초고속초고속 광광 가입자가입자 망망 기술기술 개발개발

((PATH Project)PATH Project)

2003. 2. 20.2003. 2. 20.

이이 형형 호호

네트워크네트워크 연구소연구소, , ETRIETRI

11

1. PATH PATH 사업사업 배경배경

2. 2. PATH PATH 사업사업 개요개요

3. 3. 초고속초고속 광광 가입자가입자 망망 기술기술

4. 14. 1차년도차년도 연구연구 개발개발 성과성과

5. 20035. 2003년도년도 이후이후 개발개발 계획계획

22

11. . PATH PATH 사업사업 배경배경

33

연구연구 개발의개발의 중요성중요성

향후 10년 이내 FTTH 시장 반드시 도래

방송과 통신이 결합된 새로운 IT 패러다임

100Mbps 이상의 대역폭 및 QoS/SLA 보장 서비스

세계 시장 선점을 위한 연구개발 적기

2001년 미국에서 촉발된 IT시장 불황, R&D 투자 축소

미국, 일본 등과 경쟁할 수 있는 FTTH 기술개발 적기

Next Generation FTTH 원천 및 핵심기술 조기 확보

제2의 CDMA 신화 및 IT 산업 백년지계의 초석

44

가입자가입자 망망 기술의기술의 발전발전

동선(ADSL)

수 Mbps

인터넷 서비스

동선(ADSL)

수 Mbps

인터넷 서비스

1998년1998년

동선(VDSL)

10 ~ 25 Mbps

인터넷서비스

동선(VDSL)

10 ~ 25 Mbps

인터넷서비스

2002년2002년

광케이블(FTTH)

100Mbps 이상

HDTV급 방송통

신 융합 서비스

광케이블(FTTH)

100Mbps 이상

HDTV급 방송통

신 융합 서비스

2007년 이후2007년 이후

VDSL의 한계 : HDTV급 다채널 VoD + 원격교육 + 3D영상

· 현재의 VDSL로는 25Mbps가 한계(1Km 이내의 경우)

· 300m 이내의 경우 50Mbps까지 가능

· 전화선을 통한 VDSL은 노이즈 및 환경에 따른 특성 변화로신뢰성에 한계 존재

55

FTTH FTTH 기술기술 개발개발

xDSL 보급 확산의 교훈

초고속 인터넷 보급율은 세계 최고이나 핵심기술은 외국에종속

모뎀 칩 등 핵심부품의 국산화율 54.7%

Next generation FTTH 핵심기술 및 IPR 확보

세계적인 FTTH 원천 및 핵심기술 100건 이상 확보

퀄컴은 핵심기술 특허 8건을 포함한 총 800건으로 매년 8억불의 기술료 수입

MPEG-2 특허 풀의 핵심특허 120건 (현재까지 건당 1천만불~ 2천만불 기술료 수입)

66

초고속초고속 광광 가입자망가입자망 기술이란기술이란 ??

전화선을전화선을 이용한이용한 xDSLxDSL 기술기술

CATV CATV 망을망을 이용한이용한 HFC HFC 기술기술

WLL WLL 또는또는 WLANWLAN과과 같은같은 무선무선 기술기술

광광 케이블을케이블을 이용이용, , 수십수십 Mbps ~ Mbps ~

10Gbps10Gbps의의 고품질고품질 인터넷인터넷 서비스를서비스를

제공제공

초고속 광 가입자망 기술초고속초고속 광광 가입자망가입자망 기술기술

기존 가입자망 기술기존기존 가입자망가입자망 기술기술

1010Mbps Mbps 이하의이하의최선형최선형 서비스서비스

제공제공

QoSQoS 보장형보장형 실실시간시간

멀티미디어멀티미디어 서비서비스스 제공제공

77

초고속초고속 광광 가입자가입자 망망 구성도구성도 ((예예))

ATM

IP/WDM

PSTN

SONET/SDH

PP/방송국

백본망백본망

OLT

Splitter

ONT EoD

VoIP 전화

고품질방송

Internet

일반 가입자

λ1(방송), λ2(인터넷)

λ3(인터넷)

