인데이터전송과관련된코어네트워크로 QoS 및 OAM(Operation Administration and Maintenence) 기능제공및망간연동, 통합데이터를전송하기위한기술, 구조, 요구사항및인터페이스를정의하고있다. 셋째, 가입자망계층은전달망에연결된가입자측면의네트워크로써, 크게유선가입자망, 무선가입자망, 방송가입자망으로나눌수있으며이들간의통합된형태의망도고려된다. 마지막으로홈 단말계층은가정내의유비쿼터스환경을제공하기위한기술과요구사항및인터페이스를정의하고 BcN 환경을지원하는단말기의형태와각단말기에서지원되어야할요구사항을정리한계층이다. BcN 표준모델의정의에서보는바와같이 4계층중에서가입자망에서만유선망과무선망그리고방송망을구분한다. 가입자망은다음 [ 그림 1] 에서와같이홈게이트웨이와가입자망장비간의연결을위해서 ADSL, VDSL, FTTC, FTTH 및 HFC 기술이적용된다. 최근 BcN의킬러 (killer) 어플리케이션으로등장한 VoIP와 IPTV 등의고품질멀티미디어서비스를원활히제공하기위해서는광대역백본망 ( 전달망 ) 구간보다는실제병목현상이일어나는가입자망구간에대한 QoS 기술적용이시급하다. [ 그림 1] BcN 유선가입자망구조 2. QoS 기술 BcN 유선가입자망은구축기술에따라 QoS 적용기술이달라진다. 다음 < 표 1> 은 BcN 백본망, 가입자망및댁내구간구축기술별 QoS 제공기술을보여준다. 본절에서는특히가

4 입자망에적용되는 QoS 기술인 ATM QoS, 802.1p/DSCP, DOCSIS QoS 및 802.3ah 등에대하여살펴보고자한다. < 표 1> 구간별 QoS 제공기술 구분댁내구간가입자망백본망 QoS 제공기술 L2/L3 QoS 기술적용 - Ethernet QoS(802.1p), IP Diffserv QoS 적용 구축기술에따라 QoS 적용기술이달라짐 - ADSL: ATM QoS - VDSL: 802.1p/DSCP, IP DiffServ - FTTC(Ethernet): 802.1p/DSCP - HFC: DOCSIS 1.1/2.0 - FTTH(GE-PON): 802.3ah 망구성기술에따른 QoS 기술적용 - IP: DSCP(EF, AF, BE) - MPLS: L-LSP, E-LSP 가. ATM 의 QoS ATM(Asynchronous Transfer Mode) 은디지털데이터를 53 바이트의셀또는패킷으로나누어, 디지털신호기술을사용한매체를통하여전송하는전용접속 (dedicated connection) 스위칭기술이다. 하나의셀은개별적으로다른셀들과관련하여비동기적으로처리되고회선공유를위한멀티플렉싱을하기위해큐 (queue) 에들어가게된다. ATM 서비스클래스는 CBR(Constant Bit Rate), VBRRT(Variable Bit Rate Real Time), VBR(Available Bit Rate), UBR(Unspecified Bit Rate) 로구성되며, 각트래픽의클래스는트래픽파라미터와 QoS 파라미터로결정이된다. 첫째, CBR은고정비트속도를나타내는것으로 ATM 포럼에서정의한 ATM 네트워크 QoS 클래스를말하며왜곡되지않은데이터의전달을보장하기위해정밀한클럭처리방식에의존하는연결장치에서사용된다. 둘째, VBR은가변비트전송속도를나타내는것으로서 ATM 포럼에서정의한 QoS 클래스이며리얼타임 (RT: Real Time) 클래스와비-리얼타임 (NRT: Non RT) 클래스로나누어진다. VBR RT는샘플사이에고정타이밍관계가있는연결에서사용되고 VBR NRT는샘플사이에고정된타이밍관계가없지만보장된 QoS는여전히필요한연결에서사용된다. 셋째, ABR은 ATM 네트워크를위해 ATM 포럼 22 정보통신정책

