Network Manias
Analyze Trends, Technologies and Market
Netmanias-Reports-son-no.44
Lucent DSL 기반 IP Video Delivery Solution
분석
2002년 05월 27일
손장우
son@netmanias.com
010-3460-5747
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손 장 우                                                                                                                             son@netmanias.com
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최근에  북미와  유럽의  MSO들이  음성(Cable Telephony),  비디오(Broadcast TV, VoD), 데이터(High-speed Internet access:
Cable  Modem)  세가지를  한꺼번에  제공하는  이른바  \"Bundled Service\"로  전략을  바꾸면서  이와  유사한  서비스로
응수하려는  Telco들의  움직임이  분주하다.
그러나  Telco는 그 동안 전화  서비스를 줄곧  해왔고 최근  몇 년사이에  ADSL  Internet  service를 제공해  왔을  뿐  방송
분야는  전혀  손을  대고  있지  않아  왔다.  즉, Telco의  \"Bundled service\"의  Missing element가  바로  비디오이다.
Lucent는  이와  같은  Telco의  고민에  대한  해답으로  올해  4월에  기존의  자사  DSLAM인 Stinger  platform에  바로  장착하여
사용할  수  있는  IP  기반  Video  over  DSL  solution  -  IP 2000 control module과 24 ports VDSL Line Interface
Module-을 새로이  출시하였다.  이 두 모듈은  기존의  Stinger platform(CO:FS+/FS/LS, RT)에  모두  적용될  수  있다.
Lucent의  이 IP Video over DSL solution은  Telco가  기존의  DSL  인프라를  이용하여  그림  1에  보이는  다양한  Video  서비스
(Video-on-scheduled/Broadcast TV, Video-on-demand)를  제공할  수  있게  해준다.
Figure 1. Residential Video Services based on Video over DSL Solution

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Figure 2. Lucent의  End-to-end IP Video Architecture
▪ Customer Premise (Apartment/House)
STB  (Decoder/Browser):  DSL  modem으로  부터  MPEG-2  스트림을 Ethernet  인터페이스로부터  받아  이를 Decode하여
TV에  뿌려준다.  또한  Web on TV  기능을  위해  WWW를  브라우징  할  수  있는  기능이  탑재된다. Ex) Pace DSL 4000
DSL  modem :  TV와  PC를  Ethernet  인터페이스를  통해  접속시키고  ADSL  또는  VDSL  uplink를  갖는다.  Ex)  Lucent
CellPipe50AS/VS (ADSL/VDSL)
▪ Video Headend  
Video  Demod/Decode/Decrypt.:  Content  provider로부터  프로그램을  전송받아  이를  demod;decode;decryt하여  비압축
디지탈  또는  아날로그  비디오  신호를  추출.
Video  MPEG-2  Encoder:  이 비디오  신호를  받아  MPEG-2로  압축(constant  bit  rate,  통상  2.5Mbps  - 4Mbps).  Ex)
Harmonic MV50
IP  Encapsulator:  MPEG-2 stream을  IP  packet으로  인캡슐레이션하여  ATM  또는 Ethernet  인터페이스로  비디오  패킷을
송신. Ex) Harmonic MN20
기타:  가입자관리  시스템, STB  서버, IPG web server, Content manager, Billing System  등이  필요하다.
▪ Video Transport Network  

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DSLAM:  Headend에서  전달되는  방송  트래픽은  방송  전달망을  거쳐  CO나  Curv의  DSLAM에  도달하며  DSLAM은  이를
가입자에게  전달해주는  기능을  수행한다.  이 때 하나의 채널을  여러 가입자가  수신할  수  있으므로  IP  muticast기능이
필수적이다.  또한  채널  스위칭  지연을  줄이기  위해  채널  스위칭  기능과  가입자  채널  인증  기능이  DSLAM에  위치하는 것이
바람직하다. Ex) Lucent Stinger with IP 2000 CM  방송  전달망: Broadcast  기능을 지원해야  하며  IP, ATM, RPR, DWDM  등
다양한  기술로  구축할  수  있다.
