정보기술의 샘터........о♡/디지털·IT융합

BcN 유선망 서비스 QoS 기술

신망애(信望愛) 2010. 5. 25. 15:49

초 점 정보통신정책 제 20 권 23호 통권 453호
BcN 유선망 서비스 QoS 기술
송 명 원*

11)
BcN은 품질보장성이 강조되는 망으로 이용자 측면에서는 안정적인 품질이 보장되는 정보통신서비스 및 고품
질 멀티미디어 서비스를 개인의 필요성 및 경제적인 부담능력에 따라 대역폭 또는 서비스 품질의 차별적인 선택
이 가능한 맞춤형 서비스의 제공이 가능해야 한다. BcN에서 이러한 품질보장형의 서비스가 가능하려면 망의 가
장 끝부분에 위치한 이용자의 단말기까지 품질이 보장되어야 하며, 특히 유선 가입자망에서의 QoS 기술 제공은
이용자의 체감품질 확보를 위해서는 반드시 필요하다.

목 차
Ⅰ. 서 론
Ⅱ. BcN의 유선망 구조 및 QoS 기술
1. BcN 유선망 구조
2. QoS 기술
Ⅲ. 가입자망 기술별 적용 QoS
1. ADSL
2. VDSL
3. FTTC
4. HFC
5. FTTH
Ⅳ. 시사점 및 결론

Ⅰ. 서 론
최근 디지털 정보기술의 급속한 발전과 광대역의 통신망 구축으로 인하여 음성․영상․데
이터 등 다양한 형태의 정보가 통합 단말기와 단일 네트워크를 통해 융합되는 현상이 급속히
진행되고 있다. 즉, 전화․방송․인터넷이 융합된 광대역의 멀티미디어서비스가 All-IP(ALL
Internet Protocol) 패킷기반의 광대역통합망(BcN: Broadband Convergence Network)에
수용됨으로써 언제 어디서나 원하는 서비스를 누구나 편리하게 이용할 수 있는 유비쿼터스
네트워크 사회로 발전하고 있는 것이다.
이러한 변화를 반영하여 국내 주요 통신사업자들은 광대역통합망 백본 구축 및 100M급 서
비스 확대를 통한 가입자망의 고도화를 추진하고 있다. 기존의 전화망을 IP 기반의 광대역통
연락처: * 한국정보사회진흥원 광대역통합망팀 팀장, (02) 2131－0270, smw@nia.or.kr
합망에 수용할 수 있도록 단계적으로 전환을 추진하고 있고, 새로운 서비스 시장 창출을 위하
여 VoIP(Voice over IP) 및 IPTV(Internet Protocol TV) 등 융합 또는 결합형 서비스를
경쟁적으로 출시하고 있다. 그러나 기본적으로 품질보장이 어려운 최선형(best-effort)의 패
킷망인 인터넷을 통해서 이러한 고품질의 멀티미디어서비스를 제공하는 것은 한계가 있기 때
문에, 통신사업자의 백본망과 가입자망을 BcN으로의 고도화 하는 것은 물론이고, 이용자의
단말기를 포함하는 망의 종단간 품질보장을 위한 QoS(Quality of Service)가 반드시 제공되
어야 한다. VoIP, 영상회의 및 IPTV 등의 실시간 멀티미디어서비스는 이용자가 느끼는 체
감품질의 확보가 매우 중요하기 때문에 각 네트워크 구간별로 QoS 제공 기술의 적용 및 상
시적인 품질관리가 반드시 이루어져야 한다. 국내의 통신사업자들은 테라(tera)급 전송능력
을 갖춘 MPLS(Multi Protocol Label Switch) 기반의 프리미엄망 구축, QoS 라우터 설치
및 네트워크 제어 플랫폼 등과 같은 기술을 도입함으로써 백본망에 대한 품질보장 기능을 강
화하고 있으나, 실제 병목현상이 일어나는 통신사업자의 백본망과 이용자의 댁내구간, 즉 가
입자망 구간에 대해서는 종단간 체감품질을 보장하기 위한 QoS 기술 적용에 소홀한 실정이
다. 따라서 본 고에서는 BcN의 가입자망을 구성하는 핵심 기술에 대한 국내외 표준 및 관련
연구를 통해 가입자망에서의 QoS 제공방안을 제시함으로써 통신사업자가 고품질의 멀티미
디어서비스에 대해서 품질보장형 서비스를 제공할 수 있는 기반을 조기 구축하는데 활용할
수 있기를 기대한다.
본 고의 제Ⅱ장에서는 BcN 표준모델이 정의하는 4계층에 대해 살펴보고 유선 가입자망에
적용된 QoS 기술의 특징을 기술한다. 그리고 제Ⅲ장에서는 BcN 유선가입자 망의 주요 기술
인 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), VDSL(Very high-data rate Digital
Subscriber Line), FTTC(Fiber To The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 및 HFC
(Hybrid Fiber Coax) 등 유선 가입자망의 구성방식 및 기술별 QoS 제공 기술에 대해 기술
한다. 마지막으로 제Ⅳ장에서는 시사점 및 결론에 대해 기술한다.

