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1 IT 부품정보 FTTH 기술및시장동향 1. 개요광케이블을사용하는 FTTH 통신망은이론상데이터전송속도에제한이없으며, 구리선을이용하는기존초고속인터넷 (ADSL) 보다최소 10~50 배가량전송속도가빨라진다. 대용량데이터를전송할때시간의제약을받지않게되면인터넷이용방식이획기적으로변화하게될것이다. 즉, 전화, 인터넷, 케이블방송통신망을개별적으로설치하지않고 FTTH 하나로방송과통신을포함한모든서비스를처리할수있게된다. 키보드와마우스를이용해서인터넷을검색하는현재의검색방법은컴퓨터가사용자의음성을인식해서정보를찾아주는방식으로변화할것이고, 빛을이용해빈공간에마치실물처럼입체적인영상을보여주는 3 차원영상도가능하게되며, 이에따라정보이용에있어시간과공간의경계와한계가허물어지게될것이다. 유비쿼터스시대의초점은 All IP 화와함께네트워크, 서비스, 단말기에서동시에일어나는유무선통신ㆍ방송융합이다. 통신, 정보, 방송, 인터넷, 포털, 전자상거래사업자들은기존의개별시장이아닌하나의통합된시장을놓고상호경쟁과협력을펼쳐나가게될것이다. 특히통신과방송의융복합시장에서는방송사업자와통신사업자중누가 FTTH 를경쟁사보다먼저저렴하게선점하느냐가초기시장의승패를좌우하는중요한요소가될것으로예상되고있다. 빠른서비스제공을요구하는소비자성향으로볼때 FTTH 는무한한시장잠재력을내포하고있으며, 차세대성장동력으로발전할수있다는점에서매우중요한기술이자서비스이다. 2. FTTH 기술개요광가입자망에는가입자거주건물까지광케이블을포설하는 FTTO(Fiber To The Office), 수요밀집지역까지광케이블을포설하는 FTTC(Fiber To The Curb), 가입자기기까지광케이블을포설하는 FTTH(Fiber To The Home) 가있다. FTTO 는일반적으로하나의건물에하나의가입자용광전송장비 (Remote Terminal: RT) 를설치하며, 국내에서는광가입자전송시스템 FLC(Fiber Loop Carrier)-A, B 형의광가입자전송장치를이용해 FTTO 를구축하고있다. * 본내용과관련된사항은 IITA 정보인프라팀문병주팀장 ( , bjmoon@iita.re.kr) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITA 의공식적인입장이아님을밝힙니다

2 주간기술동향통권 1294 호 광가입자 (FTTH/B/C) Packet(ATM, IP) 기반 가입자선로 반송속도 1Gbps 1Mbps 음성 동선전화 디지털반송 DLC T1 전용선 광전송디지털가입자 TDM 기반 NGDLC FTTO, FTTC ISDN, HDSL Integrated Service (NB & BB, Wire & Wireless) ADSL FTTH/B/C ATM or Ethernet VDSL < 자료 >: 한국광산업진흥회, ( 연도 ) ( 그림 1) 광가입자망기술의발전단계 FTTC 는가입자쪽에 ONU(Optical Network Unit) 를설치하고, ONU 로부터가입자까지는기존의동선을사용한다. 하나의광전장비 (Host Digital Terminal: HDT) 와다수의 ONU 가접속되고하나의 ONU 는다수가입자를대상으로서비스를제공하여가입자까지점대점 (Point To Point) 형태로서비스를제공한다. FTTH 는궁극적으로일반가정까지광통신을구축하는기술을의미하며, 각가정에구축된광통신을통해최소 100Mbps 이상기가비트급의속도를지원할수있는기술을말한다. 지금까지광인터넷으로서비스된광랜은아파트단자함까지만광으로연결되고가정까지는랜 (LAN) 선으로구축되는방식으로유사 ( 類似 ) FTTH 라고한다. 랜선은여러사용자가공유하는방식이므로, 가입자수가늘어나면속도가저하되는단점이있다. FTTH 는음성, 데이터, 방송등의서비스이용을위한가입자망을광가입자망으로단순화함으로써통합적인서비스, 즉 TPS(Triple Play Service) 를제공할수있는것이특징이다. FTTH 는이론적으로대역폭에한계가없어모든통신ㆍ방송서비스들을하나의광케이블을통해제공할수있다. 기존광통신구조가복잡하고장비가고가라유지보수와운영에어려움이따른다면 FTTH 는댁내까지직접광섬유로연결해망운영비용이저렴하고유지보수가거의필요없으며, 하나의광케이블을여러가입자가이용해도속도에영향을미치지않는장점이있다. 현재의 VDSL 이나케이블 TV 망인광동축케이블 (Hybrid Fiber Coaxial Cable: HFC) 에서도 TPS 를제공할수있는기술지원이가능하지만, 기본적으로전화선과방송선이갖는취약성으로인해통신사업자가궁극적으로지향하는가입자망은 FTTH 라할수있다. FTTH 는기존의