5 BcN 유선망서비스 QoS 기술 에서정의한 QoS 클래스이며 ABR은발신장치와수신장치사이에타이밍관계가필요하지않는연결방식에서사용된다. 하지만 ABR은셀손실이나시간지연면에서는아무런보장도하지못하며, 최선을다한서비스만을제공할뿐이다. 트래픽발신장치는네트워크의상태와데이터를성공적으로전달할수있는제트워크의특성을규정해수신하는정보에맞게전송속도를조정한다. 마지막으로 UBR은지정되지않은비트전송속도를나타내며 ATM 포럼에서정의한 QoS 클래스, UBR을이용하면지정된최대크기까지임의의크기의데이터를네트워크를통해보낼수있지만셀손실율과지연시간면에서는보장된것이없다. 나 p/DSCP IEEE 802.1P 표준은 Layer 2에서이루어지는 QoS 기술로서 802.1Q 필드내에 3bit를 802.1P로규정한다 p 필드의 3bit를데이터의우선순위에따라 [000] 부터 [111] 까지마킹하여장비의큐잉정택에따라특정큐에할당되어전송하는방식이다. VoIP 같은서비스의데이터를처리하기위해서는우선순위가높은 [110] 이나 [111] 로지정하여전송한다. 다. DOCSIS 의 QoS HFC망에서의데이터전송프로토콜인 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 는하향 (Downstream) 은 TDM(Time Division Multiplexing) 방식을, 상향 (Upstream) 은 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을사용하여타임슬롯 (time slot) 기반으로각각의모뎀을제어하는구조를가지고있기때문에 DOCSIS 계층에서 VoIP나지연에민감한멀티미디어데이터에대해 QoS 적용이가능하다. 일반적으로타임슬롯을사용하지않는이더넷 MAC(Media Access Control) 기반의데이터전송은 QoS에매우취약한데반해 DOCSIS는상당한장점을가지고있다. 다만, 수개월전까지는 HFC망기반인터넷서비스는그대역폭의한계때문에이더넷 MAC을기반으로한경쟁서비스에비해저속서비스로인식되어왔으나, 최근 DOCSIS3.0 의채널묶음 (channel bonding) 기술을적용한 CMTS (Cable Modem Termination System) 가상용화되면서그한계를극복할수있는계기를마련하였다. 2006년 8월에처음정의되었고 2007년 2월에첫번째개정안이발표된 DOCSIS3.0 표준은케이블네트워크에서확장대역폭 (wideband) 을기반의 ALL-IP 화에관한중요한요소들을정의하고있다. 첫째, 채널본딩을통한상향 하향대역폭의확대이다. 기존 DOCSIS2.0 에서는상 하향각각 1채널을사용하여하향은최대 42Mbps, 상향은최대 30Mbps급서비스를지원했었다. 하지만 DOCSIS3.0 에서는모뎀에서각채널들을결합해서동시에여러채널을사용함으로써대역폭확대를가능하게하였고, 최소상 하향각 4 채널본딩을기본으로하