Ⅱ. BcN의 유선망 구조 및 QoS 기술
1. BcN 유선망 구조
BcN 표준모델의 정의에 따르면 BcN은 목표망 구조, 기술규격 및 서비스 제공 기준을 서
비스 및 제어계층, 전달망 계층, 가입자망 계층 및 홈․단말 계층의 4계층으로 나누어 진다.
첫째, 서비스 및 제어계층은 유선, 무선 및 방송 서비스 등 과 같은 다양한 서비스에 관련된
BcN 유선망 서비스 QoS 기술

요구사항 및 인터페이스에 대해서 정의하고 고품질의 신뢰성 있는 BcN 서비스 제공을 위한
계층이다. 둘째, 전달망 계층은 실질적인 데이터 전송과 관련된 코어 네트워크로 QoS 및
OAM(Operation Administration and Maintenence) 기능 제공 및 망간 연동, 통합 데이터
를 전송하기 위한 기술, 구조, 요구사항 및 인터페이스를 정의하고 있다. 셋째, 가입자망 계층
은 전달망에 연결된 가입자 측면의 네트워크로써, 크게 유선 가입자망, 무선 가입자망, 방송
가입자 망으로 나눌 수 있으며 이들 간의 통합된 형태의 망도 고려된다. 마지막으로 홈․단말
계층은 가정 내의 유비쿼터스 환경을 제공하기 위한 기술과 요구사항 및 인터페이스를 정의
하고 BcN 환경을 지원하는 단말기의 형태와 각 단말기에서 지원되어야 할 요구사항을 정리
한 계층이다.
BcN 표준모델의 정의에서 보는 바와 같이 4계층 중에서 가입자망에서만 유선망과 무선망
그리고 방송망을 구분한다. 가입자망은 다음 [그림 1]에서와 같이 홈 게이트웨이와 가입자망
장비간의 연결을 위해서 ADSL, VDSL, FTTC, FTTH 및 HFC 기술이 적용된다. 최근
BcN의 킬러(killer) 어플리케이션으로 등장한 VoIP와 IPTV 등의 고품질 멀티미디어서비
스를 원활히 제공하기 위해서는 광대역 백본망(전달망) 구간보다는 실제 병목현상이 일어나
는 가입자망 구간에 대한 QoS 기술 적용이 시급하다.
[그림 1] BcN 유선 가입자망 구조

