Telecommunication_2018.3 특집요약 (p6-20)

5G & 4K 시대로
인터넷 트래픽, 네트워크의 시련

경이적인 기세로 팽창하는 인터넷 트래픽. 급증하는 주요인은 비디오와 모바일이다. 이제 곧 시작될 5G & 4K 시대에는 그 기세는 더욱 가속화될 것이다. 그런 ‘시련’의 시대에 통신사업자나 ISP, 네트워크 서비스 사업자들은 어떻게 대항할 것인가?

Part 1. ‘연율 1.5배증’ 트래픽과의 전쟁
광 인터넷 정액제는 유지 가능할까?

최근 몇 년, 연율 약 1.5배로 급증하고 있는 브로드밴드 트래픽. 일부에서는 광 인터넷 정액제의 한계를 지적하는 목소리조차 나오기 시작하였다. 일본의 네트워크는 급증하는 트래픽을 완벽하게 지원할 수 있을까?

밤이 되면 플렛츠가 느리다. NTT동일본/NTT서일본이 운영하는 초고속통신망 플렛츠 (FLET'S)광을 사용하는 일부 유저들로부터 이런 불만이 나오기 시작하였다. “동영상이 멈추기 때문에 집 안에서도 Wi-Fi를 끄고 LTE로 보고 있다”라는 목소리도 나온다. 모바일 회선과 비교하여 고속에 안정적이라는 광 회선의 이미지는 점점 무너지고 있다.

요인은 트래픽의 증대다. 요즘은 집 안에서도 각 개인이 스마트폰이나 태블릿을 사용하고 있다. 복수의 단말이 상시 인터넷에 연결되어 있는 상태다. 또한 텔레비전, AI 스피커, 게임기 등 광 회선에 연결된 디바이스는 계속 늘고 있다.
 

이용하는 콘텐츠도 점점 대용량화되고 있다. 여러 명의 가족이 동시에 각각 별도의 스크린으로 동영상을 보는 광경도 흔하다. 과거에 한 집에 1대인 PC를 켜야 트래픽이 발생했던 때와는 인터넷의 사용방식이 크게 변했다.

당연히 트래픽은 급증한다. 14년 이후는 연율 1.4~1.6배로 증가하여 17년 5월 시점에서 총 트래픽은 9.559Tbps에 달했다. 실제로 3년전의 3.3배에 상당하는 양이다. 가입자 1인당의 트래픽도 마찬가지로 연 1.5배 정도의 페이스로 증가하고 있다.

-- 어디가 ‘막혀’ 있는가? --
-- 근본 해결은 아직 보이지 않는다 --
-- 뚜껑이 열리면 무슨 일이 일어날까? --
-- 1T광전송, SDN/NFV에도 기대 --

Part 2. 대용량 콘텐츠 발신의 경제학
4K 시대로 진화하는 CDN

인터넷 동영상은 HD품질이 표준이지만 앞으로는 2배 이상의 대역을 사용하는 4K 동영상 발신도 본격화한다. 이를 안정적이고 적정한 비용으로 시행하는 것은 정말 가능할까? 열쇠를 쥐고 있는 것은 CDN(Content Delivery Network)이다.

Cisco Systems의 연차조사 ‘Cisco VNI’ 최신판(17년 6월 발표)에 따르면, 세계의 인터넷 비디오 트래픽 전체에서 CDN을 통해 발신되는 비율은 16년에 52%, 21년에는 71%까지 증가할 전망이다. 무료 또는 저가로 고화질 동영상을 시청할 수 있게 된 지금, CDN은 그 환경을 지원하기 위해 없어서는 안 될 존재라 할 수 있다.

4K시대를 맞아 그 존재감은 점점 높아진다. 그리고 CDN 그 자체도 대규모 라이브 발신의 확산이나 방송사업자라는 새로운 고객의 니즈를 배경으로 변화를 요구 받게 될 것이다. 본고에서는 동영상 발신 용도를 메인으로 CDN업계의 최신 동향을 살펴본다.