6 고있다. 또한본딩채널수를확대하여하향은약 42Mbps * N개채널, 상향은 30Mbps * N 개채널만큼의대역폭확장이가능하다. 이를위해, 각본딩채널에대한데이터분산전송및재조합을위한매커니즘을주요내용으로정의하고있다. 둘째, IP 멀티캐스트세션에대한 DOCSIS1.1 기반 QoS 지원이다. DOCSIS1.1 표준에서소개된서비스플로우에대한 QoS 파라미터가정의된서비스클래스를참조하는 Group Service Flow 와멀티캐스트트래픽을본딩채널에전송하기위한하향채널리스트인 Downstream Channel Set 라는개념을정의하여본딩채널또는단일하향채널을통해전송되는 IP 멀티캐스트트래픽에대해 QoS 적용이가능하도록하였다. DOCSIS기반의안정된 QoS 제공은 IP 멀티캐스트세션을사용하는멀티미디어서비스를일반데이터트래픽으로부터보호함으로써보다높은품질의멀티미디어서비스제공이가능해졌음을의미한다. 위와같이기존의 DOCSIS2.0 과의가장큰차이점은크게채널본딩, 멀티캐스트 QoS, SSM(Source Specific Multicast) 및 IPv6 등으로요약할수있으며, 이중 본딩채널을통한고속데이터처리방법, SSM과멀티캐스트 QoS를사용한 IP 멀티캐스트채널에대한트래픽처리방법 을가장비중있는요소로다루고있다. 라 ah IEEE 802.3ah에서표준화추진되는 GE-PON(Gigabit Ethernet Passive Optical Network) 은광분배망에전원을필요로하지않는광분배기 (splitter) 를사용, 일반주택등가입자가분산돼있는환경에적합한방식으로국내에서도다수의벤더들이 GE-PON 시스템개발에나서고있는상황으로경제성이우수해세계적으로도빠른확산이기대되고있다. 특히메트로이더넷친화적망구조를지향, 상위의메트로이더넷과경제적인연동을통해망구조의급격한변화없이유무선통합서비스를수용할수있다는것이장점이다. GE-PON 과경쟁관계에있는 WDM-PON(Wavelength Division Multiplex PON) 은 KT와노베라옵틱스코리아가공동으로개발해순수국내기술력으로상용화를추진중인국내원천기술로세계최초로국내에서상용화가추진되고있다. WDM-PON 은한가닥의광섬유를통해여러파장의광신호를전송하고각가입자는서로다른파장을사용하기때문에가입자들이독립적으로 100M의대역폭을할당받을수있어동시사용자수가증가해도전송속도가감소하지않고 QoS와대역폭보장, 보안기능등이우수한기술로평가받고있다. 하지만국내에서처음시도되고있는만큼표준화가진행중으로상용화사례가아직없고, 광소자가다른방식에비해현격히비싸시스템개발에많은비용이들어간다는점이단점으로지적되고있다. 24 정보통신정책

7 BcN 유선망서비스 QoS 기술 마. IP DiffServ DSCP(Differentiated Service Code Point) 필드에의해서비스수를제한하고, 팻킷의분류, 마킹, 폴리싱과쉐이핑을망경계노드에서수행하고코어노드는 BA(Behavior Aggregate) 분류만수행하여확장성문제를해결한다. 일종의우선권제어방식이라할수있는차등서비스는최선형서비스외에 Assure 서비스와 Expected 서비스를제공한다. DiffServ (Differentiated Service) 에서 QoS를제공하기위해서망제공자는사용자가원하는 QoS를제공하기위해도메인내의각노드에클래스별로자원을적절히할당하고, 도메인간에는종단간 QoS가보장되도록 SLA를체결하여야한다. 이의기능을수행하기위해대역폭브로커 (bandwidth broker) 기술이제안되고있다. 대역폭브로커는도메인에하나씩존재하여, 인터-도메인에서는이웃도메인의대역폭브로커와 SLA(Service Level Agreement) 를체결하여유지하는기능을수행하며, 인트라- 도메인에서는사용자나응용으로부터의 QoS 요구를받으면, 도메인내의자원사용정책에따라내부자원을할당하는기능을수행한다. 특히이웃도메인과협상된 SLA에기반하여경계라우터의자원구성정보를제공한다. Ⅲ. 가입자망기술별적용 QoS 1. ADSL ADSL은일반전화선을이용하여서비스되며, 국내초고속인터넷초기에각광을받았으나현재는경쟁기술인 VDSL, 이더넷, FTTH 기술에밀려가입자가급격히감소하는추세이다. ADSL은대략 5Km정도까지통신이가능하나, DSLAM(DSL Access Multipelxer) 에서가입자댁내까지의거리에따라급격하게제공대역폭이감소한다. 그러므로 DSLAM 이위치하는통신국사에서가입자댁내까지의거리가먼경우인터넷서비스는가능하나 VoIP, 영상전화, VoD, IPTV 와같은고품질멀티미디어서비스를안정적으로제공하기힘들다. ADSL 기술을사용한가입자망구성방식은 DSLAM에서 BRAS 구간의구조에따라 ATM 기반 DSL(Digital Subscriber Line) 집선네트워크및이더넷기반 DSL 집선네트워크로구분된다. 인터넷초기에는 ATM 기반 DSL 집선네트워크가방식이일반적이었지만최근에는유럽, 미국등에서이더넷기반 DSL 집선네트워크를사용하여 TPS 망을구축하는상황이다. 다음 [ 그림 2] 와 [ 그림 3] 은이더넷기반 DSL 집선네트워크를사용한 ADSL의망구성방식및프로토콜스택을보여준다