2. QoS 기술
BcN 유선 가입자망은 구축 기술에 따라 QoS 적용 기술이 달라진다. 다음 <표 1>은 BcN
백본망, 가입자망 및 댁내구간 구축 기술별 QoS 제공 기술을 보여준다. 본 절에서는 특히 가
초 점
22 정보통신정책
입자망에 적용되는 QoS 기술인 ATM QoS, 802.1p/DSCP, DOCSIS QoS 및 802.3ah 등에
대하여 살펴보고자 한다.
<표 1> 구간별 QoS 제공기술
구분 QoS 제공기술
댁내구간
◦L2/L3 QoS 기술 적용
－ Ethernet QoS(802.1p), IP Diffserv QoS 적용
가입자망
◦구축 기술에 따라 QoS 적용기술이 달라짐
－ ADSL: ATM QoS
－ VDSL: 802.1p/DSCP, IP DiffServ
－ FTTC(Ethernet): 802.1p/DSCP
－ HFC: DOCSIS 1.1/2.0
－ FTTH(GE-PON): 802.3ah
백본망
◦망 구성기술에 따른 QoS 기술 적용
－ IP: DSCP(EF, AF, BE)
－ MPLS: L-LSP, E-LSP
가. ATM의 QoS
ATM(Asynchronous Transfer Mode)은 디지털 데이터를 53 바이트의 셀 또는 패킷으
로 나누어, 디지털 신호기술을 사용한 매체를 통하여 전송하는 전용접속(dedicated connection)
스위칭 기술이다. 하나의 셀은 개별적으로 다른 셀들과 관련하여 비동기적으로 처리되
고 회선공유를 위한 멀티플렉싱을 하기 위해 큐(queue)에 들어가게 된다. ATM 서비스 클
래스는 CBR(Constant Bit Rate), VBRRT(Variable Bit Rate Real Time), VBR(Available
Bit Rate), UBR(Unspecified Bit Rate)로 구성되며, 각 트래픽의 클래스는 트래픽 파라미
터와 QoS 파라미터로 결정이 된다.
첫째, CBR은 고정 비트 속도를 나타내는 것으로 ATM 포럼에서 정의한 ATM 네트워크
QoS 클래스를 말하며 왜곡되지 않은 데이터의 전달을 보장하기 위해 정밀한 클럭 처리 방식
에 의존하는 연결 장치에서 사용된다. 둘째, VBR은 가변 비트 전송 속도를 나타내는 것으로
서 ATM 포럼에서 정의한 QoS 클래스이며 리얼타임(RT: Real Time) 클래스와 비－리얼
타임(NRT: Non RT) 클래스로 나누어진다. VBR RT는 샘플 사이에 고정 타이밍 관계가
있는 연결에서 사용되고 VBR NRT는 샘플 사이에 고정된 타이밍 관계가 없지만 보장된
QoS는 여전히 필요한 연결에서 사용된다. 셋째, ABR은 ATM 네트워크를 위해 ATM 포럼
BcN 유선망 서비스 QoS 기술에서 정의한 QoS 클래스이며 ABR은 발신 장치와 수신 장치 사이에 타이밍 관계가 필요하
지 않는 연결 방식에서 사용된다. 하지만 ABR은 셀 손실이나 시간지연 면에서는 아무런 보
장도 하지 못하며, 최선을 다한 서비스만을 제공할 뿐이다. 트래픽 발신 장치는 네트워크의 상
태와 데이터를 성공적으로 전달할 수 있는 제트워크의 특성을 규정해 수신하는 정보에 맞게
전송 속도를 조정한다. 마지막으로 UBR은 지정되지 않은 비트 전송 속도를 나타내며 ATM
포럼에서 정의한 QoS 클래스, UBR을 이용하면 지정된 최대 크기까지 임의의 크기의 데이터
를 네트워크를 통해 보낼 수 있지만 셀 손실율과 지연 시간 면에서는 보장된 것이 없다.
나. 802.1p/DSCP
IEEE 802.1P 표준은 Layer 2에서 이루어지는 QoS 기술로서 802.1Q 필드 내에 3bit를
802.1P로 규정한다. 802.1p 필드의 3bit를 데이터의 우선순위에 따라 [000]부터 [111]까지
마킹하여 장비의 큐잉정택에 따라 특정큐에 할당되어 전송하는 방식이다. VoIP 같은 서비스
의 데이터를 처리하기 위해서는 우선순위가 높은 [110]이나 [111]로 지정하여 전송한다.
다. DOCSIS의 QoS
HFC망에서의 데이터 전송 프로토콜인 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification)
는 하향(Downstream)은 TDM(Time Division Multiplexing) 방식을, 상향(Upstream)
은 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 사용하여 타임슬롯(time slot)
기반으로 각각의 모뎀을 제어하는 구조를 가지고 있기 때문에 DOCSIS 계층에서 VoIP나 지
연에 민감한 멀티미디어 데이터에 대해 QoS 적용이 가능하다. 일반적으로 타임슬롯을 사용
하지 않는 이더넷 MAC(Media Access Control)기반의 데이터 전송은 QoS에 매우 취약한
데 반해 DOCSIS는 상당한 장점을 가지고 있다. 다만, 수개월 전까지는 HFC망 기반 인터넷
서비스는 그 대역폭의 한계 때문에 이더넷 MAC을 기반으로 한 경쟁 서비스에 비해 저속 서
비스로 인식되어 왔으나, 최근 DOCSIS3.0의 채널묶음(channel bonding)기술을 적용한 CMTS
(Cable Modem Termination System)가 상용화되면서 그 한계를 극복할 수 있는 계기를
마련하였다.
2006년 8월에 처음 정의되었고 2007년 2월에 첫 번째 개정안이 발표된 DOCSIS3.0 표준은
케이블 네트워크에서 확장대역폭(wideband)을 기반의 ALL-IP 화에 관한 중요한 요소들을
정의하고 있다. 첫째, 채널본딩을 통한 상향․하향 대역폭의 확대이다. 기존 DOCSIS2.0에서
는 상․하향 각각 1채널을 사용하여 하향은 최대 42Mbps, 상향은 최대 30Mbps급 서비스를
지원했었다. 하지만 DOCSIS3.0에서는 모뎀에서 각 채널들을 결합해서 동시에 여러 채널을
사용함으로써 대역폭 확대를 가능하게 하였고, 최소 상․하향 각 4 채널본딩을 기본으로 하
고 있다. 또한 본딩 채널 수를 확대하여 하향은 약 42Mbps * N개 채널, 상향은 30Mbps * N
개 채널만큼의 대역폭 확장이 가능하다. 이를 위해, 각 본딩 채널에 대한 데이터 분산 전송
및 재조합을 위한 매커니즘을 주요 내용으로 정의하고 있다. 둘째, IP 멀티캐스트 세션에 대
한 DOCSIS1.1 기반 QoS 지원이다. DOCSIS1.1 표준에서 소개된 서비스 플로우에 대한
QoS 파라미터가 정의된 서비스 클래스를 참조하는 “Group Service Flow”와 멀티캐스트 트
래픽을 본딩채널에 전송하기 위한 하향 채널 리스트인 “Downstream Channel Set”라는 개
념을 정의하여 본딩채널 또는 단일 하향 채널을 통해 전송되는 IP 멀티캐스트 트래픽에 대해
QoS 적용이 가능하도록 하였다.
DOCSIS기반의 안정된 QoS 제공은 IP 멀티캐스트 세션을 사용하는 멀티미디어 서비스를
일반 데이터 트래픽으로부터 보호함으로써 보다 높은 품질의 멀티미디어 서비스 제공이 가능
해졌음을 의미한다. 위와 같이 기존의 DOCSIS2.0과의 가장 큰 차이점은 크게 채널본딩, 멀
티캐스트 QoS, SSM(Source Specific Multicast) 및 IPv6 등으로 요약할 수 있으며, 이중
“본딩채널을 통한 고속 데이터 처리 방법”, SSM과 멀티캐스트 QoS를 사용한 “IP 멀티캐스
트 채널에 대한 트래픽 처리 방법”을 가장 비중 있는 요소로 다루고 있다.
라. 802.3ah
IEEE 802.3ah에서 표준화 추진되는 GE-PON(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)
은 광분배 망에 전원을 필요로 하지 않는 광분배기(splitter)를 사용, 일반 주택 등 가
입자가 분산돼 있는 환경에 적합한 방식으로 국내에서도 다수의 벤더들이 GE-PON 시스템
개발에 나서고 있는 상황으로 경제성이 우수해 세계적으로도 빠른 확산이 기대되고 있다. 특
히 메트로 이더넷 친화적 망 구조를 지향, 상위의 메트로 이더넷과 경제적인 연동을 통해 망
구조의 급격한 변화없이 유무선 통합서비스를 수용할 수 있다는 것이 장점이다. GE-PON과
경쟁 관계에 있는 WDM-PON(Wavelength Division Multiplex PON)은 KT와 노베라옵
틱스 코리아가 공동으로 개발해 순수 국내 기술력으로 상용화를 추진중인 국내 원천 기술로
세계 최초로 국내에서 상용화가 추진되고 있다.
WDM-PON은 한 가닥의 광섬유를 통해 여러 파장의 광 신호를 전송하고 각 가입자는 서
로 다른 파장을 사용하기 때문에 가입자들이 독립적으로 100M의 대역폭을 할당받을 수 있어
동시 사용자 수가 증가해도 전송속도가 감소하지 않고 QoS와 대역폭 보장, 보안 기능 등이
우수한 기술로 평가받고 있다. 하지만 국내에서 처음 시도되고 있는 만큼 표준화가 진행중으
로 상용화 사례가 아직 없고, 광소자가 다른 방식에 비해 현격히 비싸 시스템 개발에 많은
비용이 들어간다는 점이 단점으로 지적되고 있다.

