해피레포트 - [테마특강]전송 네트워크의 진화

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[테마특강]전송 네트워크의 진화

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◇네트워크 구조=대규모의 네트워크는 대용량의 트래픽을 효율적으로 운용하기 위해 운용 도메인을 나누어야 할 필요가 있다. 전통적으로 네트워크는 수직적으로 백본(backbone), 리저널(regional), 메트로(metro), 그리고 액세스(access) 네트워크로 나누어진다. 이 글에서는 코어, 메트로, 액세스, WAN, MAN 이란 용어는 혼돈을 방지하기 위해 사용하지 않기로 한다. 예를들어 MAN 서비스 업체는 코어가 실제로는 메트로 백본을 뜻할 수 있으나 일반적인 네트워크 사업자들에게는 코어는 기간망, 또는 국제망으로 정의된다. 이 글에서 정의는 아래와 같다. ▲코어 네트워크: 기간망과 국제관문, 국제 기간망 네트워크 ▲메트로 코어 네트워크: 지역망 네트워크에 해당 ▲메트로 액세스 네트워크:약 30km 이내의 시내망. 메트로의 구분은 트렁크 익스체인지(trunk exchange)와 클래스(class) 4 스위치 위치에 해당 ▲액세스 네트워크: 약 4km 이내의 라스트 마일(last mile) 네트워크로 가입자 종단 장치와 메트로 엣지(metro edge) 간 연결. 메트로 엣지에서는 일반적으로 MDF 나 클래스5 스위치가 존재. 그림Ⅰ 위의 정의는 전통적인 전송, 교환 네트워크의 구조를 반영한다. 물론 모든 네트워크가 양파 껍질과 같이 정확히 한 레이어 한 레이어로 구분이 될 수는 없으며 어느 정도 오버랩된다. 결과적으로 일부의 코어, 메트로, 액세스 노드들은 동일한 장소에 존재할 수 있다. 사업자 네트워크의 구조를 정의하는 데 가장 중요한 요소는 전송 네트워크가 어떠한 종류의 서비스를 지원해야 하는지를 정의하는 것이다. 가장 최적의 네트워크 구조는 기존의 음성 서비스를 유지하며 최소한의 투자로 새로운 데이터 서비스를 함께 제공할 수 있는 네트워크를 구성할 수 있어야 한다. 이런 상황에서 여러 가지 종류의 서비스를 지원하는 가장 최적의 전송 네트워크를 구성할 수 있는 기술은 동기식 전송 기술(이하 SDH)이다. SDH 기술에서는 여러 종류의 다른 서비스, 음성, PDH-유사 동기 계위, 전용선, IP, 이더넷, 비디오 등을 적용할 수 있는 표준화가 이미 이루어져 있으며 지속적으로 새로운 서비스를 위한 표준화가 이뤄지고 있다. 추가적으로 네트워크의 구조 역시 비용요소에 가장 큰 영향을 끼친다. 일반적으로 설비투자비용에 비해 네크워크의 개념을 소홀히 여기지만, 유지 보수 비용은 전체 비용 중 약 70%를 자치한다. 장비운용 비용에 영향을 주는 요소는 일반 운용 비용, 네트워크 유지보수와 마이그레이션, 서비스 개통, 예비 수량과 고장 수리 비용, 교육, 계획 등이다. ◇데이터 인식과 MSPP=최근의 가장 중요한 쟁점은 어떻게 IP 트래픽을 가장 효율적으로 전송할 것인가 하는 것이다. IP 트래픽이 피지컬 레이어(Physical Layer)에 매핑되기 전의 소스 데이터는 여러 네트워크 레이어 또는 여러 매핑을 통해 여러가지 다른 서비스로 이루어져 있으므로 인터넷 데이터를 직접 WDM 이나 파장에 올려 전송하는 것은 불가능하다. 그림Ⅱ IP 와 SDH를 데이터 링크 레이터(data link later)에서 결합시키는 방법은 여러 가지가 있다. 이들 중에 가장 일반적인 기술들은 ATM, PPP, MPLS 등이다. ATM을 SDH 의 VC 에 매핑하는 기술은 이미 표준화가 잘 정의되어 있지만, 이 표준에서는 ATM 셀 내의 내용이 IP 이던 다른 종류의 디지털 신호인지는 논의되지 않는다. IP 나 ATM 신호들이 적절한 방법으로 SDH 의 VC 에 매핑된다면 전송 장비에서는 모든 신호들은 신뢰성있게 전달할 수 있다. 