관련 자료에 따르면 전 세계 FTTH/FTTP/FTTB 광대역 사용자 비율은 2025년에 59%에 달할 것으로 예상됩니다. 시장 조사 기관인 포인트 토픽(Point Topic)의 자료는 이러한 추세가 현재 수준보다 11% 증가한 수치임을 보여줍니다.
포인트 토픽은 2025년 말까지 전 세계 유선 광대역 인터넷 사용자가 12억 명에 달할 것으로 예측합니다. 실제로 지난 2년 동안 전 세계 광대역 인터넷 사용자 수는 이미 10억 명을 넘어섰습니다.
이러한 사용자 중 약 89%는 전 세계 상위 30개 시장에 집중되어 있습니다. 이들 시장에서 FTTH 및 관련 기술은 주로 xDSL의 시장 점유율을 잠식할 것이며, xDSL의 시장 점유율은 예측 기간 동안 19%에서 9%로 하락할 것으로 예상됩니다. FTTC(Fiber to the Building), VDSL, 그리고 DOCSIS 기반 하이브리드 광섬유/동축 케이블(HFC)의 총 사용자 수는 예측 기간 동안 증가하겠지만, 시장 점유율은 비교적 안정적으로 유지될 것입니다. 이 중 FTTC는 전체 연결 수의 약 12%, HFC는 약 19%를 차지할 것으로 전망됩니다.
5G의 등장으로 예측 기간 동안 유선 광대역 애플리케이션이 위축될 것으로 예상됩니다. 하지만 5G가 실제로 상용화되기 전에는 시장에 미치는 영향을 정확히 예측하기는 어렵습니다.
본 논문에서는 우리나라 주거 지역의 특성을 바탕으로 PON(수동 광 네트워크) 접속 기술과 AON(능동 광 네트워크) 접속 기술을 비교하고, 중국 주거 지역에 적용 시의 장단점을 분석한다. 또한, 우리나라 주거 지역에 FTTH 접속 기술을 적용할 때 발생하는 몇 가지 주요 문제점을 밝히고, 우리나라에 적합한 FTTH 응용 기술 개발 전략에 대해 간략히 논의한다.
1. 우리나라 FTTH 목표 시장의 특징
현재 중국에서 FTTH(광섬유 집적회로)의 주요 목표 시장은 대도시, 중소도시의 주거 단지 거주자들입니다. 도시 주거 단지는 일반적으로 정원형 주택 단지이며, 다음과 같은 특징이 있습니다. 높은 가구 밀도, 단일 정원형 주택 단지는 보통 500~3,000가구, 심지어 수만 가구가 거주하는 곳도 있습니다. 주거 단지(상업 건물 포함)에는 일반적으로 단지 전체에 통신 접속 장비 설치 및 회선 인출을 위한 통신 설비실이 마련되어 있습니다. 이러한 구성은 통신 사업자들이 경쟁하고 다양한 통신 서비스를 통합하기 위해 필수적입니다. 통신 설비실에서 사용자까지의 거리는 일반적으로 1km 미만입니다. 주요 통신 사업자와 케이블 TV 사업자는 일반적으로 주거 단지 또는 상업 건물의 통신 설비실까지 소규모 코어(일반적으로 4~12코어) 광케이블을 설치해 놓았습니다. 단지 내 주거 통신 및 CATV 접속을 위한 케이블 자원은 각 사업자가 소유합니다. 우리나라 FTTH 목표 시장의 또 다른 특징은 통신 서비스 제공에 있어 산업 장벽이 존재한다는 점입니다. 통신 사업자는 CATV 서비스를 운영할 수 없으며, 이러한 현상은 향후 상당 기간 동안 변하지 않을 것으로 보입니다.