마. IP DiffServ
DSCP(Differentiated Service Code Point)필드에 의해 서비스 수를 제한하고, 팻킷의 분
류, 마킹, 폴리싱과 쉐이핑을 망 경계 노드에서 수행하고 코어노드는 BA(Behavior Aggregate)
분류만 수행하여 확장성 문제를 해결한다. 일종의 우선권 제어 방식이라 할 수 있는
차등 서비스는 최선형 서비스 외에 Assure 서비스와 Expected 서비스를 제공한다. DiffServ
(Differentiated Service)에서 QoS를 제공하기 위해서 망 제공자는 사용자가 원하는 QoS를
제공하기 위해 도메인 내의 각 노드에 클래스별로 자원을 적절히 할당하고, 도메인 간에는 종
단간 QoS가 보장되도록 SLA를 체결하여야 한다. 이의 기능을 수행하기 위해 대역폭 브로커
(bandwidth broker)기술이 제안되고 있다. 대역폭 브로커는 도메인에 하나씩 존재하여, 인
터－도메인에서는 이웃 도메인의 대역폭 브로커와 SLA(Service Level Agreement)를 체
결하여 유지하는 기능을 수행하며, 인트라－도메인에서는 사용자나 응용으로부터의 QoS 요
구를 받으면, 도메인 내의 자원 사용 정책에 따라 내부자원을 할당하는 기능을 수행한다. 특
히 이웃 도메인과 협상된 SLA에 기반하여 경계 라우터의 자원 구성 정보를 제공한다.

