[FTTH 기술 강좌 2] IPTV의 전개와 FTTH

출처 : http://www.ionthenet.co.kr/newspaper/view.php?idx=12037

IP를 통해 방송을 제공하는 IPTV는 단순한 단방향 미디어였던 기존의 방송 방식을 양방향, 인터랙티브한 방송 방식으로 바꿀 수 있는 획기적인 기술로 부각되고 있다. 하지만 HD급의 고화질 동영상을 실시간으로 전송하고 방송과 데이터의 융합을 이루기 위해서는 필연적으로 가입자단까지 넓은 대역폭이 요구된다. 이같은 IPTV를 위한 브로드밴드 서비스로 부각되고 있는 FTTH에 대해 알아보자.

조광현 | KT네트웍스 솔루션개발1부 주임

방송위원회와 정보통신부는 2012년까지 우리나라의 모든 방송을 고품질 디지털 방송으로 전환하기 위한 디지털방송 활성화 특별법을 제정하고 공표한바 있다. 이같은 정책에 따라서 국내의 방송사는 디지털 방송을 상용화하기 위해 아날로그와 디지털 방식의 방송을 동시에 송출하고 있다. 또한 디지털 방송에서만 지원할 수 있는 HD(High Definition)급 고화질 서비스, 데이터 방송 서비스를 상용화하고 있다. 또한 기업들은 디지털 방송을 수용하기 위해 PDP, LCD TV 뿐만이 아니라, 셋톱박스와 같은 수신 장치의 보급에 나서고 있다.
디지털 방송의 활성화와 함께 IP는 지상파, 위성, 케이블에 이어 방송의 네 번째 미디어로서 부각되며 통신과 방송의 중요한 매개체로 등장했다. IP를 이용해 디지털 방송을 제공하는 IPTV(Internet protocol TV)는 인터넷 망을 이용해 기존의 디지털 방송 서비스를 모두 제공할 수 있다. 그리고 양방향 서비스의 제공이 쉽고, 인터넷 망에서 서비스되는 다양한 애플리케이션의 수용이 용이하다는 장점이 있다. 그리고 IPTV는 방송국에서만 방송을 제공하는 단방향적인 브로드캐스트 방식의 시청 형태에서 벗어나, UCC(User Created Contents)와 같이 개인이 직접 컨텐츠를 생성해 독자적으로 인터넷을 이용해 방송하는 방식도 제공한다. 이렇듯 IPTV는 기존의 미디어로 전송되는 방송과 차별화된 고품질의 다양한 서비스를 제공하는 차세대 방송으로 관심을 모으고 있다.

IPTV를 위한 최적의 액세스망 기술, FTTH
홍콩 PCCW, 이탈리아의 패스트웹 등 해외에서는 스포츠, 뉴스 등의 방송 분야에서 IPTV 서비스를 상용화하고 있다. 그리고 국내에서도 KT, 하나로통신 등의 통신업체들은 IPTV 서비스로 방송 시장에 출사표를 던지고, 케이블 업체들의 통신 시장 진입과 경쟁하며 방송ㆍ통신 융합 시장의 기선을 잡기 위해 노력하고 있다. 하지만 IPTV 상용화를 위해서는 법적인 문제와 함께, 기존의 아날로그와 디지털 방식의 방송신호를 이용하는 TV와 동일한 품질 수준을 제공할 수 있어야 한다는 기술적인 문제를 해결해야 한다.
품질 좋은 IPTV 서비스를 위해서는 가입자까지 광대역의 대역폭을 제공하는 네트워크가 필수적이고, 이런 요구사항을 충족시킬 수 있는 최적의 액세스망 기술이 FTTH다. 또한 IPTV가 디지털TV보다 경쟁력을 갖기 위해서는 세가지 요소가 고려돼야 한다. 첫째, 셋톱박스를 설치하지 않고 IPTV를 이용할 수 있는 방안이 연구돼야 하고, 둘째, 채널을 변경할 때 발생되는 채널 잽핑 시간을 최소화하는 방안과 마지막으로 차세대 서비스를 요구하는 사용자를 충족시킬 수 있는 부가서비스를 제공해야 한다.
여기서는 FTTH PON(Passive Optical Network)의 동작과 구성을 간략히 살펴보고, PON에서 디지털 방식의 방송 신호를 제공하는 방안을 알아보자.

광대역 액세스망을 제공하는 FTTH의 PON
FTTH의 대표적인 기술은 AON(Active Optical Network)와 PON(Passive Optical Network)으로 나눌 수 있다. 그리고 PON은 (표 1)과 같이 액세스 방식에 따라서 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식과 WDMA(Wavelength Division Multiple Access) 방식으로 구분된다. TDMA 방식은 데이터를 전송할 때 사용자별로 시간대를 분할해, 시간대별로 데이터를 전송하는 방식이다. 그렇기 때문에 사용자가 많을수록 시간대별 할당이 많아지고, 대역폭이 작아져 지연이 발생한다.
반면 WDMA 방식은 사용자별로 파장을 할당하는 방식이기 때문에 사용자이 많을수록 파장의 종류가 많아진다. 그렇지만 대역폭은 작아지지 않고 지연은 발생하지 않는다. 그러나 파장을 나누고 수신하는 정밀도가 중요해지기 때문에 가격적인 문제점이 발생한다.

