100배 빠른 광 인터넷 기술

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담당자 : 이상수 (042-860-6186)

구분 개 요

정의 가입자 구간(댁내~전화국)에서 광 파장을 이용하여 동일 플랫폼으로 1.25G/2.5G/10G 품질 보장형 서비스를 제공할 수 있는 차세대 광 가입자 기술

개념도

최종 결과물 (시제품 등)

(상용제품) Reach Extender 상용시스템(기가 인터넷 선도 사업 적용,‘12년 9월)

(상용제품) WDM-PON 상용시스템(KOREN 적용, ’12년12월)

(핵심기술) 10Gbps x 4파장 WDM-PON 광링크 실험시제품(‘12년 9월)

대표성과명: 100배 빠른 광 인터넷 기술(̀ 1.25G/2.5G/10G WDM-PON) (총괄책임자 : 이상수)

지금보다 100배 빠르고 안전한 인터넷 서비스를 위한 새로운 광가입자 기술

보장속도: 30Mbps 1Mbps당 장치 구축 비용: 1,600원 영화 1편(5G바이트) 다운로드: 20분

보장속도: 10Gbps(최대) 1Mbps당 장치 구축 비용: 50원 영화 1편(5G바이트) 다운로드: 4초

1.25G/2.5G/10G WDM-PON

CO: Central Office, E-PON: Ethernet Passive Optical Network, G-PON: Gigabit Passive Optical Network OLT: Optical Line Termination, ONU: Optical Network Unit, TDM: Time-Division-Multiplexing, WDM: Wavelength-Division-Multiplexing,

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구분 개 요

필요성

50억 인터넷 인구, 1000억대의 접속기기, 비디오 콘텐츠 및 무선인터넷 활성화로 인한 Traffic Big bang으로 2020년 가입자당 4Gbps 이상 대역폭 소요(KCC 미래인터넷 발전계획,‘10.06 VIP 보고)10Gbps 기술 필요성/인프라로서의 공공성

CPRI/OBSAI 프로토콜을 사용하는 Wireless Fronthaul에서는 디지털 유닛과 무선 유닛 사이 구간에 2.5G~10Gbps WDM 광 기술 필요

가입자 전송거리 60km로 국사 광역화(운영국사 1/8 감소)

Biz 가입자 수요 증대, 이더넷 WDM 수요 발생(IEEE 802.3 CFI, ‘12.03)

핵심기술

(지능화) 파장가변 WDM-PON 링크의 자동 초기화 기술(WRD, Echoing 기술)

(OLT 저가화) OLT용 Array 광원 및 제어 기술

(ONU 저가화) 폴리머 격자 기반 파장가변 광원 기술

(광역화) 60km 이상 장거리 전송 기술(w/o OA)

경쟁기술 또는 관련기술 동향

우수성 (차별화 포인트)

1) (QoS) 가입자 당 10Gbps 대역폭 보장 세계최고, 세계최초

2) (전송거리) 가입자 전송거리 60km 달성(w/o OA), 100km(w/ OA) 세계최고

3) (국산화율) EPON, GPON 주요기술 국산화율 20% 미만 핵심 기술에 대한 국산화율 90% 달성

CPRI: Common Public Radio Interface, OA: Optical Amplifier, OBSAI: Open Base Station Architecture Initiative WRD: Wavelength Recognition with power Difference

구분 10G EPON EU FP7

GigaWam EU FP7

SARDANA EU FP7 PIEMAN

대표성과

개발주도 Mitsubishi Ericsson FT, Tellabs BT, NSN, ALU ETRI

링크특성 256분기 1G x 64파장 1.25G x 32파장 10G x 32파장 10G x 64파장

핵심기술 1G/10G 공존 Tunable Laser RSOA Fixed λ(Laser) Tunable&지능화

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[붙임 1] WDM-PON 필요성·공공성

만물지능 통신망 기반 웹 4.0 구현 목표

全光 기반 유선 초광대역化

10Gbps 상용화

유·무선 N/W 고도化 기술

유선: 2.5G-10G

무선: 1.5G-수십 G급 WiFi

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LTE LTE-Adv1 LTE-Adv2

채널 대역폭 10MHz 10MHz 20MHz

CPRI 속도 2.5Gbps (4x4 MIMO)

5Gbps (8x8 MIMO)

10Gbps (8x8 MIMO)

기지국 형태 1FA 3 sector 1FA 3 Sector 1FA 3 Sector

CPRI 소요회선

2.5Gbps x 6 5Gbps x 6 10Gbps x 6

이동통신 방식 별 소요 CPRI 회선 수

CCC(Cloud Communication Center)

Cloud RAN(Radio Access Network)

