Netmanias Report: 영국 BT의 Telco CDN 서비스(WCC)

영국 BT의 Telco CDN 서비스(WCC)

목 차
I.개요
1.1 비디오 트래픽의 인터넷 접수
1.2 현재의 컨텐츠 전달 구조
1.3 통신 사업자 (ISP) 측면
II.영국 BT의 통신 사업자 CDN
2.1 영국 BT의 Wholesale 서비스 현황
2.2 BT의 Telco CDN 개념
2.3 BT WCC의 Content Delivery Service Process
III.결언

지난 10년간 인터넷상에 비디오 트래픽이 급증하면서 효율적인 비디오 컨텐츠 전달 구조들이 제시되고 상용망에서 구현되고 있다. 본 고에서는 인터넷상의 비디오 트래픽 증가 현황에 대해 살펴보고 현재 보편적으로 사용되고 있는 컨텐츠 전달 방식인 Client & Server 방식과 CDN(Content Delivery Network) 방식에 대해 알아 본다. 최근에는 통신 사업자들이 자사 가입자들의 OTT(Over The Top) 비디오 시청 품질을 높여 주고 Transit 비용과 백본 용량 증설 비용을 절감해주기 위해 자사 네트워크내에 CDN(Telco CDN)을 만들고 있는 추세이다. 본 고에서는 영국 BT의 Telco CDN에 대해 살펴보고 의미를 분석해 본다.

2011년 6월 13일
www.netmanias.com
손 장 우 (010-3460-5747, son@netmanias.com)

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I. 개요
1.1 비디오 트래픽의 인터넷 접수
그림 1에 지난 20년간 인터넷 응용별 트래픽량의 변화 추이가 나타나 있다. 초기의 인터넷은 FTP, 이메일, Telnet 등이 대표적인 응용이였고 이후 웹과 P2P가 인터넷을 채워 왔고 현재는 비디오 트래픽이 전체 인터넷 트래픽의 51%에 이르고 있다[1].
그림 1. 지난 20년간 인터넷 응용별 트래픽량의 변화
그림 2에 Sandvine 사에서 조사한 2011년 현재 북미 인터넷 트래픽의 주요 응용들이 나타나 있다. 놀랍게도 OTT (Over The Top) 비디오 서비스 업체인 Netflix가 1위로 Netflix 혼자 북미 인터넷 트래픽의 25%를 발생시키고 있다. 웹 트래픽은 갈수록 줄어들고 비디오와 P2P 트래픽은 지속적으로 트래픽량이 늘어나고 있음을 알 수 있다[2].
그림 2. 2011년 트래픽량 기준 TOP 인터넷 응용

