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NETWORK MANIAS WHITE PAPER
Metro Optical Ethernet Service for Legacy Carriers
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06/13/2001 Network Manias
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LAN (Local Area Network)이 태생인 이더넷은 작년과 올해 메트로 열풍에 힘입어 성공적으로 공중망
(일단은 메트로)으로 진출했다.  북미의 경우 텔시온,  야입스,  코전트 등의 이더넷 서비스를 전문으로 하는 신
생 서비스 프러바이더들 이외에도 인텔리스페이스 등과 같은 BLEC  그리고 SBC, GlobalCrosssing,
Broadwing과 같은 대형 커리어들도 이더넷 서비스를 제공하고 있다.  국내에서도 드림라인, GNG,  두루넷 그
리고 데이콤 등에서 메트로 이더넷 서비스를 제공해고 있거나 서비스를 준비 중에 있다.  
이와 같이 메트로 옵티컬 이더넷 서비스가 각광받고 있는 배경은 다음과 같다.  최근 몇 년 사이에  
LAN  영역에 기가비트 이더넷이 도입되면서 LAN  용량이 기가급으로 확장되고, DWDM (Dense Wavelength
Division Multiplexing)  장비가 WAN  백본망에 도입되면서 백본망의 전송 능력도 수백기가에서 수 테라급의
용량을 확보해 가고 있다.  그러나 현재 LAN과 WAN사이에 위치하는 MAN은 TDM (Time Division
Multiplexing)  기반의 SONET (Synchronous Optical Network)  망으로 구축되어 있어, MAN을 통한 LAN과
LAN의 연결 또는 LAN의 WAN  또는 인터넷 접속시에 64K, 128K, 256K, 512K, 1.544M, 2.048M, 45M의
정해진 용량의 저속 전용회선을 할당해줄 수밖에 없다.  즉, LAN에서 기가급으로 전달되던 트래픽이 Metro
로 나가면 메가급으로 1/1,000로 속도가 줄어들고 WAN으로 들어가면 다시 기가급이나 테라급으로 1/1,000
또는 1,000,000배로 속도가 빨라진다. LAN과 WAN사이의 MAN이 성능상 병목임을 알 수 있다.  오늘날
Metro  망을 이루고 있는 SONET은 원래 버스티한 데이터 트래픽을 전달할 목적으로 설계된 기술이 아니어
서,  서로 다른 사용간에 대역폭을 효과적으로 공유할 수단이 없고 사용자가 원하는 만큼의 대역폭을 유연하
게 할당해줄 길도 없다.  이는 고가의 서비스 이용료로 이어져 기업 사용자는 저속의 전용회선을 매우 고가에
사용하고 있는 상황이다.  
SONET과 달리 Metro optical Ethernet은 사용자가 원하는 용량을 원하는 시간에 할당해줄 수 있으며
기존의 Carrier망을 통해 데이터를 전달하지 않고 Dark fiber를 통해 새로이 구축된 망으로 데이터를 나르므
로 서비스 이용료가 기존의 T1회선대비 10배 정도 저렴하다는 매력적인 장점을 제공한다.  
현재까지 출현한 Ethernet service provider는 크게 두 분류로 나눌 수 있는 데,  첫번째는 작년 (2000)
초에 메트로 이더넷이라는 새로운 개념으로 네트워크를 신규 구축(Green field)하고 이더넷 서비스를 제공하
고 있는 startup MSP군(Ethernet over dark fiber)과 둘째로는 기존의 SONET  기반의 통신망 인프라를 가지
고 TDM  전용회선 서비스를 제공하던 Incumbent provider가 그들의 서비스 라인업에 이더넷 서비스도 추가
하려는 경우이다.
