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OPTICAL

Cisco IP over DWDM
네트워크 용량 껑충 … '투자·운영' 고민

네트워크 컨버전스·트래픽 확장이 주요인 … 시스코 IPoDWDM이 대안


 
DWDM은 IP 애플리케이션과 일반적인 전송 인프라스트럭쳐를 통합하는 기술이다.
네트워크 코어 용량 확장 수요를 이끄는 두 가지 큰 사건은 바로 네트워크 컨버전스(network convergence)와 트래픽 확장(expansion)이다. 여기서 트래픽 확장은 주로 IPTV, 비즈니스 비디오, 매니지드 비디오 및 트리플 플레이(Triple Play) 등 다양한 형태로 등장하고 있는 새로운 '킬러 애플리케이션'인 비디오가 주도하고 있다. 글로벌 통신사업자 시장에서는 프레임 릴레이나 ATM 스위치드 서비스와 같은 레거시 서비스들이 유사회선(pseudowires)이나 캐리어 이더넷(Carrier Ethernet)과 같은 MPLS(Multiprotocol Label Switching) 기반 서비스로 마이그레이션 되는 경향이 있다.

한편 몇몇 통신사업자들은 기업용과 가정용 액세스 네트워크를 하나의 통합된 차세대 네트워크로 집중시킴으로써(converging) 대역폭 용량이 더욱 큰 코어에 대한 수요를 낳고 있다. 네트워크 컨버전스 추세로 인해 통신사업자와 대기업에서는 옵티컬 및 IP/MPLS 네트워크 장비를 통합시켜 네트워크 복잡성을 덜 수 있는 기회를 갖게 되었다. 오늘날의 코어(장거리) 및 메트로 옵티컬(metro optical)은 원래 레거시 SONET/SDH 프로토콜을 기반으로 구축된 자산이다. 1990년대 초반 SONET과 SDH는 TDM(time-division multiplexing)을 이용해 음성과 데이터를 효율적이고 신뢰성 있게 전달해 주는 표준적 기술이 되었다.SONET/SDH는 세 가지 결정적인 기능을 수행한다. 그것은 각각 트래픽을 T1/E1 및 T3/E3 같은 느린 링크에서 고속 링크로 그루밍(grooming)을 하고; 오류를 막아주고, 오류시에는 트래픽 링크나 경로를 복구하며; 집중식 관리, 모니터링 및 제어를 위한 메커니즘을 제공한다는 것이다.


각광받는 DWDM
DWDM(Dense Wavelength-Division Multiplexing)은 장거리 및 메트로 네트워크용으로 하나의 물리적인 광섬유에서 많은 파장을 다중화(multiplexing)함으로써 광 네트워크의 정보 전달 용량을 대폭 늘리기 위해 개발된 기술이다. 그러나 통신사업자와 대기업들은 늘어나는 IP 트래픽 성장을 따라잡기 위해 다중 레이어의 네트워크 장비에 투자해야 하는 입장에 처하게 됐다. 필요한 세 가지 장비 레이어로는 IP/MPLS 라우터, SONET/SDH ADM(add/drop multiplexing) 전송, 그리고 DWDM 인프라가 포함된다. 이러한 구성은 운영에 비효율적이며, 설비 및 유지보수가 복잡하고, 구성하고 관리하고 장애관리하기도 매우 복잡하다. 따라서 당연한 일이지만 이제 통신사업자와 대기업들은 네트워크 예산과 운영비를 줄일 뿐만 아니라 새로운 서비스 배치를 보다 효율적으로 할 수 있는 방안을 모색하고 있다. 새로운 솔루션은 어떤 것이든간에 코어 및 메트로 네트워크에 있던 기존의 비즈니스 및 기술적 요건을 충족시켜야 한다.

