DCI 네트워크 개발 방향(2부)

이러한 특징에 따라 일반적인 DCI 솔루션은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.

1. 순수 DWDM 장비를 사용하고, 스위치에 컬러 광 모듈과 DWDM 멀티플렉서/디멀티플렉서를 함께 사용하는 방법이 있습니다. 단일 채널 10G의 경우 비용이 매우 저렴하고 제품 선택의 폭도 넓습니다. 10G 컬러 광 모듈은 국내에서 이미 생산되고 있으며 가격도 매우 저렴합니다. (사실 10G DWDM 시스템은 몇 년 전부터 보급되기 시작했지만, 더 큰 대역폭 요구 사항이 대두되면서 점차 사라지게 되었고, 100G 컬러 광 모듈은 아직 출시되지 않았습니다.) 현재 중국에서는 100G 관련 컬러 광 모듈이 이제 막 등장하기 시작했으며, 가격은 아직 충분히 저렴하지는 않지만 DCI 네트워크 발전에 크게 기여할 것으로 예상됩니다.

2. 고밀도 전송 OTN 장비를 사용합니다. 이 장비는 220V AC, 19인치, 1~2U 높이로 설치가 더욱 편리합니다. SD-FEC 기능을 비활성화하여 지연 시간을 줄이고, 광 계층에서의 라우팅 보호 기능을 사용하여 안정성을 향상시키며, 제어 가능한 북쪽 인터페이스를 통해 장비 확장 기능 개발 가능성을 높입니다. 그러나 OTN 기술은 여전히 ​​제한적이며 관리 측면에서 다소 복잡할 수 있습니다.

또한, 현재 1차 DCI 네트워크 구축업체들이 주로 진행하고 있는 작업은 DCI 전송 네트워크의 분리, 즉 0계층 광과 1계층 전기를 분리하는 것뿐만 아니라 기존 제조사의 NMS 및 하드웨어 장비까지 분리하는 것입니다. 기존 방식은 특정 제조사의 전기 처리 장비는 반드시 같은 제조사의 광 장비와 연동되어야 하고, 하드웨어 장비는 해당 제조사의 독점 NMS 소프트웨어와 연동하여 관리되어야 한다는 것입니다. 이러한 기존 방식에는 몇 가지 주요 단점이 있습니다.

1. 해당 기술은 폐쇄적입니다. 이론적으로는 광전자 레벨을 서로 분리할 수 있지만, 기존 제조업체들은 기술에 대한 통제권을 유지하기 위해 의도적으로 분리하지 않습니다.

2. DCI 전송 네트워크의 비용은 주로 전기 신호 처리 계층에 집중되어 있습니다. 시스템 초기 구축 비용은 낮지만, 용량 확장 시 제조업체는 기술적 독점성을 내세워 가격을 인상할 가능성이 높으며, 이로 인해 확장 비용이 크게 증가합니다.

3. DCI 전송 네트워크의 광 계층이 가동된 후에는 동일 제조사의 전기 계층 장비만 사용할 수 있습니다. 장비 자원 활용률이 낮아 네트워크 자원 풀링 개발 방향에 부합하지 않고, 통합된 광 계층 자원 스케줄링에도 도움이 되지 않습니다. 분리형 광 계층은 구축 초기 단계에서 별도로 투자하여 향후 여러 제조사의 단일 광 계층 시스템 사용에 제약을 받지 않고, 광 계층의 북쪽 인터페이스를 SDN 기술과 결합하여 광 계층에서 채널 자원의 방향 스케줄링을 수행함으로써 비즈니스 유연성을 향상시킬 수 있습니다.

4. 네트워크 장비는 YANG 모델의 데이터 구조를 통해 인터넷 회사의 자체 네트워크 관리 플랫폼과 원활하게 직접 연결되므로 관리 플랫폼 개발 투자 비용을 절감하고 제조업체에서 제공하는 NMS 소프트웨어가 필요 없어 데이터 수집 및 네트워크 관리 효율이 향상됩니다.