SCAN(Smart Cloud Access Network)

CPRI specification ver 4.2(2010)

Option 속도

1 614.4Mbps

2 1228.8Mbps

3 2457.6Mbps

4 3072.0Mbps

5 4915.2Mbps

6 6144.0Mbps

7 9830.4Mbps

L=10~30km Low Latency

CPRI bandwidth

[붙임 2] WDM-PON 필요성: Wireless Fronthaul

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Reach Extender 기술은 RFoG + GEPON/GPON 구성 시 OLT에서 ONT까지의 거리를 최대 60km까지 확장할 수 있는 기술

- CWDM과 DWDM 기반의 다중화 통합 구성 가능

기대효과

- 광전송 거리가 최대 60km까지 확장되어 하나의 장비로 커버할 수 있는

지역 증가로 효율적인 인프라 구축 가능

ETRI 광가입자연구팀의 국책과제 결과물로 현재 국제 표준화 기술 개발

’12년도 기가 인터넷 사업 Extender 적용

[붙임 3] WDM-PON 필요성: 국사 광역화

아파트 명 부산 정관 4단지

주소 부산광역시 기장군 정관면 달산리

세대 964 입주시기 2012.9

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Source: IEEE 802.3 “Ethernet WDM aggregation networks” Call For Interest(2012.3)

[붙임 4] WDM-PON 필요성: 비즈니스 가입자

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파급효과

FSAN: Full Service Access Network, IEC: International Electronics Commission, MSF: Multi Service Forum

구분 파급 효과

기술적 효과

WDM 광역 액세스 분야 핵심 기술에 대한 국산화율 제고로 국내 기업 생태계 조성

가입자 망의 고속화, 광역화, 지능화, 저가화를 통해 글로벌 기술 선도 및 IPR 확보

국제 표준기술 확보(FSAN, IEC, ITU-T, MSF)

경제적 효과

R&D 결과로 발생하는 해당 기술의 향후 10년간 연평균 성장률은 16.62%로 예상되며, 2023년 1조원 이상 시장 창출

최근 3년간 국내 평균 경제성장률은 2.93%(한국은행, 2011)

본 기술 개발을 통해 발생하는 순수 경제적 효과는 상용화 이후 2014년 약 2.3억 달러(약 2,400억 원, $1\1,050)에서 2018년 약 4.3억 달러(약 4,470억 원)에 이를 것으로 예상

사회적 효과

지금보다 100배 빠르고, 안전한 인터넷 서비스 제공으로 세계 최고 속도 및 품질 실현이 가능한 가입자 인프라 제공 Cloud, 만물지능 통신 등 미래 선도형 신규 서비스 모델 발굴에 기여

5세대 이동통신 백홀, 홀로그램 동영상 기반 차세대 방송서비스를 위한 최적 인프라 제공으로 파급효과 극대화

< WDM-PON 기술의 국내 직접 시장 전망> (단위: 백만달러)

구분 2014 2015 2016 2017 2018 누적(14-18)

R&D가 없는 경우(A) 13 15 18 21 24

R&D가 있는 경우(B) 246 285 331 386 450

순수 R&D 효과(B-A) 233 270 314 365 426 1,607

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 CAGR

246 285 331 386 450 525 614 718 840 982 16.62%

< 기술개발에 따른 경제적 효과> (단위: 백만달러)

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구분 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

FTTx-PON

2,503 2,917 3,587 4,146 4,912 5,595 6,428 7,432 8,632

무선백홀 8,895 10,125 12,168 13,880 16,618 19,428 22,714 26,555 31,045

계 11,399 13,042 15,755 18,026 21,530 25,023 29,142 33,987 39,677

1. 관련 세계 시장 규모 (단위 : 백만달러)

자료: Infonetics(2010), PON and FTTH Equipment and Subscribers

OVUM(2009), Trends and Outlook for Carrier Fixed Network Infrastructure

주) 2014년 까지의 시장규모는 Infonetics(2010), OVUM(2009)의 자료를 참조, 2015년 이후 시장규모의 경우 시장의 추세를 반영하여 추정

