| 100GE over OTU4 시험 |
| 코위버(주) 이원희 수석연구원 |
최근 스마트폰, IPTV, 스마트-TV의 보급과 4세대 LTE, VoLTE, 유·무선-UCC 및 유·무선-OTT(Over The Top; 인터넷을 통해 영화나 방송 프로그램 등과 같은 동영상 콘텐츠를 전달하는 서비스를 총칭함) 서비스 보편화에 따라 인터넷 시장은 유선인터넷에서 무선인터넷으로 패러다임이 변화하고 있으며, 또한 이러한 서비스는 데이터 트래픽 급증으로 전달망이 포화상태에 다다르고 있어 네트워크 용량 확장을 위한 신규투자가 요구되는 상황이다. |
[그림1] 최근 전세계 인터넷시장 유선에서 무선으로 패러다임 변화 |
테라(Tera)급 대용량 트래픽을 처리할 라우터 도입과 저지연 고품질의 대용량의 데이터 트래픽 전달을 위한 100Giga 이더넷신호를 효과적으로 장거리 전송할 기술이 요구되고 있다. 주요 통신사들은 이러한 네트워크의 변화 추세와 트래픽의 폭발적 증가에 능동적으로 대처가 가능한 파장분할 지능형 광 다중화 및 전달네트워크인 100Giga 이더넷신호 인터페이스 기반 80채널 지능형 ROADM 장비(8Tera) 도입을 검토하고 있으며, 미래네트워크에 적용할 100Giga 이더넷(IEEE 802.3ba) 상용화를 위한 100GE Over OTU4(112G/127G, OIF, ITU-T G.709) 테스트베드 구축과 현장 성능 확인시험을 목표로 하고 있다.
■ 국내·외 표준화 현황
2006년 7월에 10G 이더넷의 진화 방향을 파악하기 위해 결성된 IEEE HSSG (Higher Speed Study Group)를 설립하여 표준화 논의 과정을 거쳐, 2010년 6월 100G 이더넷 국제 표준은 IEEE 802.3ba로 표준화가 완료되었으며, 표준안은 MAC, Management Parameters, and Physical layers for 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet 등을 정의 하고 있다. |
 |
| [그림2] 100Giga 표준화 개요 |
OIF(Optical Internetworking Forum)는 High-Speed Coherent Detection, high- speed ADC(Analog Digital Conversion), DP(PDM)-QPSK Modulation 기술에 대하여 정의하고 있으며, 100G DP(PDM)-QPSK 장거리 전송을 위한 FEC 기술에 대한 표준화가 2010년 1Q에 완료되었으며, 100G 장거리 전송을 위한 DWDM Framework 및 Electrical Interface에 대하여 정의하였다. |
 |
| [그림3] 100Giga 표준화 진행 정도 |
ITU-T의 OTN 매핑과 OTUk 프레임 표준은 2009년 12월에 ITU-T SG15 G.709 V3.0에서 범용 매핑 절차(GMP; Generic Mapping Procedure) 및 유동적 광채널 데이터 유닛(ODUflex; flexible Optical channel Data Unit) 기술을 적용한 표준안이 최종 제정(Approval)되었다. IEEE의 40GbE과 100GbE을 수용하기위한 OTU3 표준과 OTU4 표준은 2010년 6월에 ITU-T SG15 G.709 Amd.1 및 G.798 V3.0 권고안에 모두 40G 이더넷 및 100G 이더넷 신호를 광전달망으로 전송하기 위한 인터페이스 규격을 추가하여 승인(consent)되었다.
