그동안 인터넷은 통신 이용을 위해 많은 사용자가 연결되었을 때 속도가 느려지는 한계가 있었다. 이유는 인근 통신국까지 약 20km 내 존재하는 액세스망(Access network)에서 트래픽을 처리하는 속도가 오래 걸렸기 때문이다. 연구진은 이러한 기술적 난제를 25기가급 촉각 인터넷 기술로 해결하였으며, 본 기술을 ‘틱톡(TiC-TOC)’이라고 명명했다.

ETRI는 고속 광 수신 모듈 기술과 맥(MAC)기술이 핵심이라고 설명했다. 고속 광 수신 모듈은 낮은 광 입력 세기로도 깨끗하게 신호를 복원해주는 기술이다. 또한, 맥기술은 광섬유로 전달되는 트래픽이 초저지연(Low Latency)으로 처리될 수 있도록 패킷을 관리하는 기술이다. 본 기술들을 활용하면 인터넷 선로로 이용되는 기존 광섬유를 그대로 사용하면서 레이저 동작 속도를 10배 키워 방대한 양의 데이터를 빠르게 전달할 수 있다. 다시 말해 통신망을 광섬유 추가 포설(鋪設)없이 장비 개선만으로도 용량을 키우고 속도도 빨라진 셈이다.

연구진은 광 송·수신 모듈과 광트랜시버, 맥 기술을 하나로 묶어 마치 하나의 보드처럼 라인카드 내에 내장했다. 이후 본 기술을 통신국에 설치된 기존 가입자수용장치(OLT), 아파트나 빌딩 등에 있는 광네트워크단말(ONU)에 업그레이드하면 초고속, 초저지연 인터넷 서비스가 가능해 진다.

연구진은 본 기술은 ETRI가 기존에 보유한 채널본딩 기술 저지연 대역할당 기술 고감도 광수신 모듈 및 광송·수신 기술 등이 기반이 되었다고 밝혔다. 특히 기존 인터넷에서는 하나의 채널로 사용자마다 속도를 나누어 썼다면 이번 기술은 채널수와 속도를 증가시켜 많은 사람이 속도의 저하 없이 더 빠른 인터넷을 사용할 수 있게 된다고 설명했다.

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초저지연 서비스를 동시에 수용하는
파장당 25Gbps급 광액세스 기술

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실감형 디지털 라이프 확산을 목표로
나아가는 ETRI

ETRI는 실감형 디지털 라이프 확산을 목표로 언제 어디서나 편리한 네트워크 접속이 이뤄질 수 있는 연구개발을 진행 중이다. 그 결과 ETRI는 모바일 백홀망과 소형 메트로망에서 1초에 200G 데이터를 보낼 수 있는 세계 최소형 크기의 광 트랜시버와 관련 기술을 개발했다. 이로써 데이터 병목현상을 해소하고, 소모전력과 장비 크기도 대폭 줄일 수 있어 초연결 시대를 앞당기는 데 큰 도움이 될 전망이다.

연구진은 기술구현을 위해 빛의 세기를 바꾸는 변조 방식을 변경했다. 한 번에 1비트씩 보내는 2단 변조(NRZ) 기존 방식 대신 한 번에 2비트씩 보내는 4단 고차변조(PAM-4) 방식을 채택하여 전송용량을 크게 늘린 것이다. 연구진은 기존 포털 업체의 데이터센터 내부 1km 이내에서만 사용되던 PAM-4 변조 방식을 80km 구간까지 확장해 성과를 낼 수 있었다.

또한, ETRI는 본 기술개발을 토대로 지난 3월, 400Gbps 속도를 내기 위한 요소 기술로 광 송·수신 엔진을 개발하는 데 성공했다. 연구진의 기술을 적용하면 10만 명이 동시에 고화질 유튜브 영상을 스트리밍할 수 있는 수준이다. 연구진의 기술을 종합해 적용하면, 통신 장비의 전력 및 비용 문제도 개선할 수 있다. 기존 방식 대비 소모전력이 1.5배 낮고, 밀도도 4배 높아 장비 투자 비용을 획기적으로 줄일 수 있기 때문이다.

ETRI 연구진이 400G 광송수신엔진에 사용된 반도체 광원 칩을 점검하고 있는 모습