2. 내 나라에서 FTTH 접속 기술 선택
1) 우리나라에서 FTTH(광섬유 기반 주택) 애플리케이션에 사용되는 수동 광 네트워크(PON)가 직면한 문제점
그림 1은 이상적인 수동 광 네트워크(PON)의 네트워크 구조 및 배치도를 보여줍니다. PON의 주요 특징은 다음과 같습니다. 광 회선 단말기(OLT)는 통신 사업자 중앙 전산실에 설치되고, 수동 광 분배기(Splitter)는 사용자 측의 광 네트워크 장치(ONU)에 최대한 가깝게 설치됩니다. OLT와 ONU 사이의 거리는 통신 사업자 중앙 전산실과 사용자 사이의 거리와 같으며, 이는 현재 유선 전화 접속 거리와 유사하며 일반적으로 수 킬로미터에 달합니다. 분배기는 일반적으로 ONU에서 수십 미터에서 수백 미터 떨어진 곳에 설치됩니다. 이러한 PON의 구조와 배치는 다음과 같은 장점을 보여줍니다. 중앙 전산실에서 사용자까지 전체 네트워크가 수동 네트워크로 구성되어 있어, 중앙 전산실에서 사용자까지 연결되는 광섬유 케이블 자원을 대폭 절약할 수 있습니다. 또한, 일대다 방식이기 때문에 중앙 전산실의 장비 수와 규모를 줄일 수 있으며, 중앙 전산실 내 배선량도 최소화할 수 있습니다.
주거 지역에서 이상적인 PON(수동 광 네트워크) 배치는 통신 사업자의 중앙 전산실에 OLT(광학 전송 단말기)를 설치하는 것입니다. 분배기는 사용자에게 최대한 가깝게 설치해야 한다는 원칙에 따라 층별 배전함에 설치됩니다. 이러한 이상적인 배치는 PON의 고유한 장점을 부각시키지만, 다음과 같은 문제점을 야기합니다. 첫째, 중앙 전산실에서 주거 지역까지 고심도 광섬유 케이블이 필요합니다. 예를 들어 3,000세대의 주거 지역을 1:16의 분기비로 계산하면 약 200심도의 광섬유 케이블이 필요하지만, 현재 사용 가능한 광섬유 케이블은 4~12심도에 불과하여 추가 설치가 매우 어렵습니다. 둘째, 사용자가 통신 사업자를 자유롭게 선택할 수 없고, 단일 사업자가 제공하는 서비스만 이용할 수밖에 없어 사업 독점이 불가피합니다. 이는 사업자 간 경쟁을 저해하고 사용자의 이익을 효과적으로 보호하기 어렵게 만듭니다. 셋째, 바닥 배전함에 설치되는 수동 광 분배기는 분배 노드를 매우 분산시켜 할당, 유지 관리 및 운영을 매우 어렵게 만들며, 거의 불가능에 가깝습니다. 넷째, 단일 PON의 커버리지 내에서 사용자 접속률이 100%에 도달하기 어렵기 때문에 네트워크 장비 및 액세스 포트의 활용도를 향상시키는 것이 불가능합니다.
주거 지역의 수동 광 네트워크(PON)의 현실적인 배치: OLT와 스플리터는 모두 주거 지역의 컴퓨터실에 설치됩니다. 이러한 현실적인 배치의 장점은 다음과 같습니다. 중앙 컴퓨터실에서 주거 지역까지 저심도 광섬유 케이블만 필요하므로 기존 광케이블 자원을 충분히 활용할 수 있습니다. 주거 지역 전체의 접속 회선이 주거 지역 컴퓨터실에 설치되어 사용자가 원하는 통신 사업자를 자유롭게 선택할 수 있습니다. 통신 사업자 입장에서는 네트워크 할당, 유지 관리 및 운영이 매우 간편합니다. 접속 장비와 패치 패널이 동일한 셀실에 있으므로 장비의 포트 활용률이 크게 향상되고, 접속 사용자 수 증가에 따라 접속 장비를 점진적으로 확장할 수 있습니다. 그러나 이러한 현실적인 배치에는 명백한 단점도 있습니다. 첫째, PON을 배제한 네트워크 구조는 수동 네트워크의 가장 큰 장점임에도 불구하고 중앙 컴퓨터실에서 사용자 네트워크까지는 여전히 능동 네트워크입니다. 둘째, PON으로 인해 광섬유 자원을 절약할 수 없습니다. PON 장비는 비용이 많이 들고 네트워크 구조가 복잡합니다.