통신 사업자의 지역 및 코어 PoP(Point of Presence)는 보통 수백 킬로미터 떨어져 있기 때문에, 라우터 인터페이스에는 강력한 에러 탐지 및 보정(detection/correction) 메커니즘이 있어야 한다. 로케이션들간 거리는 짧은 편이기 때문에(보통 100Km 이하) 메트로 네트워크에 대한 기술적인 필요는 비교적 덜 절박하다. 통신사업자들은 또한 자신들의 OAM&P(Operations, Administration, Maintenance, and Provisioning) 비즈니스 프로세스 통합을 위해 어떠한 코어 솔루션이든 원하고 있기 때문에, 옵티컬 네트워크는 ITU G.709 표준을 반드시 준수해야 한다. IP 트래픽의 다중 기가비트 이더넷 및 10기가비트 이더넷을 종료하는 지금의 코어 및 애그리게이션 라우터 세대에서는 SONET/SDH가 예전에 제공했던 그루밍이 그다지 필요하지가 않다. 기가비트 이더넷과 같은 고용량 인터페이스로 향하는 추세를 감안할 때, 운영 지원과 트래픽 보호는 이제 G.709 프레이밍 및 FRR(Fast ReRoute) 같은 대체 메커니즘을 통해 라우터와 라우터에 연관된 인터페이스에 의해 수행될 수 있다. 메트로 네트워크에서는 운영자가 라우터/스위치 플랫폼에서 ECMP(Equal Cost Multipath) 부하조절이나 이더채널(EtherChannel)의 혜택을 본다. 따라서 지금은 추가 레이어의 네트워크 요소에 대한 필요 없이 DWDM 전송을 통해 직접 IP 트래픽을 신뢰성 있고 효율적으로 전달할 수 있게 되었다.




시스코 IPoDWDM 솔루션
2005년 12월, 시스코는 IPoDWDM(IP over DWDM) 솔루션을 발표했다. IPoDWDM은 IP와 DWDM 네트워크 레이어 요소들간 통합을 통해 비용을 관리하고, 네트워크 신뢰성을 향상시키며, 타임 투 마켓(time to market)과 스피드 투 서비스(speed to service)를 증진시키기 위한 솔루션이다. 이 발표에는 업계 최초의 코어 네트워크가 포함됐다. 이것은 시스코 CRS-1 캐리어 라우팅 시스템(Carrier Routing System)용 통합 튜너블(tunable) 4포트 10기가비트 이더넷 및 4포트 40Gbps DWDM 인터페이스로 구성됐다. 시스코 CRS-1 1포트 OC-768c/STM-256c 튜너블 WDMPOS 인터페이스 모듈은 기존의 10Gbps 파이버 인프라에서 최고 40Gbps의 데이터 속도를 제공하는 모듈화 방법을 사용하고 있다. 4포트 10기가비트 이더넷 튜너블 WDMPHY 인터페이스 모듈도 시스코 CRS-1이 기존의 10Gbps 인증 DWDM 시스템 및 파이버 플랜트(fiber plant)와 직접적으로 상호 접속할 수 있게 해주면서, 전형적인 이더넷 가격대로 SONET/SDH와 유사한 OAM&P를 제공한다.

두 모듈은 모두 50GHz 스페이싱(spacing) 및 하이게인(high-gain) EFEC(Enhanced Forward Error Correction) 지원을 통해 ITU C 대역에서 완전히 튜너블하며, 전형적인 코어 애플리케이션이 필요로 하는 추가적인 신호 재생성이 없이 최고 1,000km까지 확장된다. 메트로 네트워크를 위해 시스코에서는 시스코 카탈리스트(Cisco Catalyst) 스위치와 시스코 7600 시리즈 라우터용의 다양한 통합 플러거블(pluggable) 옵티컬 인터페이스 모듈을 제공하고 있다. 시스코 DWDM XENPAK은 10G베이스 이더넷을 지원하며, 시스코 DWDM GBIC(Gigabit Interface Converter)는 기가비트 이더넷을 지원한다. 각각의 비용 효율적인 고 가용성 인터페이스 모듈은 핫 인서션(hot insertion)을 지원하며, 32개의 고정 파장 가운데 하나로 주문 가능하다. 이러한 통합 ITU 준수 인터페이스들은 이런 로케이션에 값비싼 트랜스폰더(transponder) 장비를 추가할 필요 없이 시스코 라우터와 스위치가 메트로와 코어 네트워크에 설치된 기존의 DWDM 시스템과 직접적으로 상호 연결될 수 있게 해준다.

