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HFC에서 FTTx로의 전환- 광섬유는 어디까지 발전할 것인가?

광섬유가 가입자로부터 가까운 곳에 있어야 하는 이유는 잘 알려져 있습니다. ARRIS의 전문가들이 어떻게, 언제, 어디에서 이 변화를 실행할 것인지 결정하실 수 있도록 도와 드립니다

서비스 공급자는 다중적 설계 접근을 통해 네트워크 액세스와 하이브리드 광섬유 동축(HFC) 네트워크를 혁신하여, 광섬유를 네트워크로 더욱 깊이 확장합니다. 하나의 네트워크에서 다중적 설계를 각각 다른 시기에 배치하는 것은 흔히 볼 수 있는 일입니다.

서비스 공급자들은 동영상 및 브로드밴드 서비스를 위해 수백 기가비트의 IP 대역폭을 지원해야 하기 떄문에, 새로운 플랫폼에 계속적으로 투자하지 않고서도 다양한 경로를 지원할 수 있는 능력을 필요로 하고 있습니다.

ARRIS는 액세스 네트워크 혁신 프레임워크를 이용하여 고객들이 현재 및 미래의 네트워크 요건을 충족시키는 유연한 마이그레이션 플랜을 만들 수 있게 도와드리며, 이와 동시에 기존 HFC 네트워크에 투자된 가치를 연장하여 드립니다.

네트워크 혁신이란 무엇입니까?

  • 대역폭 요건
    동영상(QAM, SDV 및 IP)과 데이터 서비스의 전송에 필요한 대역폭에 대한 최근의 예측에 의하면, 서비스 공급자들은 약 10~12년 후에는 사용 가능한 최대치에 도달하게 될 것입니다. 어떤 사람들은 네트워크 내의 특정 영역에서는 이 시기가 더 빨라질 것으로 전망합니다. '빌보드 스피드'와 데이터 소비로 인하여, 액세스 네트워크 인프라 내의 대역폭 수요는 계속 증가할 것입니다.
  • 네트워크 복합성
    서비스 공급사들은 고속 데이터, 음성, 프로그램 채널, 주문형 동영상(VOD), 새로운 서비스 등을 포함한 모든 서비스를 제공하기 위해 네트워크 인프라를 단순화 할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 이들은 네트워크 복합성과 운영비를 줄이고 일반적인 동영상 배포를 위한 웹 기반 동영상 서비스에 사용할 수 있는, 저렴한 비용의 시스템을 도입할 기회를 찾고 있습니다.
  • 네트워크 신뢰성
    이러한 변화로 네트워크 신뢰성 및 서비스 퀄리티(QoS)의 향상이 가능해집니다.

파이버 딥(Fiber Deep) - 대역폭 트렌드
60년 동안의 대역폭 트렌드(수정된 닐슨)
 

서비스 공급사를 위한 결정 요인들

  • 헤드엔드 용량
    헤드엔드 장비의 추가는 공간과 전기 공급 또는 그 외의 시설 문제로 제한을 받을 수 있습니다. 네트워크 혁신 솔루션에는 전원을 더욱 효율적으로 사용하는 동시에 헤드엔드의 밀도를 높이는 능력이나, 헤드엔드의 용량을 외부 공장으로 분배하는 것이 포함됩니다.
  • 경제성
    내부 공장, 외부 공장 및 CPE를 위한 네트워크 혁신을 고려하는 서비스 공급사들에게 있어서 자본금과 운영 비용 및 기존 투자의 효과적인 이용은 언제나 매우 중요한 고려 사항입니다.
  • 주거용 그린필드(Residential greenfield)
    새 집을 지을 때 광섬유를 설치하는 것은 기존의 동축 케이블을 광섬유로 대체하는 비용보다 저렴합니다. 광섬유가 다수의 가입자를 통과하는 다가구 주거지의 경우, PON이 다른 방법들 보다 훨씬 효율적입니다.
  • 환경
    부동산 비용, 용도 규정, 전원 공급, 공장 환경 및 여러 요인들이 실내 혹은 실외 장비의 할당을 결정하는 요소가 됩니다.
  • 타이밍과 가용성(availability)
    일부 네트워크 혁신 패스의 실현 가능성은 시장에 상품이 출시되는 시기, 품질 규격의 최종 결정 시기 및 서비스 공급사의 통제 범위를 벗어나는 그 외의 요인들이 좌우합니다.