3 가입자망구축에비해초기투자비용이다소높다는단점이있으나, 사업자에게는새로운서비스제공을통한신규사업기회를줄뿐만아니라안정된네트워크품질로인해운용유지보수비용의혁신적절감이가능하므로세계주요통신사업자들은 FTTH 망구축에힘을기울이고있다. 가. FTTH 구현방식비교 FTTH 구현방식은크게 Home Run, AON(Active Optical Network), PON(Passive Optical Network) 의 3 가지로분류한다. AON 과 PON 의차이, 즉능동이냐수동이냐는중간에전원이들어가는증폭기 ( 앰프 ) 가있느냐없느냐의차이이다. 광케이블은속이투명한물질로꽉찬섬유로여기에빛을한쪽에서쏘면그빛이이섬유안에서계속내부벽에반사되며나아가는데, 멀리가면빛이점점힘을잃게된다. AON 은중간에증폭기를두어약해진빛을다시살려서또쏘아주는방식이며, PON 은이증폭기대신에여러군데로뿌려주기위한분산기즉, 스플리터 (Splitter) 가달려있게된다. PON 방식은가까운곳에만이용가능하다. Home Run 구조는점대점구조라고도부르며, 국사에서각가입자댁내까지광케이블이포설되는망구조이다. 각가입자는특정광링크를점유하게되므로가입자간충돌이발생하지않 Home Run 방식 WDM-PON 방식 AON 방식 (Ethernet Switch) Passive Splitter < 자료 >: blog.naver.com/llink TDMA-PON 방식 (A/E-PON) ( 그림 2) FTTH 를구성하는네트워크방식의분류

4 주간기술동향통권 1294 호 지만, 자원공유도가가장낮아투자비가크게증가하는단점이있다. Home Run FTTH 는매우단순하고 FTTH 본래의미에제일부합하는구조이지만, 국사에서댁내까지 2N 또는 N 개의광케이블포설이필요하고장치측면에서는 2N 개의광모듈이필요하며, 이로인해너무많은광케이블이소요되어간선망및분배망에서의광선로, 분배함의수요능력을초과하게된다. AON 방식은 IEEE802.3 표준에서정의한이더넷통신기술을사용하며, 5km 이상의연결거리를보장하는 100B-FX 또는 100/1000B-LX 를사용할수있다. 또한이더넷패킷을스위칭함으로써목적지까지데이터를전달하기때문에스위칭노드간에는점대점의 MAC(Medium Access Control) 기능을수행하게된다. 기존의이더넷기술을그대로채용함으로써 FTTH 만의고유한 MAC 기술이필요하지않아경제성이있으며, 더불어능동소자를사용하기때문에국사에서가입자까지의거리가멀어도전송신호크기를 RN 에서재생시키기때문에전송에문제가없는장점이있다. 반면외부에능동소자를두기때문에운용관리측면에서많은문제가있으며, RN 에전원을공급해야하고, RN 설치를위한상면을확보해야하는문제가있고, 장애고장시비효율적인단점이있다. PON 은 Home Run 과 AON 방식의문제점을개선하여외부환경에능동소자대신전원이필요하지않은수동광소자를사용해국사에서 RN 까지연결되는단일광케이블을분기시켜가입자에게연결하는방식이다. 광케이블의과다한소요를방지하는동시에능동소자를외부환경에노출시키는데따른단점을제거함으로써 FTTH 서비스에가장적합한기술로기대를모으고있다. PON 기술은크게시분할다중방식의 TDM-PON 과파장분할다중방식의 WDM-PON 으로구분된다. PON 의전형적구조는 CO(Central Office) 에 OLT(Optical Line Termination) 가설치되고, 1:n 의광분기기 (Optical Star Coupler) 를통하여 OLT 에다수의가입자장치인 ONU 가연결되는것이다. 예를들어 32 대의 ONU 가공유하는경우전송속도가 1Gbps 의 PON 이라면, 1 가입자당최저 30Mbps 정도의대역을확보할수있다. 나. PON 방식 FTTH 기술의분류 PON 방식 FTTH 기술은 TDM-PON, WDM-PON 로나뉘며, 다시 TDM-PON 은 BPON (Broadband PON), GPON(Gigabit PON), GE-PON(Gigabit Ethernet PON) 으로, WDM-PON 은 DWDM(Dense WDM), CWDM(Compact WDM) 으로분류된다. TDM-PON 은각가입자가서로다른시간영역을사용하는시분할다중접속 (Time Division Multiple Access: TDMA) 방식을사용하여 1:N 의광섬유공유매체에서서로다른가입자가송신한데이터간의충돌을방지하는기술이다. 사용하는통신프로토콜, 동작속도에따라 BPON,

EPON, GPON 등다양한 TDM-PON 방식이표준화되어있다. B-PON 은 PON 중에서세계최초로실용화된서비스로 1999 년 6 월에일본의 NTT 가 ITU-T 에서제정한국제표준사양으로 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 전용선서비스를시작하였다. B-PON 은기존의모든전기통신서비스를수용하는것을목적으로한다.