[ 그림 2] ADSL 망구성방식 ( 이더넷기반 DSL 집선 ) [ 그림 3] ADSL 프로토콜스택 ( 이더넷기반 DSL 집선 ) ADSL 가입자망구간 (ADSL 모뎀 DSLAM) 이 ATM Multi-PVC 환경이므로 VoIP, VoD, IPTV 및인터넷으로서비스등급을분류하고서비스등급별로 ATM

< 표 2> 응용서비스에따른 ATM QoS ATM QoS QoS Class 서비스분류 응용서비스 CBR Highest Circuit Emulation, Voice and Real-time Video VoIP, 영상전화 rt-vbr High Real-time Compressed Voice or

8 [ 그림 2] ADSL 망구성방식 ( 이더넷기반 DSL 집선 ) [ 그림 3] ADSL 프로토콜스택 ( 이더넷기반 DSL 집선 ) ADSL 가입자망구간 (ADSL 모뎀 DSLAM) 이 ATM Multi-PVC 환경이므로 VoIP, VoD, IPTV 및인터넷으로서비스등급을분류하고서비스등급별로 ATM QoS를적용한다. 다음 < 표 2> 는 ATM 포럼의 Traffic Management Specification Version 4.1' 규격에서권고하는응용서비스에따른 QoS 클래스를나타내고있다. < 표 2> 응용서비스에따른 ATM QoS ATM QoS QoS Class 서비스분류 응용서비스 CBR Highest Circuit Emulation, Voice and Real-time Video VoIP, 영상전화 rt-vbr High Real-time Compressed Voice or Video IPTV/VoD nrt-vbr Medium Bursty High Priority Data Interactive game ABR Low Delay Tolerant Busty Data FTP, Chatting UBR Lowest Low Priority Bursty Data HTTP, 다음 [ 그림 4] 는 ATM Multi-PVC 환경에서비디오, 음성및인터넷서비스에대한 QoS 26 정보통신정책

BcN 유선망서비스 QoS 기술 제공구조및방안을나타내고있다. 음성, IPTV, VoD 및인터넷서비스에 4개의 PVC가각각할당되고 ATM QoS인 CBR, rt-vbr, nrt-vbr, UBR를사용하여 QoS를제공한다. 이더넷백홀망에서는 IEEE 802.1p를마킹하는이더넷 QoS를사용하여 QoS를보장한다.

9 BcN 유선망서비스 QoS 기술 제공구조및방안을나타내고있다. 음성, IPTV, VoD 및인터넷서비스에 4개의 PVC가각각할당되고 ATM QoS인 CBR, rt-vbr, nrt-vbr, UBR를사용하여 QoS를제공한다. 이더넷백홀망에서는 IEEE 802.1p를마킹하는이더넷 QoS를사용하여 QoS를보장한다. [ 그림 4] ADSL 가입자망에서의 QoS 제공구조 2. VDSL VDSL 기술은일반전화선을이용하여서비스되며전송가능거리가 300~400m 이내에머물기때문에, 국내의경우세대밀집지역인아파트를중심으로서비스가제공되고있다. 다음의 [ 그림 5] 와같이 VDSL의망구성은아파트 MDF실의 L3 스위치까지광케이블이인입되고 MDF실에위치하는 VDSL DSLAM과 L3 스위치는점-대 -점(point-to-point) 형태의집선구조를가진다. 2005년부터는 FTTC(Fiber To The Curb) 방식으로단독주택에도서비스가제공되고있다. VDSL 기술은음성및영상서비스와같은품질보장형서비스를제공할수있는 13Mbps, 20Mbps, 50Mbps 대역폭을지원하며, VDSL2 기술의경우하향및상향모두 100Mbps를제공한다

QoS를지원해야하는구조이다. [ 그림 6] VDSL 프로토콜스택 다음 [ 그림 7] 은 VDSL모뎀 DSLAM 구간의이더넷 QoS 제공기법을설명하고있으며, 번호가부여된이더넷프레임의 802.