그림 3에 시스코사에서 작성한 인터넷 주요 응용별 트래픽량에 대한 예상치가 나타나 있다. 2014년에 비디오 트래픽(Internet Video on PC/TV)이 전체 인터넷 트래픽의 57%에 이를 것으로 전망하고 있으며 P2P로 주고 받는 비디오와 웹 서버에서 다운로드 받는 비디오까지 합치면 전체 인터넷 트래픽의 91%가 비디오 트래픽일 것으로 예상하고 있다[3].
그림 3. 시스코에서 예측한 응용별 트래픽량 예상치
이상 살펴본 바와 같이 초기에 인터넷은 주로 데이터 응용이 주였고 이후 웹이 인터넷을 주도하였으나 현재의 인터넷은 주로 비디오 전달망으로 활용되고 있다. 즉, 사람들은 인터넷을 통해 읽고 말하는 것보다 TV 프로그램이나 영화 등을 보는 방법론으로 인터넷을 더 이용한다는 추세라는 것이다.
이러한 추세는 더욱 가속화될 것이며 인터넷은 데이터가 아닌 비디오 컨텐츠 전달망으로 자리매김할 것이며 따라서 인터넷은 데이터 전달에 최적화된 네트워크가 아닌 비디오 전달에 최적화된 네트워크로 거듭나야 할 것이다.
1.2 현재의 컨텐츠 전달 구조
현재의 컨텐츠 전달 방식은 크게 고전적인 중앙 집중형 방식인 Client & Server 방식과 10년 정도 전부터 출현한 분산형 방식인 CDN(Content Delivery Network) 방식으로 나누어 진다. Client & Server 방식은 컨텐츠를 저장하고 있는 서버와 컨텐츠 이용자인 클라이언트의 두 구성 요소만 갖는다. 그림 4에서 보듯이 서버에서 발생한 트래픽은 서버가 위치하는 ISP 망, IX 망, Global Transit Provider 망, 클라이언트가 위치한 ISP 망을 통해 클라이언트로 전달된다. 중앙 집중형 구조는 다음과 같은 문제점들을 갖는다.
1)클라이언트와 서버간에 지리적인 거리로 인해 RTT(Round-Trip Time)1가 크며 따라서 다운로드 속도(TCP throughput)가 대륙간의 경우는 수백 Kbps 이상이 나올 수 없다. 또한 이용자 단말과 서버간의 무수한 라우팅 홉을 거치므로 Congestion을 겪을 확률이 높다.
1 한국에서 미국내 사이트간의 RTT는 대략 200msec 이상이며 한국내 사이트는 10msec이내이다.
2)클라이언트가 위치한 ISP는 IX나 Transit Provider를 통해 트래픽을 클라이언트를 전달해주므로 ISP가 IX/Transit Provider에게 지출해야 하는 Transit 비용이 증가하게 된다.
3)서버 장애시 모든 이용자의 서비스가 중단된다(Single Point-of-Failure).
4)동일 컨텐츠의 중복 다운로드
그림 4. Client & Server 방식의 컨텐츠 전달
이러한 문제를 해결하기 위해 1990년대 후반에 CDN 사업자가 출현하게 되었다. 그림 5에 나타난 것처럼 CDN은 서버와 클라이언트 사이에 컨텐츠 캐싱 서버(Edge Server)를 두어 서버 (Origin Server)로 집중되는 컨텐츠 요청을 분산 처리하는 컨텐츠 전달 방식이다. 이 캐싱 서버는 세계 전역의 ISP들의 데이터 센터에 위치한다. CDN은 다음과 같은 장점을 제공한다.
1)원격에 있는 서버에서 컨텐츠를 전달받지 않고 이용자에게서 가장 가까운 캐싱 서버에서 컨텐츠를 전달받으므로 RTT가 작아 다운로드 속도가 대폭 빨라진다. 또한 캐싱 서버에서 클라이언트까지 라우팅 홉수가 작으므로 Congestion을 겪을 확률이 상대적으로 적다.
2)ISP는 IX/Transit Provider의 IP 네트워크를 통해 컨텐츠를 전달받아 가입자에게 전달하는 것이 아니라 ISP 데이터 센터에 입주한 CDN 사업자의 캐싱 서버에서 가입자에게 전달하므로 IX/ Transit Provider와의 Transit 트래픽량이 대폭 줄어 ISP가 지출해야 할 Transit 비용이 절감된다. 이러한 이유로 대부분의 ISP들은 CDN 사업자의 캐싱 서버를 무상으로 자사의 데이터 센터에 호스팅해주고 있다.
3)캐싱 서버들이 세계 전역의 여러 ISP에 분산 배치되므로 자연스럽게 지리적 리던던시 (Geographical Redundancy)를 갖게 된다.
그림 5. CDN 사업자들의 컨텐츠 전달 방식
현재 세계 제 1위의 CDN 사업자는 Akamai로 전 세계 인터넷 트래픽의 15~30%를 나르고 있으며 대표적인 고객사 (컨텐츠 제공자)는 Microsoft, Apple, Amazon, Yahoo와 BBC이다. 전 세계에 70+개국, 950+개의 네트워크, 1,700+개의 사이트에 73,200+대의 서버를 두고 있다[4][5]. Akamai는 자체의 IP Transport Network은 없는 전형적인 오버레이 사업자이다.
Google은 자사의 검색 서버와 Youtube 서버들 (총 1,000,000+대)을 운영하기 위해 자체의 CDN을 구축했으며 약 60%의 Google 트래픽이 Transit Provider의 네트워크를 통하지 않고 자체 네트워크를 통해 전달된다. 전 세계 인터넷 트래픽의 10%가 Google 트래픽으로 알려져 있다[5].
1.3 통신 사업자 (ISP) 측면
컨텐츠 이용자는 컨텐츠 서비스 제공자 (CSP: Content Service Provider. 예, Netflix)에게 컨텐츠 이용료를 내고 CSP는 CDN 사업자에게 CDN 서비스 이용료를 낸다. 컨텐츠 이용자는 늘어가고 이용자들의 네트워크 접속 회선은 끝없이 광대역화되고 컨텐츠는 HD, 3D급으로 고품질화되어 간다. 컨텐츠 이용자 (즉, 통신 사업자의 가입자)는 컨텐츠를 아무리 많이 이용해도 인터넷 접속 회선 (VDSL, FTTB 등)을 제공하는 통신 사업자에게는 월정액만 내면 된다. CSP와 CDN 사업자는 컨텐츠 이용자가 많아질수록 수익은 증가된다. 통신 사업자만 빼고 모두가 행복하다.
그림 6. 통신 사업자의 문제
CDN 사업자가 통신 사업자의 네트워크내에 캐싱 서버를 구축하면 통신 사업자의 Transit 비용은 절감된다. 그러나 CDN 사업자의 캐싱 서버는 대개 통신 사업자의 최상위 센터 노드나 백본에 있는 데이터 센터에 위치하기 때문에 통신 사업자 네트워크내에서는 역시 대량의 트래픽이 발생한다. 즉, 통신 사업자 측면에서는 Transit 비용($1)은 절감할 수 있으나 자사의 백본 네트워크는 역시 지속적으로 증설($2)해야 한다. 또한 국내의 경우와 같이 Youtube(Google) 캐싱 서버가 들어와 있지 않은 경우에는 통신 사업자는 여전히 비싼 Transit 비용($3)과 백본 네트워크 증설 비용($4)을 지출해야 한다.
비디오 트래픽의 지속적인 증가에 대처하기 위해 소요되는 백본 증설 비용과 Transit 대역폭 증설 비용을 절감시키고 또 새로운 수익원을 창출해내기 위해 BT, DT, Verizon, AT&T, Level 3와 같은 통신 사업자들은 자신의 IP 네트워크 인프라 위에 Telco CDN을 만들어 나가고 있다. II 장에서는 영국 BT Wholesale의 Telco CDN 서비스인 WCC(Wholesale Content Connect) 상품에 대해 살펴본다.