OLT : Optical Line TerminationONT : Optical Network TerminationEoD : Education on Demand

ONT

전화국Central Office

전화국Central Office

가입자가입자

SOHO/기업가입자

88

주거공간이 경제.사회공간, 문화공간, 교육공간으로 확대

주거공간이 경제.사회공간, 문화공간, 교육공간으로 확대

초고속초고속 광광 가입자가입자 망망 서비스서비스

99

차세대차세대 광광 가입자가입자 망망 동향동향

통신 방송 융합 및 HDTV급 인터넷 방송 서비스를 위한 FTTH

음성 및 데이터 통합제공을 위한 통합망

Home Network 및 IPv6 도입

현재 운용중인 디지털 교환기 대체시장

1010

ETRIETRI의의 전략의전략의 변화변화

• 장거리 광전송시스템중심

• 국내시장을 목표로 한개발

• 全光 목표

• 국제표준의 국내적용

• FTTH, Access Network 중심

• 국내시장 기반, 국제시장 확장

• 電光 위주

• 고유기술의 국제표준화

1111

22. . PATH PATH 사업사업 개요개요

1212

PATH PATH 사업사업 개요

사업명 : 초고속초고속 광가입자망광가입자망 기술기술 개발개발

수행기간 : 2002.1.1. ~ 2006.12.31. (2002.1.1. ~ 2006.12.31. (총총 55년간년간))

총예산 : 1,9001,900억원억원((정부정부: 950: 950억원억원, , 민간민간: 950: 950억원억원))

20022002년도년도 예산예산 : : 160160억원억원

개요

가입자당 1010Mbps ~ 10GbpsMbps ~ 10Gbps의 고품질 인터넷 서비스를

원하는 국민 모두에게 제공할 수 있는 차세대 가입자 액

세스 네트워크 기술 개발

1313

주요주요 연구연구 내용내용

독창적이며, 저가의 광 분배망 기술 개발

1 Gbps/10 Gbps Ethernet-PON(Passive Optical Network), WDM-PON

대규모 집단가입자에 적합한 100Mbps-2.5Gbps WDM-AON(Active Optical Network)