이 솔루션의 마무리는 시스코 ONS 15454 MSTP(Multiservice Transport Platform)가 담당하고 있다. MSTP는 포인트 투 포인트나 링(ring) DWDM 토폴로지를 지원하며, ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplex) 기능성을 통해 광학 스위칭(photonic switching)을 통합시켰다. 고도로 자동화된 능력 덕분에 이 플랫폼은 계획, 배치 및 운영의 편의성 면에서 업계 선두로 자리 잡았다.


통합 관리냐 분할 관리냐?

시스코 IPoDWDM 솔루션은 통신사업자의 선호도에 따라 이들에게 서로 다른 네트워크 관리 모델들을 지원하고 있다. 기존의 통신 사업자의 운영 조직은 IP와 전송 서비스로 분할돼 있는 경우가 많기 때문에, CRS-1과 MSTP에서 사용 가능한 OAM&P 툴은 통합 및 분할 관리 모드용 두 가지가 모두 제공된다.

전송 네트워크 운영자는 옵티컬 네트워크 구성을 액세스 및 제어할 수 있으며, IP 운영 스탭은 CRS-1 시스템에서 레이어 2와 3 네트워크 구성을 관리 및 제어할 수 있다. 이 툴은 노스바운드 인터페이스(northbound interface)용 SNMP(Simple Network Management Protocol), CORBA 및 TL-1의 지원을 통해 통신사업자 개발 운영 지원 시스템이나 써드파티 관리 시스템과 상호 운용이 가능하다. 커뮤니케이션은 XML(Extensible Markup Lnguage), 직접적 CLI(command-line-interface) 그리고 HTTP/S를 통해 이뤄진다.

메트로 네트워크에서와 유사하게 통신사업자는 IP 네트워크 운영자로 하여금 시스코 라우터와 스위치에 통합된 플러거블 옵틱스를 이용해 수동적 옵티컬 네트워크를 감독하게 할 수 있다. 보다 유연한 메트로 옵티컬 네트워크가 필요한 경우 이들은 MSTP를 사용할 수 있으며, 전송 네트워크 운영자가 MSTP와 DWDM 플러거블 옵틱스를 둘 다 모니터링 및 관리할 수 있다.

투자비 대폭 절감
시스코의 IPoDWDM 솔루션은 PoP 안에 있는 막대한 값비싼 네트워크 장비의 양을 줄여줄 수 있다. 지금까지 PoP 내부의 옵티컬 접속은 표준 단거리 1,310nm 옵틱스를 사용해 왔다. 장거리, 즉 '컬러(colored)' 옵티컬 신호는 보통 물리적 파이버로 연결되는 DWDM을 통해 다중화된 10Gbps SONET/SDH 회선을 통해 PoP로 들어간다. 전통적으로 볼 때 이러한 신호는 역다중화(demultiplex)되어 기존의 옵티컬 형태에서 전기로, 그리고 단거리 옵티컬로 변환시켜주는 트랜스폰더 랙으로 공급된다(이런 프로세스를 OEO 변환이라고 한다). 그런 다음 신호는 SONET/SDH 교차 접속(cross-connection) 장비나 패치 패널로 보내진 후 다른 PoP 로케이션으로 통하는 라우터나 스위치에서 종료된다. 트랜스폰더가 시스코 CRS-1에 직접적으로 통합돼 있고, MSTP에 ROADM 기능성이 통합돼 있기 때문에, 추가로 외부 트랜스폰더와 옵티컬 교차접속 혹은 패치 패널 장비가 필요치 않다. 이런 방안은 어떤 경우에는 예산 지출을 50%까지 줄여주며, 네트워크의 복잡성을 덜어준다.