▣  IP 2000 Control Module
IP  2000  CM  (Control Module)은  Throughput이  4Gbps이며  IP  Routing  (RIP),  IP Multicasting  (IGMP),  IP QoS  (3-level  IP
CoS  queueing),  AAA를  지원한다.  또한  WAN  interface로서  ATM  OC-3/12뿐만  아니라  Gigabit  Ethernet  port를 갖는  것이
특징이다.
이를  위해  IP 2000 CM에는  ATM Switching fabirc과  더불어  IP processing engine이  daughter card형태로  통합되어  있으며
여기서  IP  routing과  IP  Multicast  기능이  수행된다.  이 IP  2000  service  module을  통해  Stinger  platform은  기존의  ADSL
module (72-port)과  새로운  VDSL module(24-port)을  통해  Video  서비스를  제공할  수 있게  된다.
▣ Gigabit Ethernet uplink의 의미
IP 2000  모듈은  ATM  인터페이스와  더불어  Gigabit Ethernet uplink 인터페이스-1000Base-LX(SMF, 10Km), 1000Base-SX
(MMF,  500m)-를  지원합니다.  기존의  대부분의  DSLAM이  ATM  OC3 (155Mbps)  uplink를  갖는다.  따라서  Video  서비스에
필요한  대역폭을  제공하지  못하고  있다.
대략  SDTV급 화질의  비디오는  2.5Mbps,  DVD급  화질은 4.2Mbps  그리고  HDTV는  20Mbps정도의 대역폭이  요구된다.
따라서,  사업자가  DVD급  화질의  100채널의  Broadcast  TV  서비스를  제공하려  하면  4.2  [Mbps/channel]*100  [channel] =
420Mbps정도의  대역폭이  요구된다.
물론  이때  DSLAM이  OC-12  (622Mbps)나  OC-48  (2.5Gbps)의  ATM  uplink를  가지면  용량적인  측면에서는  비디오
서비스를  제공할  수  있다.  그러나,  Gigabit  Ethernet  port의  가격이  훨씬  저렴하다.  루슨트의  자료에  따르면  Gigabit
Ethernet port의 가격이  ATM OC-12(622Mbps) port의 가격보다  1/8정도  저렴하다고  한다.
최근들어,  북미와  국내에서도  메트로에  이더넷이  적용되어  Metro  Optical  Network이  구축되어  지고  있다.  이미  Metro를
이더넷  방식으로  구축한  사업자는  이  IP  2000  모듈로  인해  IP  기반의 DSL  방송  서비스를  수월하게  제공할  수  있게  된다.
물론  메트로가  ATM으로  구축한  사업자는  ATM uplink가 여전히  필요하다.

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그림  2는  인터넷  사용자의  트래픽은  ATM  인터페이스를  통해  ATM 교환망으로  보내지고  이후  인터넷으로  액세스하며,
방송  트래픽은  별도의  IP  (Ethernet)  전달망을  통해  IP  2000의  Gigabit  Ethernet  인터페이스를  거쳐  서비스될  수  있는
하나의  시나리오를  보여주는  그림이다.  물론  메트로  이더넷  망을  통해서  방송과  인터넷  서비스를  동시에  수용하는  구조로
발전해나갈  것입니다.  이 경우  메트로  이더넷  네트워크  상으로  인터넷과  방송이라는  서로  다른  응용을  단일  인프라를  통해
전달해야  하므로  응용별로  차별화된  처리를  해줄  수  있는  QoS  기능이  필수적이  이다.
▣ IP Multicasting
만일  방송  전달망이  Multicast를  지원하지  않는다면,  예를  들어  MBC  채널을  100,000명이  보기 위해서는
100,000*4.2Mbps  = 420Gbps의  대역폭이 요구된다.  이러한  Unicast  방식으로  방송 서비스를  한다는  것은  불가능하며,
따라서,  방송  트래픽  전달망은  반드시  Multicast를  지원해야  한다.  이 경우  전달망은  한  채널당  그냥  4.2Mbps의  대역폭만
예약해  놓고  있으면  된다.
