최근 고속·고품질 멀티미디어 서비스의 확산과 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 서비스의 증가 그리고 코로나19로 인한 비대면 업무의 증가로 IP 트래픽은 가히 폭발적으로 증가 중이다.

반면, 데이터 트래픽의 폭증과 전송용량 부족으로 기업 및 통신사업자의 설비 증설이 계속적으로 요구되고 있지만, 망 구축 비용의 증가로 수익은 정체 내지 감소하는 ‘트래픽 증가 대비 수익의 탈 동조화 현상’이 발생하고 있어 기업 및 통신사업자의 신규 설비 투자를 주저하고 있는 상황이다.

이에 수십 년간 널리 이용돼 왔으며, 기술의 편재성과 대중성으로 가격을 계속 하락시켜 경제적 이점과 시장 수용성에 널리 알려진 ‘캐리어 이더넷(Carrier Ethernet)’ 또는 ‘PTN(Packet Transoprt Network)’이 다시 주목받기 시작했다.

◆‘캐리어 이더넷’ 주요 특징은… = 이더넷(Ethernet)은 본래 캠퍼스, 기업이나 가정 등 근거리의 랜(LAN) 영역에 주로 사용되는 기술이었으나, 플러그 앤 플레이(plug and play)와 같은 단순함(simplicity), 적은 설치 비용 및 쉬운 운용 등 장점을 갖고 있다. 

통신 사업자 및 운용자(carrier)의 고유영역 MAN/WAN에서도 사용 가능한 메트로 이더넷 및 캐리어 이더넷(Metro/Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)으로 빠른 속도로 진화 발전하고 있는 상황이다.

이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 2001년 MEF에서 처음 표준화 이후 끊임없이 진화하고 있다.

전송기술 방식이 기존의 TDM 핵심 전달망 기술 ‘MSPP 기술’에서 패킷 기반의 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network) 기술로 진화하면서 ‘이-라인(E-LINE)’, ‘이-랜(E-LAN)’, ‘이-트리(E-TREE)’, ‘이-액세스(E-ACCESS)’, ‘트랜짓 이-라인(Transit E-LINE)’ 등 다양한 형태의 서비스를 제공하는 형태로 발전해 왔다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 다음 5가지 주요 특성을 기반으로 하고 있다.

1. 표준 기반 서비스 = 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)의 예측 가능하고 반복적인 사용을 지원한다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)는 IETP 표준을 기반으로 회선 속도, 인코딩 및 패킷 크기와 같은 물리적 사양을 정의하며, MEF 표준을 기반으로 서비스와 해당 특성을 정의한다.

2. 확장성 = 랜(LAN)을 넘어 확장되는 장거리에 걸쳐 점점 빠른 데이터 속도로 다양한 용도의 서비스를 지원한다.

3 안정성 = 네트워크에서 장애를 감지하고 복구할 수 있으며, 아무리 까다로운 가용성 요구 사항도 충족할 수 있다.

4. 서비스 품질 = 음성, 동영상, 데이터 및 모바일 서비스와 같은 애플리케이션을 포함해 SLA(서비스 수준 계약)를 충족하는 데 필요한 광범위한 성능 지표를 지원한다.

5. 서비스 관리 = 인프라를 시각화하고, 서비스를 출시하고, 문제 영역을 진단하고, 일상적인 네트워크 관리를 수행하는 기능을 제공한다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 모든 데이터 전송 네트워크를 이더넷 프로토콜로 처리해 탄력성(resiliency), 신뢰성(reliability), 확장성(scalability), 관리성(manageability) 등과 같은 특징을 중요시하는 통신 환경에서 이더넷 기반 서비스를 제공할 수 있는 확장된 이더넷 기술을 의미한다.