SCM(Subcarrier Multiplexing), CDMA 기반의 차세대 광모뎀

QOS 보장형 차세대 네트워킹 기술 개발

광 가입자망에 적합한 확장형 MPLS, IPv6 프로토콜

광 가입자망 서비스 제어 기술

신축적 용량 확장이 가능한 액세스시스템 개발

집선/스위칭/라우팅 기능 제공

다기능 방송통신 통합형 FTTH 액세스 시스템 기술

1414

PATH PATH 사업사업 시스템시스템 구성도구성도

가정/아파트가입자

기업가입자

ONT

ONU

ONT

ONT

OGX

스플리터

E-PON

WDM-AON

WDM-PON

OLX

FTTC

광모뎀

FTTH

BandwidthOn

Demand

OLT

OLT

OLT

VoD/EoD 서버

음성전화

영상회의

HDTV 방송

인터넷TV

VoD/EoD

E-Business

등

10Mbps

10Gbps

FTTH

FTTH

IP/WDM

액세스 시스템

1515

PATH PATH 사업사업 전략전략

제3세대 가입자망

NGcN - 통신/방송 통합망

새로운 디지털서비스 – HDTV, EoD, MoD, New Web

고유기술 확보ePON, WDM-PON, AON

국내소자/광모듈 이용

국내시장을 바탕으로 세계시장 진출

1616

PATH PATH 사업사업 추진추진 체계체계

정보통신부정보통신부

통신사업자통신사업자ETRIETRI

주관연구기관ETRI

주관연구기관ETRI

산업계산업계 학계학계

표준화IETF, IEEE, ITU-T, TTA

표준화IETF, IEEE, ITU-T, TTA 기술개발협의회기술개발협의회

부품.소자 개발

삼성전자

LG전선젠포토닉스옵토온

서비스 연구

삼성전자

시스템 통합및 상용화

삼성전자LG전자텔리언이스텔시스템즈

산업체

1717

3. 3. 초고속초고속 광광 가입자가입자 망망 기술기술

1818

11G EG E--PON PON 망망 구성도구성도

OLT

ORX

OTX

서비스

노드

접속

다중/집선/교차연결

인터넷

PSTN

ATM

WDM Coupler

MAC

ONU

WDM Coupler

ORX

OTX

#1

댁내/구내망

NT, 댁내망 접속, Protocol 변환

FTTC 혹은

댁내망MAC

댁내/구내망

VDSL전화선

수동광분배기N(분배비율) = 16 ~ 32

서비스제공자

전화국사/초고속센터

FTTH-ONU

FTTC-ONU VDSL

전송프로토콜: Ethernet하향 파장: 1.49um전송속도: 1.25Gb/s

#2

1:N

전송프로토콜: Ethernet상향 파장: 1.31um전송속도: 1.25G

Burst-Mode

방송

#N

Ethernet-PON 망

1919

WDMWDM--PON PON 망망 구성도구성도

WDM-ONU

WDM Filter& Coupler

ORX

DWDM OTX

#1

λ0, λ1,

λn+1

서비스제공자

전화국사/초고속센터

WDM-ONU

WDM-ONU

#2

Splitteror

WDM Filter

#n

λ0, λ1, λ2 … λn

λn+1,λn+2,λn+3…λ2n

WDM-OLT

인터넷

PSTN

ATM

WDM

Mux

De-mux

λ0

WD

M N

etw

ork

방송

서비스

노드

접속

다중/집선/교차연결

DWDM

OTRx

λ2n

λ0, λn

WDM-PON 망

2020

차세대차세대 AON AON 기술기술 개념개념

OTN BOTN A

OXC

OLXOLX

OGXOGX

10G x m λ

OXC

광모뎀광모뎀

WDM coupler(passive)

광모뎀광모뎀OGXOGX

광모뎀광모뎀

10G x n WDM (OLS-Ring)10G x n λcdm (mλS-Ring)

100M/2.5G x n WDM

GbEGbE기업망, 행정망, 교육망

접속당 100M – 2.5GbpsOGXOGX

OGXOGX

TbR

10GbE 스위치10Gbps

차세대 무선망

10Gbps x n 네트워크

프리미엄 아파트

가구당 100Mbps 무선기지국

기지국당 100M – 2.5GbpsSOHO, 재택근무

가구당 100Mbps

2121

차세대차세대 AON AON 비젼비젼::OCDM/DWTH/OSCM 복합 광가입자망

λ1λ2 λ3

Σλi

Σλj ΣλkOCDM λ2λ3

sc1sc2sc3

sc2 sc1sc2sc3

DWTH

sc1

λ1OSCM

OCDMOCDM: Optical Code Division MultiplexingOSCMOSCM: Optical Subcarrier MultiplexingDWTHDWTH: DWDM To the Home

λ1 λ2λ3

code1code2

code3 code1 code2

code1 code2

t

λ

Ch1Ch2

Ch3

λ

Ch 1-3 Ch 1-3 Ch 1-3

λ1 λ2 λ3λ

Ch 1 Ch 2 Ch 3

λ1 λ2 λ3

2222

광광 CDMA CDMA 가입자가입자 망망 개념개념

광 가입자망

t01 1 1

t1 10 0

t0 1 1 1tChannel 3

tChannel 2

tChannel 1

tChannel 3

tChannel 2

tChannel 1

t01 1 1

t1 10 0

t0 1 1 1

데이타인코드

Code #1 :

Code #2 :

Code #3 :

Code #1 :

Code #2 :

Code #3 :

디코드데이타가입자 가입자

송신단 수신단

2323

광광 SCMA SCMA 가입자가입자 망망 개념개념

가입자 가입자

광 가입자망

Channel 1t01 1 1

Channel 2t1 10 0

Channel 2t0 1 1 1

데이타

Channel 3t00 1 1

Channel 1t1 1 1 0

SCMChannel 1

t01 1 1

Channel 2t1 10 0

Channel 2t0 1 1 1

데이타

Channel 3t00 1 1

Channel 1t1 1 1 0

SCM

λ1

λ1

λ2

λ2

λ3

λ1

λ1

λ2

λ2

λ3

송신단 수신단

2424

33. . 11차년도차년도 연구연구 개발개발 성과성과

2525

11차년도차년도 주요주요 연구연구 결과결과

1Gbps E-PON 시스템 개발1G E-PON 시스템의 핵심칩(MAC/PHY) 2종 개발 (FPGA)