DSLAM에  도착한  MBC  채널 트래픽은  IP  2000  모듈에서  Multicast되어  각  가정의  가입자에게  전달되게  된다.  예를  들어,
가입자가  KBS를  보고  있다가  MBC로  채널을  변경하면(STB에  대고  리모콘을  누르면),  IGMP  leave  message  (for  KBC)가
DSLAM으로  전달되고  또한  IGMP join message (for MBC)가  DSLAM으로  전달됩니다.
이  때,  DSLAM  (정확히는  Stinger의  IP  module)이  현재  MBC  채널 트래픽을  받고  있으면  그  채널을  Copy해서 가입자에게
뿌려준다.  이 경우는  네트워크쪽으로  추가의  용량이  요구되지  않는다.  만일  DSLAM이  MBC  채널  트래픽을  받고  있지
않다면  IGMP  req.  message가  코어  네트워크쪽으로  전달되어  MBC  채널을  받고  있는  라우터가  이를  처리해주게  됩니다.
또  하나의  방법은  아예  사업자가  서비스하는  모든  채널을  모든  DSLAM까지  전달하는  방법이다.  이 경우에는  항상  STB와
DSLAM간의  시그널링만으로  채널  스위칭이  되므로  Channel switching delay가  매우  개선된다.
▣ Fast Channel Switching
CATV망에서는  사업자가  서비스하는  모든  채널이  가정의  STB(Set-Top  Box)까지  전달되고  이중에서  가입자가  특정  채널을
선택하면  선택된  채널만  TV에  뿌려준다.  만일  가입자가  다른  채널을  보고  싶어서  리모콘을  누르면  채널  스위칭을  STB에서
수행되어  다른  채널을  뿌려주게  된다.
그러나  DSL의 경우에는  전화선을  통해  모든  채널이  전달될  수  없다.  따라서
1) DSLAM까지 모든  채널이  오고  DSLAM에서  channel switching  기능을  수행하거나
2)  방송  전달망의  모든  라우터가  IP  multicast  기능을  수행하여  DSLAM까지  오고  있지  않는  채널을  가입자가  보고  싶은
경우에  Multicast  join  res.를 DSLAM이  upstream  Router에게  전달하여  이  라우터가  처리를  해주는  방법의 두 가지를
생각할  수  있다.  빠른  채널 스위칭  지연  시간을  보장해주기  위해서는  전자의  경우가  바람직하나  이  경우  DSLAM까지  모든

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채널이  전달되고  있어야  하므로  DSLAM  uplink의  대역폭이  최소한  1Gbps정도는  되어야  한다.  Lucent의  Solution은  두
가지  경우를  모두  전제하고  지원하고  있다.  또  하나의 채널  스위칭  지연을  유발시키는  요소는  가입자  채널  인증  절차가
필요하다는  점이다.
즉,  어떤  가입자는  기본  채널  60  (CH1~CH60)개만  한달에  2만원을  내고  보고 어떤  가입자는  이  기본 채널이외에
HBO(CH61),  Playboy(CH62),  LiveSport(CH63)의  3  유료채널을  추가의  비용을  지불하고 시청하는  가입자도  있다.  따라서
채널  변경  신호를  보낸  가입자가  CH61번을  요구한  경우  이  가입자가  해당  채널을  볼  수  있는  가입자인  지  아닌지 여부를
판단해야  하는  데,  이를  가입자  채널  인증이라고  한다.  일종의  Access  Control  List라고  볼  수  있다.  만약에  가입자  채널
인증을  중앙집중형으로  사업자  본사의  한  서버가  수행하면  이를  처리하기  위한  지연 시간(전달,  처리시간)이  많이  소요될
수  있다.