10 [ 그림 5] VDSL 망구성방식 VDSL 억세스망의경우 VDSL 모뎀 DSLAM 구간은이더넷 QoS(802.1p) 를지원해야한다. 반면에다음 [ 그림 6] 의프로토콜스택에서보는바와같이 VDSL DSLAM에서 BRAS 까지의백홀망은 Layer 3 IP 망으로구축되어있으므로 IP Diffserv QoS를지원해야하는구조이다. [ 그림 6] VDSL 프로토콜스택 다음 [ 그림 7] 은 VDSL모뎀 DSLAM 구간의이더넷 QoS 제공기법을설명하고있으며, 번호가부여된이더넷프레임의 802.1p 필드 (3bits) 를사용하여 8등급의서비스클래스를정의할수있다. 다음 [ 그림 8] 은 DSLAM/L3집선스위치 BRAS 구간의 IP QoS 제공기법은 DSCP에대해나타내고있으며, 특정 IP헤더에트래픽클래스를마킹하여서비스별우선순위를차등화할수있다. 28 정보통신정책

11 BcN 유선망서비스 QoS 기술 [ 그림 7] 이더넷 QoS: IEEE 802.1p QoS 제공기법 [ 그림 8] IP DSCP(DiffServ Code Point) QoS 제공기법 다음 [ 그림 9] 는 VDSL 가입자망에서의상 하향트래픽에대한 QoS 제공구조에대해나타내고있다

UTP 케이블의약100m 전송거리제약으로인해아파트를중심으로서비스가제공되었으며상 하향최대 100Mbps 속도를제공한다.

12 [ 그림 9] VDSL 가입자망에서의 QoS 제공구조 3. FTTC FTTC 기술은가입자댁내까지 UTP 케이블이인입되는, 초고속정보통신건물인증 2등급이상아파트위주로서비스가제공된다. UTP 케이블의약100m 전송거리제약으로인해아파트를중심으로서비스가제공되었으며상 하향최대 100Mbps 속도를제공한다. 다음 [ 그림 10] 과같이, 통신국사에서아파트 MDF실의 L3 집선스위치까지광케이블이인입되며, L3 집선스위치와동단자함에위치한 L2 스위치간에는 100Base-FX 또는기가비트이더넷으로연결된다. [ 그림 10] FTTC 망구성방식 30 정보통신정책

13 BcN 유선망서비스 QoS 기술 FTTC 기술은가입자단말또는 HGW가직접 L2 스위치에 UTP 케이블로연결되는구조로다음 [ 그림 11] 의프로토콜스택에서볼수있듯이 L2 스위치를집선하는 L3 스위치에서 BRAS 까지의백홀망이 Layer 3 IP 망으로구축되어있으므로백홀망에서는 IP DiffServ QoS를지원해야한다. 또한, 가입자댁내에서 L3 스위치구간은 Layer 2 Ethernet 망이므로이더넷 QoS(802.1p) 를사용하여 QoS를보장한다. 그러나 2004년이후도입된 L2 장비는스위칭칩에서 IP 헤더체크및 L3 Classification 기능을제공가능하므로, 최근대부분의통신사업자는 DSCP를마킹하는 IP DiffServ QoS 기능을적용할수있게되었다. [ 그림 11] FTTC 프로토콜스택 [ 그림 12] FTTC 가입자망에서의 QoS 제공구조

다음 [ 그림 13] 에서볼수있듯이전신주에설치된 ONU(Optical Network Unit) 에의해가입자댁내까지동축케이블로연결되며 ONU 이후의동축케이블구간은하나의셀로이루어지고, 셀내에서다수의가입자세대로분기한다.