HFC 네트워크에서 FTTx로의 마이그레이션을 위한 설계적 접근

  • 아날로그 모듈레이션의 파이버 홈(Fiber to the Home, FTTH)
    RFoG(Radio Frequency over Glass)는 PON(Passive Optical Network)으로의 합리적인 마이그레이션 경로를 제공하는 아날로그 광학 기술입니다. HFC 네트워크의 동축 부분을 단일 광섬유로 교체하고 아날로그 QAM 신호를 가정의 RFoG-ONU까지 확장함으로써, 운영자는 기존의 백오피스 인프라를 계속 사용할 수 있습니다.
  • 디지털 모듈레이션의 파이버 노드(Fiber to the Node)
    광섬유를 각 가입자의 가정에 가까이 가게 하는 FTTx로 저렴하게 마이그레이션 할 수 있는 방법입니다. 분산 액세스 아키텍처(DAA)라고 부르기도 합니다. DAA는 사용하는 기기의 수를 줄이고, 아날로그 옵틱을 헤드엔드에서 노드로 교체하며, 헤드엔드에서 추가 공간을 만들어 줍니다.
  • 디지털 모듈레이션의 파이버 홈(Fiber to the Home, FTTH)
    20m, 혹은 확장기를 사용하는 60km 까지의 링크에서 PON은 비용이 저렴하고, 동영상 및 기타 인터넷 서비스에 필요한 고속 통신 속도를 추가할 때 유지관리가 간편하며 각각의 가입자에게 독자적인 광섬유를 설치할 필요가 없습니다.

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RFoG(Radio Frequency over Glass)는 FTTx 또는 xPON으로의 합리적인 마이그레이션 경로를 제공하는 아날로그 광학 기술입니다. HFC 네트워크의 동축 부분을 단일 광섬유 수동 광통신 네트워크(PON)로 교체하여 용량을 확장하고 동시에 기존의 백오피스 인프라를 계속 사용합니다. RFoG는 네트워크에서 RF 활성요소(증폭기와 라인 확장기)를 제거하고, 오류와 유지관리 및 전원 필요 요건을 줄여줍니다.

RFoG 네트워크는 가입자들에게 현재의 HFC 시스템과 유사한 방식으로 그 기능성과 서비스를 원활하게 제공할 수 있습니다. RFoG는 서비스 공급자가 PON 기술을 선택하거나 설치하지 않더라도 FTTH PON과 유사한 아키텍처를 제공해 줍니다.

ARRIS RFoG 네트워크의 뚜렷한 장점
(기존 HFC 네트워크와 비교 시)

  • 상향과 하향 대역폭 확장 그리고 RF 노이즈와 동축 배치의 내재된 진입 제거로 인한 네트워크 도달 범위 대폭 확장
  • HFC 노드와 RF 증폭기가 필요없으므로 운영 및 관리 비용 대폭 절감
  • 동축형 전송보다 더욱 친환경적이며 에너지 비용이 저렴하고, 이와 함께 전원 중단으로 인한 네트워크 다운타임 위험 감소
  • HFC와 FTTx 아키텍처를 효율적으로 연결하며 완전 광섬유, 고대역폭 10G PON 네트워크로의 전환을 위한 인프라 제공
  • 시간의 흐름에 따라 노화하는 동축 케이블로 인한 환경적 요소를 걱정하지 않아도 됨
  • 다가구 유닛(MDU) 및 시골 지역의 배치 시 훨씬 경제적
  • 네트워크에서 OBI를 제거하는 다수의 옵션 제공
  • 미개발 교외 거주지 배치 시 HFC에 필적하는 성능

 
파이버 딥(Fiber Deep) - HFC에서 RFoG로

RFoG 솔루션도 다 동일하지 않습니다

ARRIS는 RFoG 네트워크에서 OBI를 제거하고 DOCSIS 3.1 서비스로의 전환을 지원하는 광범위한 혁신적 솔루션을 제공합니다.