  
Startup MSP들은 메트로 국사내에 단지 이더넷 스위치만 구축하고 다른 국사내의 이더넷 스위치를 다
크 화이버를 통해 연결하여 매우 간단하게 메트로 이더넷 네트워크를 구축한다.  즉,  기존의 SONET/SDH  전
송망을 타고 가지 않고 순수하게 optical Ethernet network를 구축하는 것이다.  이로 인해 망구축 비용이 줄
고 또한 ATM이나 SONET계층이 없어져 단일 망을 관리하면 되므로 운영 및 관리 비용도 절감된다.  Network Manias
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[참고] Metro optical Ethernet service  
(https://www.netmanias.com/contents/whitepaper/son/onthenet021801/metroethernet_2_18_2001.htm)
Incumbent provider는 급부상하고 있는 이더넷 전용회선 서비스를 제공하고 싶은 데,  문제가 되는 것이
기존에 자신들이 엄청난 자금을 투자하여 SONET  전송망을 이미 구축해놓았다는 데 있다.  이더넷 전용회선
서비스를 제공하기 위해 추가로 이더넷 네트워크를 SONET망과 별도로 추가로 구축한다는 것은 Incumbent
provider로서는 받아들이기가 매우 난처하다.  
그런데 상황은 신규로 출현한 메트로 이더넷 사업자들은 1Mbps에서 1Gbps까지 1Mbps단위로 사용자가
원하는 만큼의 대역폭을 판매하고 있고 또한 서비스 요금도 기존의 TDM  전용회선에 비해 10~100정도로
저렴하다.  따라서,  기존 자신들의 가입자들이 20Mbps  또는 30Mbps의 대역폭을 요구하면 어쩔 수 없이
45Mbps의 T3회선을 할당해주어야 하고 이는 막대한 대역폭 낭비와 고가의 서비스요금으로 이어진다.  그러
나,  그들이 가진 metro network이 버스티한 데이터 트래픽 전송에 적합한 패킷 스위칭 네트워크이 아니고
음성 트래픽 전달에 최적인 SONET/SDH망인 이상은 풀기 어려운 문제이다.  
Incumbent carrier들에게 기회가 없는 것인가?
최근에 이러한 딜레마에 빠진 Incumbent carrier에게 그들의 legacy SONET  인프라상에서 이더넷 서비
스를 제공할 수 있게 해주는 기술 및 장비들이 제시되고 있다. Next generation SONET기술로 분류되는 이
부류는 기본적으로 SONET  전송 기술에 뿌리를 둔 벤더들로 SONET  장비에서 Ethernet interface를 제공하
여 Ethernet이 SONET망을 통해 투명하게 전달되도록 해주는 것이다.  이 기술 부류에도 여러 가지 변종이
있지만 이 문서에서는 그 중에서 Ethernet over SONET/SDH기술에 중점을 둔 Appian사의 솔루션과 구조에
관해 기술한다.  Network Manias
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Appian의 Next-Generation SONET  장비는 인터넷 액세스 서비스와 이더넷 전용 회선 서비스를 가능케 해
준다.
그림 1. Internet access: Legacy TDM vs. Next Generation SONET approach
그림 1 (a)에 기존의 Incumbent carrier들이 MTU (Multi-Tenant Unit)에 인터넷 전용회선 서비스를 제
공하는 예가 나타나 있다. MTU  오피스 빌딩에 입주한 각 기업(즉,  가입자)은 LAN Ethernet switch의 한 포
트(10/100)를 WAN  접속용 라우터에 연결하고 이후 CSU/DSU를 지나 기존 전화선을 통해 빌딩내 통신실에
위치한 SONET  다중화 장비로 연결된다.  각 기업에 예를 들어 T1라인이 할당되며 이 T1  회선은 각 CO의
ADM-DCS-ADM을 거쳐 POP의 aggregation router까지 설정된다.  
CSU
ADM DCS ADM
Local
Access
Metro
Core
DCS
POP
access
256 Kbps
NG-SONET
ADM
DCS ADM
Local Access
OC3/12/48
Metro
Core
DCS
POP
access
10/100
Dedicated T1 circuit is provisioned for a customer.
TDM mul tiplexing at MTU legacy SONET ADM
Dedicated OC3 (STS-3c) circuit is provisioned for a MTU.
Sta ti s tical  mul  tiplexing  a t  MTU  NG -S ONET  ADM
STS-3c BW is shared among customers in a building.