따라서 광전자 분리는 DCI 전송 네트워크 개발의 새로운 방향입니다. 가까운 미래에 DCI 전송 네트워크의 광 계층은 ROADM+ 남북 인터페이스로 구성된 SDN 기술을 기반으로 하며, 채널 개방, 스케줄링 및 복구가 임의적으로 가능해질 것입니다. 또한 제조사별 혼합 전기 계층 장치 사용은 물론, 동일한 광 시스템에서 이더넷 인터페이스와 OTN 인터페이스를 혼합하여 사용하는 것도 가능해질 것입니다. 이러한 경우 시스템 확장 및 변경 측면에서 작업 효율성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 광 계층의 구분이 더욱 용이해지고 네트워크 로직 관리가 더욱 명확해지며 비용 또한 크게 절감될 것입니다.

SDN의 핵심 전제는 네트워크 자원의 중앙 집중식 관리 및 할당입니다. 그렇다면 현재 DCI 전송 네트워크에서 관리할 수 있는 DWDM 전송 네트워크 자원은 무엇일까요?

채널, 경로, 대역폭(주파수)이라는 세 가지 요소가 있습니다. 따라서 빛과 IP의 협력에서 빛은 실제로 이 세 가지 요소의 관리 및 분배를 중심으로 구현됩니다.

IP와 DWDM 채널은 분리되어 있으므로, IP 논리 링크와 DWDM 채널 간의 대응 관계를 초기에 설정하고, 나중에 채널과 IP 간의 대응 관계를 조정해야 하는 경우 OXC 방식을 사용하여 밀리초 단위로 빠른 채널 전환을 수행할 수 있습니다. 이 경우 IP 계층은 변경 사항을 인지하지 못합니다. OXC 관리를 통해 각 사이트의 전송 채널에 대한 리소스 중앙 집중식 관리가 가능하므로 비즈니스 SDN과 연동할 수 있습니다.

단일 채널과 IP의 분리 조정은 작은 부분에 불과합니다. 채널 조정과 동시에 대역폭 조정을 고려하면, 시간대별로 서로 다른 서비스의 대역폭 요구 사항을 조정하는 문제를 해결할 수 있습니다. 구축된 대역폭의 활용률을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 OXC와 연동하여 채널을 조정하고, 유연한 그리드 기술의 멀티플렉서 및 디멀티플렉서를 결합하면, 단일 채널은 더 이상 고정된 중심 파장을 갖지 않고 확장 가능한 주파수 범위를 커버할 수 있어 대역폭 크기를 유연하게 조정할 수 있습니다. 또한, 네트워크 토폴로지에서 여러 서비스를 사용하는 경우 DWDM 시스템의 주파수 활용률을 더욱 향상시키고 기존 자원을 최대한 활용할 수 있습니다.

앞의 두 가지 동적 관리 기능을 통해 전송 네트워크의 경로 관리는 전체 네트워크 토폴로지의 안정성을 높일 수 있습니다. 전송 네트워크의 특성상 각 경로는 독립적인 전송 채널 자원을 보유하므로, 각 전송 경로의 채널을 통합적으로 관리하고 할당하는 것이 매우 중요합니다. 이를 통해 다중 경로 서비스에 최적의 경로 선택을 제공하고 모든 경로에서 채널 자원의 활용을 극대화할 수 있습니다. ASON에서처럼 최고 수준의 서비스 안정성을 보장하기 위해 각 서비스별로 골드, 실버, 코퍼 등급을 구분하는 것과 유사합니다.