14 앞의 [ 그림 12] 는 FTTC 가입자망에서의상 하향트래픽에대한 QoS 제공구조를나타내고있으며, 응용서비스에따른이더넷 QoS와 IP QoS 간의클래스매핑은사업자환경에따라서로다르게할수있다. 4. HFC HFC 기술은케이블 TV 선로인프라를이용하여아파트가아닌일반주택에도광범위하게인터넷접속서비스를제공하고있다. 다음 [ 그림 13] 에서볼수있듯이전신주에설치된 ONU(Optical Network Unit) 에의해가입자댁내까지동축케이블로연결되며 ONU 이후의동축케이블구간은하나의셀로이루어지고, 셀내에서다수의가입자세대로분기한다. [ 그림 13] HFC 망구성방식 하향트래픽은셀안에속하는다수의가입자세대로브로드캐스팅되며, 상향트래픽은 DOCSIS MAC 프로토콜에의하여케이블모뎀이 CMTS 로부터전송기회를얻어서전송하는구조이다. 케이블모뎀과 CMTS구간의 Layer 2 프로토콜은 DOCSIS이며, DOCSIS 1.1/2.0 [ 그림 14] HFC 프로토콜스택 32 정보통신정책

BcN 유선망서비스 QoS 기술 QoS (UGS, UGS-AD, rtps, nrtps, BE) 를사용하여상향트래픽에대한 QoS를제공한다. 앞의 [ 그림 14] 는 HFC 가입자망에서의장비별프로토콜스택을나타내고있다. HFC 가입자망의표준인 DOCSIS 1.1/2.0에서케이블모뎀 CMTS 구간에대한 QoS 제공기술은규정하고있다.

15 BcN 유선망서비스 QoS 기술 QoS (UGS, UGS-AD, rtps, nrtps, BE) 를사용하여상향트래픽에대한 QoS를제공한다. 앞의 [ 그림 14] 는 HFC 가입자망에서의장비별프로토콜스택을나타내고있다. HFC 가입자망의표준인 DOCSIS 1.1/2.0에서케이블모뎀 CMTS 구간에대한 QoS 제공기술은규정하고있다. HFC 가입자망에서 QoS 제공은케이블모뎀이 CMTS에등록하는과정에서서비스플로우에대한 QoS를적용하는정적 QoS 운영방식과케이블모뎀 ( 또는 CMTS) 에서동적으로서비스플로우에대한상 하향 QoS를요청하는동적 QoS 운영방식이있다. 다음 [ 그림 15] 의 QoS 제공구조와같이, 동적 QoS 운영은케이블모뎀 ( 또는 CMTS) 에서 DSA(Dynamic Service Addition) 메시지를사용하여서비스플로우를생성하고각서비스플로우에대한 QoS 자원을할당한다. [ 그림 15] HFC 가입자망에서의 QoS 제공구조 < 표 3> HFC 가입자망의 QoS class DOCSIS 1.1/2.0 QoS QoS 등급 응용서비스 ( 예 ) UGS 1) Highest E1/T1, VoIP, 영상전화 UGS/AD 2) High VoIP with silence suppression rtps 3) Medium IPTV, VoD nrtps 4) Low FTP, Chatting BE 5) Lowest WEB, 1) UGS(Unsolicited Grant Service): E1/T1 회선및 VoIP 서비스와같은 CBR 응용서비스제공을위한상향스캐줄링방식

앞의 < 표 3> 은정적 QoS 운영또는동적 QoS 운영방식을사용하여제공하는 HFC 구간에서의 QoS 클래스및응용서비스에대해설명하고있다. HFC 구간은음성 / 영상서비스에대한품질보장을제공하기위해 DOCSIS 1.1/2.0 표준에서권고하는 Radio Frequency Interface Specification 규격의 QoS 기능을지원해야한다. 5.