II. 영국 BT의 통신 사업자 CDN
2.1 영국 BT의 Wholesale 서비스 현황
유럽은 우리나라와 달리 통신 사업자(예, BT, FT, DT, KPN 등)가 자사의 액세스 또는 액세스와 백본 인프라를 ISP에게 임대해주는 Wholesale 서비스가 보편화되어 있다. 영국의 BT도 다양한 Wholesale 서비스 상품을 ISP에게 판매하고 있는 데, 그 중에 WBC(Wholesale Broadband Connect) 상품[6]의 개념이 그림 7에 나타나 있다.
BT는 가입자 댁내와 국사(CO)간 라스트 마일 회선(전화선, 광), 국사내 DSLAM/OLT/MSAN, 국사와 PoP간 메트로 네트워크, PoP내 BRAS/Router 그리고 PoP간을 연결하는 IP/MPLS 백본망을 모두 가지고 있는 네트워크 오퍼레이터이다. 모든 것을 다 가지고 있는 기간 사업자인 BT와 달리 ISP들은 IP 백본망만 가지고 있다2. ISP들은 BT로부터 라스트 마일과 메트로 네트워크 용량 그리고 BRAS 용량까지 임대한다. 그림 8에 나타난 것처럼 ISP 가입자의 트래픽은 BT의 각 PoP에서 ISP의 백본망으로 전달되고 ISP의 피어링/Transit 회선을 통해 인터넷으로 전달된다.
그림 7. 영국 BT의 Wholesale 서비스(WBC)
I장에서 살펴본 바와 같이 비디오 트래픽이 급증하면서 그림 8 (b)에서 보듯이 ISP의 백본망 부하가 커지고 Transit 트래픽들이 증가하고 있다. ISP들은 ISP 가입자들이 유발시키는 비디오 시청 및 다운로드 트래픽의 폭증으로 인해 ISP 백본 용량 증설과 IX/Transit과의 Transit 용량 증설을 위해 매년 지속적으로 막대한 비용을 소요되고 있다. 또한 가입자 입장에서도 컨텐츠가 영국 BT 망내 또는 ISP 망내에 있지 않은 경우 여러 사업자의 네트워크를 통해 전달되어 오므로 비디오 스트리밍의 경우 잦은 버퍼링에 시달리고 컨텐츠 다운로드도 속도가 느리게 되어 답답해지게 된다. BT 가입자도 마찬가지이다.
2 백본망도 없는 ISP들도 있는 데 BT는 이러한 ISP들에게는 자사의 IP/MPLS 백본망까지 임대해주는 WBMC 서비스도 제공하고 있다
그림 8. ISP 가입자의 트래픽 경로
BT는 이에 대한 해결책으로 WCC(Wholesale Content Connect)라는 Telco CDN 상품을 개발했는 데, 이는 ISP 대상 상품과 CSP 대상 상품으로 나누어 진다. 본 고에서는 ISP 대상 상품에 대해서 살펴보고 CSP 대상 상품에 대해서는 향후 별도의 리포트를 통해 분석해보기로 한다.
2.2 BT의 Telco CDN 개념
그림 9. BT의 Telco CDN 개념
BT의 Telco CDN 개념[7-10]은 다음과 같다.
1)BT의 네트워크 에지(BRAS 위치점)에 CDN업체의 캐싱 서버가 아닌 BT의 캐싱 서버를 두어 ISP 가입자에게 컨텐츠를 전달(다운로드/스트리밍)해주고
2)캐싱 서버와 가입자 댁간의 네트워크 구간에서 캐싱 서버에서 나오는 트래픽에 대해 네트워크 QoS를 제공(BE보다 높은 등급의 우선순위를 제공)해준다.
이로 인한 장점은
1)ISP 가입자는 컨텐츠 시청시 버퍼링(로딩 화면)이 없이 고품질/고화질의 영상을 시청할 수 있고
2)ISP 측면에서는 자사의 IP 백본망의 대역폭과 IX/Transit Provider과의 Transit 비용을 대폭 절감할 수 있다.
타 CDN 사업자 또는 OTT 사업자의 컨텐츠 서비스와의 가장 차별화 포인트는 컨텐츠를 전달하는 IP 네트워크가 BT 네트워크이기 때문에 BT CDN 트래픽에 대해서 QoS를 제공해줄 수 있다는 점이다. 예를 들어 Youtube의 고화질 동영상을 감상할 때 현재는 심한 버퍼링을 경험하게 되는 데, Youtube의 컨텐츠가 BT Edge node에 캐싱되어 있고 BT의 접속망이 QoS를 제공해주면 이용자 측면에서는 마치 BT 자체 VoD 서비스를 시청하는 것처럼 편안한 감상이 가능해진다.
ISP는 자사 가입자에게 타 ISP와 차별화된 서비스 즉, 고품질의 동영상을 버퍼링없이 끊김 없이 전달해줄 수 있고 (예를 들어 동일한 Youtube 컨텐츠(6Mbps 인코딩)를 시청할 때 타 ISP 가입자는 빈번한 버퍼링을 감수하며 봐야 되지만 BT의 Telco CDN을 이용하는 ISP의 가입자는 일반 TV 시청을 하듯 편안하게 볼 수 있다), Transit 비용을 대폭 절감시킬 수 있어서 좋다.
그럼 BT는 뭐가 좋나? BT는 자사의 Telco CDN 상품(WCC)을 ISP에게 판매하여 통신 사업자로서 새로운 수익원을 얻게 된다.
그림 10. ISP 가입자의 비디오 컨텐츠 트래픽 경로
2.3 BT WCC의 Content Delivery Service Process
그림 11과 12에 BT의 Telco CDN 서비스인 WCC의 컨텐츠 전달 방식이 나타나 있다.
그림 11. Content Delivery Service Process
그림 12. Content Delivery Service Process (계속)