■ 100G 라인카드 및 장비
100G 라인카드의 주요기능은 WDM 인터페이스부(ITU-T, OIF), OTN(OTUk, ODUk) 프로세서부(IEEE, ITU-T, OIF), Client 인터페이스부(CFP, IEEE, ITU-T)로 분류가 가능하며, 기능 모듈별 주요기술 항목과 주요제원은 다음과 같다. |
 |
| [그림4] 100Giga 라인카드 |
Ο WDM 인터페이스부
1) 100G DP(PDM)-QPSK Modulator
(PDM-QPSK: Polarization-Division-Multiplexed Quadrature-Phase-Shift-Keying)
2) 100G Coherent Receiver
3) 56G/64GSa/s ADC(Analog Digital Conversion)
4) 100G DSP(Digital Signal Processing), CD/PMD 보상기능 제공
Ο OTN(OTUk, ODUk) 프로세서부
4) SD-FEC(Soft Decision Forward Error Correction, NCG: 10.7dB)
5) HD-FEC(Hard Decision Forward Error Correction, NCG: 6dB)
6) ODUk ⇔ OTU4 Framer
7) 100GE ⇔ ODU4 Mapper
Ο Client 인터페이스부
8) 100G CFP Optical Module
Ο 100G 라인카드 주요 제원
• WDM 부
- MSA Tunable 100GLH, 80채널 지원
- 채널 간격 : ITU-T G.694.1. C-Band, 50G-Spacing
- 최대 전송거리 2,000Km 이상
(PDM-QPSK, 선로증폭기 적용, 색분산 보상기 불필요)
• Client 부
- 100GBASE-SR10/LR4/ER4(102.392Gbps~104.124Gbps)
- IEEE 802.3ba compliant
- 링크 전송거리: 100m(MMF), 10/40km(SMF)
• 100GE over OTU4 프레임 처리 및 매핑 기능
• SD-FEC(NCG: 10.7dB), HD-FEC(NCG: 6dB) 지원
• 절체 : 1+1 절체기능 제공
• 절체시간 : 50ms 이내 절체시간 만족 |
 |
| [그림5] 100Giga 기반 80채널(8-Tera) ROADM 장비 |
100Giga PDM-QPSK 변조(Modulation) 송신 기술과 Coherent 기반 DSP 수신 기술은 장거리 대용량 WDM(Ultra-Long-Haul and Large-Capacity WDM) 전송기술을 실현 하는 핵심 기술이다. 코위버(주)는 40Giga 기술개발 경험 토대위에 ETRI의 OTU4 프레이머 기술을 이전받아 PDM-QPSK(with DSP, Coherent Detection) 기반 100GE over OTU4 라인카드를 국내 최초로 ‘12년 11월 개발완료 목표로 개발 중에 있다. PDM-QPSK(with DSP, Coherent Detection) 변조 기술을 채택하여 기존의 10Giga Noncoherent 시스템에서 원활한 마이그레이션이 가능한 최상의 변조 기술 이며 40 또는 80개 파장에서 광파워 보상만으로 2,000km 이상 전송이 가능하다. PDM-QPSK 변조의 핵심기술은 Coherence Detection, 고속 아날로그 디지털 변환 (ADC), 고속 디지털 신호 처리(DSP)이며, 계통도는 [그림6]과 같다. 이러한 기술 중 DSP칩의 고급 알고리즘은 편광추적, 위상, 클록 및 데이터 복구, 색 분산(CD) 보상 및 편광 모드 분산(PMD) 보상 기능을 제공하여 초-장거리 전송시 CD, PMD의 간섭을 받지 않는 장점이 있다. |
 |
| [그림6] 100Giga PDM-QPSK 변조 계통도 |
■ 사업 내용
미래네트워크 연구 시험망인 KOREN망을 이용하여 ROADM 기반 100G 이더넷 테스트베드를 구축하여 선도적으로 시험⋅적용함으로써 미래네트워크 생태계가 조성될 수 있는 기반을 마련하고, 미래네트워크의 100G 이더넷 테스트베드를 지원하는 혁신적 기술연구 환경을 제공함과 동시에 KOREN망의 활용도와 역할을 강화해 나아갈 수 있는 사업이다.
미래네트워크 연구시험 백본망을 지능형 I-WDM(40G interface Based ROADM) 장치로 구축한 KOREN망을 활용하여 ROADM 기반의 미래 인터넷 시험 전국망에 100G 이더넷(IEEE 802.3ba) 수용 및 100GE over OTU4(112G/127G, OIF, ITU-T G.709) 라인카드 상용화를 위한 시험망 구축과 현장 확인시험 사업이다.
본 사업은 ROADM 기반 KOREN 백본망을 미래네트워크 연구시험망으로 활용하기 위한 100GE over OTU4 라인카드 업그레이드로 100G 이더넷 시험 인프라 구축 및 712Km 전송품질 검증 이다. |
 |
| [그림7] 100GE over OTU4 시험망 구축 및 시험 |
Ο 연구목표
• “연구개발 → 시험망 구축 및 검증 → 상용화”라는 연구개발의 가치사슬에서 기술 연구, 미래네트워크 연구 시험망인 KOREN망을 이용하여 ROADM 기반 100Giga 이더넷 테스트베드를 구축하여 선도적으로 시험⋅적용함으로써 기술축적 및 현장시험을 통한 장치의 신뢰성 확보로 국내시장 선점과 해외시장 진출에 목적이 있다.