요약하자면, PON은 주거 단지 FTTH(광섬유 기반 주택 네트워크) 적용에 있어 두 가지 상반된 측면을 가지고 있습니다. 이상적인 PON 네트워크 구조와 배치에 따르면, 중앙 전산실에서 사용자까지 전체 네트워크가 수동형 네트워크로 구성되어 중앙 전산실의 공간과 사용자 광섬유 자원을 크게 절약하고 중앙 전산실의 장비 수와 규모를 단순화하는 등 본래의 장점을 최대한 발휘할 수 있습니다. 그러나 이는 거의 용납할 수 없는 단점도 수반합니다. 광섬유 케이블 설치량이 대폭 증가해야 하고, 분배 노드가 분산되어 있어 번호 할당, 유지 관리 및 관리가 매우 어렵습니다. 또한 사용자가 통신 사업자를 자유롭게 선택할 수 없고, 사업자 간 경쟁이 저해되어 사용자의 이익을 효과적으로 보장할 수 없으며, 네트워크 장비 및 접속 포트의 활용률이 낮습니다. 주거 단지에 현실적인 수동형 광 네트워크(PON) 배치를 적용한다면, 기존의 광케이블 자원으로도 충분히 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 단지 내 전산실들이 균일하게 연결되어 번호 할당, 유지 관리 및 관리가 매우 용이해집니다. 사용자가 통신 사업자를 자유롭게 선택할 수 있어 장비 포트 활용률이 크게 향상되지만, 동시에 PON의 두 가지 주요 장점인 수동 네트워크로서의 특성과 광섬유 케이블 자원 절약이라는 이점을 잃게 됩니다. 현재로서는 높은 PON 장비 비용과 복잡한 네트워크 구조라는 단점 또한 감수해야 합니다.
2) 내국 주거 지역에 적합한 FTTH 접속 기술 선택 - 주거 지역 내 능동형 광 네트워크(AON)용 P2P(Point-to-Point) 접속 기술
고밀도 주거 지역에서는 PON의 장점이 사라지는 것은 당연합니다. 현재 PON 기술은 아직 성숙도가 낮고 장비 가격도 높은 점을 고려할 때, FTTH 접속에는 AON 기술을 선택하는 것이 더 과학적이고 실현 가능하다고 판단됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
-컴퓨터실은 일반적으로 지역사회 내에 마련되어 있습니다.
-AON의 P2P 기술은 성숙하고 저렴합니다. 100M 또는 1G 대역폭을 손쉽게 제공하고 기존 컴퓨터 네트워크와의 끊김 없는 연결을 구현할 수 있습니다.
-중앙 기계실에서 주거 지역까지 광케이블을 추가로 설치할 필요가 없습니다.
- 간단한 네트워크 구조, 낮은 건설 및 운영 유지 보수 비용;
-커뮤니티 컴퓨터실에 중앙 배선이 설치되어 있어 번호 할당, 유지 관리 및 운영이 용이합니다.
-사용자가 통신 사업자를 자유롭게 선택할 수 있도록 함으로써 여러 사업자의 경쟁을 촉진하고, 경쟁을 통해 사용자의 이익을 효과적으로 보호할 수 있습니다.
——장비 포트 활용률이 매우 높으며, 접속 사용자 수 증가에 따라 용량을 점진적으로 확장할 수 있습니다.
일반적인 AON 기반 FTTH 네트워크 구조입니다. 통신 사업자 중앙 전산실에서 커뮤니티 전산실까지 기존의 저심도 광섬유 케이블을 사용합니다. 스위칭 시스템은 커뮤니티 전산실에 설치되며, 커뮤니티 전산실에서 사용자 단말기까지는 P2P(Point-to-Point) 네트워킹 방식을 채택합니다. 입력 장비와 패치 패널은 커뮤니티 전산실에 균일하게 배치되며, 전체 네트워크는 기술적으로 성숙하고 비용이 저렴한 이더넷 프로토콜을 사용합니다. AON의 P2P FTTH 네트워크는 현재 일본과 미국에서 널리 사용되는 FTTH 접속 기술입니다. 전 세계 500만 명의 FTTH 사용자 중 95% 이상이 액티브 스위칭 방식의 P2P 기술을 사용하고 있습니다. 이 기술의 뛰어난 장점은 다음과 같습니다.