GE- PON 은 FTTH 서비스를저가에고속으로실현할수있는최신기술로서 IEEE 802.3ah 가 2004 년 6 월에고속광접속방식의하나로표준화하였다. PON 기술을채용, 전송속도가 1Gbps 의고속, 이더넷프레임상태로송수신을한다는것이주요특징이다. 정식명칭은 EPON 이지만기가비트를강조하기위해 GE-PON 으로부른다.

5 EPON, GPON 등다양한 TDM-PON 방식이표준화되어있다. B-PON 은 PON 중에서세계최초로실용화된서비스로 1999 년 6 월에일본의 NTT 가 ITU-T 에서제정한국제표준사양으로 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 전용선서비스를시작하였다. B-PON 은기존의모든전기통신서비스를수용하는것을목적으로한다. 전화서비스의음성이나모든이더넷데이터신호를고정길이인 ATM 셀에분할해전송하는구조이다. GPON 은모든전기통신서비스를수용한다는 B-PON 의목적은살리되, 이더넷프레임을효율적으로수용할수있는프레임구성을채택함으로써비용을절감한방식이다. ATM 이외의서비스를 GEM(G-PON Encapsulation Method) 라는새로운가변장프레임에수용하고있다. GE- PON 은 FTTH 서비스를저가에고속으로실현할수있는최신기술로서 IEEE 802.3ah 가 2004 년 6 월에고속광접속방식의하나로표준화하였다. PON 기술을채용, 전송속도가 1Gbps 의고속, 이더넷프레임상태로송수신을한다는것이주요특징이다. 정식명칭은 EPON 이지만기가비트를강조하기위해 GE-PON 으로부른다. WDM 광전송기술은서로다른곳에서온다양한데이터를하나의광섬유에파장을달리하여싣는기술이다. 한명의가입자에하나의파장을할당하여 10Gbps 가넘는광대역전송이가능하며, 전송로는복수가입자가공유하지만다른가입자에게영향을주지않는독립적인서비스설정이가능해타방식의 PON 에비교해유연한광접속망을구축할수있다. WDM-PON < 자료 >: 日經 Business Publication, ( 그림 3) PON 기술의발전

6 주간기술동향통권 1294 호 은비록물리적으로는모든 ONU 가하나의광섬유를공유하지만논리적으로는 OLT 와 ONU 간에점대점통신을한다. 따라서통신의보안성이높고전송형태에제약이없으며, 각 ONU 가요구하는별도의통신서비스또는통신용량의확대를쉽게수용할수있으며, 임의의 ONU 고장으로인해전체 PON 시스템이다운되는경우는발생하지않는장점을지닌다. WDM 보다향상된기술을고밀도파장분할다중화 (Dense Wavelength Division Multiplexing: DWDM) 라고하며향후광통신의중심기술이될것으로전망된다. 일반적으로광섬유하나에 8 개이하의파장을실으면 WDM, 8 개이상이면 DWDM 으로분류한다. 메트로접속망에서는코어망만큼의트래픽양이필요하지않기때문에고가의 DWDM 기술을쓰는것이비용대비효율면에서적합하지않다. 이를위해가입자망쪽에서낮은설치가격으로수파정도의다중을통해전송할수있도록하는기술이 CWDM(Compact WDM) 이다. 초기의 CWDM 시스템에서는적용영역이제한되는단점이있어지방자치단체나대학등한정된영역에서만사용했으나, 2003 년에 2.5Gbps 속도로 80km 이상의전송거리를실현한광트랜시버 (Optical Transceiver) 가상용화되면서최근에는통신사업자의메트로망에도입하는방안이진행되고있다. 3. FTTH 시장동향 FTTH 구축은일본을제외하고는현재까지전세계적으로초기수준이지만, 기존초고속인터넷회선과의차별화를이끌어내며, 빠른성장세를보이고있다. 시장조사회사인 Heavy Reading 에의하면, 전세계 FTTH 가입자수는 2006 년 1,100 만가구에서 2011 년에는약 8,600 만가구에이를것으로내다보고있다. 특히, 아시아시장은 2011 년까지 FTTH 가입자가 5,900 만가구에이르러가장두드러진성장세를보일전망이며, 미국과 EMEA(Europe, Middle East, and Africa) 지역이나머지 2,700 만가구를비슷한수치를기록할것으로전망하고있다. 아시아지역비중이현저히높은것은전세계 FTTH 시장을일본이주도하고있기때문이다. 시장조사회사인 IDC 에의하면, 2005 년전세계광네트워킹시장은 2004 년에비해 54.2% 의큰폭의성장세를기록하며, 79 억달러에이르렀다. 이러한성장세는주로메트로 WDM 시장이큰폭으로성장한데기인한것이다. IDC 에따르면, 전세계광네트워킹시장은 2005 년 79 억달러에서 2010 년에는 139 억달러로확대될것으로보이며, 이는통신시장의평균성장치를크게앞서는연평균 12% 에이르는높은성장률이다. IDC 에의하면, 광통신장비, 특히 PON 장비시장은연평균 19.6% 의성장률을보이며,