  • 광섬유 배포 기기 AgileMax 제품군
    기존의 RFoG 아키텍처에서 사용된 광 스플리터를 대체하는 AgileMax의 능동적인 광 배포 기술은 여러 개의 활성화된 업스트림 레이저를 배치해서라도 네트워크에서 OBI를 완전히 제거하며, 단일 헤드엔드 광 수신기 포트에서 최대 1024개의 가정에 서비스를 제공합니다. AgileMax는 더욱 저렴하고 '조정 불가능'한 R-ONU를 지원하며 가상 허브 기술과 함께 사용할 경우, 네트워크 도달 범위를 20km 이상으로 확장할 수 있습니다.
  • OBI-free R-ONUs
    ARRIS OBI-free R-ONU는 서비스 공급사가 내부 로터리 스위치를 통해 16가지 업스트림 파장 중 각 유닛을 위한 파장을 선택하도록 하여, 파장 사이에 OBI를 피할 수 있는 충분한 간격이 있도록 만들어 줍니다. 이러한 파장 관리 방식을 통해 다수의 OBI-free R-ONU가 OBI 가능성이 없는 단일 업스트림 광 수신기로 동시에 전송할 수 있습니다.

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DAA(분산형 액세스 아키텍처)는 노드 또는 PHY 셸프로 연결되는 헤드엔드의 디지털 부분을 확장하고 노드(원격 PHY) 내에서 디지털/RF 인터페이스를 광/동축 경계에 위치시킵니다. 헤드엔드의 아날로그 옵틱을 교체하면 광섬유 링크에서 디지털 광섬유 이더넷 링크로 전환되는데, 이로 인해 사용 가능한 대역폭이 증가되어 광섬유 효율(파장 및 거리)이 향상되고, 장래에 사용될 NFV/SDN/FTTx 시스템의 방향 조정도 향상됩니다.

DAA는 일반적인 플랜트 및 서비스 업그레이드와 함께 조화롭게 단계적으로 실행될 수 있습니다. 초반에는 기존의 서비스를 그대로 두었다가, 점차 RF 기능을 노드로 마이그레이션 하는 것입니다.
    

파이버 딥(Fiber Deep) - 분산 액세스 아키텍처

DAA 접근 방식의 장점

  • 네트워크 효율성
    • 네트워크 용량의 증가 및 단순한 외부 플랜트 관리
    • 원격 PHY, 원격 MAC-PHY 및 원격10G EPON OLT를 사용한 노드 혁신
    • 엔드오브라인 신호가 강력해 지고 모듈레이션 속도와 비트 전송률이 빨라짐
    • 스펙트럼 효율이 높아지고 광섬유 당 파장이 길어짐
  • 운영비 및 자본금 지출 부분의 혜택
    • 헤드엔드의 전원, 공간 및 쿨링 요건 감소
    • 허브 통합
    • RF 결합 네트워크를 변경하지 않고도 QAM 추가
    • 각각의 노드 별로 분할하여 변경 진행
    • 디지털 광섬유 "설정 후 잊기"
  • IP 컨버전스
    • 노드로 확장된 IP 네트워크
    • FTTx 외부 삽입을 포함한 정렬
    • 표준을 따른 상호연결성과 규모의 경제를 활용

ARRIS DAA 솔루션

  • 데이터 서비스를 위한 E6000® 컨버지드 에지 라우터(Gen2) - 업그레이드 가능한 플랫폼으로 HFC, DAA, PON을 지원
  • HFC, DAA, PON으로부터의 전환을 지원할 수 있는 유연한 노드 플랫폼
  • VUE(Video Unified Edge)가 동영상 코어 및 동영상 헤드엔드 소프트웨어(모든 DAA 모드, IP, 또는 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 지원)를 가상화함
  • 시스템 배포, 자동화 및 성능을 위한 조직화, 지능형 및 관리 서비스 및 애플리케이션 솔루션
  • 계획 및 모델링 컨설팅, 그리고 네트워크 혁신 서비스

원격 MAC-PHY는 또 하나의 분산 액세스 아키텍처 옵션으로, MAC(동영상 및 데이터)와 PHY 기능을 원격 노드 혹은 셸프로 이동시킵니다. 대부분의 신호 처리와 모듈레이션은 헤드엔드가 아닌, 액세스 네트워크에서 이루어집니다.

ARRIS 로드맵은 원격 PHY 및 원격 MAC-PHY를 모두 액세스 네트워크 혁신 프레임워크의 일부로포함하고 있으며, 이는 다중 네트워크 업드레이드 경로에 모듈러 솔루션을 제공합니다. 이러한 접근법은 HFC 네트워크 투자의 가치를 연장하며, 동시에 현재 및 장래의 서비스를 위하여 완전한 IP 네트워크로 전환하는 일이 무리가 없이 진행되며 이윤을 남길 수 있도록 도와줍니다.