Ο 혁신성과 독창성
• 테라급 ROADM(8-Tera) 미래네트워크 테스트베드로의 초기인프라 모델 확립
- 테스트베드에는 다양한 방식의 구조 및 인프라·서비스 기술이 혼재되어 있으며, 각 기술이 독립적으로 시험 운용될 수 있도록 100G 이더넷 네트워크 기능을 지원하고 있다. 100G 이더넷 및 OTU4 OAM 기능을 통하여 운용, 유지보수 기능을 제공하고, 라인 인터페이스는 Tunable 트랜시버 기능 제공과 WDM부는 지능형 ROADM 기반 네트워크 구성(Zero Touch Photonics 기능 등)으로 대규모 운용과 시험환경을 동시에 제공하는 테스트베드 이다.
- KOREN 미래네트워크 연구시험망에 적용할 100GE over OTU4 테스트베드로 기술개발 실험자가 원하는 네트워크 기능 및 구조의 정의를 손쉽게 할 수 있도록 ROADM 장치와 EMS 소프트웨어의 연동기능을 제공하고, 이를 ROADM 네트워크 기술과 결합시켜 독창적 연구환경 인프라를 제공 한다.
• OTU4 매퍼/프래이머 및 FEC 모듈
- ETRI에서 개발한 OTU4 프래이머를 One-Chip Solution FPGA로 설계 구현함으로써 가격과 기술 국제경쟁력 우위 확보
• Coherent PDM-QPSK와 DC-DQPSK 100G 트랜시버 모듈을 라인카드에 호환적용 가능하여 장거리 전송품질(PDM-QPSK)과 가격 경쟁력(DC-DQPSK)의Trade Off 관계인 선택적 트랜시버기술 적용지원
• KOREN 백본 ROADM 장치 플랫폼 활용한 업그레이드
- 운용중인 KOREN 백본망에 적용한 10G급(OTU2) ROADM 플랫폼 활용
- 시스템 소프트웨어 및 EMS 소프트웨어 원격 업그레이드를 통한 100GE over OTU4 시험 가능한 ROADM 플랫폼 제공
Ο 기대효과 및 활용
• 한국형 미래네스워크 100G 이더넷 전달망 기술 모델을 테스트베드 기반으로 확립할 수 있으며, 이를 통하여 국내⋅외 선도기술 검증 가능
- 핵심기술 개발, 세계 표준 선점을 통한 기술 선진국 입지 강화 및 미래 산업 기술 선도
- 미래네트워크 연구자들의 수요에 기반을 둔 범용의 100G 이더넷 분야의 연구자에게 제공하여 미래네트워크 테스트베드 서비스 구현
- 미래네트워크 테스트베드를 활용한 적극적인 기술개발 및 산업지원을 통해 100G급 이더넷 전달망의 미래네트워크 세계 시장 선점
• 100GE over OTU4 미래네트워크 전달망 기술을 연구 및 시험⋅검증하고 관련 응용기술을 검증할 수 있는 환경으로 활용
- 테스트베드를 연구개발 인프라 및 미래네트워크 생태계 환경조성으로 활용하여 각종 시범사업간 연계 및 기술개발과 산업화 연계를 강화
- 향후 백본네트워크 테스트베드로 성공적 진화를 위한 테라급 ROADM 통합 연구, 시험⋅검증 환경 제공으로 IT 신사업 창출의 발판을 마련
- 대학, 연구소 등을 대상으로 차세대 네트워크 기술 및 첨단 응용분야를 지원하는 광대역, 고품질의 연구시험 검증 환경을 지속적 확대 제공
• 고품질 지능형 테라급 ROADM 전달네트워크 중심의 미래 차세대네트워크 기술을 연구 및 시험⋅검증하고 관련 응용기술을 검증하는 환경으로 활용
• 테스트베드 구축시 KOREN 전달망으로 100G 이더넷 신호의 테라급 라우터, 또는 테라급 패킷-광전송장치(P-OTS)와 인터페이스 기능을 제공함으로써 100G급 미래네트워크의 전달망 인프라로 활용 |
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
100GE over OTU4 시험