16 앞의 < 표 3> 은정적 QoS 운영또는동적 QoS 운영방식을사용하여제공하는 HFC 구간에서의 QoS 클래스및응용서비스에대해설명하고있다. HFC 구간은음성 / 영상서비스에대한품질보장을제공하기위해 DOCSIS 1.1/2.0 표준에서권고하는 Radio Frequency Interface Specification 규격의 QoS 기능을지원해야한다. 5. FTTH FTTH 가입자망기술은크게 AON(Active Optical Network) 및 PON(Passive Optical Network) 방식으로구분할수있다. 국내의경우 AON 방식은주로 CVNet, EZVill 등의 아파트 ISP' 에서제공하며, 주요통신사업자는 PON 방식을사용하여초고속인터넷가입자에게 FTTH 서비스를제공한다. [ 그림 16] FTTH 망구성방식 (GE-PON) RN(Remote Node): 국사와가입자간의중간노드로트래픽을분기하는스플리터가설치됨 OLT(Optical Line Terminal): 국사내에설치되는광전송로종단장치 ( 송수신기 ) ONT(Optical Network Terminal): 최종사용자에게인터페이스를제공하는광통신망종단장치 ONU(Optical Network Unit): 광통신망의가입자집선장비 ( 다수 port 의스위치형태 ) AON 방식은아파트동단자에위치하는 L2 스위치에서가입자댁내까지광케이블 (100Base- FX) 이직접인입된다는점에서광랜서비스와구별된다. 그러나망구성방식및프로토콜 2) UGS/AD(Unsolicited Grant Service with Activity Detection): 음성의묵음구간을감지하여서비스되는 VoIP 서비스제공을위한상향스캐줄링방식 3) rtps(real-time Polling Service): 실시간서비스제공을위한상향스캐줄링방식 4) nrtps(non-real-time Polling Service): FTP 등과같이 Bursty 한데이터서비스제공을위한상향스캐줄링방식 5) BE(Best Effort): 최선형데이터서비스제공을위한상향스캐줄링방식 34 정보통신정책

BcN 유선망서비스 QoS 기술 스택은광랜가입자망과동일하므로, QoS 적용기술및방식도광랜가입자망과같다. 즉, 가입자댁내에서아파트 MDF에위치하는 L3 집선스위치까지는이더넷 QoS(802.1p) 를사용하고, L3 집선스위치에서 BRAS까지는 IP DiffServ QoS(DSCP) 를사용하여 QoS를제공한다.

17 BcN 유선망서비스 QoS 기술 스택은광랜가입자망과동일하므로, QoS 적용기술및방식도광랜가입자망과같다. 즉, 가입자댁내에서아파트 MDF에위치하는 L3 집선스위치까지는이더넷 QoS(802.1p) 를사용하고, L3 집선스위치에서 BRAS까지는 IP DiffServ QoS(DSCP) 를사용하여 QoS를제공한다. 반면에 PON 방식은한가닥의광섬유가수동광분배기 ( 스플리터 ) 를통해여러가닥의광섬유로분기되고, 각분기된광섬유에가입자가연결되어점-대 -다(point-to-multi- point) 방식으로구성된다. 국내통신사업자는가격경쟁력이있는 GE-PON(Gigabit Ethernet- Passive Optical Network) 방식의 FTTH 서비스를제공하고있다. [ 그림 16] 과 [ 그림 17] 은 GE-PON의망구성방식및프로토콜스택을나타내고있다. [ 그림 17] FTTH Protocol Stack(GE-PON) [ 그림 18] GE-PON 하향트래픽의 QoS 제공구조

GE-PON에서상향트래픽은 ONU( 또는 ONT) 가 OLT로부터데이터를전송할수있는타임슬롯 (time-slot) 을할당받는 TDM 방식을사용하고, 하향트래픽은 OLT에서전체가입자댁내의 ONU( 또는 ONT) 로브로드캐스팅으로전달된다. 앞의 [ 그림 18] 은 GE-PON 가입자망에서하향트래픽에대한 QoS 제공구조를나타내고있다.

18 GE-PON에서상향트래픽은 ONU( 또는 ONT) 가 OLT로부터데이터를전송할수있는타임슬롯 (time-slot) 을할당받는 TDM 방식을사용하고, 하향트래픽은 OLT에서전체가입자댁내의 ONU( 또는 ONT) 로브로드캐스팅으로전달된다. 앞의 [ 그림 18] 은 GE-PON 가입자망에서하향트래픽에대한 QoS 제공구조를나타내고있다. IPTV 서비스와같은방송형서비스는 OLT에서브로드캐스팅 LLID(Logical Link Identifier) 를사용하여전체 ONU에게전송되며, VoIP, VoD 및인터넷과같은유니캐스팅서비스는 ONU에게할당된 LLID를가지고전송된다. 다음 [ 그림 19] 는 ITU-T G.114 에서권고하고있는 GE-PON 방식의가입자망에서의상향트래픽에대한 QoS 제공구조를나타내고있다. [ 그림 19] GE-PON 상향트래픽의 QoS 제공구조 Ⅳ. 시사점및결론 PSTN 및 CATV 등과같은전용통신망은음성서비스또는영상서비스제공에적합하도록망이구축되어품질에대한이슈제기가적었다. 반면에 BcN은 IP 패킷기반망이가지는특성상최선형 (best effort) 서비스를제공하는초고속인터넷에서와같이별도의 QoS를제 36 정보통신정책