Note: The BW cannot be shared among different buildings.
POP
Aggregation
rou ter
POP
Aggregation
rou ter
Mul ti-Tenan t Unit
Mul ti-Tenan t Unit
(a) Legacy TDM leased line
(b) Next-Generation SONET approach
512 Kbps
T1
10/100
1 GbE
Company A
Company B
Company C
Company A
Company B
Company C
가입자
가입자
Rou ter
P BX
T1
CSU
ADM DCS ADM
Local
Access
Metro
Core
DCS
POP
access
256 Kbps
NG-SONET
ADM
DCS ADM
Local Access
OC3/12/48
Metro
Core
DCS
POP
access
10/100
Dedicated T1 circuit is provisioned for a customer.
TDM mul tiplexing at MTU legacy SONET ADM
Dedicated OC3 (STS-3c) circuit is provisioned for a MTU.
Sta ti s tical  mul  tiplexing  a t  MTU  NG -S ONET  ADM
STS-3c BW is shared among customers in a building.
Note: The BW cannot be shared among different buildings.
POP
Aggregation
rou ter
POP
Aggregation
rou ter
Mul ti-Tenan t Unit
Mul ti-Tenan t Unit
(a) Legacy TDM leased line
(b) Next-Generation SONET approach
512 Kbps
T1
10/100
1 GbE
Company A
Company B
Company C
Company A
Company B
Company C
가입자
가입자
Rou ter
P BX
T1Network Manias
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즉,  가입자 라우터와 POP점의 aggregation router사이에 그 가입자만을 위한 dedicated circuit이
metro area network을 통해 설정되며 이 용량은 다른 가입자에 의해 사용될 수 없다.  
만약에 MTU에 12  가입자가 있고 각 가입자가 20Mbps의 인터넷 전용회선을 원하는 경우를 가정해 보
자. T1(1.544Mbps)계위의 상위 계위가 T3(45Mbps)회선이므로 20Mbps를 할당해주기 위해서는 Incumbent
carrier는 각 가입자에게 T3회선을 설정해주어야 한다.  이 T3회선  (하나의 STS-1 payload에 매핑됨)은 가
입자 라우터에서 SONET  전달망을 통해 POP의 aggregation router까지 설정된다.  
따라서 이 MTU를 위해 메트로 SONET  전달망은 12*STS-1,즉 STS-12용량의 회선 (OC12, 622Mbps)
을 할당해주어야 한다.  그러나 실제로 사용자가 원하는 용량의 합은 12*20Mbps = 240Mbps이다. OC12링크
의 61.4%의 대역폭이 그대로 낭비되는 셈이다.  또한 Incumbent carrier는 각 가입자에게 값비싼 T3  인터페
이스를 갖는 라우터와 T3용 CSU를 사서 임대해주어야 한다.  여러모로 비싸고 짜증나는 솔루션이다.
여기서 기존 TDM/SONET기반의 전용회선 서비스가 고비용 구조를 갖게 한 두 가지 이유를 발견할 수
있다.  첫째는 MTU  빌딩내의 각 가입자의 전용회선이 메트로 네트워크을 통해 POP까지 각 가입자별로 독점
적으로 할당되어 빌딩내의 다른 가입자의 트래픽과 통계적 다중화가 허용되지 않는다는 점이다.  만약, MTU
빌딩내의 여러 가입자의 트래픽을 통계적으로 다중화 한다면 위의 경우 622Mbps보다 훨씬 적은 용량으로
빌딩내의 12  가입자를 서비스 할 수 있다.  
둘째로 LAN  내부에서는 Ethernet  트래픽이 돌아다니다가 MAN으로 나갈 때 프로토콜 변환절차가 필요
하며 이를 위해 Router와 CSU/DSU가 요구된다는 점이다.  만약, Ethernet LAN port를 그대로 MTU  다중화
장비로 접속시킬 수 있다면 이 들 장비가 필요없어도 되므로 저가의 가입자 interface가 가능해진다.
