관련 통계자료 다운로드 광무선 가입자망 개념도
차세대 광 무선 가입자망 기술은 유무선 통합망을 통해 음성, 데이터, HDTV급 동영상 등 다원 멀티미디어 서비스를 가능케 하는 광대역 가입자망 기술의 일종이다.
차세대 광 무선 가입자망 기술은 마이크로웨이브 포토닉스로도 불리는 밀리미터파 광신호 전송(MMoF:Millimeter wave over Fiber)을 이용, 광기술과 무선기술의 상호 보완적인 장점을 취하고 있다.
이 기술은 미 국방부에서 군용 항공기 또는 선박에서 대량으로 사용되는 마이크로웨이브 동축케이블을 광섬유로 대체해 무게를 줄이는 대신 신뢰도를 높인 통신시스템의 구축을 위해 만들어졌다. 마이크로웨이브 동축케이블의 비싼 가격과 높은 전송손실, 제한된 대역폭 등의 단점을 극복하기 위해 마이크로웨이브 신호로 변조된 광신호를 저가·저손실·경량·광대역의 특성을 갖는 광섬유로 대체하는 것이었다.
그동안 비약적인 광통신 부품 및 밀리미터웨이브 부품의 발전으로 이 기술은 상용화 단계에 접어들었으며 현재 국내에서는 2㎓ 대역의 PCS 광기지국 시스템으로 응용되고 있다.
현재 PCS 주파수 대역에서 주로 음영지역의 서비스를 위해 활용되고 있는 광기지국 시스템은 밀리미터웨이브 대역에서 광대역 다원 멀티미디어 서비스를 제공하는 제4세대 멀티미디어 통신에 응용될 때 그 효용성이 극대화된다. 현재 미국·일본·유럽 등 통신 선진국에서 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
광주과학기술원(K-JIST) 차세대 광 무선 가입자망 연구센터(CHPAN:Center for Hybrid Optical Access Network·센터장 송종인 정보통신공학과 교수)는 차세대 광 무선 가입자망인 MMoF 시스템을 구성하는 핵심기술 개발과 초고속 정보통신망 구축을 위해 지난 2000년 8월 설립됐다.
CHOAN은 유무선 방식과 방송·통신·컴퓨터망을 통합하는 차세대 통합 정보통신 시스템의 구축을 목표로 MMoF 기반 광 무선 가입자망 핵심 원천기술 개발, 경제적인 망 구축을 위한 망 구조 및 광 밀리미터파 링크 등을 포함한 MMoF 네트워크 요소기술들의 개발 결과를 활용해 MMoF 광 무선 가입자망 테스트 베드 구축을 추진 중이다.
또 21세기 핵심산업분야인 정보통신산업의 경제적인 기반구조를 구축하고 고급인력을 지속적으로 배출함으로써 국내 산업구조를 뒷받침하기 위한 다양한 사업을 진행하고 있다.
이를 위해 CHOAN은 K-JIST의 송종인·김기선·송계휴·오경환 교수와 3명의 연구전담교수, 공동연구기관인 홍익대 이종창·이호경·정교방·이정해·서종욱 교수를 비롯해 석·박사 과정 43명과 기업체인 LG이노텍과 에어네트 연구원 등이 참여하고 있다. 이들은 지금까지 광통신과 무선통신 시스템, 소자 및 부품과 관련된 SCI 논문 76편과 국제학술대회 160건, 특허출원 15건의 실적을 거뒀다.
CHOAN에서는 차세대 광 무선 가입자망 기술로 MMoF 기반 광가입자망 기술을 연구개발하기 위해 3개의 총괄과제(7개의 세부과제)를 수행 중이다.
제1총괄과제인 MMoF 기반 광가입자망 시스템 설계기술 개발은 MMoF 기술을 통한 초고속 유무선 통합 네트워크 기술 연구와 MMoF 기반 초고속 유무선 통합망 구성 블록 분석 및 통합 등을 목표로 하고 있다. 여기에서는 유무선 통합 광 무선 가입자망의 성능 분석에 적절한 시뮬레이터를 개발해 유무선 구간의 MAC 프로토콜, 무선 구간의 폭주제어 알고리듬, 유선 구간의 효율적인 자원관리 알고리듬 등을 연구하고 있다. 또 실제환경을 고려한 점대점 및 점대다점 유무선 통합 시스템용 가입자망의 성능 예측분석 및 최적화 연구를 진행 중이다.
제2총괄과제인 MMoF 기반 광가입자망용 WDM 광링크 기술연구는 WDM을 이용한 MMoF가입자망 구조 및 핵심 광기능소자 연구와 밀리미터파 전송이 최적화된 특수 광섬유 연구를 추진하고 있다. WDM 기반 광기능소자 분야의 연구는 일반적으로 크기가 큰 기존의 상용화된 광소자를 소형화하기 위해 포토닉스밴드갭(PBG) 기술의 활용을 추진 중이며 FDTD 및 FDTM 시뮬레이터를 개발했다. 또 WDM 필터, 애드드롭(add drop), 광분배기 소자 등의 설계에도 적용하고 있다. 밀리미터파 전송이 최적화된 특수 광섬유 연구에서는 밀리미터파 광신호 전송에 영향을 주는 광섬유의 색분산, 비선형, 편광 특성 등을 측정·분석하고 이러한 광섬유의 특성을 밀리미터파 광신호 전송에 적용함으로써 광섬유의 성능을 최적화하는 연구를 수행 중이다.
제3총괄과제인 MMoF 기반 광가입자망용 밀리미터파 소자 및 부품기술 연구는 MMoF 광가입자망용 밀리미터웨이브 전자소자 기술 연구, MMoF용 밀리미터파 광원기술 연구, MMoF 용 광전 집적회로 기술 연구 등으로 나눠진다. MMoF 시스템 구축에 소요되는 밀리미터파 전자소자, 초고속 광소자, 전광 및 광전 변환 모듈, 밀리미터파 부품 등의 설계·제작 및 평가 기술을 연구하고, MMoF 광가입자망용 밀리미터웨이브 전자소자 기술 연구분야는 화합물 반도체 HEMT, HBT, MOSFET 등의 밀리미터웨이브 소자용 에피 성장, 제조공정, 특성평가 및 회로설계 라이브러리 등을 개발 중이다. 또 MMoF용 밀리미터파 광원기술 연구분야는 밀리미터웨이브 대역 광발진기용 소자 및 모듈, 밀리미터웨이브 대역전압제어 유전체 발진기, PLDRO 등의 전광 핵심부품도 개발하고 있다.
CHOAN은 이러한 3개 총괄과제들의 상호 유기적 관계를 통해 광대역 무선 멀티미디어 서비스의 일종인 26∼28㎓ 대역의 BWLL용 MMoF 테스트 베드를 구축하게 된다.
현재 MMoF 시스템 테스트 베드는 26㎓ 대역의 다운스트림(down stream) 채널 중에서 광링크 부분이 완성됐고 성능평가를 통해 약 500Mbps의 디지털신호 전송이 가능하다는 사실을 확인했다. 센터는 추후 무선링크 부분을 추가하고 28㎓ 대역의 업스트림(up stream) 채널을 구현할 경우 양방향 광대역 무선 멀티미디어 서비스가 가능한 유무선 통합 시스템 테스트 베드 구축이 가능할 것으로 기대하고 있다.
<광주=김한식기자 hskim@etnews.co.kr>
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