따라서,  Lucent는  이 가입자  채널  인증  절차를  지역  국사에  있는  Stinger  DSLAM에서  분산  순행하여  이를  위한  지연
시간을  최소화  시킨다.  정리하면,  DSL  기반의  방송  서비스가  사용자에게  통하기  위해서는  기존의  CATV망을  통해  TV를
시청할  때와  동일한게  편안한  시청  환경을  주어야  한다.
그  중에서  대표적인  것이  채널  스위칭  지연  시간인  데,  만일  이  시간이  수초  정도  소요된다면  본인의  생각으로는  절대
이러한  서비스를  돈  내고  받지  않을  것이다.  즉,  사용자  입장에서는  MBC보다가 KBS로  채널 변경하면  거의  실시간으로
KBS화면이  TV에  뿌려지길  바라고,  아니  이게  않된다는  생각  자체를  못하고  있는  데,  이 게 오래  시간이  걸린다는 것을
알게  되면  당장  서비스를  해지할  것이다.
그래서  이를  줄이기  위한  방법으로  Lucent에서는  채널  스위칭을  가능한  가입자에게  가까운  위치,  즉  DSLAM에서  수행하고
가입자  채널  인증  절차도  역시  DSLAM에서  수행하는  것이  맞다고 판단하고  Stinger  DSLAM에서  이러한  기능을  구현한
것이다.

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Figure 3. Lucent Stinger DSLAM Solution
▣ 24-port VDSL LIM (Line Interface Module)
24-port  VDSL  LIM  (Line Interface  Module)은  Metalink사의  QAM  기반  칩셋을 이용하여  설계되었으며  Downstream  BW는
거리(최대  1.5km)에  따라  12-20Mbps,  Upstream  BW는  1-5Mbps에  이른다.  IP  2000  CM과  마찬가지로  기존의  Stinger
platform에  적용할  수  있다.  그림에  보이는  Stinger FS/FS+ platform은 주로  CO  (통신국사)에  위치하며  14개의  Subscriber
Slots을  가진다.
새로이  출시되는  24-port VDSL  모듈을 Full  실장하면  24*14  =  336  [ports/chassis], 표준  7-foot rack에는
336[port/chassis]*3[chassis/rack]=1008  VDSL  ports가  지원된다.  Stinger  FS/FS+는  새로운  모듈인  VDSL  모듈이외에도
ADSL, SHDSL  모듈이  출시되어  있으며  ADSL/SHDSL은  모듈당  72-port의  높은  집적도를  갖는다.
▣ 도입사례
카나다의  ILEC인  SaskTel에서는  Lucent의  Stinger  Platform과  IP  2000  CM이용해  Broadcast  TV  서비스를  출시했다.  IP
2000의  ATM  OC-3  인터페잇를  통해  인터넷  트래픽을  서비스하고  Gigabit  Ethernet  인터페이스를  통해  방송  트래픽을
전달하는  구조이다.  비디오  채널은  2.5Mbps이며  가구당  2채널  정도를 서비스하는  것이  목표이며  현재  200개의 프로그램
채널을  확보하고  있다.
캐나다의  SaskTel은  Lucent의  Stinger platform과  IP 2000모듈로  인해  \"Bundled Service: Voice(POTS) + Internet (ADSL) +
Video  (ADSL)\"를  카나다  최초로  제공하게  되었으며  이미  \"Bundled  service:  CATV  + Internet(Cable  Modem)  +  Voice
(Cable Telephony)\"  서비스를  제공하고  있는  카나다의  Cable operator들과의  경쟁을  할  수  있게  된  것이다.