예를 들어, 세 개의 데이터 센터 A, B, C로 구성된 링 네트워크가 있다고 가정해 보겠습니다. 서비스 S1(예: 인트라넷 빅데이터 서비스)은 A에서 B를 거쳐 C로 연결되며, 이 링 네트워크에서 1~5개의 웨이브를 사용합니다. 각 웨이브는 100G의 대역폭을 가지며 주파수 간격은 50GHz입니다. 서비스 S2(외부 네트워크 서비스)는 A에서 B를 거쳐 C로 연결되며, 이 링 네트워크에서 6~9개의 웨이브를 사용합니다. 각 웨이브는 100G의 대역폭을 가지며 주파수 간격은 50GHz입니다.

평소에는 이러한 대역폭과 채널 사용량으로 수요를 충족할 수 있지만, 예를 들어 새로운 데이터 센터가 추가되고 단시간 내에 데이터베이스를 마이그레이션해야 하는 경우, 이 기간 동안 인트라넷 대역폭 수요가 두 배로 증가합니다. 기존 500G 대역폭(5~100G)이 이제 2T 대역폭으로 늘어나는 것입니다. 이 경우 전송 계층의 채널을 재계산하여 파동 계층에 400G 채널 5개를 배치합니다. 각 400G 채널의 주파수 간격은 기존 50GHz에서 75GHz로 변경됩니다. 유연한 격자 ROADM과 멀티플렉서/디멀티플렉서를 사용하여 전송 계층의 전체 경로를 구성하므로 이 5개 채널은 375GHz의 스펙트럼 자원을 사용하게 됩니다. 전송 레벨의 리소스 준비가 완료되면 중앙 관리 플랫폼을 통해 OXC를 조정하고, 기존 100G 서비스 신호의 1~5개 파동에 사용되던 전송 채널을 밀리초 단위 지연을 갖는 새로 준비된 5개의 400G 서비스 채널로 변경합니다. 이를 통해 DCI 서비스 요구 사항에 따라 대역폭과 채널을 유연하게 조정할 수 있는 기능을 실시간으로 구현할 수 있습니다. 물론 IP 장치의 네트워크 커넥터는 100G/400G 속도 조정 및 광 신호 주파수(파장) 조정 기능을 지원해야 하며, 이는 문제없이 구현 가능합니다.

DCI의 네트워크 기술과 관련하여, 전송만으로 처리할 수 있는 작업은 매우 저수준입니다. 보다 지능적인 DCI 네트워크를 구현하려면 IP와의 연동이 필요합니다. 예를 들어, DCI의 IP 인트라넷에서 MP-BGP EVPN+VXLAN을 사용하여 데이터센터 간 레이어 2 네트워크를 신속하게 구축할 수 있습니다. 이는 기존 네트워크 장비와의 높은 호환성을 제공하고 테넌트 가상 머신의 데이터센터 간 유연한 이동을 지원합니다. 또한, DCI의 IP 외부 네트워크에서 세그먼트 라우팅을 사용하여 소스 비즈니스 구분에 기반한 트래픽 경로 스케줄링을 수행함으로써 데이터센터 간 트래픽 가시화, 빠른 경로 복구 및 높은 대역폭 활용률을 달성할 수 있습니다. 하위 전송 네트워크는 다차원 OXC 시스템과 연동하여 기존의 ROADM 방식보다 세밀한 서비스 경로 스케줄링 기능을 구현할 수 있습니다. 비전기 전송 파장 변환 기술을 활용하면 채널 스펙트럼 자원의 단편화 문제를 해결할 수 있습니다. 상위 계층과 하위 계층 자원의 통합을 통한 비즈니스 관리 및 배포, 유연한 배포, 그리고 향상된 자원 활용은 미래에 반드시 필요한 방향입니다. 현재 몇몇 국내 대기업들이 이 분야에 주목하고 있으며, 일부 신생 전문 기업들은 이미 관련 기술 제품의 연구 개발에 착수하고 있습니다. 올해 안에 관련 통합 솔루션이 시장에 출시되기를 기대합니다. 어쩌면 머지않아 OTN은 통신 사업자급 네트워크에서 사라지고 DWDM만 남게 될지도 모릅니다.