Ⅲ. 가입자망 기술별 적용 QoS
1. ADSL
ADSL은 일반 전화선을 이용하여 서비스되며, 국내 초고속 인터넷 초기에 각광을 받았으
나 현재는 경쟁기술인 VDSL, 이더넷, FTTH 기술에 밀려 가입자가 급격히 감소하는 추세
이다. ADSL은 대략 5Km정도까지 통신이 가능하나, DSLAM(DSL Access Multipelxer)
에서 가입자 댁내까지의 거리에 따라 급격하게 제공 대역폭이 감소한다. 그러므로 DSLAM
이 위치하는 통신국사에서 가입자 댁내까지의 거리가 먼 경우 인터넷 서비스는 가능하나 VoIP,
영상전화, VoD, IPTV와 같은 고품질 멀티미디어 서비스를 안정적으로 제공하기 힘들다. ADSL
기술을 사용한 가입자망 구성 방식은 DSLAM에서 BRAS 구간의 구조에 따라 ATM 기반
DSL(Digital Subscriber Line) 집선 네트워크 및 이더넷 기반 DSL 집선 네트워크로 구분
된다. 인터넷 초기에는 ATM 기반 DSL 집선 네트워크가 방식이 일반적이었지만 최근에는
유럽, 미국 등에서 이더넷 기반 DSL 집선 네트워크를 사용하여 TPS 망을 구축하는 상황이
다. 다음 [그림 2]와 [그림 3]은 이더넷 기반 DSL 집선 네트워크를 사용한 ADSL의 망 구
성방식 및 프로토콜 스택을 보여준다.

[그림 2] ADSL 망 구성방식(이더넷 기반 DSL 집선)
[그림 3] ADSL 프로토콜 스택(이더넷 기반 DSL 집선)
ADSL 가입자망 구간(ADSL모뎀 ↔ DSLAM)이 ATM Multi-PVC 환경이므로 VoIP,
VoD, IPTV 및 인터넷으로 서비스 등급을 분류하고 서비스 등급별로 ATM QoS를 적용한
다. 다음 <표 2>는 ATM 포럼의 ‘Traffic Management Specification Version 4.1' 규격에
서 권고하는 응용서비스에 따른 QoS 클래스를 나타내고 있다.
<표 2> 응용서비스에 따른 ATM QoS
ATM QoS QoS Class 서비스 분류 응용 서비스
CBR Highest Circuit Emulation, Voice and Real-time Video VoIP, 영상전화
rt-VBR High Real-time Compressed Voice or Video IPTV/VoD
nrt-VBR Medium Bursty High Priority Data Interactive game
ABR Low Delay Tolerant Busty Data FTP, Chatting
UBR Lowest Low Priority Bursty Data HTTP, E-mail
다음 [그림 4]는 ATM Multi-PVC 환경에서 비디오, 음성 및 인터넷 서비스에 대한 QoS

제공 구조 및 방안을 나타내고 있다. 음성, IPTV, VoD 및 인터넷 서비스에 4개의 PVC가
각각 할당되고 ATM QoS인 CBR, rt-VBR, nrt-VBR, UBR를 사용하여 QoS를 제공한다.
이더넷 백홀망에서는 IEEE 802.1p를 마킹하는 이더넷 QoS를 사용하여 QoS를 보장한다.
[그림 4] ADSL 가입자망에서의 QoS 제공구조


2. VDSL
VDSL 기술은 일반 전화선을 이용하여 서비스되며 전송 가능 거리가 300~400m 이내에
머물기 때문에, 국내의 경우 세대 밀집 지역인 아파트를 중심으로 서비스가 제공되고 있다.
다음의 [그림 5]와 같이 VDSL의 망 구성은 아파트 MDF실의 L3 스위치까지 광케이블이
인입되고 MDF실에 위치하는 VDSL DSLAM과 L3 스위치는 점－대－점(point-to-point)
형태의 집선 구조를 가진다. 2005년부터는 FTTC(Fiber To The Curb) 방식으로 단독주택
에도 서비스가 제공되고 있다. VDSL 기술은 음성 및 영상 서비스와 같은 품질보장형 서비
스를 제공할 수 있는 13Mbps, 20Mbps, 50Mbps 대역폭을 지원하며, VDSL2 기술의 경우
하향 및 상향 모두 100Mbps를 제공한다.

[그림 5] VDSL 망 구성방식
VDSL 억세스망의 경우 VDSL모뎀↔DSLAM 구간은 이더넷 QoS(802.1p)를 지원해야 한
다. 반면에 다음 [그림 6]의 프로토콜 스택에서 보는 바와 같이 VDSL DSLAM에서 BRAS
까지의 백홀망은 Layer 3 IP 망으로 구축되어 있으므로 IP Diffserv QoS를 지원해야 하는
구조이다.
[그림 6] VDSL 프로토콜 스택
다음 [그림 7]은 VDSL모뎀 ↔ DSLAM 구간의 이더넷 QoS 제공기법을 설명하고 있으
며, 번호가 부여된 이더넷 프레임의 802.1p 필드(3bits)를 사용하여 8등급의 서비스 클래스
를 정의할 수 있다.
다음 [그림 8]은 DSLAM/L3집선스위치 ↔ BRAS 구간의 IP QoS 제공기법은 DSCP에
대해 나타내고 있으며, 특정 IP헤더에 트래픽 클래스를 마킹하여 서비스별 우선순위를 차등
화 할 수 있다.