SaskTel은  향후,  VDSL  over  DSL  서비스로  진화시킬  것이며,  이 경우  HDTV  over  VDSL  서비스도  가능해지게  된다.  이와
더불어  SaskTel은  VoD  서비스도  준비하고  있다.  (Telco가  비디오  서비스를  제공한다  하면  두  가지  인데,  Broadcast  TV와
VoD이다.  Broadcast  TV은 글자  그대로  Broadcast이므로  오히려  서비스  제공이  용이하다.  그러나  VoD는  Unicast
서비스이기  때문에  사실상  만만치는  않다.  향후  이에  대해서도  기술하기로  하고  이글에서는  이를  자세히  언급하지는
않겠다.)
▣ Integration with other best-in-class solution suppliers
Lucent는  2001년  Worldwide DSLAM market  share가  Q2에  13.2%, Q3에  10.6%, Q4에  9.9%로  지속적으로  하락하고  있어

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Stinger  IP  Video  over  DSL  solution을  통해  DSLAM  market  share를  끌어올리려는  전략이다.  그러나,  Telco가  Video
서비스를  제공하는  것은  아직은  매우  생소하다.  따라서,  Telco들이  Video  서비스를  받아들이게  하기  위해서는  Total  (Endto-end) solution이  필요하며  이를  위해  각  분야의  Leading edge에  있는  벤더들(Avaya, Harris,  NDS, nCUBE,  Orca,  Pace,
Motorola, SGI, Terayon, etc.)과  제휴하여  Solution을  찾아 가고  있다.
아래  그림은  Lucent에서  주장하고  있는  IP Video over DSL  서비스를 위한  end-to-end solution이다. H/E를 살펴보면  방송
시그널(MPEG-2)을  그대로  HFC망을  통해 전달하는  MSO와  달리  Media  traffic  (MPEG-2)를  IP  트래픽으로 변환해주는
Video  over  IP  gateway인  IP  encapsulation  platform이  필요하다.  먼저,  이와  같은 H/E  장비들은  Harmonic사,  Billing  및
Administrative software는  iMagicTV, STB는  Pace사의  제품을  사용하여  전체  그림을  그려나가고  있다.
- Avaya: GbE Router
- Harmonic: Video Encoder
- iMagicTV: Middleware
- NDS: Secuirty
- nCUBE: VoD Server
- Videotele.com: Video Encoder
- Pace: Set Top Box
▣ 다른 벤더는 어떻게 하고 있나?
Alcatel, Inovia, Cisco, Nokia  등의  DSLAM  벤더들은  Lucent와  유사한-즉, Telco가  DSL을  통해  방송/VoD  서비스를  제공할
수  있는  기능을  DSLAM에  탑재한-솔루션을  출시하고  있다.
Alcatel : ASAM 7300
Inovia : SAM 480
Cisco: 6160
Nokia: D500
▣ 맺으며
DSLAM  벤더들의  이와  같은  노력으로  인해  Telco는  기존의  DSL  인프라를  이용해  다양한  Video  서비스를 제공할  수  있게
되었다.  그러나  Telco는  그 동안  줄장사만  해왔지  Content  Business는  하지  않아  왔다.  Headend  기술과  Content,
Program확보  등은  새롭게  도전해야  하는  분야이다.  따라서,  대부분의  Telco에게는  이와  같은  방송/비디오  사업이  괴로울
수  밖에  없다.

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또한  가입자들이  Telco가  제공하는  방송/VoD  서비스를  제공  받으려  할  지도  사실상  의문이다.  그러나,  북미의 경우  Cable
operator들의  \"Bundled service\"에  대항하기  위해서는  어쩔  수  없이  도전해야  하는  분야이며  이러한  동향은  북미뿐  아니라
다른  나라에도  비슷한  영향을  줄  것이며  여기에  또한  Service  Provider와  벤더들에게  새로운/막대한  기회가  있을  것으로
판단된다.
▣ Reference
- Lucent Technologies introduces first commercial IP video over DSL solution, Lucent PR, APRIL 10, 2002
- Lucent\'s Video-over-DSL solution
- Lucent Touts Video-over-DSL, Lightreading, April 10, 2002.
- Lucent Views Stinger as Ready for IP Video, Current Analysis, April 10, 2002.

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