또한 음성, 동영상, 데이터 등 다양한 서비스를 단일 통신망에서 제공 가능한 장비·물리적 회선의 증설 없이 소프트웨어 제어만으로 음성과 데이터 패킷 용량/속도 등을 통합관리가 가능하다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 이같은 편재성, 대중성 및 경제적 이점을 기반으로 기업과 통신 사업자 모두에게 이상적인 고성능 네트워크를 위한 유연한 프레임워크, 범용적인 프레임 형식, 간단한 설계 및 향상된 운영, 관리 및 유지보수를 제공할 것으로 기대한다.

◆‘캐리어 이더넷’ 시장 동향 = 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transport Network)은 도시권 통신망을 위한 고속 이더넷이다.

이 기술은 기존 인터넷 접속 이더넷부터 무선망까지 수용할 뿐만 아니라 재래 SDH/SONET망을 대신하고 유비쿼터스 이더넷 기술을 사용하는 10Gbps이상의 도시권 통신망으로 확대됐다. 

덧붙여 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transport Network)에서는 기존의 이더넷의 단점을 보완해 비동기 전송 방식(ATM) 및 SDH/SONET에서 요구되는 수준의 OAM 기능과 보호 절체 기능을 수용할 수 있도록 고도화, 고신뢰성 망을 가입자망이나 백본망에 적용할 수 있도록 개발됐다.

올(All) IP 확산에 따라 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transport Network)로 불리는 이더넷 기술은 계속 발전함에 따라, SONET/SDH장비 (MSPP 장비 포함)등의 회선 전달 기술과 시장은 서서히 축소돼 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 기반의 PTN(Packet Transport Network)로 전환, 대체해 나갈 것으로 보인다.

실제로 주요 전송장비 제조사는 MSPP 성능개선이나, 신규개발을 중단한 상태다.

특히, 시스템반도체의 공급 차질로 인해 신규 MSPP장비의 수요에 대해 장비 공급에 차질이 빚어지고 있다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 주로 은행, 의료, 교육, 정부 및 방위 산업과 같이 우수한 성능의 대용량 애플리케이션 지원이 필요한 산업에 도입되고 있다.

점점 많은 사업자가 이러한 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 연결 서비스를 기반으로 SDN(소프트웨어 정의 네트워킹) 및 NFV(네트워크 기능 가상화) 기술을 사용해 향상된 관리형 서비스를 제공하고 있다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 확장성이 뛰어난 이더넷 기술을 바탕으로 수십 Tbps 용량 처리 및 고속의 400G 인터페이스를 제공하여 안정적인 서비스를 지원하며 심플(Simple) 네트워크 구현을 위해 L2VPN 및 L3VPN을 동시에 지원, 기업이 원하는 다양한 형태의 서비스를 제공한다.

대부분의 장비 제조사들은 MPLS-TP/TE 기반의 레이어(Layer)2 기반의 캐리어 이더넷 장비를 개발하여 시장에 출시했으나 최근 계층이 통합되고 단순 전달 기능만 필요로 해 레이어(Layer)3까지 지원되는 장비 개발을 시도 하고 있다.

글로벌 제조사는 10년 전부터 통합화 제품을 출시해 서비스 제공중에 있으나, 국내 제조사는 최근 레이어2 기반의 제품보다는 레이어3 기반의 IP/MPLS 제품 개발에 역량을 집중하고 있다.

최근 지하철/철도 및 지자체 등 대부분의 전용회선 사업에 IP/MPLS 기반의 제품을 도입하고 있으며, 기존 분리된 전송 및 이더넷 전달 기능을 통합한 솔루션에 아주 만족하고 있다.

◆‘캐리어 이더넷’ 기술 표준화 = 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 크게 두 갈래의 표준으로 나뉜다.

ITU-T 중심의 MPLS-TP 방식과 IETF 중심의 MPLS 계열 기술이다.

현 ITU-T는 알카텔루슨트, 화웨이 등 전송업체 진영이며, IETF는 시스코시스템즈, 주니퍼네트웍스 등 라우터업체 진영이다.