이 두 점에 착안하여 Next Generation SONET  진영의 Appian사는 그림 1(b)에 보이는 새로운 개념의
SONET Box를 올해  4월에 출시하였다.  기존의 SONET Box가 TDM  인터페이스만을 지원하여 음성과 데이
터를 모두 회선 서비스하는 데 반해, Appian의 액세스 장비는 TDM  인터페이스와 더불어 Native Ethernet
인터페이스를 지원한다.  여러 가입자로부터 유입되어오는 이더넷 트래픽을 STS-n payload로 통계적 다중화
하여 전달함으로써 기존의 SONET  인프라는 건드리지 않고 SONET망 용량의 효율적으로 사용할 수 있게
해준 것이다.  
이때 이더넷 프레임을 SONET  페이로드로 매핑하는 절차는 ITU X.86 Ethernet over LAPS (Link
Access Procedure-SDH)표준을 따랐다.  이는 이더넷 프레임을 SONET/SDH  페이로드로 매핑하는 절차를
기술한 문서로 이 기술을 흔히 Ethernet over SONET/SDH (EOS)라고 불리운다.  Network Manias
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가입자에게 이더넷 인터페이스를 제공함으로써 위에서 언급된 가입자 트래픽의 통계적 다중화를 통한
SONET  대역폭의 효율적인 활용이라는 장점과 더불어 또 하나의 중요한 장점을 갖게 된다.  즉,  이더넷은 패
킷 스위칭 방식이므로 가입자에게 물리적으로는 100Mbps의 포트를 할당해준 것이지만 그 포트로 유입되는
트래픽의 량을 조절해서 각 가입자에게 서로 다른 다양한 용량을 할당해줄 수 있게 된다는 점이다.  
또한 가입자가 별도의 MAN  액세스장비 – WAN  라우터나 CSU  – 를 구매하거나 임대할 필요없이 LAN
스위치의 이더넷 포트를 MAN포트로 사용할 수 있어 가입자 액세스구간 구축 비용이 매우 저렴해진다는 장
점도 갖는다.    
여러 가입자의 트래픽이 동일 SONET  회선으로 다중화될 때 걱정되는 부분이 바로 보안과 서비스 품
질 저하이다.  따라서,  이 경우 802.1p, Diff-serv, MPLS에 기반한 다양한 CoS  제공 기능이 SONET box에
서 제공되며 이를 통해 서로 다른 사용자의 서로 다른 응용 트래픽간에 서비스를 차별화시켜 줄 수 있다.  
그림 2. Private line service: legacy TDM/SONET vs. Next-Generation SONET
100M
100M
NG-SONET
ADM
DCS ADM
Local
Access
Metro
Core
DCS
POP
access
POP
Aggregation
rou ter
Mul ti-Tenan t Uni t
(a) Legacy TDM leased line
(b) Next-Generation SONET approach
Local
Access
SONET circuit
STS-1 (45Mbps)
Ethern et over
SONET mapping
DCS ADM
Local
Access
Metro
Core
DCS
POP
access
POP
Aggregation
rou ter
Mul ti-Tenan t Uni t
Local
Access
SONET circuit
STS-1 (45Mbps)
T3
CSU
100M
100M
LAN
switch
WAN
router
T3
100M T3
100M
Company A
Company B
Company C
Mul ti-Tenan t Uni t
T3
CSU
LAN
switch
WAN
router
T3
T3 100M
100M
Company A
Company A
Company B
Company C
Mul ti-Tenan t Uni t
100M
100M
Company A
100M
100M
802.3x flow control
802.3x flow control
100M
100M
NG-SONET
ADM
DCS ADM
Local
Access
Metro
Core
DCS
POP
access
POP
Aggregation
rou ter
Mul ti-Tenan t Uni t
(a) Legacy TDM leased line
(b) Next-Generation SONET approach
Local
Access
SONET circuit
STS-1 (45Mbps)
Ethern et over
SONET mapping
DCS ADM
Local
Access
Metro
Core
DCS
POP
access
POP
Aggregation
rou ter
Mul ti-Tenan t Uni t
Local
Access
SONET circuit
STS-1 (45Mbps)
T3
CSU
100M
100M
LAN
switch
WAN
router
T3
100M T3
100M
Company A
Company B
Company C
Mul ti-Tenan t Uni t
T3
CSU
LAN
switch
WAN
router
T3
T3 100M
100M
Company A
Company A
Company B
Company C
Mul ti-Tenan t Uni t
100M
100M
Company A
100M
100M
802.3x flow control
802.3x flow controlNetwork Manias
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2. Ethernet private line service
그림 2 (a)  기존의 전용회선 서비스를 제공하는 방식이 나타나 있다. Company A의 두 LAN이 T3  전용
회선으로 연결되어 있는 경우를 예로 표현하였다.  이 경우, T3  인터페이스를 갖는 고가의 라우터가 필요하며
또한 T3급의 CSU가 요구된다. Company A만 독점적으로 사용할 수 있는 T3회선 (STS-1)은 SONET망을
통해 프러비져닝된다.