원격 PHY와 원격 MAC-PHY는 모두 각각의 장점이 있습니다. 원격 PHY는 헤드엔드 장비가 적고 인프라 공급과 관리에 변화가 거의 없는 소규모 허브와 분산된 로딩의 노드를 지원하는 좋은 방법이며, 원격 MAC-PHY는 정확한 배치 혹은 길이가 긴 광섬유 노드에 적합합니다. 또한 PHY는 CableLabs® 사양 활동이 표준 기반의 멜티벤더 시스템과의 통합을 가능하게 해 준다는 추가적인 장점이 있습니다.

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멀티 기가비트 대칭 서비스(업스트림과 다운스트림)를 위한 용량이 필요하거나, 다른 광섬유 서비스와 이를 경쟁을 해야하는 서비스 공급자들에게는 EPON(Ethernet Passive Optical Network)을 이용한 파이버- 홈(FTTH) 연결이 최고의 해결책입니다.

이로 인해 서비스 공급자는 다음과 같은 혜택을 얻습니다.

  • 일반적인 네트워크 시설을 이용하여 광섬유를 상업용 혹은 가정용 고객들에게 끝까지 전달
  • 이윤이 높은 상업용 서비스 고객들로 인한 수익 증대
  • PON 게이트웨이 기기를 위한 DPoE 권한설정 솔루션을 통해 DOCSIS® 프로비저닝 시스템에 투자한 효과를 최대화
  • 외부 플랜트를 활용할 필요가 없으므로 운영비가 저렴
  • 대칭적인 멀티 기가비트 다운스트림 서비스를 가정용 고객들에게 제공

FTTH를 위한 주요 배포 아키텍처

  • 중앙집중형
    OLT(Optical Line Terminal)는 헤드엔드 또는 허브 빌딩 내에 있으며, 모든 서비스는 각 가정의 ONU(Optical Node Units)로 보내지는 디지털 신호를 이용하여 배포됩니다. 노드 혹은 허브에 기반을 둔 네트워크 내에서 PON 확장기를 활용할 경우, 일반적인 EPON 설계에서 20km였던 거리 제한이 80km까지 연장될 수 있습니다.
  • 분산형
    OLT는 원격 OLT(노드 PON 또는 R-OLT라고 부르기도 함) 모듈이며, 노드 또는 캐비닛에 위치하고 있습니다. 일반적인 EPON 거리 제한인 20km가 그대로 적용되나 헤드엔드에서 가정으로 가는 것이 아니고, 노드에서 가정으로 갑니다.
파이버 딥(Fiber Deep) - HFC에서 PON으로

두 가지 경우 모두, 케이블 운영자들과 함께 개발한 CableLabs® DOCSIS EPON (DPoE™) 프로비저닝 표준이 사용되므로, 기존의 DOCSIS 권한 설정과 모니터링 시스템을 통합할 수 있습니다. DOCSIS 운영 지원 시스템(OSS)에서, EPON OLT는 CMTS처럼 기능하고, EPON ONU는 그 밖의 케이블 모뎀처럼 작동하고 권한을 설정합니다. 이는 오랫동안 유지되어온 서비스 공급사의 OSS 투자 및 사업 지원 시스템(BSS)과 처리 과정을 활용한 것입니다.

ARRIS E6000 CER 10G EPON OLT 플랫폼은 기존의 섀시를 사용하여 Gen 2 RSM-2 모듈과 EPFM(EPON 광섬유 모듈) 카드를 지원하며, 모듈 당 최대 16 10G -EPON 옵틱 모듈을 지원합니다(D-CAM과 U-CAM 모듈을 대체).

일반적인 그린필드 네트워크에서, 중앙집중형 EPON은 노드 OLT가 브라운필드 네트워크 내 서비스 공급사의 배포를 위한 마이그레이션 전략 제공을 단순하게 만들어 줍니다.
                      

CAA 및 DAA DPoE 시스템의 요약 평가
영역표준 파장의 10G EPON OLT원격 OLT(R-OLT)
DPoE 하부시스템 하드웨어 위치 시설 전용 필드 내에서 90%
SDN 미래 아키텍처 지원
플랜트 활성제 없음  높음 
플랜트 공간 없음 높음
파이버 활용 1 (매우 낮음) 16
서비스 영역 거리 10km - 20km 노드까지는 제한 없음
ONU까지 20km
시설 통합 20km로 제한 노드까지는 제한 없음
ONU까지 20km
고객 당 비용 64 subs competitive vs. 128 PON Ext. 많은 가입자가 있으면 비용이 가장 저렴

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