1G E-PON 시스템의 버스트모드 광 트랜시버 IC 개발 중

1G E-PON OLT/ONU/ONT 시스템의 H/W 보드 19종 제작OLT 시스템 : 11종 보드

ONU 시스템 : 5종 보드

ONT 보드 : 3종 보드

광가입자망 네트워킹 S/W 구현 중(MPLS, IPv6, VLAN, VPN 기능 등)

국내 독자 방식의 저가로 광 가입자망을 구축할 수 있는 WDM-AON 핵심기술 개발

WDM/SCM 기반 AON의 핵심 모듈 4종

WDM-AON의 OGX 시스템의 보드 3종

IEEE 802.3ah 표준화 적극 대응기고서 13편 제출 및 Draft 1.1 에 대한 comments 50건 (35건 채

택됨)

2626

11G EG E--PON MAC/PHY PON MAC/PHY 칩칩 개발개발

1G E-PON의 핵심칩 2종 개발

대칭/비대층 모드 동시 지원

(하향: 1Gbps, 상향: 1Gbps/100Mbps)

저가의 광모듈 개발 추진으로 분기율 및 전송거리 확대

ONU에 대역폭 및 성능 보장할 수 있는 대역폭 할당 알고리즘개발

핵심기술 IPR 확보(국내특허 12종, 국제특허 10종 출원)

OLT용 MAC칩 ONU용 MAC칩

2727

11G G 버스트버스트 모드모드 OTRx OTRx 개발개발

1.25G 버스트모드 OTRx 설계완료

OTRx 모듈은 시스템 가격의

20~30% 점유

Burst Mode Linear IC 설계

2828

WDMWDM--AON AON 시제품시제품 개발개발

WDM-AON의 MAC/PHY 모듈 실험시제품 개발

다중 광파장-다중 SCM 기술 선도적적용가입자 트래픽에 의한 동적 대역할당 기능 제공

잡음 특성이 우수한 광 CDMA 인코더/디코더 실험시제품 개발

Bipolar 코드 송수신 지원Uipolar 대비 BER 특성 2배 우수, 가입자 수용능력 2배 우수

AON/SCM MAC 칩

AON/SCM PHY 모듈

2929

11G EG E--PON PON 시스템시스템 개발개발

1G E-PON OLT 시스템

500 mm

1G E-PON ONU 시스템

843 mm

1G E-PON ONT 시스템

538 mm

3030

11G EG E--PON PON 시스템시스템 개발개발

OLT 시스템 Spec.

스위칭 용량 : 80 Gbps, 이중화

패킷 처리 용량 : 6.25 Mpps x Slot 수

인터페이스 용량• E-PON OLT : slot당 2 포트 1Gbps• POS : slot당 1포트 2.5Gbps• GbE : slot당 2포트 이상 1.25Gbps GBIC

제어계 구성• Main Processor : MPC7410, Linux 사용, 이중화, Alarm 수집• Local Processor : 공통 CPU (IBM405GP) 사용, Linux 사용• Ethernet에 의한 S/W 다운 로딩 기능 제공• 내부 IPC 메시지 : 이더넷을 통해 스위칭, 이중화

3131

11G EG E--PON PON 시스템시스템 개발개발

ONU 시스템 Spec. ONT 시스템 Spec.