[그림 7] 이더넷 QoS: IEEE 802.1p QoS 제공기법
[그림 8] IP DSCP(DiffServ Code Point) QoS 제공기법
다음 [그림 9]는 VDSL 가입자망에서의 상․하향 트래픽에 대한 QoS 제공 구조에 대해
나타내고 있다.
[그림 9] VDSL 가입자망에서의 QoS 제공구조

3. FTTC
FTTC 기술은 가입자 댁내까지 UTP 케이블이 인입되는, 초고속 정보통신 건물 인증 2등
급 이상 아파트 위주로 서비스가 제공된다. UTP 케이블의 약100m 전송 거리 제약으로 인해
아파트를 중심으로 서비스가 제공되었으며 상․하향 최대 100Mbps 속도를 제공한다. 다음
[그림 10]과 같이, 통신 국사에서 아파트 MDF실의 L3 집선 스위치까지 광케이블이 인입되
며, L3 집선 스위치와 동단자함에 위치한 L2 스위치 간에는 100Base-FX 또는 기가비트 이
더넷으로 연결된다.
[그림 10] FTTC 망 구성방식

FTTC 기술은 가입자 단말 또는 HGW가 직접 L2 스위치에 UTP 케이블로 연결되는 구
조로 다음 [그림 11]의 프로토콜 스택에서 볼 수 있듯이 L2 스위치를 집선하는 L3 스위치에
서 BRAS까지의 백홀망이 Layer 3 IP 망으로 구축되어 있으므로 백홀망에서는 IP DiffServ
QoS를 지원해야 한다. 또한, 가입자 댁내에서 L3 스위치 구간은 Layer 2 Ethernet 망이므
로 이더넷 QoS(802.1p)를 사용하여 QoS를 보장한다. 그러나 2004년 이후 도입된 L2 장비
는 스위칭 칩에서 IP 헤더 체크 및 L3 Classification 기능을 제공 가능하므로, 최근 대부분의
통신사업자는 DSCP를 마킹하는 IP DiffServ QoS 기능을 적용할 수 있게 되었다.
[그림 11] FTTC 프로토콜 스택
[그림 12] FTTC 가입자망에서의 QoS 제공구조

앞의 [그림 12]는 FTTC 가입자망에서의 상․하향 트래픽에 대한 QoS 제공구조를 나타
내고 있으며, 응용서비스에 따른 이더넷 QoS와 IP QoS 간의 클래스 매핑은 사업자 환경에
따라 서로 다르게 할 수 있다.

4. HFC
HFC 기술은 케이블 TV 선로 인프라를 이용하여 아파트가 아닌 일반 주택에도 광범위하
게 인터넷 접속 서비스를 제공하고 있다. 다음 [그림 13]에서 볼 수 있듯이 전신주에 설치된
ONU(Optical Network Unit)에 의해 가입자 댁내까지 동축케이블로 연결되며 onU 이후
의 동축케이블 구간은 하나의 셀로 이루어지고, 셀 내에서 다수의 가입자 세대로 분기한다.
[그림 13] HFC 망 구성방식
하향 트래픽은 셀안에 속하는 다수의 가입자 세대로 브로드캐스팅되며, 상향 트래픽은
DOCSIS MAC 프로토콜에 의하여 케이블 모뎀이 CMTS로부터 전송기회를 얻어서 전송하는
구조이다. 케이블 모뎀과 CMTS구간의 Layer 2 프로토콜은 DOCSIS이며, DOCSIS 1.1/2.0
[그림 14] HFC 프로토콜 스택