2. 해당 기술의 직접 시장 규모

주1) FTTx-PON 시장에서 기존 WDM-PON 비중인 1.78%를 적용하여 산정

주2) 무선백홀 장비 중 유선 장비의 비중 50.12% 및 기존 WDM-PON 비중 1.78%를 적용하여 추정

주3) FTTx-PON 시장에서 BPON을 제외한 기술이 균점한다고 가정하여 33.21%(=(27.41%+70.44%+1.78%)/3)를 적용

주4) 무선백홀 장비 중 유선 장비의 비중 50.12% 및 BPON을 제외한 기술이 균점한 비중 33.21%를 적용

(단위 : 백만달러) < 전 세계 해당 기술 직접 시장 규모 >

구분 2014 2015 2016 2017 2018

R&D가 없는 경우

FTTx-PON1) 88 100 115 132 154

무선백홀2) 148 174 203 237 277

계 236 273 317 370 431

R&D가 있는 경우

FTTx-PON3) 1,632 1,858 2,135 2,469 2,867

무선백홀4) 2,766 3,234 3,781 4,420 5,168

계 4,398 5,092 5,916 6,889 8,035

[붙임 5] 시장 예측 근거 자료(1/2)

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구분 BPON EPON GPON

WDM-PON 계 1.25G/2.5G 10G 2.5G 10G

매출 18 437 910 2,582 878 88 4,912

비중 0.36% 27.41% 70.44% 1.78% 100.00%

(단위 : 백만달러, %)

자료: Infonetics(2010), PON and FTTH Equipment and Subscribers

< 참조1. 기술 개발이 상용화된 시점 2014년 기준 PON시장의 기술별 비중 >

구분

무선 유선

TDM Microwave

Ethernet Microwave

SONET/SDH

PDH ATM DSL

Ethernet over

SONET/SDH

Ethernet over Fiber

Ethernet over

Copper Pseudowrite IP/MPLS

비중 22.9% 27.0% 14.3% 4.3% 4.2% 0.2% 3.1% 6.9% 0.1% 0.7% 16.4%

계 49.88% 50.12%

(단위 : %)

자료: Frost & Sullivan(2009)

< 참조2. 기술 개발이 상용화된 시점 2014년 기준 무선 백홀 시장의 장비 유형별 비중>

< 국내 해당 기술의 직접 시장 규모 > (단위 : 백만달러)

주) 국내 시장의 경우 전세계 PON 시장의 국내 시장 비중 5.6%(다산4.5%, 동원0.4%, 코어세스0.5%, 기타0.2%, Infonetics, 2010)를 고려하여 추정

구분 2014 2015 2016 2017 2018

R&D가 없는 경우(A)

FTTx-PON 5 6 6 7 9

무선백홀 8 10 11 13 16

계 13 15 18 21 24

R&D가 있는 경우(B)

FTTx-PON 91 104 120 138 161

무선백홀 155 181 212 248 289

계 246 285 331 386 450

순수 R&D 효과(B-A) 233 270 314 365 426

[붙임 5] 시장 예측 근거 자료(2/2)

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구분

주요기술 논문 특허 기술이전

세계일등 핵심원천 SCI 저널

국제 표준특허

국제 건수

기술료 (백만원) 출원 등록

누적실적 (2011년 12월 31일까지)

- - 19 - 68 30 6 546

2012년 목표 1 1 4 1 15 - 3 250

계량성과 목표

세부성과 성과지표 2012년도 달성 목표치 비고

파장가변 WDM-PON 링크 자동 초기화 기술

1) 초기화 소요시간 1) 하향 신호 수신 후 3초 이내 상향 채널 자동 할당

OLT용 Array 광원 및 제어 기술

1) 4채널 어레이 채널 간격

2) 변조속도

1) 0.4nm(10G)

2) 10Gbps

폴리머 격자 기반 10Gbps 파장가변 광원

기술

1) 광 모듈 파장가변 범위

1) 1530~1560nm 범위 내에서 0.4nm step으로 14nm 이상 연속 가변

융합부품소재 연구부문위탁을 통한 협력 개발(광 모듈)

60km 장거리 전송 기술 1) 커버리지 2) 변조속도

1) 60km 2) 10Gbps

기술성과 목표

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과제번호 과제명 연구기간 총연구비

(12년도 연구비) 연구책임자

11PI2500 차세대 응용플랫폼을 위한 대용량 WDM-PON 시스템 개발(KCC)

2010.03~2014.02

78.18억원 (20.07억원)

이상수

11VI1400 10Gbps급 OFDMA 광링크 및 유무선 융합 액세스 기술 개발(MKE)

2011.05~2015.02

35,7억원 (8.9억원)

명승일

11MI2900 WDM-PON 기술 국제표준화 기반구축(MKE)

2011.07~2016.06

15억원 (3억원)

이규욱

대표성과 연계과제

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월별 추진계획

9월말 시연가능성 여부

10G WDM-PON 평가보드로 광링크를 구성하고 핵심기술에 대한 기능검증 및 시연 실시

구분 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 비고

1) 10G x 4파장(50GHz 간격)WDM-PON 광링크 핵심기술개발

- WDM-PON 링크 평가 보드

- OLT용 10Gbps Array 광원 및 초기화 제어 기술

- 폴리머 격자 기반 10Gbps 파장가변 광원 및 초기화 기술

- 10Gbps 신호 60km 장거리 전송 기술

2) 기가 인터넷 및 KOREN 적용 기술개발

- 60km급 Reach Extender 상용제품(기가인터넷 적용)

