수동광네트워크(PON:Passive Optical Network)는 네트워크의 끝부분에 해당하는 ‘최종 접속구간(last mile)’을 말한다. 이 부분은 고객에게 가장 가까운 곳이므로 ‘최초 접속구간(first mile)’이라고 부르는 것이 옳다고 주장하는 전문가도 있다. 하지만 실제로는 PON 구간의 거리가 1마일(mile)이 아니고 지역이나 지형에 따라 10∼20㎞에 이르는 경우가 대부분이다. 이처럼 PON 구간의 거리가 각기 다르기 때문에 광케이블 설치비용도 다양한데 극단적인 경우는 광케이블 포설 경비가 같은 구간 네트워크 구축을 위한 광 장비 및 전자 장비를 포함한 비용 전체의 90%를 차지할 때도 있다.
따라서 전통적인 시내전화사업자(ILEC:Incumbent Local Exchange Carrier)나 지역전화사업자(CLEC:Competitive Local Exchange Carrier), 복수케이블TV업체(MSO:Multiple System Operator), 데이터통신 전문사업자(DLEC:Data Local Exchange Carrier) 지역 공익 서비스업체(전기·수도·가스업체 등)를 포함한 서비스 업체들은 최종 접속구간의 PON 설치비용을 신중하게 검토해야 한다. 특히 통신 서비스, 데이터 통신 서비스, MSO에 있어서는 PON의 구조가 매우 중요하다.
PON의 구조는 지역과 위치에 따라 각양각색이어서 진정한 의미의 ‘표준’이 없고 잠재 고객의 규모와 특성을 바탕으로 분석, 결정해야 하기 때문에 PON마다 서로 다르다. 하지만 일반적으로 이런 분석은 두 가지 모델로 압축할 수 있다.
그 중 하나는 특정 지역의 세대수나 인구밀도를 기반으로 분석하는 방법이고 다른 하나는 상가지역이나 쇼핑몰에 있는 중소기업의 숫자나 규모·업종 등을 분석하는 모델로서 이것은 세대수를 분석하는 것보다 더 복잡하다. 가령 한 보험회사의 지역 영업소는 비교적 음성 통신량이 많은 데 비해 데이터 통신량은 적다. 반면 이 보험회사 영업소와 같은 인원이 있는 공학 디자인회사는 음성 통신량은 이와 비슷하지만 인터넷 접속량은 훨씬 더 많이 필요할 것이다. 또 독립 건물 안에 있는 식당은 주로 신용카드 승인과 강도 비상 연락에 통신 회선을 사용하기 때문에 몇 개의 음성 통신 회선이 있으면 족할 것이다.
능동 장치(active device)들은 포트가 3개 이상인 데 비해 수동 부품은 포트가 두 개 있는 것이 특징이다. 수동 부품에는 렌즈, 거울, 유전체 필터, 프리즘, 회절 격자, 광섬유 등이 있다. 능동 부품은 전기적 부품과 광 부품으로 나뉘는데 전기적 부품의 종류는 단순한 트랜지스터에서 1000개 이상의 핀이 있는 집적회로(IC)에 이르기까지 광범위하다. 여기에는 입출력 포트 외에 전압이나 전류를 제어하기 위한 한 개 이상의 포트가 있다. 또 광 부품에는 전압이나 전류가 광 변화를 일으키거나 광 신호 또는 전기적 신호가 발생할 경우 이를 제어하기 위한 한 개 이상의 포트가 필요하다.
PON에 실제로는 레이저 다이오드나 포토다이오드와 같이 수동과 능동 부품이 모두 다 있다. 하지만 PON의 중간 구간에는 능동 부품이 없고 중앙 사무실(CO:Central Office) 또는 기업체나 가정과 같은 고객의 영역구간에 있다. PON의 장점은 능동 부품이 지하에 매설되거나 대기에 노출되지 않기 때문에 원거리 전력 공급이 필요 없고 따라서 네트워크 디자인을 어느 정도 단순화할 수 있다는 것이다. 그러나 일부 전문가들이 PON의 개념을 몇 개의 능동 부품을 포함하는 것으로 규정함으로써 혼돈을 가져올 가능성이 있다.
PON의 기본 구조와 기능을 보면 중앙 사무실이나 도시권 광 케이블 안에는 광 회선 터미널(OLT:Optical Line Terminal)이라 불리는 부품이 들어가 있고 대부분의 OLT는 몇 개의 PON을 수용할 정도로 용량이 크다. 광 신호는 중앙 사무실을 떠나 광 케이블을 통해 수동 스플리터(splitter)에 도달하면 광섬유의 수에 따라 4개, 8개 또는 16개 광섬유로 갈라져서 개별 고객에게 전송된다. 통신 서비스 업계에서는 이러한 광섬유를 ‘지선 케이블(drop cable)’이라고 부르는데 지선 케이블은 광 네트워크 터미널(ONT:Optical Network Terminal)까지 연결된다.
PON의 기본 표준은 풀 서비스 액세스 네트워크(FSAN:Full Service Access Network) 포럼이 지난 90년대 중반에 개발한 것으로 이를 바탕으로 국제기통신연합(ITU)이 ITU 표준인 G983.1과 G983.2를 제정했다. 이들 두 표준은 광케이블을 통해 양방향 통신이 가능한 광 네트워크의 사양을 규정한 것으로써 PON의 영역을 비교적 좁게 제한시키고 있다. 앞으로 ITU 표준이 부분적으로 조정되면 광 네트워크에서 PON이 차지하는 영역이 넓어질 것으로 보인다.
ITU G983.1과 G983.2 표준이 규정한 PON의 하향 데이터 전송 속도는 155∼622MB/s, 상향 데이터 전송 속도는 155MB/s이다. 여기에서 모든 데이터는 비동기전송모드(ATM:Asynchronous Transfer Mode)의 시분할 다중(TDM:Time Domain Multiplexing)기능을 통해 모든 ‘지점(station)’으로 분산된다. 이 때문에 여기에 속하는 PON을 APON이라고 부르는데 APON의 하향 광 반송파 속도는 1550㎚, 상향 반송파 속도는 1310㎚다.
통신 서비스나 케이블TV 서비스 업체들이 PON을 통한 새로운 서비스를 효율적으로 추진하기 위해서는 PON의 설치비용을 최소화해야 하는데 이를 위해서는 몇 가지 모델과 방법을 검토하는 것이 바람직하다. PON 구축은 광 케이블을 공중에 설치하는 경우, 기존 닥트 속에 설치하는 경우, 암거에 설치하는 경우 등 세 가지가 있지만 설치비용은 대도시와 중소도시에 따라 다르다.
앞으로 기업과 가정에서 PON의 사용자 수가 빠르게 늘어날 것으로 예상된다. 특히 오는 2003년 말부터는 기업 시장에서 이더넷PON(EPON)이 APON을 대체할 것으로 보인다. PON관련 주요 업체로는 앨롭틱, NEC엘루미넌트테크놀로지스, 옵티컬솔루션스, 퀀텀브리지, 살리라옵티컬네트워크시스템스, 테라웨이브커뮤니케이션스, 월드와이드패키츠 등이 있다.
<정리=이규태기자 ktlee@etnews.co.kr>
<자료문의 : 문덕대 마인드브랜치아시아퍼시픽대표 dongm@mindbranch.co.kr>