<첨단기술의 현장을 가다>11회-차세대 광통신(1)-캐나다 CANARIE를 찾아

최근 차세대 네트워크 시장선점을 위한 기술개발 경쟁이 갈수록 치열해지고 있다. 이러한 가운데 광통신 분야가 차세대 네트워크의 핵심기술의 하나로 부각되면서 미국과 캐나다·유럽의 통신업체들은 신기술 개발경쟁에 앞다퉈 나서고 있다. 본지는 선진국의 광통신 산업의 현황을 점검하기 위해 앞으로 4회에 걸쳐 광통신 분야에서 선진기술을 확보하고 있는 것으로 평가되고 있는 캐나다의 카나리와 노텔, 미국의 루슨트테크놀로지스와 니스트의 광통신 기술개발 현장을 소개한다. 편집자

컴퓨터대 컴퓨터 트래픽은 인간의 개입 없이 통신이 이루어지는 것으로 e메일 및 음성 메일뿐만 아니라 분산 웹 캐싱, 멀티 캐스팅, 데이터 베이스 동기화, 배치 처리 등과 같이 실시간 처리를 요구하지 않는 특성을 지닌다.

이같은 인터넷의 특성은 음성을 기반으로 하는 기존 통신 네트워크의 트래픽과 크게 다르다. 즉 기존 통신 트래픽은 포아송 분포 특성을 지니고 있으나 인터넷 트래픽은 프랙털 특성을 지니고 있다. 때문에 가입자 수요가 증가할수록 트래픽의 첨두치(peak)가 커져 요구되는 버퍼와 대역폭이 커지게 된다.

더욱이 기존 음성 트래픽의 증가는 매년 10% 내외다. 이에 비해 인터넷 트래픽은 6개월에 2배씩 폭발적으로 증가, 2000년 현재에도 북미지역의 경우 기간망 전체 트래픽의 75%, 유럽지역의 경우 50%를 차지하고 있다. 이러한 인터넷의 증가 추세는 당분간 지속되어 2002년 미국의 인터넷 트래픽은 약 35 Tb/s에 달하고, 2005년에는 음성 트래픽에 비하여 인터넷 트래픽이 약 23배에 달할 것으로 예상된다.

한편 광 네트워크에 파장분할다중(WDM)기술을 도입하는 경우 6개월마다 네트워크 대역폭이 2배로 증가할 것으로 예상된다.

따라서 이처럼 폭발적으로 증가하는 인터넷의 트래픽을 감당할 수 있는 방안으로 광 기술의 도입이 가장 경제적이고 현실적인 대안으로 간주되고 있다. 미국 및 캐나다 등지에서는 일찍부터 광을 이용한 인터넷 네트워크 연구와 시스템 구축 및 인터넷 시험운용에 따르는 제반 응용 연구에 박차를 가하고 있다.

이 중에서도 캐나다의 카나리(CANARIE)연구소에서 추진하는 인터넷 연구는 세계에서 가장 선두적인 위치에 있는 광 인터넷이다. 1996년까지 구축 및 운용하던 초기 CA*net은 1세대 인터넷 백본으로서 ATM을 기반으로 한 네트워크였다(IP over ATM/SONET).

이러한 네트워크 구축에 의해 산업체, 대학, 병원 및 정부 연구 기관들이 당시 신기술의 사용 경험, 시험과 새로운 서비스 가능성 개발에 역점을 뒀다.

또 1997년까지는 CA*netⅡ를 구축했는데 이 네트워크는 ATM 과 SONET/SDH라는 2개의 전기 계층을 광 계층 위에 수용하는 방식이다.

이보다 진보된 개념은 통신 사업자가 제공하는 ATM 및 SONET/SDH 계층을 이용하지 않고 IP 패킷을 직접 광 계층에 탑재하는 방식으로, 캐나다의 카나리에서 이 방식을 채택한 CA*net3를 설계하여 2002년까지 시범 운용을 할 계획이다.

이러한 네트워크는 지금까지 시험망인 CA*netⅡ와는 다른 개념에서 출발하고 있다. 즉, 지금까지 인터넷은 기존 통신망 계층인 ATM 및 SONET/SDH를 기반으로 활용했으나 이같은 2개의 전기 계층을 제거하고 광 계층 위에 직접 IP를 탑재하는 방식을 시도하고 있다. 이같은 개념을 기반으로 하더라도 기존 CA*netⅡ, CA*net과 계층간 호환성을 유지하는 구조를 지닌 형태다. 즉 이들의 연구 방식은 단순한 실험 망이 아니고 실제 사용될 수 있고 운용 가능하며 확장 가능한 네트워크가 되도록 하는데 치중하고 있는 것이다.

이 구조는 고밀도 파장 분할 다중(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)기술의 발달 및 다크 파이버(dark fiber) 개념의 도입과 웹(web)에서의 캐시(cache) 기법, 그리고 MPLS(Multi Protocol Label Switching) 기술 개발에 의해 가능하다.