- 높은 대역폭: 안정적인 양방향 100M 광대역 접속을 손쉽게 구현할 수 있습니다.
-인터넷 광대역 접속, CATV 접속 및 전화 접속을 지원하여 접속 네트워크에서 세 가지 네트워크의 통합을 실현할 수 있습니다.
- 향후 예상되는 새로운 사업 분야 지원: 화상전화, VOD, 디지털 영화관, 원격 근무, 온라인 전시, TV 교육, 원격 의료, 데이터 저장 및 백업 등
- 간단한 네트워크 구조, 성숙한 기술 및 낮은 접속 비용;
- 커뮤니티 내에서 유일하게 활성화된 노드는 컴퓨터실입니다. 유지보수 비용을 절감하고 장비 포트 활용도를 높이기 위해 컴퓨터실 배선을 중앙 집중화해야 합니다.
-사용자가 통신 사업자를 자유롭게 선택할 수 있도록 하여 통신 사업자 간의 경쟁을 촉진합니다.
-중앙 전산실에서 커뮤니티까지 광섬유 케이블 자원을 효과적으로 절약할 수 있으며, 중앙 전산실에서 커뮤니티까지 광섬유 케이블을 추가로 설치할 필요가 없습니다.
PON 표준 및 기술 개발의 불확실성 때문에 FTTH 접속에는 AON 기술을 선택하는 것이 더 과학적이고 실현 가능하다고 생각합니다.
-표준이 최근에 등장했으며, EPON 및 GPON과 같은 여러 버전이 존재하기 때문에 향후 표준 경쟁이 어떻게 진행될지는 불확실합니다.
-관련 장치들은 표준화 및 성숙 단계에 3~5년이 소요될 것으로 예상됩니다. 향후 3~5년 내에 비용 및 보급률 측면에서 현재의 이더넷 P2P 장치들과 경쟁하기는 어려울 것입니다.
-PON 광전자 장치는 고출력, 고속 버스트 송수신이 필요하기 때문에 가격이 비쌉니다. 현재의 광전자 장치는 저비용 PON 시스템 구축에 필요한 요구 사항을 충족하기에는 아직 멀었습니다.
-현재 외국산 EPON 장비의 평균 판매 가격은 1,000~1,500달러입니다.
3. FTTH 기술의 위험성을 주의 깊게 살펴보고, 섣불리 전체 서비스 접근 지원을 요청하지 마십시오.
많은 사용자는 FTTH가 모든 서비스를 지원하고, 동시에 광대역 인터넷, 케이블 TV(CATV) 및 기존 유선 전화 서비스를 모두 제공하는, 즉 트리플 플레이 서비스를 원하며, FTTH 접속 기술을 한 번에 구현하기를 희망합니다. 광대역 인터넷, 제한적 TV(CATV) 및 일반 유선 전화 서비스를 모두 지원하는 것이 이상적이라고 생각하지만, 실제로는 엄청난 기술적 위험이 존재합니다.