때문에 ITU-T 방식과 IETF 방식은 출발점이 다르며, 기술적으로도 판이하다.

하지만 두 방식 모두 국제표준으로 인정되면서 표준화 경쟁은 일단락됐다.

▲ 전송기술 트렌드.

대용량 장거리 전송을 위해 기존 TDM 서비스 수용에서 탈피, 패킷서비스 수용으로 진화하고 있으며 표준화(MEF : Metro Ethernet Forum) 및 기술 개발이 패킷 전달망(Carrier Ethernet)으로 발전하고 있다. 

또 장비 제조사의 신규 제품은 대부분 이더넷 기반의 전달망 및 서비스망 제품이 출시되고 있으며, 통신사업자도 이더넷 기반의 제품을 도입해 5G 등 대용량 고속서비스를 제공하고 있다.

초고속 광 전송기술은 레이어 통합 및 옵티컬 네트워크 기반의 올(ALL) IP망으로 진화하고 있다.

▲ 광통신 로드맵.(출처 : ETRI 전자통신동향분석-2015)

또한 현재 데이터센터는 SDN(Software-Defined Network – 소프트웨어 정의 네트워크)의 확산으로 네트워크 운영 방식을 다시 생각할 새로운 기회가 마련됐다.

네트워크 사업자는 네트워크를 보다 효율적이고 비용 효과적으로 실행할 수 있는 새로운 중앙화된 제어 메커니즘을 제안한다.

이전에는 STP와 같은 분산된 제어 평면에서 수행됐다.

오픈플로우(OpenFlow)와 같은 프로토콜은 중앙된 알고리즘에서 최적으로 간주하는 알고리즘을 기반으로 라우터 및 스위치 내의 전달 테이블을 프로그래밍하도록 지원한다.

또한 NFV(Network Functions Virtualization - 네트워크 기능 가상화) 개념에 따라 이전의 ‘어플라이언스’기반 애플리케이션(예: 라우터, 방화벽 및 부하 분산 장치)을 소프트웨어에(또는 ‘가상으로’) 구현하고 데이터센터에 구축해 하드웨어, 관련 구축 및 지속적인 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.

이제 기업과 통신 사업자 모두 SDN(Software-Defined Network – 소프트웨어 정의 네트워크)와 NFV(Network Functions Virtualization - 네트워크 기능 가상화)를 활용해 비용을 절감하는 방안으로 설계하고 있다.

기존 데이터센터간 연결을 MSPP방식으로 구축하던 방식을 동일 SDN선상에서 관리할 수 있도록 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)을 사용한 방식으로 기업체들은 고려하기 시작했고, 이를 지원할 수 있도록 통신사들은 기존 수십G수준의 전송속도를 제공하는 MSPP 대신에 테라급 패킷전송망을 도입하고 있다.

◆‘캐리어 이더넷’ 향후 발전 방향 = 패킷 전달(이더넷, MPLS-TP 등) 기술과 대용량 광전송 (OTN, ROADM) 기술 및 시장은 지속적으로 발전, 확산 추세를 보일 것이다.

또한 각 전달 망 계층의 개별기술의 발전과 더불어, 광-회선-패킷 (L0-L1-L2) 통합 전달망 기술과 통합제어/관리를 통해 CAPEX/OPEX 절감을 추구하는 소프트웨어 정의 광전달망(SDON)형태로 발전할 것으로 전망된다.

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet) 또는 PTN(Packet Transoprt Network)은 데이터 트래픽 폭증에 따른 전송 용량 부족 상황이 발생할 것에 대비해 광 전송 용량 확장을 위한 초고속 광 전송 기술 ‘비욘드(Beyond) 100G 기술(400G, 1T)’과 공간분할 광전송 등에 대한 연구 개발이 진행되고 있어 앞으로도 많은 발전이 있을 것이다.

<글 = 국내외 다수의 네트워크 기업, 정리 = 김동기 기자>kdk@bikorea.net