다크 파이버 개념은 광 파이버 사용자가 물리적인 광 섬유 자체의 포설, 접속, 스플라이싱 등에 대해 신경을 쓰지 않고 단지 광 파이버의 파장을 차용해 사용하는 것이다. 다크 파이버 사용자는 포설된 광 케이블을 빌려서 사용하고, 또 그러한 광 케이블의 전송 파장에 대한 제어 권리를 보유함으로써 물리적인 매체의 관리 등에 대한 어려움에서 벗어날 수 있다.

이는 철도 자체는 기간 산업으로 이미 공급된 상태에서 철도 위를 달릴 수 있는 기관차의 운송 경로, 수하물 포장 방법 등은 수송 사업자 임의로 설정하는 것과 같다.

98년부터 시작된 CA*net3 연구는 2000년 캐나다 정부가 투자하는 3000만달러를 포함해 모두 1억2000만달러를 투입해 캐나다 전역에 14개의 기가(giga) POP(Point Of Presence)으로 구성된 노드가 서로 연결된 형태로 이루어진다.

CA*net3를 이용한 응용 서비스의 개발과 시험 내용으로는 원격 진료 서비스 및 원격 교육 등 사회 전반에 걸쳐 파급효과가 매우 큰 분야에서 진행하고 있다.

현재 시범 운용중인 CA*net3의 결과로 인터넷 트래픽 특성은 기존 통신의 트래픽과 크게 다르며, 또한 기존 통신망에서 제공하는 SONET/SDH를 사용하지 않더라도 패킷 전송에서 99.999%의 신뢰성을 확보할 수 있다는 확신은 얻었으나 장애 발생시의 신속한 복구 및 서비스 품질(QoS)에 대한 해결책은 아직 찾지 못하고 있다. 때문에 카나리는 이같은 문제를 해결하기 위해 CA*net4를 계획중에 있다.

CA*net4는 OXC가 기가 POP의 제어 범위에 있어 사용하는 파장의 크로스 커넥트 및 Add/Drop 기능까지 광 인터넷에서 제어할 수 있게 해 CA*net 3에서 해결하지 못했던 문제점들을 해결할 수 있는 방안중 하나가 될 것으로 기대를 모으고 있다.

이들의 궁극적인 목표는 장차 일반 가정까지 기가비트 이더넷이 가능하도록 함으로써 일반 주택 근처에 있는 폴(pole)마다 분배함을 설치하고, 원하는 가정에서 광 케이블을 접속하되, 가정의 기기는 기가비트급 인터넷 카드에 연결함으로써 각 가정의 인터넷 접속속도가 100 Mb/s 이상이 되도록 하는데 있다.

이러한 경우 집 근처의 폴과 각 가정의 접속 카드 사이의 광 케이블 포설 작업과 유지 보수 등을 대행하는 민간업체가 출현할 것으로 예측하고 있다. 이같은 배경에는 캐나다 정부의 기반 네트워크에 대한 규제 완화로 누구나 광 케이블을 포설하고 임대할 수 있는 기회가 주어졌기 때문이다. 또 신기술의 발달에 힘입어 장거리 고속 이더넷, 기가비트 이더넷, 100㎞까지 가능한 CWDM(Coarse WDM)기술이 가능해져 광 네트워크의 구성이 점차 용이해졌을 뿐만 아니라 고속 인터넷에 대한 수요가 증가하고 있기 때문이다.

미국과 캐나다에서는 인터넷 경제를 성장 가능성이 매우 큰 새로운 산업 분야로 확신하고 인터넷 경제를 지탱하는 인터넷 기반 구조를 구축하고 전자상거래에 필요한 정보 유통의 병목 현상을 미리 제거하기 위해 정부 주도하에 산업계와 학계, 그리고 연구기관 등이 합심해 연구개발에 매진하고 있다.

우리나라의 경우 일부 요소 기술에 해당하는 ATM/SDH기반의 WDM 기술, OADM 기술 및 장거리 광전송기술 연구는 ETRI 등에서 수행되고 있다.

그러나 인터넷 기반 구조에 광 인터넷을 도입하기 위해 필요한 전반적인 기반 구조 연구, 100채널 이상의 DWDM 기술, OXC 기술 및 WDM기반의 IP 전송 기술과 IP 처리 기술 등 요소 기술과 이러한 기술을 종합한 광 인터넷 기반 네트워크의 구축과 운용에 따르는 트래픽의 특성 분석 및 해결 방안에 대한 연구 등은 아직 체계적으로 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

「네트워크 기반 계층」과 「인터넷 응용체 계층」은 인터넷 경제 활동에 있어 고속도로 및 철도에 비교할 수 있는 국가 기간망에 해당하는 계층인 만큼 앞으로 이러한 내용에 대한 연구가 시급하다고 할 수 있다.

<캐나다 오타와=김성욱기자 swkim@etnews.co.kr 정은아기자 eajung@etnews.co.kr 강성수 ETRI 교환·전송기술연구소 책임연구원 sskang@etri.re.kr>