- WDM-PON 시스템 상용제품(KOREN)

Milestone 완료시점 결과물

10G WDM-PON 광링크 핵심 기술 기능 구현 및 링크 전송 성능 검증(9월)

기가 인터넷 시범사업(9월)

최종 시연(12월)

WDM-PON KOREN 적용(12월)

구조 설계

CPRI MUX, FEC 기능구현

구조 설계 제작 및 시스템 통합 시험 기가 인터넷 사업적용

기능 보완

최종 시연

KOREN 적용 시스템 규격

설계 및 제작

Reach Extender 상용제품

WDM-PON 상용제품 기능 시험 KOREN

사업화 지원

제작·시험 기능정의

제작·시험 어레이 TOSA 구조설계

파장가변 광원 제작 시험

연동 시험

1차 시연

컨소시엄 구성

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통합시연 아이디어(예시)

구분 개념도

통합시연 아이디어 (개념도)

아이디어 설명

기존 서비스인 GPON과 100배 빠른 광인터넷 서비스(WDM-PON)를 비교할 수 있는 링크를 실험실에 구성하고, 10GbE 인터페이스를 갖는 파일 서버를 통해 대용량(5G 바이트급) 파일을 동시에 다운로드 받아 성능 비교. 링크 구성 시 WDM-PON ONU는 VIP가 설치기사 역할을 수행하여 직접 링크에 연결하여 자동으로 접속되는 것을 확인

10G WDM-PON 평가보드에 CPRI MUX/DEMUX를 내장하고, CPRI Interface를 통해 발생된 2.5G x 4채널의 CPRI 신호를 전송한다. CPRI 링크를 통해서는 무선 환경에서 HD급 동영상 스트리밍 서비스를 제공.

Reach Extender를 사용하여 올해 기가인터넷 선도사업에 적용될 60km 링크와 동일한 구성을 하고, 이를 통해 인터넷과 HD급 동영상 서비스를 제공할 수 있음을 시연

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기사 제목 성과 홍보내용

100배 빠른 광 인터넷 기술

• 현재 대비 100배 빠르고 안전한 인터넷 사용 가능 • 세계 최고 수준의 유무선 네트워크 인프라 고도화 • 글로벌 시장 선점을 위한 핵심원천 기술 및 표준기술 확보

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 지금보다 100배 빠르고 안전한 차세대 광 가입자 핵심기술을 세계 최초로 개발했다. ETRI는 xx일 세계 최고 접속속도인 가입자 당 10Gbps를 24시간 보장할 수 있는 광 가입자 핵심 기술 개발을 세계 최초로 성공하고 이에 대한 검증을 완료했다고 밝혔다.

이는 현재 DVD 1장 분량인 5G 바이트급 동영상을 다운로드 받는다고 가정하였을 때, 현재 기술로 20분 이상 소요되던 것을 단 4초 만에 받을 수 있는 세계 최고의 혁신 기술로 향후 5G 이동통신, 클라우드, 만물지능통신 및 고품질 멀티미디어 서비스 등을 모두 수용할 수 있을 것으로 기대된다.

특히 이번 기술 개발로 인하여 관련 장비의 핵심 부품 국산화율을 기존 20%에서 90%까지 획기적으로 제고하여, 기술의 글로벌 경쟁력 강화는 물론 해당 산업의 내실화를 도모하였기 때문에 향후 수출 주도형 품목으로도 손색이 없을 것으로 전망된다. ETRI 차세대통신연구부문 김봉태 소장은 “10Gbps 가입자 기술을 조기에 성공적으로 개발함으로써, 2014년 이후 5년간 1조6천원 규모의 수입대체 효과를 기대할 수 있고, 특히 개발 기술의 일부가 조기 상용화되어 방송통신위원회가 주관하는 기가 인터넷 선도사업에 선적용되어 사업화 역시 조기에 달성될 수 있을 것으로 전망한다”고 말했다.

ETRI는 본 기술이 방송통신위원회 및 지식경제부 출연사업을 통한 쾌거이며, 본 사업이 종료되는 2014년 이후 상용화가 이루어져 세계 시장 선점이 가능할 것으로 내다 봤다. 또한 본 기술 개발을 통해 해외 특허 xx건 출원, 표준 특허 x건, 국제 표준 에디터십 x건을 확보 하였다고 밝혔다.

미리 써보는 성과 홍보 기사

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