옵티컬 기술의 진보. 시스코 IPoDWDM 솔루션은 CRS-1 안에 장거리 트랜스폰더를 통합시켜 ROADM에서 매니지드 파장을 제공한다. 이에 따라 서비스에서 대역폭의 확장성, 복잡성 경감 그리고 보다 신속해진 타임 투 마켓(time-to-market)을 실현시키고 있다.



운영비 절감
시스코 IPoDWDM 솔루션을 이용해 네트워크를 단순화함으로써 통신사업자와 대기업의 네트워크 운영비를 줄일 수 있다. 스탠드얼론 트랜스폰더가 사라지면 전화국(central office)이나 PoP에서의 파워, 쿨링 및 랙공간 필요조건이 줄어든다. 또한 활성 네트워크 구성요소 수가 줄어들기 때문에 잠재적인 네트워크 오류 지점도 감소하며, 덕분에 네트워크 신뢰성이 향상되고 유지보수 비용이 낮아진다. 통신사업자는 IP 및 전송 네트워크에서 통합 관리 방안을 사용함으로써 코어 운영을 단순화시킬 수 있다. 시스코는 메트로 및 코어 네트워크의 계획, 설치 및 운영을 도와주는 네트워크 운영 라이프사이클 툴을 개발했다. 이런 툴의 한 가지 특징은 옵티컬 전송 레이어를 통해 라우터의 DWDM 포트에서 공급되는 파장을 통합한다는 점이다. 전통적으로 볼 때 트래픽 패턴의 변화는 미리 처리돼야 하며, PoP에서의 새 필터 추가 등과 같은 인 서비스(in-service) 변화는 수동으로 처리돼야 한다. 그리고 여기에는 보통 서비스 중단이 수반된다. MSTP가 있으면 통신사업자와 대기업은 변화하는 네트워크 조건이나 서비스에 대응해 사용 가능한 파이버 파장을 원격으로 추가, 유실, 혹은 변화시킬 수 있다. 옵티컬 네트워크를 원격으로 재구성할 수 있는 능력 덕분에 트럭 롤(truck rolls)이 사라지며, 이로 인해 서비스의 유연성을 높이고 운영비를 줄일 수 있다. 이것은 또한 서비스 중단을 야기시킬 수 있는 기존의 오류 유발성 수동 작업을 사라지게 했다.


네트워크 탄력성 향상
시스코 CRS-1의 IPoDWDM 기능성은 ITU G.709 OTN(Optical Transport Network)을 준수한다. 또 전형적인 SONET/SDH 접속의 관리 및 성능 관리 부문을 지원하는 동시에 DWDM 레이어와 직접적인 인터페이스를 한다. 이렇듯 DWDM 레이어에 대한 가시성이 향상됨으로써, 시스코 CRS-1은 종단간의 모든 옵티컬 경로를 사전에 모니터링하고, 환경적 조건이나 하드웨어 기능 저하 등에 따라 점차 성능이 떨어지는 파장 경로를 탐지할 수 있는 잠재력을 갖고 있다. FEC(Forward Error Correction) 코드를 모니터링함으로써, 시스코 CRS-1은 보정된 에러 비율이 IP/MPLS 레이어에서의 예방 행위를 정당화할 수 있는 때를 가려내 준다. 이러한 스레숄드(threshold)에 도달하면 라우터는 MPLS 기능인 FRR과 같은 재구성 작동을 트리거링하여 주 경로가 다운되기 전에 백업 경로로 전환함으로써 어떤 트래픽이든 중단되지 않게 해준다.