쪽 보드• e-PON module• Processor module • VDSL/IEEE1394 (RG용)

기능 보드• Ethernet Main 보드

Front 인터페이스• 24 Port 100BAse-FX • 24 Port VDSL• 1G e-PON• Gigabit Ethernet 모듈

Back panel 인터페이스• Ethernet Console

• Serial Console• Power

Protection 용 e-PON 은Option 적용

VDSL 모듈과 Ethernet 모듈은전면 Pulggable 형태로 구성

3232

SLA SLA 기능기능 개발개발

가입자가 요구하는 SLA를 만족하는 시스템 설계가입자가 요구하는 SLA를 만족하는 시스템 설계

광가입자망의 SLA 관리 지표에 필요한 데이터 수집

SLA 관리지표의 실시간 모니터링

SLA 관리통합형 EMS 시스템에 의한 자동 통보, 과금 보상EMS

인터넷백본

AccessSystem(OLT)

ONU

VoD 서버

액세스망

장애통지

가입통지

속도보장

접속율,지연시간,패킷손실, ONT

FTTH 사용자FTTC/O 사용자

3333

11G EG E--PON PON 시스템시스템 경쟁력경쟁력 분석분석

뛰어난 성능, 다양한 기능 및 가격경쟁력 확보뛰어난 성능, 다양한 기능 및 가격경쟁력 확보

OxOOSLA 기능

OxxxSecurity 기능

$116/100M *$570/100M-포트당 가격

(추정치)가격

OxxxVPN 기능 (L2, L3)

OOOx멀티캐스팅 기능

OxOOTDM 기능

OxOxCATV 서비스 수용

OxxxMPLS

기능

1:32, 1:641:321:16, 1:321:16PON 분기율

하향:1.25G상향:1.25G/100M

하향:100M,상향:100M

하향:1.25G,상향:1.25G

하향:1.25G,상향:1.25G

최대 허용 대역폭

성능

ETRIFujitsuAllOpticsSalira분 류

* 연구 개발 재료비의 2.5배 기준

3434

11G EG E--PON PON 핵심핵심 기술기술 경쟁력경쟁력 분석분석

핵심기술의 경쟁력 확보핵심기술의 경쟁력 확보

On RS layerWith LLID

On RS layer With LLID

NoNoP2PE

YesNew Task ForceNoNoLink Security

YesUnspecifiedNoNoSingle Copy

Multicast

YesOut of scopeYesYesTDM 서비스

YesOut of scopeYesYesDBA & SBA

1Gbps;1Gbps1Gbps;100Mbps

1Gbps;1Gbps1G1Gbps;1Gbps bps;1GbpsData Rate(하향;상향)

YesYes, but

UnspecifiedNoNoPON Bridge

ETRI802.3ahSaliraAllOptics기능 항목

* RS : Reconciliation SublayerLLID : Logical Link ID

3535

44. . 20032003년도년도 이후이후 개발개발 계획계획

3636

광광 가입자가입자 망망 기술기술 및및 시장시장 동향동향

WDM 기반 FTTH 기술 개발 가속화

액세스시스템 기술은 고기능 중심의 다기능 방송통신 통합형 핵심 기술개발로 방향 전환

1G E-PON 시스템의 조기 상용화 필요성 대두

차세대네트워킹 기술 분야는 확장형 MPLS 기술 개발 중심으로 전환

시험망 구축, 서비스 연구 및 표준화 활동 강화 필요성 대두

3737

방송방송 통신통신 통합통합 액세스액세스 시스템시스템

• 가입자 분배망 정합 기술

• 대용량 데이터 트래픽 스위칭 기술

• NP기반 고속 패킷 포워딩 기술

방송 스트리밍 트래픽과 대용량 데이터 트

래픽을 동시에 처리 가능한 스위치 기술

스트리밍 및 고속 IP 패킷 TM 엔진 기술

방송 통신 융합 서비스 연구

WDM-FTTH 분배망 정합 기술

기존 액세스 시스템 기술기존 액세스 시스템 기술 방송통신통합액세스시스템 기술방송통신통합액세스시스템 기술

인터넷 트래픽을 백본망으로단순 집선 / 스위치 / 라우팅기능 수행

QoS 보장형 실시간 방송서비스와 초고속 인터넷접속 서비스를 동시에 수행

QoS 보장형 실시간 방송서비스와 초고속 인터넷접속 서비스를 동시에 수행

3838

방송방송 통신통신 통합통합 액세스액세스 시스템시스템

요구 사항고품질 QoS

MPEG-2/4/7, TM, SLA고성능 H/W

SF(Streaming Data, Packet Data, Optical Data)고성능 NP

서비스 구성 유연성

서비스 컴포넌트, 서비스 프로토콜

보안

Confidentiality, Authentication, Access Control이동성

방송.통신 융합 프로토콜

양방향 대용량 대역폭

대용량 분기

3939

20032003년도년도 연구연구 개발개발 목표목표

1G E-PON 추가 기능 개발 및 상용화1G E-PON MAC/PHY 칩 개발 (ASIC)1G E-PON 추가 기능(CATV, TDM, Security 기능) 개발