(그림 1)은 TDMA-PON과 WDMA-PON의 구성과 동작을 간략히 나타낸 그림이다. TDMA-PON은 OLT(Optical Line Terminal)에서 하나의 PON 포트에 연결된 광섬유가 분배기(Splitter)로 가고, 분배기에서 1:N의 광섬유로 분기된다. 그리고 분기된 각각의 광섬유에 가입자의 ONT가 연결돼 포인트 투 멀티포인트 방식으로 구성된다.
다운스트림 동작을 살펴보면 OLT는 데이터를 모든 가입자에게로 브로드캐스트한다. ONT(Optical Network Terminal)는 브로드캐스트되는 데이터에서 MAC 주소를 이용해 데이터를 식별하고 수신한다. 반대로 업스트림 시에는 ONT가 OLT에게 유니캐스트 전송을 하고, OLT는 ONT의 신호를 집선하고 다중화 기능을 수행해 상위 노드(Up node)로 전송한다.
WDMA-PON은 하나의 PON 포트에 광섬유가 AWG(Arrayed waveguide grating) 또는 유전체 필터(dielectric filter)의 광 분기 스플리터를 통해 파장별로 포인트 투 포인트 방식으로 구성된다. 다운스트림 동작을 살펴보면 OLT는 가입자를 향하는 개별적으로 구성된 광파장을 광분기 분배기로 파장을 분할해 각각의 해당 ONT로 전송한다.
업스트림 동작시 ONT는 각각의 개별적으로 할당된 파장으로 OLT에게 전송하고, OLT는 ONT의 신호를 집선하고 다중화해 상위 노드로 전송한다. PON의 유지와 관리를 위한 정보는 OAM(Operation, Administration, Maintenance)에 의해 수행되며, 각각의 ONT는 LLID(Logical Link Identifier)로 식별한다.

FTTH PON의 구성
(그림 2)와 같이 PON은 가입자에게 데이터를 전송하는 구성의 방식에 따라 다음과 같은 방식으로 나눌 수 있다.

-Fiber-To-The-Home : 국사부터 가입자 댁내까지 모두 광으로 구성됨.
-Fiber-To-The-Building : 국사부터 빌딩의 집중국까지 광으로 들어가고 집중국부터 각 사무실의 가입자까지는 UTP 등으로 구성됨.
-Fiber-To-The-Curb : 국사부터 댁의 집중국까지 광으로 들어가고 집중국에서부터 가입자의 댁내까지는 UTP 등으로 구성됨.
-Fiber-To-The-Node : 국사부터 특정 노드까지는 광으로 들어가고 특정 노드에서부터 댁의 가입자까지는 UTP 등으로 구성됨.

IPTV를 위한 FTTH의 PON 제공 방안
앞서 언급했듯이 IPTV 시장이 기존의 아날로그와 디지털 방식의 방송 신호를 이용하는 TV보다 활성화되기 위해서는 FTTH의 PON을 통한 IPTV 서비스를 제공할 때 다음과 같은 사항을 고려해야만 한다.

-가입자단에서 추가로 IP 셋톱박스를 설치하지 않고 IPTV를 이용할 수 있는 방안
-IPTV의 채널을 변경할 때 발생하는 지연시간(채널 잽핑)을 최소화하는 방안
-PVR 등의 차세대 응용 서비스를 제공하는 방안.

IP 방식의 방송 신호를 디지털 방식의 방송 신호로 변환하는 기능을 PON에서 지원한다면, 가입자는 별도의 셋톱박스를 설치하지 않고 IPTV를 이용할 수 있을 것이다. (그림 2)의 PON 구성 방식에서 가입자의 데이터를 집선하는 ONU와 광을 IP로 변환해주는 ONT에서 이러한 기능을 제공하는 방안을 살펴보자.
(그림 4)는 ONU와 ONT에서 IP 방식의 방송신호를 TV가 수신할 수 있는 디지털 방식의 방송 신호로 변환하는 기능을 보여준다. 이같은 기술을 이용한다면 별도의 셋톱박스를 설치하지 않고 IPTV를 디지털TV를 통해 시청할 수 있을 것이다.

양방향 서비스를 위한 해결 과제 남아
지금까지 FTTH PON의 동작과 구성을 간략히 살펴보고, PON의 ONU에서 IP 방식의 방송 신호를 디지털 방식의 방송 신호로 제공하는 방안을 살펴봤다.
PON의 ONU는 가입자의 ONT로 가는 데이터를 집선하는 역할을 한다. ONU에서 IP 방식의 방송신호를 TS로 변조해 채널을 모듈레이션하고 아날로그와 디지털 방식의 신호를 RF로 출력한다면, ONU에서 가입자들은 IP 셋탑박스없이 디지털TV를 이용할 수 있다.
하지만 양방향 서비스를 위한 리턴패스 제공 방안을 고려해야 하며, 수많은 IPTV의 채널을 아날로그와 디지털 RF로 변조해 수용하기에는 대역의 한계가 있다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 향후 이를 해결할 수 있는 방안에 대한 연구가 요구되고 있다.
다음 달에는 PON에서 IPTV 채널 잽핑 시간을 최소화하는 방안과 PVR(Personal Video Recorder) 등의 차세대 서비스를 제공하는 방안에 관해 살펴보겠다.