비록 IP 라우터나 ATM 스위치들이 적절한 인터페이스로 연결되어 있다고 해도 단지 포인트 투 포인트(point to point) 형태의 네트워크이며 단지 순수 IP/ATM 트래픽 전송을 위한 전용으로 할당한 추가 네트워크가 필요하다. 비용, 보안, 유연성, 장비간의 호환, 전송 지연시간 등을 고려할 때 가장 효율적인 솔루션은 SDH 네트워크에서 데이터 서비스의 내용에 적합하게 운용하는 것이다. PoS(패킷 오버 SDH)는 데이터 패킷을 SDH/SONET 프레임을 통해 전달하는 효율적인 방법을 제공한다. PoS 의 오버헤드는 약 3%로 ATM 의 15% 보다 훨씬 적다. PoS 는 RFC2615 으로 규정된 하이 레벨 데이터 링크 콘트롤(HDLC)-라이크 프레이밍 기술을 이용한다. 이 방식은 효율적인 패킷 경계 식별(packet delineation) 과 오류 정정 기능을 제공한다. EoS(Ethernet over SDH)는 여러 표준화 기구에서 회선 기반 구성에서의 가장 최적화된 이더넷 전송 방법을 개발하기 위해 연구되어 왔는데, 그 결과 매우 비용 효율적인 유연한 대역폭 관리까지 가능해졌다. MSPP 를 구성하는 기본 표준은 ITU-T G.7041, Generic Framing Procedure 에서 패킷 데이터를 SDH 에 매핑시키고 ITI-T G.707 에서 규정하는 Virtual Concatenation 를 이용하여 대역폭의 효율적인 대역폭 관리를 하며 ( e.g. m x VC12(2Mbps) , n x VC3(45Mbps), k x VC4(155Mbps) ) ITU-T G.7041 Link Capacity Adjustment Scheme 으로 hitless 대역폭 증가 감소를 지원한다. 이 세가지가 Next Generation SDH/SONET 을 구성하며 추가적으로 IEEE 802.3d/w/s 의 Spanning Tree Protocol, IEEE 802.1p/q 의 VLAN, IETF 의 MPLS, ATM, Digital Video (SDI) 등을 추가로 서비스 하며 MSPP, Multi Service Provisioning Platform 을 구성해 준다. ◇SDH의 재사용=현재의 전송 네트워크는 SDH/SONET이 전 세계적으로 이용되고 있다. 기본적으로 네트워크들은 3가지 계층적 구조, 기간망(backbone), 간선망(regional) 또는 메트로, 그리고 access로 구분된다. 어떤 경우에는 두 가지 망이 하나로 통합되기로 하고 반대로 하나의 망이 두 가지로 나누어 지기도 한다. SDH/SONET는 새로운 서비스와 다양한 신호를 받아 들이기 위한 네트워크 유연성을 증대시키고, 표준화를 따르며 운용관리 기능을 강화함으로써 총 소유 비용을 절감하며, 장애 위치 파악이나 장애 복구 및 보호 절체 등을 이용하여 전체 네트워크 서비스의 질을 향상 시키기 위해 개발 되었다. 최근 몇 년간 인터넷의 증가, 이동 통신의 발달, 통신 시장의 자유화 등으로 인해 네트워크의 용량은 비약적으로 증가해 왔으며, 현재에는 기존에 단순히 대역폭만을 요구해오던 네트워크의 특성이 점점 패킷 중심의 네트워크로 변화해 가고 있다. 전송 네트워크 역시 이런 추세를 따라야 하며 또 다른 한편으로는 이미 설치되고 개발되어 온 기존의 기술 역시 최대한 활용을 하여야 한다. 