FTTH 분배망 핵심 기술 개발WDM-FTTH 핵심 기술 개발차세대 광모뎀(광SCM/광CDMA) 핵심 모듈 개발

FTTH 방송 통신 통합 액세스망 핵심 기술 개발방송형 스위치 구조 및 기능 설계NP 기반 10G급 패킷 포워딩 엔진 설계10G급 RPR 정합 모듈 설계

초고속 광가입자망 엔지니어링초고속 광가입자 망 표준화 연구광가입자망 서비스 및 시험망 구축

4040

PATH PATH 사업사업 총괄총괄 일정일정

핵심

기술 개발

FTTH

광분배망

20062005200420032002구분

액세스시스템 설계 추가기능 개발및 상용화

1G E-PON 추가기능 개발 및 상용화

WDM -PON 시제품WDM-FTTH 기반 기술 연구

10G E-PON 설계

1G E-PON MAC/PHY ASIC

SCM 광모뎀, OCDMA 모뎀 핵심 기술

방송형 스위치 핵심기술

WDM-FTTH 보완 및상용화

방송통신통합

FTTH

상용화

1G E-PON 설계및 구현 10G E-PON 개발 및 상용화

WDM /SCM - AON 시제품

80G급 액세스 시스템 보완 및 상용화

방송통신융합 시스템 설계

방송통신통합 시스템 시제품

MPLS, IPv6 기본기능, SLA, Security 기능 MPLS 부가기능, IPv6 고도화 기능

10G E-PON MAC/PHY ASIC

SCM 광모뎀, OCDMA 모뎀 시제품

방송형 스위치 패브릭 개발 및 상용화

멀티미디어 패킷처리 프로세서 (10G급) 핵심기술

멀티미디어 패킷처리 프로세서(10G급) 개발 및 상용화

보완 및 상용화

보완 및 상용화

1 단계 2 단계

방송통신 통합시스템 및

차세대 네트워킹 기술

4141

PATH PATH 사업사업 주요주요 예상예상 연구연구 개발개발 결과물결과물

시스템1G E-PON 시스템

10G E-PON 시스템

WDM-PON 시스템

WDM/SCM-AON 시스템

방송.통신 통합 액세스 시스템

핵심 기술1G E-PON MAC/PHY 칩, 버스트모드 광 트랜시버

10G E-PON MAC/PHY 칩, 버스트모드 광 트랜시버저가형 WDM 광모듈 및 WADMSCM 광모뎀, CDMA 광모뎀방송형 스위치 모듈ONT용 L2/L3 스위치 및 프로세서 통합 칩10GbE RPR(Resilient Packet Ring) 정합 모듈

IPv6 QoS 라우팅/시그널링 프로토콜 및 IPv6 Mobility 프로토콜확장형 MPLS 기능 모듈Security 기능 모듈

4242

초고속초고속 광광 가입자가입자 망망 서비스서비스 모델모델

학원

인터넷 방송국

VoD / EoD 서버

OLT

방송통신통합Access Switch

OLT

OLT

대도시 지역 OLXOLX

OGXOGXOGXOGX

WDM-AON

광모뎀광모뎀

WDM coupler(passive)

아파트

빌딩

공동주택

개인주택

중소 도시 지역

농어촌 지역

WDM-PON

광모뎀광모뎀 WDM ONTWDM ONT

E-PON

소형액세스시스템

광모뎀광모뎀

DMC/SO

CATV 백본 망

콘텐츠 서버

콘텐츠 망

STBFTTHONT

NespotAP

HDTVEoD

VoIP

4343

감사합니다.