19 BcN 유선망서비스 QoS 기술 공하지않는다면, 실시간대화형의음성및영상서비스를제공할때에언제라도품질저하가발생할수있다. 따라서 BcN 환경에서실시간대화형의고품질멀티미디어서비스를제공하기위해서는품질관리가반드시필요하다. 대부분의 QoS 연구는데이터평면에서의 QoS 보장기술 (classification, queuing, scheduling, congestion control 등 ) 위주의연구가적용이진행되고있지만, BcN 서비스가확산되는시점에서는서비스평면과연동하여데이터평면의네트워크자원을동적으로할당및제어할수있는정책기반 QoS 제공구조 (policy-based QoS architecture) 인 RACF 같은자원관리기능이요구된다. ITU-T WG3 중심으로표준화를진행하고있는 RACF는서비스계층 (service stratum) 과전달계층 (transfer stratum) 사이에위치하면서자원예약, 수락제어, 게이트제어등 NGN/ BcN에서의 QoS를제공한다. 즉, 서비스제어기능과전달기능사이에서전달망의자원상태를고려하여서비스계층의요구를구체적으로 NGN/BcN에반영하여자원협상과할당을위한중재자역할을담당함으로써전달망제어기능을수행하게된다. RACF 는 IP 패킷기반전달망에서품질보장형서비스를지원하기위한망의제어구조에대한정의는물론이고음성전화와같은세션기반의품질보장을위한기능도정의하고있다. 국내의경우개별망중심의통신서비스를단계적으로 IP 패킷기반의 BcN으로통합을진행하고있다. KT, SK Broadband 및 LG 데이콤등대표적통신사업자들은시범적으로 MPLS QoS를제공하는 BcN 프리미엄백본망을별도로구축하여 VoIP 및 IPTV 등의일부프리미엄트래픽에대해서백본망구간에서만 QoS를적용하고, 가입자망구간에서는 QoS 적용이미비한실정이다. 현재유선가입자망이빠르게 50M급이상으로고도화되어네트워크전체구간이 BcN으로통합이진행되고있기때문에 VoIP 및 IPTV 등고품질멀티미디어서비스의원활한제공을위해서는가입자망에대한 QoS 기술적용이필수적이다. 참고문헌 [1] BcN 포럼, BcN 표준모델 v.2.2, [2] FTTH 기반 BcN 가입자망구축방향연구, 한국정보사회진흥원, [3] Data-Over-Cable Service Interface Specifications, DOCSIS 2.0 Radio Frequency Interface Specification, [4] Traffic Management Specification Version 4.1, ATM Forum, [5] IEEE 802.3ah task force, [6] The COPS(Common Open Policy Service) Protocol, RFC 2748,

20 [7] An Architecture for Differentiated Services, RFC 2475, [8] Migration to Ethernet-Based DSL Aggregation, DSL Forum TR-101, [9] A QoS Control Architecture for Ethernet-based IP access networks(tr-123.qos), ITU-T FGNGN-OD-00106, [10] ITU-T Recommendation Y.1541, Network Performance Objectives for IP-Based Services 38 정보통신정책

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untitled Cable Modem 2004.10 sgkwon@empal.com 1.... 1 2. CABLE MODEM?... 2 2.1.... 2 2.2. /... 3 2.3.... 4 3.... 5 3.1.... 5 3.1.1. TV, 2009 4 3... 5 3.1.2. TV Broadband... 5 3.1.3. NGNA... 6 3.2.... 7 3.2.1. TV