QoS (UGS, UGS-AD, rtPS, nrtPS, BE)를 사용하여 상향 트래픽에 대한 QoS를 제공한
다. 앞의 [그림 14]는 HFC 가입자망에서의 장비별 프로토콜 스택을 나타내고 있다.
HFC 가입자망의 표준인 DOCSIS 1.1/2.0에서 케이블 모뎀 ↔ CMTS 구간에 대한 QoS
제공 기술은 규정하고 있다. HFC 가입자망에서 QoS 제공은 케이블 모뎀이 CMTS에 등록
하는 과정에서 서비스 플로우에 대한 QoS를 적용하는 정적 QoS 운영 방식과 케이블 모뎀
(또는 CMTS)에서 동적으로 서비스 플로우에 대한 상․하향 QoS를 요청하는 동적 QoS 운
영 방식이 있다. 다음 [그림 15]의 QoS 제공구조와 같이, 동적 QoS 운영은 케이블 모뎀(또
는 CMTS)에서 DSA(Dynamic Service Addition) 메시지를 사용하여 서비스 플로우를 생
성하고 각 서비스 플로우에 대한 QoS 자원을 할당한다.
[그림 15] HFC 가입자망에서의 QoS 제공구조
<표 3> HFC 가입자망의 QoS class
DOCSIS 1.1/2.0 QoS QoS 등급 응용 서비스(예)
UGS1) Highest E1/T1, VoIP, 영상전화
UGS/AD2) High VoIP with silence suppression
rtPS3) Medium IPTV, VoD
nrtPS4) Low FTP, Chatting
BE5) Lowest WEB, E-mail
1) UGS(Unsolicited Grant Service): E1/T1 회선 및 VoIP 서비스와 같은 CBR 응용 서비스 제공을
위한 상향 스캐줄링 방식
앞의 <표 3>은 정적 QoS 운영 또는 동적 QoS 운영 방식을 사용하여 제공하는 HFC 구간
에서의 QoS 클래스 및 응용 서비스에 대해 설명하고 있다. HFC 구간은 음성/영상서비스에
대한 품질보장을 제공하기 위해 DOCSIS 1.1/2.0 표준에서 권고하는 “Radio Frequency Interface
Specification” 규격의 QoS 기능을 지원해야 한다.

5. FTTH
FTTH 가입자망 기술은 크게 AON(Active Optical Network) 및 PON(Passive Optical
Network) 방식으로 구분할 수 있다. 국내의 경우 AON 방식은 주로 CVNet, EZVill 등의
‘아파트 ISP'에서 제공하며, 주요 통신사업자는 PON 방식을 사용하여 초고속 인터넷 가입자
에게 FTTH 서비스를 제공한다.
[그림 16] FTTH 망 구성방식(GE-PON)
※ RN(Remote Node): 국사와 가입자간의 중간 노드로 트래픽을 분기하는 스플리터가 설치됨
※ OLT(Optical Line Terminal): 국사내에 설치되는 광전송로 종단장치(송수신기)
※ onT(Optical Network Terminal): 최종 사용자에게 인터페이스를 제공하는 광통신망 종단장치
※ onU(Optical Network Unit): 광통신망의 가입자 집선 장비(다수 port의 스위치 형태)
AON 방식은 아파트 동단자에 위치하는 L2 스위치에서 가입자 댁내까지 광케이블(100Base-
FX)이 직접 인입된다는 점에서 광랜 서비스와 구별된다. 그러나 망 구성 방식 및 프로토콜
2) UGS/AD(Unsolicited Grant Service with Activity Detection): 음성의 묵음 구간을 감지하여 서
비스되는 VoIP 서비스 제공을 위한 상향 스캐줄링 방식
3) rtPS(Real-time Polling Service): 실시간 서비스 제공을 위한 상향 스캐줄링 방식
4) nrtPS(Non-real-time Polling Service): FTP 등과 같이 Bursty 한 데이터 서비스 제공을 위한
상향 스캐줄링 방식
5) BE(Best Effort): 최선형 데이터 서비스 제공을 위한 상향 스캐줄링 방식

스택은 광랜 가입자망과 동일하므로, QoS 적용 기술 및 방식도 광랜 가입자망과 같다. 즉,
가입자 댁내에서 아파트 MDF에 위치하는 L3 집선 스위치까지는 이더넷 QoS(802.1p)를 사
용하고, L3 집선 스위치에서 BRAS까지는 IP DiffServ QoS(DSCP)를 사용하여 QoS를 제
공한다. 반면에 PON 방식은 한가닥의 광섬유가 수동 광 분배기(스플리터)를 통해 여러 가
닥의 광섬유로 분기되고, 각 분기된 광섬유에 가입자가 연결되어 점－대－다(point-to-multipoint)
방식으로 구성된다. 국내 통신사업자는 가격 경쟁력이 있는 GE-PON(Gigabit Ethernet-
Passive Optical Network)방식의 FTTH 서비스를 제공하고 있다. [그림 16]과 [그림 17]
은 GE-PON의 망 구성방식 및 프로토콜 스택을 나타내고 있다.
[그림 17] FTTH Protocol Stack(GE-PON)
[그림 18] GE-PON 하향 트래픽의 QoS 제공구조
GE-PON에서 상향 트래픽은 onU(또는 onT)가 OLT로부터 데이터를 전송할 수 있는
타임 슬롯(time-slot)을 할당받는 TDM 방식을 사용하고, 하향 트래픽은 OLT에서 전체 가
입자 댁내의 onU(또는 onT)로 브로드캐스팅으로 전달된다. 앞의 [그림 18]은 GE-PON
가입자망에서 하향 트래픽에 대한 QoS 제공구조를 나타내고 있다. IPTV 서비스와 같은 방
송형 서비스는 OLT에서 브로드캐스팅 LLID(Logical Link Identifier)를 사용하여 전체
ONU에게 전송되며, VoIP, VoD 및 인터넷과 같은 유니캐스팅 서비스는 onU에게 할당된
LLID를 가지고 전송된다.
다음 [그림 19]는 ITU-T G.114에서 권고하고 있는 GE-PON 방식의 가입자망에서의 상
향 트래픽에 대한 QoS 제공구조를 나타내고 있다.
[그림 19] GE-PON 상향 트래픽의 QoS 제공구조