-- 동영상 발신을 지원하는 CDN --
CDN은 왜 필요할까? 한마디로 말하면 (1)동영상 등의 콘텐츠를 발신하는 사업자 (2)시청자 (3)발신경로인 네트워크를 운용하는 사업자(ISP 등) 모두에게 이점이 있기 때문이다. 근본적인 구조는, 유저에 가까운 위치(ISP네트워크 등)에 배치된 캐시서버에 콘텐츠를 저장, 그곳에서 콘텐츠를 발신함으로써 ‘오리진 서버’에 대한 액세스를 줄인다.

(1)에서 (3)의 이점을 다시 정리해 보자. CDN의 비용을 직접적으로 부담하는 것은 콘텐츠 사업자이며 발신한 양에 따라 요금을 지불하는 종량 요금제가 일반적이다. (1)콘텐츠사업자는 오리진과 캐시서버 사이의 통신량을 줄일 수 있기 때문에 오리진의 설비∙운용비나 네트워크 사업자에게 지불하는 비용을 줄일 수 있다. 또한 CDN을 이용함으로써 대량의 동시 액세스에 대응하기 위한 캐파시티도 얻을 수 있다. 인기 콘텐츠에 액세스가 집중돼도 유저가 동영상을 시청하지 못할 위험성은 낮아진다. 이 리스크를 회피하는 것도 CDN의 중요한 역할이다.

(2)유저는 발신 경로가 짧아짐으로써 보다 쾌적하게 동영상을 시청할 수 있다. 이는 콘텐츠 사업자의 입장에서도 서비스 품질을 높일 수 있는 의미에서 큰 이점이 된다. 한편, 직접적으로 CDN을 이용하지 않는 (3)ISP에 대한 영향도 크다. 트래픽이 감소하는 것은 수익 감소로도 이어진다. 반면, 대역이 절약됨으로써 네트워크 증설 비용을 경감할 수 있다. 트래픽이 급증하고 증설을 반복하고 있는 현재의 상황에 있어서는 ISP도 적어도 혜택을 얻고 있다고 말할 수 있다.

-- 독자적인 CDN으로 움직이는 OTT/방송사업자 --
-- 주도권은 유저에게? --
-- 4K 전망, 업계 1위의 도전 --
-- CDN의 상식이 변한다? --

Part 3. 초고속인터넷의 ‘Last 1 mile’
5G에도 사용될 수 있는 신형 PON

우리들 가정이나 오피스와 통신사업자의 기간 네트워크를 잇는 ‘광 액세스’. 여기서도 통신서비스의 고속∙대용량화와 다품종화에 대비하여 신기술이 도입되기 시작하였다. 차세대 PON(Passive Optical Network) 시스템 ‘NG-PON2’다.

NTT동서의 NGN이나 이동통신 사업자의 LTE 백본 네트워크 등의 메트로/코어망과 가정이나 오피스, 모바일 기지국을 잇는 ‘광 액세스망’. 그 용량을 크게 끌어올리는 기술 혁신이 일어나고 있다.

특히 주목을 받고 있는 것이 가정용 브로드밴드 서비스(이하, FTTH)에서 널리 사용되고 있는 PON(Passive Optical Network)의 차세대규격 ‘NG-PON2’다. 파이버 하나 당 최대 전송 용량을 현재 주류인 1Gbps에서 단번에 40Gbps(옵션으로 80Gbps까지 확장 가능)까지 증대시키는 신 규격이다.

또한, NG-PON2에는 내고장성(耐故障性)을 높이는 신기술도 내장되어 있다. 그 때문에 지금까지는 FTTH에만 사용했었던 PON을, 고신뢰성이 요구되는 기업용 서비스나 모바일 기지국용 광 액세스에도 적용할 수 있는 가능성이 넓어진다.

-- ‘시간이 멈춘’ PON시스템 --
우선 PON의 구조와 이점을 소개한다. PON은 현재, 일본 국내의 FTTH의 70% 정도에서 사용되고 있다. 지지를 받는 이유는 높은 경제성에 있다.