이러한 메커니즘은 전통적인 SONET/SDH 기반 페일오버 메커니즘과 비슷하거나 이보다 더 낫다고 할 수 있다. 그 이유는 이것이 50ms의 스레숄드를 지키거나 능가하면서 SONET/SDH에 비해 프레이밍 오버헤드를 덜 사용하기 때문이다. 앞서 언급한 상황에서, FEC는 GFEC(FEC defined in the G.709) 이상으로 확장이 된다. 라우터 인터페이스는 EFEC를 사용하도록 준비될 수 있으며, EFEC는 시스코 CRS-1 캐리어 라우팅 시스템(Carrier Routing System) 인터페이스의 DWDM 신호가 옵티컬 재생 없이 최고 약 1,000km(621마일)까지 갈 수 있게 해준다. 이는 업계 최초의 성과다. 메트로 애플리케이션의 경우는 시스코 ITU 플러거블 옵티컬 인터페이스 모듈이 DOM(Digital Optical Monitoring)을 지원하고 있다. DOM은 트랜스시버의 운영 파라미터를 액세스 및 모니터링하는 디지털 인터페이스를 규정한 업계 표준이다. 메트로 네트워크 운영자는 DOM을 이용해 인-서비스 트랜스시버 모니터링 및 장애관리 작업을 수행함으로써 보다 큰 가용성을 지니면서 비용효율성이 높은 네트워크를 보장할 수 있다. MSTP 기반의 지능적 광 레이어는 DOM과 G.709에서 제공하는 ITU 서비스 인터페이스의 성능 모니터링 특성 외에도 엔드 투 엔드 파장 파워 관리 및 가시성을 제공한다.


현장에서 검증
통신 사업자와 일부 대기업은 이미 시스코 IPoDWDM 솔루션을 이용해 네트워크를 간소화시키고 경비를 줄이며, 네트워크 신뢰성을 향상시키고, IP 멀티미디어 애플리케이션의 속도, 확장성 및 유연성을 높이고 있다. 예를 들어 컴캐스트 케이블(Comcast Cable)은 미국의 최대 케이블 통신 사업자로서 자사의 케이블 사업을 디지털 서비스 영역까지 확장시키고 있으며, 고속 인터넷 및 IP 지원 전화 서비스와 혁신적 프로그래밍을 선보이고 있다.

컴캐스트의 IP 아키텍처 부문 이사인 비크 색시나(Vik Saxena)는 "우리가 CRS-1을 선택한 가장 큰 이유 가운데 하나는 시스코가 통합 10Gbps와 40Gbps DWDM 인터페이스에 대해 컴캐스트와 같은 비전을 공유하고 있었기 때문"이라며 "브로드캐스트 비디오 및 주문형 비디오 등과 같은 모든 서비스를 IP를 통해 전송하고자 했을 때 문제가 된 것은 비용효율성, 확장성, 신뢰성 그리고 서비스의 유연성이었다. 시스코의 CRS-1은 이런 우리의 필요성을 해결해 주고, 우리 서비스의 성장 기반이 될 수 있는 이상적인 플랫폼"이라고 말했다.


ERROL ROBERS
필자 에롤 로버츠(ERROL ROBERS)는 옵티컬 및 데이터 센터 기술을 전문으로 하는 시스코 저명한 엔지니어다. 이메일 주소는 eroberts@cisco.com이다.

ORI GERSTEL
필자 오리 거스텔(ORI GERSTEL)은 15년간 옵티컬 네트워크 아키텍처 부문에서 재직해 왔으며, 현재는 시스코 캐리어 라우팅 비즈니스 부문에서 고등기술 팀을 관리하고 있다. 이메일 주소는 ogerstel@cisco.com이다.

TONY SARATHCHANDRA
필자 토니 사라찬드라(TONY SARATHCHANDRA)는 시스코 통신 사업자 라우팅 및 스위칭 팀의 제품 마케팅 매니저로, 현재는 시스코 CRS-1 플랫폼을 포함한 코어 라우팅 영역에 집중하고 있다. 이메일 주소는 tsarathc@cisco.com이다.



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