Ⅳ. 시사점 및 결론
PSTN 및 CATV 등과 같은 전용통신망은 음성서비스 또는 영상서비스 제공에 적합하도
록 망이 구축되어 품질에 대한 이슈제기가 적었다. 반면에 BcN은 IP 패킷기반 망이 가지는
특성상 최선형(best effort) 서비스를 제공하는 초고속인터넷에서와 같이 별도의 QoS를 제
공하지 않는다면, 실시간 대화형의 음성 및 영상 서비스를 제공할 때에 언제라도 품질저하가
발생할 수 있다. 따라서 BcN 환경에서 실시간 대화형의 고품질 멀티미디어 서비스를 제공하
기 위해서는 품질관리가 반드시 필요하다. 대부분의 QoS 연구는 데이터 평면에서의 QoS 보
장기술(classification, queuing, scheduling, congestion control 등) 위주의 연구가 적용이
진행되고 있지만, BcN 서비스가 확산되는 시점에서는 서비스 평면과 연동하여 데이터 평면
의 네트워크 자원을 동적으로 할당 및 제어할 수 있는 정책기반 QoS 제공구조(policy-based
QoS architecture)인 RACF 같은 자원관리 기능이 요구된다.
ITU-T WG3 중심으로 표준화를 진행하고 있는 RACF는 서비스계층(service stratum)
과 전달계층(transfer stratum) 사이에 위치하면서 자원예약, 수락제어, 게이트제어 등 NGN/
BcN에서의 QoS를 제공한다. 즉, 서비스제어 기능과 전달기능 사이에서 전달망의 자원 상태
를 고려하여 서비스 계층의 요구를 구체적으로 NGN/BcN에 반영하여 자원 협상과 할당을
위한 중재자 역할을 담당함으로써 전달망 제어기능을 수행하게 된다. RACF는 IP 패킷기반
전달망에서 품질보장형 서비스를 지원하기 위한 망의 제어구조에 대한 정의는 물론이고 음성
전화와 같은 세션 기반의 품질보장을 위한 기능도 정의하고 있다.
국내의 경우 개별망 중심의 통신서비스를 단계적으로 IP 패킷기반의 BcN으로 통합을 진
행하고 있다. KT, SK Broadband 및 LG 데이콤 등 대표적 통신사업자들은 시범적으로
MPLS QoS를 제공하는 BcN 프리미엄 백본망을 별도로 구축하여 VoIP 및 IPTV 등의 일
부 프리미엄 트래픽에 대해서 백본망 구간에서만 QoS를 적용하고, 가입자망 구간에서는
QoS 적용이 미비한 실정이다. 현재 유선 가입자망이 빠르게 50M급 이상으로 고도화되어 네
트워크 전체구간이 BcN으로 통합이 진행되고 있기 때문에 VoIP 및 IPTV 등 고품질 멀티
미디어 서비스의 원활한 제공을 위해서는 가입자망에 대한 QoS 기술 적용이 필수적이다.

참 고 문 헌
[1] BcN 포럼, BcN 표준모델 v.2.2, 2007. 12
[2] FTTH 기반 BcN 가입자망 구축 방향 연구, 한국정보사회진흥원, 2005. 12
[3] Data-Over-Cable Service Interface Specifications, DOCSIS 2.0 Radio Frequency
Interface Specification, 2006. 6
[4] Traffic Management Specification Version 4.1, ATM Forum, 1999. 3
[5] IEEE 802.3ah task force, http://www.ieee802.org/3/efm
[6] The COPS(Common Open Policy Service) Protocol, RFC 2748, 2000. 1
[7] An Architecture for Differentiated Services, RFC 2475, 1998. 12
[8] Migration to Ethernet-Based DSL Aggregation, DSL Forum TR-101, 2006. 4
[9] A QoS Control Architecture for Ethernet-based IP access networks(TR-123.qos),
ITU-T FGNGN-OD-00106, 2005. 4
[10] ITU-T Recommendation Y.1541, Network Performance Objectives for IP-Based
Services

저작자표시 비영리 변경금지 (새창열림)