통신국에 있는 OLT와 가입자 집의 ONU와의 사이에서 1대 다(多)의 통신을 하기 때문에 높은 집약 효과를 얻을 수 있는 것이다. 만약 이 사이를 스타형(1대 1)으로 연결하면 가입자의 수만큼 OLT측의 포트가 필요하기 때문에 비용이 상당히 비싸진다. 광을 분기하는 스플리터도 전원이 불필요하기 때문에 저가이면서 설치∙운용도 용이하다.

이 PON의 표준규격에는 ITU-T(국제전기통신연합 전기통신표준화 부문)의 ‘GPON’과 IEEE(미국전기전자학회)의 ‘EPON’이 있으며 통신방식이나 사용하는 주파수가 다르다. 최대 용량은 GPON이 송신 1.25Gbps/수신 2.5Gbps의 비대칭형, EPON이 송수신 1Gbps다. 일본에서는 후자가 우세하며, NTT의 플렛츠광, KDDI의 au광이 EPON을 채용(일본 독자 방식으로서 ‘GE-PON’이라고 부른다)하고 있다. 단, 일부 CATV회사나 NURO광을 제공하는 So-net과 같이 GPON의 채용 사례도 있다.

-- 복수의 ‘빛의 물결’을 구별 사용한다 --
-- PON의 최대 약점을 극복 --
-- ‘파장을 빌려주는’ 새로운 시스템도 --
-- 최대의 벽은 ONU의 가격 --

Part 4. 동영상 발신 서비스 ‘U-NEXT’의 도전
오리진 분산으로 위기 회피

2007년의 서비스 개시부터 약 10년, 선구자로서 동영상 발신 시장을 개척해 온 U-NEXT. ‘자전주의(自前, 개발부터 생산까지 자체적으로 수행)’로 발신 플랫폼을 개발∙운용하는 유넥스트는 급증하는 트래픽과 어떻게 싸우고 있을까?

“트래픽은 무서운 기세로 늘고 있다. 당사에서는 이를 경영 과제로 생각하고 처리하고 있다”. 유넥스트의 경영전략실의 가키모토(柿元) 부장은 이렇게 말한다. “트래픽의 증가가 심해진 것은 (2015년의) 아마존 프라임 비디오와 Netflix의 상륙부터다. 16년 말경부터 엔지니어팀과 경영층이 발본적으로 대처해야 한다는 목소리를 내기 시작하였다.

유넥스트의 정액제 동영상 발신 서비스 ‘U-NEXT’는 국내에서 가장 빠른 2007년에 텔레비전용으로 시작했다. 그 후에 PC, 스마트폰/태블릿, PS4 등의 게임기 용으로 확대. GEM Partners의 조사에 따르면 국내의 정액제 동영상 발신 시장에서 점유율 3위(금액 기준, 16년)를 차지하였다.

계약자 수와 트래픽량의 상세한 정보는 공개되지 않았지만 최신 결산발표자료에 따르면 계약자 수는 최근 3년에 2.4배로 증가. 최근 1년 동안(16년 9월부터 17년 9월)은 36% 증가했다고 한다. 트래픽도 이에 비례하여 증가했다. 동영상의 고화질화도 맞물려 계약자의 증가 속도를 웃도는 기세로 트래픽량이 늘고 있다.

-- 오리진을 국내 여러 거점에 분산 --
트래픽이 급격하게 증가하면 당연히 발신 시스템 등의 설비투자∙운용비가 급등한다. 또한 유넥스트에서는 작년에 조기 대처가 필요한 과제도 발생하였다. 네트워크 용량 문제다.

유저가 시청하는 동영상은 콘텐츠가 있는 오리진 서버에서, ISP나 통신사업자의 네트워크 경유로 전국으로 발신된다. 가키모토 씨에 따르면 17년 초에 “이 페이스로 트래픽이 증가하면 오리진과 인터넷과의 접속이 캐퍼시티 상한을 초월할 것이라는 것을 알았다”라고 말한다.

그래서 기존에는 1곳이었던 오리진의 트랜싯(인터넷에의 중계 접속)을 2곳 이상의 Tier1 프로바이더의 백본에 분산하였다. 17년 10월부터 단계적으로 이행을 시작하여 트래픽을 분산. 총 캐퍼시티도 증가하였다. 작년 말경에는 그 효과가 확실히 알 수 있을 정도가 되었다고 한다. 그러나 이것으로 트래픽 대책이 완료된 것은 아니다. 유넥스트에서는 더 좋은 대책을 실시하거나 검토 중이다.