III. 결언
기존의 CDN 사업자(예, Akamai)는 자신의 캐싱 서버를 각국의 통신 사업자의 최상위 센터 노드나 백본에 있는 데이터 센터에 위치시키는 데 반해, 통신 사업자 CDN은 자사 IP 백본 네트워크의 에지(BRAS 위치점)에 자사의 캐싱 서버를 둠으로써 컨텐츠를 가입자에게 보다 가까운 곳에 위치시켜 자사의 백본 네트워크 용량을 절약하고 가입자들에게는 고품질의 비디오를 버퍼링없이 TV 시청하듯 볼 수 있게 해준다는 장점이 있다.
Akamai와 같은 전문 CDN 사업자는 자신의 네트워크를 소유하고 있지 않지만 통신 사업자는 전국 규모의 통신 네트워크 인프라를 가지고 있기 때문에 캐싱 서버의 위치도 임의로 정할 수 있고 (이용자가 많아지면 에지에서 액세스쪽으로 더 전진 배치할 수도 있다) 또 캐싱 서버에서 네트워크로 유입되는 비디오 트래픽에 대해서 네트워크 QoS(DiffServ, 802.1p)를 제공해줄 수 있다. 즉, 통신 사업자의 CDN 서비스를 받는 CSP들의 트래픽에게 일반 인터넷 트래픽보다 높은 우선 순위를 주어 Congestion이 발생해도 CSP의 컨텐츠 서비스를 받는 이용자들의 시청 품질 저하를 막아준다.
Telco CDN은 전문 CDN 사업자가 전 세계 이용자들(인터넷에 접속되어 있는 모든 인류)을 대상으로 서비스하는 데 반해 자국내의 자사 가입자(자신의 네트워크에 접속되어 있는 가입자)를 대상으로 서비스를 제공하는 점에서 Akamai와 Telco CDN이 직접적인 경쟁 관계인지는 아직 모호하지만 i) 통신 사업자의 Transit 비용을 절감해주고, ii) 통신 사업자의 IP 백본 네트워크 용량을 절약해주고, iii) 통신 사업자 가입자의 비디오 시청 품질을 높여 준다는 점은 분명한 장점이 된다. 또한 유료의 OTT 비디오 서비스를 제공하고 있는 CSP들을 대상으로 Telco CDN 서비스를 판매함으로써 Telco의 또 하나의 신규 수익원으로 성장시켜 나갈 수 있다.