이런 관점에서 다음과 같은 분야가 핵심이 되고 있다. ▲대역폭: 새로운 광케이블을 포설하는 방법은 시간적, 경제적 제약을 고려해 제외하고 일단 TDM 에서 용량을 높이는 방법이 있으며 또한 WDM 과 erbium doted fiber amplifier (EDFA) 를 이용하여 용량을 늘리는 방법이 있다. TDM 에서는 현재 소자들의 물리적 한계로 40Gbps 가 최대 전송 용량으로 거론되고 있다. WDM 의 경우는 하나의 광케이블에 수 테라 비트의 데이터를 전송 할 수 있다. 그러나 WDM 의 경우 단순히 point to point 링크에 전송 용량만을 증대 시키며 오늘 날에는 단지 추가적인 물리적 계층으로 인식한다. 또한 WDM 은 네트워크내의 유연성을 제공할 수 없다. 이 때문에 ITU-T G.709에서는 optical transport hierarchy (OTH) 규정하였다. 이를 통해 네트워크내에 광파장 단위의 분기 결합 기능을 제공 할 수 있다. ▲데이터 인식. MSPP.: 일단의 유연성과 상호 연동성을 제공하기 위해 제창된 표준들이 ITU-T G.7041 GFP(Generic Framing Procedure) 과 G.7042 LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme) 그리고 G.707 내에서 규정된 가상 연접(virtual concatenation) 이다. GFP 에서 패킷 데이터를 전송 계층으로 매핑을 하며 VCAT(virtual concatenation )과 LCAS 에서는 대역폭의 증감을 유연하게 조절할 수 있도록 한다. 위에서 설명한 바와 같이 MSPP 만 기존 전송 장비에서 TDM 기본의 신호 외에 추가적으로 데이터 서비스를 지원하는 것으로 ATM, Ethernet 서비스(Layer1/Layer2), Digital Video 등등을 추가로 효율적으로 제공한다. ▲Automatically Switched Optical Networks (ASON): 오늘날의 SDH/SONET 네트워크는 end to end 회선 설정, 품질 관리, 장애 관리를 중앙 집중식 Network Management System (NMS)로 구현한다. 그러나 현실적으로 하나의 사업자는 복수개의 벤더 장비들로 구성되어 복수개의 NMS 가 필요하며 따라서 종단간의 회선을 하나 설정하는 데에 는 많은 시간이 소요된다. 초기 SDH/SONET에서 추구하던 복수 기술, 복수 장비 공급자간의 상호 연동성이 완전하게 지원되지 않는다는 것이다. 이를 극복하기 위해 ITU-T나 IETF 등에서 새로운 표준을 제시하기 시작했다. 이런 표준의 가장 핵심 목표는 기간망 IP 라우터, Ethernet 스위치, ATM 스위치 등과 전송 네트워크간의 효율적인 네트워크 엔지니어링이다. ITU-T 에서는 제어 평면(control plane)으로 기술하며 이에 따른 기술이 ASON이다. 차세대 SDH/SONET 네트워크에 대한 발전 및 설계 방향은 일관적이고 상호 연동성이 높은 네트워크로 설계, 복수 네트워크 기술과 복수 벤더 사이의 연동을 위한 표준화된 네트워크 기술 적용되어야 한다. 이미 설치되어 있는 네트워크 장비와의 연동 및 추후의 새로운 기술을 쉽게 적용 시킬 수 있어야 하고, 가능한 간단하면서 유연성을 갖추고 있으면서 추후의 타 네트워크와의 연동을 위한 bandwidth on demand 에 대한 준비와 더불어 새로운 표준 인터페이스에 대한 대비가 가능하게 설계 되어야 한다. <최동율 dongyule.chor@alcatel.co.kr> 최동율 차장 한국알카텔 광전송사업부 <필자 약력> 1993.경희대학교 원자력공학과 공학학사 1995.브라운대 전자공학과 공학석사 1995∼ 2001.2 한국전자통신연구원 광통신연구부 2001.3∼ 2001.6. Sycamore Networks 2001.7.∼ 한국알카텔

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