-- 멀티 CDN도 검토 중 --
-- 재생 품질을 최적화 --
-- NW업계와의 협조에도 의욕 --

Part 5. 4K대응으로 부하가 증대하는 네트워크 카메라
열쇠를 쥐는 것은 Network의 효율적 활용

네트워크 카메라는 4K시대를 맞이할 준비를 하고 있으며, 네트워크 부하의 증대가 중대한 과제가 되고 있다. 그래서 네트워크 슬라이싱이나 모바일 에지 컴퓨팅(MEC)에 대한 주목이 높아지고 있다.

방범이나 안전∙안심을 목적으로 감시카메라를 도입하는 기업이나 지자체가 늘고 있다. 12년에 개최된 런던올림픽에서는 대회장 주변에 약 3,000대의 감시카메라가 설치되었다. 일본에서도 20년의 도쿄올림픽을 앞두고 도쿄를 중심으로 수도권에서는 비슷한 규모로 설치 대수가 증가한다. 또한 감시카메라의 네트워크화가 추진될 것으로 보인다.

풀HD에서 4K로의 고정밀화∙고해상도화도 진행되고 있다. 4K대응 네트워크 카메라라면 원격에서 촬영한 영상을 통해 특정 장소를 찾아내서 클로즈업해도 흐려지지 않고 선명하게 비추는 것이 가능하다. 이 때문에 평상시에는 거리나 스타디움 등의 광역 감시에도 사용, 사건이나 트러블이 발생했을 때에 수상한 사람의 얼굴이나 자동차 번호, 가지고 있는 지폐의 모양 등을 확대 표시하여 확인하는 등의 사용법도 실현할 수 있다.

그러나 4K대응 카메라의 화소수는 3840X2160이며, 풀HD(920X1080)의 약 4배, SD(720X480)의 약 24배나 된다. 방범 용도의 경우는 카메라를 24시간 365일 계속 가동하는 것이 필요하며 4K영상의 데이터량은 방대해진다. 네트워크 대역을 압박하는 것이 큰 과제다.

옥외에 네트워크 카메라를 설치할 경우, 높은 자유도 때문에 무선네트워크가 적합하지만 20년에 상용서비스가 시작되는 5G라도 한계가 있다. 그래서 2개의 신기술에 기대가 모아지고 있다.

-- 통신 내용에 따라 네트워크를 배분 --
NTT네트워크서비스시스템연구소는 NFV∙SDN기술을 활용한 ‘네트워크 슬라이싱’에 착수하고 있다. 이는 네트워크를 가상적으로 분할(슬라이스)함으로써 다양한 요구에 대응하는 기술을 말한다. 트래픽량이나 통신내용에 따라서 최적의 가상 네트워크를 유연하게 구축한다. 또한, NTT의 연구소에서는 가상 네트워크의 구축 및 트래픽의 배분을 동적으로 시행하는 기술 등 깊이 있는 연구개발에 착수하고 있다.

예를 들면, 통상은 ‘Best Effort 슬라이스’라는 속도를 중시하는 슬라이스를 이용하여 표준화질로 감시한다. 수상한 자를 감지하면 카메라 화질을 4K로 전환함과 동시에 네트워크에 대해서도 ‘고성능 슬라이스’로 전환, 고정밀 화질로 인물을 특정할 수 있는 사용법 등을 상정하고 있다.

방범 사업자나 카메라 제조기업 등 네트워크 카메라를 사용한 서비스를 제공하고 있는 사업자는 필요할 때만 광대역 네트워크를 사용할 수 있기 때문에 비용을 억제할 수 있다고 한다.

NTT네트워크서비스시스템연구소의 후키아게(吹上) 연구원은 “트래픽의 압박이라는 IoT/5G의 과제를 해결하는 하나의 방법이며, 애플리케이션부터 네트워크까지 통합적으로 제공할 수 있는 것도 중요해진다”라고 설명한다.

-- 저 지연이며 인물 감지에도 활용 --

  -- 끝 --