7 < 표 1> 세계광네트워킹지역별매출액 ( 단위 : 백만달러 ) ~2010 CAGR(%) 북미 2,459 2,865 3,377 3,842 4,065 4, 성장률 (%) NA 점유율 (%) EMEA 2,948 3,420 3,799 4,203 4,590 4, 성장률 (%) NA 점유율 (%) 아태지역 1,949 2,310 2,638 3,122 3,541 3, 성장률 (%) NA 점유율 (%) 기타 , 성장률 (%) NA 점유율 (%) 합계 7,904 9,242 10,553 12,007 13,114 13, 성장률 (%) NA < 자료 >: IDC 년 10.6 억달러규모에서 2010 년 25.9 억달러로성장할전망이다. PON 기술과관련하여지 역별로는미국은 BPON 기술을중심으로시험을하고있으나, 향후 GPON 으로변경할계획을 < 표 2> 세계 PON 가입자장비지역별매출액 ( 단위 : 백만달러 ) ~2010 CAGR(%) 북미 성장률 (%) NA 점유율 (%) EMEA 성장률 (%) NA 점유율 (%) 아태지역 , , , 성장률 (%) NA 점유율 (%) 기타 성장률 (%) NA 점유율 (%) 합계 1, , , , , , 성장률 (%) NA < 자료 >: IDC

8 주간기술동향통권 1294 호 ( 단위 : 만회선 ) 3,000 2,500 2,000 1,500 1, < 자료 >: 일총무성, CATV DSL FTTH Broadband 합계 1, , , , ( 그림 4) 일본브로드밴드가입자추이 2, , , , 갖고있으며, 일본은 NTT 가주도하는 EPON 기술이향후에도주류를이룰것으로보인다. 유럽과일본을제외한아태지역은 EPON 과 BPON 기술을중심으로전개될전망이다. FTTH 서비스를선도하고있는일본은 2006 년 6 월말현재브로드밴드가입자수가 2,000 만명을넘어선 2,420 만명이며, 이중 FTTH 가입자수가 630 만명으로브로드밴드전체가입자의 20% 를넘어선것으로나타났다. 특히, 순증가입자의경우, 2006 년 2 사분기에 DSL 이 2 만명감소한데반해 FTTH 는 85 만명이늘어나는등큰폭의성장세를나타내고있어앞으로도세계 FTTH 시장을선도할것으로보인다. 4. 결언광대역서비스의증가와인터넷의수요를가입자에게원활하게제공하기위해서는이론적으로무제한의데이터를처리할수있는광가입자망의구축이필수적이며, 이런측면에서 FTTH 가전세계적으로주목받고있다. 비단광접속망뿐아니라광네트워크기술의진화는광스위치 PON 광터미널로이어지는코어망에서가입자망까지의완전광화 (All Optical Network: AON) 를추구하는방향으로나아갈것이다. PON 을이용한 FTTH 망구축은초고속화, 대용량화및실시간화라는시장욕구를만족시켜줄뚜렷한대안으로부상하고있다. 해외통신사업자의경우단기적으로경제적효과가높은 G-PON, E-PON 중심의투자를하고있는반면, 국내통신사업자들은단기적으로는비용부담이있으나완전광화를실현할수있는 WDM-PON 기술에상대적으로과감한투자를하고있

9 으며, 기술적으로도앞선것으로평가받고있다. 앞으로, 광네트워크는새로운인터넷응용서비스의출현으로인해가속화될것이며, 따라서기존의통신사업자, 케이블사업자, ISP, 포털사업자의영역을넘어선새로운 ICP(Integrated Communication Provider) 의등장이필요하게될것이다

FTTH 기술발표

FTTH 기술발표 2 3 xdsl /UTP FTTH / 2002 2005 2010 2 Mbps 6 Mbps 100Mbps * 10 Mbps 45Mbps 155Mbps FTTO / FTTD / Digital (DBS) 53Mbps/4km LMDS ADSL : Asymmetric Digital Subscriber Line HDSL : High speed Digital Subscriber