참고문헌
[1] Chris Anderson, “The Web is dead. Long live the Internet,” Wired Magazine, May 2011. http://www.wired.com/magazine/2010/08/ff_webrip/all/1
[2] Sandvine White Paper, “Global Internet Phenomena Report,” Spring 2011. http://www.wired.com/images_blogs/epicenter/2011/05/SandvineGlobalInternetSpringReport2011.pdf
[3] Cisco White Paper, “Entering the Zettabyte Era,” June 2011. http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/VNI_Hyperconnectivity_WP.pdf
[4] Akamai,“How Akamai delivers your packet ? the insight,” Nov.2010.
[5] Post-og teletilsynet, “The Changing Internet: Interconnection and interoperarability of multimedia services,” March 2011.
[6] BT Wholesale Product: WBC(Wholesale Broadband Connect), http://www.btwholesale-inspire.com/products2/broadband-products-picrosite/wbc
[7] BT Wholesale Product: WCC(Wholesale Content Connect), http://www.btwholesale-inspire.com/archive/pr/wholesale-content-connect-wcc-2
[8] BT, BT Wholesale Content Connect: Service & Interface Description, Aug., 2010.
[9] BT, BT Wholesale Content Connect: Technical Trial Handbook, April, 2010.
[10]BT, BTWholesale Content Connect: For Content Service Providers, March 2010.