Next Generation SONET  접근방식에서는 SONET ADM가 이더넷 인터페이스를 가짐으로써 WAN  라우
터와 CSU가 필요없이 이더넷 인터페이스를 통해 가입자의 라우터나 LAN  스위치에 바로 접속된다.  전용회
선 서비스의 경우 SONET망 내부에서 STS-1  회선이 독점적으로 프러비저닝되는 것은 기존의 SONET과 동
일하다.  즉, Appian은 접근방식은 기존 carrier가 가지고 있는 SONET망 인프라에는 손을 대지 않겠다는 주
의이다.  이더넷 전용회선과 달리 이 경우에는 여러 가입자의 트래픽이 동일 SONET  회선을 통해 통계적 다
중화되지 못하므로 대역폭의 효과적 사용은 기존의 SONET망과 동일하게 기대할 수 없다.  그러나 분명한 장
점은 앞에서 언급한 바와 같이 T3 TDM  인터페이스를 갖는 고가의 WAN  라우터와 CSU가 필요없고 가입자
에게 이더넷 서비스 인터페이스를 바로 제공할 수 있다는 점이다.  또한 Appian은 LAN  스위치에서
100Mbps로 트래픽이 SONET Box로 유입되고 이 가입자에게 할당된 SONET회선은 45Mbps이므로 트래픽
이 급격하게 유입되는 경우 SONET box에서 frame loss가 발생할 수 있는 데,  이 때 SONET box가 802.3
flow control을 지원함으로써 SONET Box에서의 frame loss를 제거하여 전체적인 throughput을 향상시켜
준다.  
Target customer
Existing legacy SONET infrastructure를 충분히 가지고 있으며,  이 기존 인프라에 대한 투자 보호를
위해 이 SONET  인프라를 활용해서 새로이 Ethernet  접속 서비스를 제공하려는 기존 Carriers
-  Ethernet customer interface  제공: CPE cost  절감 (No additional Router and CSU)
-  Existing SONET infrastructure에 대한 활용 및 투자 보호
-  기존의 SONET망을 circuit  기반 서비스에서 Packet-oriented service  제공으로 migration
-  Ethernet interface의 저가장점과 SONET의 survivability, management Network Manias
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-  Data i/f: Channelized, software-tunable Ethernet interface    
-  Legacy Voice i/f: Legacy TDM interface 기본 제공 ~ PBX, native voice traffic
-  인터넷 액세스 서비스의 경우) Local loop BW를 통계적 다중화함으로써 SONET N*VT  또는 STS-n
의 payload용량의 효율을 극대화
-  이더넷 전용회선 서비스의 경우) Ethernet over SONET으로 end-to-end간에 protocol conversion
(routing)없이 두 LAN을 연결할 수 있다.  그러나 이 경우 두 LAN간에 dedicated circuit (T1, T3…)
이 SONET망상에 설정되어 통계적 다중화 효과는 없다.
-  ITU-T, IEEE의 표준을 따르고 있다.(X.86, 802.3x)
-  Rate-limiting, QoS, Diff-serv, MPLS  등을 지원한다.