현재 전 세계 500만 명의 FTTH 사용자 중 97% 이상이 인터넷 광대역 접속 서비스만 제공하고 있습니다. 이는 FTTH를 통해 기존 유선 전화 서비스를 제공하는 비용이 기존 유선 전화 기술보다 훨씬 높고, 유선 전화 전송에 광섬유를 사용하는 경우 전원 공급 문제도 있기 때문입니다. AON, EPON, GPON 모두 트리플 플레이 접속을 지원하지만, EPON과 GPON 표준은 이제 막 공포되어 기술이 성숙하는 데 시간이 걸릴 것입니다. EPON과 GPON 간의 경쟁 구도와 두 표준의 향후 보급 전망 또한 불확실하며, 이들의 점대다 수동 네트워크 구조는 중국의 고밀도 주거 지역에 적합하지 않습니다. 더욱이 EPON과 GPON 관련 장비는 표준화 및 기술 성숙에 최소 5년이 소요될 것으로 예상됩니다. 향후 5년 내에 비용 및 보급률 측면에서 현재의 이더넷 P2P 장비와 경쟁하기는 어려울 것입니다. 현재 광전자 장비는 이러한 저가 생산 요구 사항을 충족하기에는 아직 멀었습니다. 비용 측면에서 PON 시스템 요구 사항을 살펴보면, 현 단계에서 EPON이나 GPON을 이용한 FTTH 풀서비스 접속을 맹목적으로 추구하는 것은 필연적으로 막대한 기술적 위험을 초래할 것임을 알 수 있습니다.
접속 네트워크에서 광섬유가 다양한 구리 케이블을 대체하는 것은 필연적인 추세입니다. 그러나 광섬유가 하룻밤 사이에 구리 케이블을 완전히 대체할 수는 없습니다. 모든 서비스를 광섬유를 통해 이용할 수 있게 되는 것은 비현실적이고 상상하기 어렵습니다. 모든 기술 발전과 적용은 점진적이며, FTTH도 예외는 아닙니다. 따라서 FTTH의 초기 개발 및 보급 단계에서는 광섬유와 구리 케이블의 공존이 불가피합니다. 광섬유와 구리 케이블의 공존은 사용자와 통신 사업자가 FTTH의 기술적 위험을 효과적으로 회피할 수 있도록 해줍니다. 첫째, 초기 단계에서는 AON 접속 기술을 활용하여 저비용으로 FTTH 광대역 접속을 제공할 수 있으며, 동시에 CATV와 기존 유선 전화는 동축 케이블과 연선 케이블을 사용할 수 있습니다. 빌라의 경우, 저비용으로 광섬유를 통해 CATV 접속도 동시에 제공할 수 있습니다. 둘째, 중국에서는 통신 서비스 제공에 있어 산업적 장벽이 존재합니다. 통신 사업자는 CATV 서비스를 운영할 수 없습니다. 반대로, CATV 사업자는 기존 통신 서비스(예: 전화)를 운영할 수 없으며, 이러한 상황은 앞으로도 상당히 오랫동안 지속될 것입니다. 시간이 흐르면서 상황이 바뀔 수 없으므로, 단일 사업자가 FTTH 접속 네트워크에서 트리플 플레이 서비스를 모두 제공하는 것은 불가능합니다. 또한 광케이블의 수명은 최대 40년에 달하는 반면, 구리 케이블은 일반적으로 10년 정도입니다. 구리 케이블의 수명이 다해 통신 품질이 저하될 때, 케이블을 새로 설치할 필요가 없습니다. 기존 구리 케이블에서 제공하던 서비스를 광섬유 장비로 업그레이드하여 계속 제공할 수 있습니다. 실제로 기술이 성숙하고 비용이 적절하다면 언제든지 광섬유 장비로 업그레이드하여 새로운 FTTH 기술이 제공하는 편리함과 고대역폭을 누릴 수 있습니다.
요약하자면, 현재 광섬유와 구리 케이블이 공존하는 상황에서 AON의 FiberP2P FTTH를 활용하여 인터넷 광대역 접속을 구현하고, CATV와 기존 유선 전화는 여전히 동축 케이블과 연선 케이블을 사용하고 있습니다. 이는 FTTH 기술의 위험성을 효과적으로 회피하는 동시에, 새로운 FTTH 접속 기술이 제공하는 편리함과 고대역폭을 최대한 빨리 누릴 수 있도록 해줍니다. 기술이 성숙되고 비용이 적정 수준에 도달하며 업계 진입 장벽이 해소되면, 언제든지 광섬유 장비로 업그레이드하여 FTTH의 모든 서비스를 이용할 수 있게 될 것입니다.
게시 시간: 2021년 4월 10일