인터넷은 어떻게 성장했는가?
인터넷만큼 세상을 장악한 기술도 없습니다. 서로 다른 연구 센터에 있는 몇 개의 컴퓨터를 네트워크로 연결하여 시작했던 인터넷은 거의 모든 컴퓨팅 시스템이 직간접적으로 연결되어 있는 현대 생활에 없어서는 안 되는 존재가 되었습니다 이 기술을 중심으로 생활의 성격이 변했고 원격 근무의 인기가 높아지고, 화상 통화를 통해 다른 국가에 있는 가족이나 친구들과 연락을 이어가고, 전체 산업 공정을 전 세계 엔지니어들이 모니터링할 수 있는 스마트 공장까지 인터넷이 많은 이점을 가져다 주었습니다.
인터넷이 현대 생활에서 필수 불가결하지만 그 크기는 짐작도 할 수 없습니다. 일부 출처에 따르면 색인 페이지가 약 22억 5천만개 있지만 여기에는 색인이 안 된 페이지는 포함되지 않습니다. 그리고 전 세계에서 약 50억 명이 인터넷을 사용하며, 매일 약 3,760억 개의 이메일이 전송되는데 총 데이터 크기가 약 175 제타바이트, 즉 175,000,000,000,000 기가바이트라고 합니다.
그러나 중요한 사실은 생활이 훨씬 더 소프트웨어 중심적으로 바뀌고 있으며, 소프트웨어의 상당량이 클라우드로 이동하고 있다는 것입니다. 세상이 클라우드 기반 솔루션으로 이동하면서 이러한 솔루션을 실행하는 하드웨어의 중요성이 떨어지고 있는데 그 이유는 인터넷 리소스는 다양한 플랫폼에서 사용할 수 있기 때문입니다(최근 개발자들이 유일하게 우려하는 것은 사용자가 최신 브라우저에 액세스할 수 있다는 것입니다).
인터넷에 정체 문제가 생길 것인가?
분명히 인터넷은 수천 개의 데이터 센터, 수백만 마일에 이르는 통신 케이블, 이 모든 인프라를 함께 조정하는 복잡 미묘한 소프트웨어 솔루션으로 구성된 인류 최대의 인프라 프로젝트입니다. 그러나 대부분의 인터넷 사용자는 그 작동 배후에 있는 엔지니어링을 잊고 있지만 그 사용량, 그 방향 그리고 필요한 변화에 대해 염려해야 하는 사용자들이 있습니다.
아쉽게도 소프트웨어 서비스가 클라우드 기반 컴퓨팅으로 바뀌고 있고 인터넷 사용량이 계속 늘고 있어 IPS(인터넷 서비스 제공자)는 케이블을 더 깔고, 교환기를 새로 제작하고, 서버를 더 설치해야만 늘어나는 트래픽에 대처할 수 있습니다. 이런 활동은 케이블 비용, 인건비, 지상 및 지하 케이블 설치 허가비 때문에 엄청난 비용이 듭니다. 이와 동시에 기술 발전 속도 때문에 기존 케이블 기술이 빠르게 뒤처질 수 있습니다. 예를 들어, 10Mbps 이더넷은 100Mbps와 1Gbps 솔루션으로 바뀌면서 매우 빨라졌고, 이더넷 케이블을 사용하는 경우는 고속 기술로 옮길 때 인프라 대부분을 업그레이드해야 합니다(10Mbps 케이블은 1Gbps를 처리하지 못합니다).
설상가상으로 사물 인터넷(IoT) 산업이 지난 10년 동안 폭발적으로 성장했으며, 대부분의 IoT 기기는 소량의 데이터를 전송하지만 기기 수백억 개가 결합되면 광역폭이 빠르게 소진될 수 있습니다. IoT 기술에 의존하는 새로운 산업(예: Smart Spaces)도 빠르게 인터넷 광역폭을 소진하므로 엔지니어들은 추가 기기에 대처하거나 기존 인프라를 업그레이드할 새로운 기술을 통합해야 할 것입니다. 실제로 모두 라이브로 스트리밍되는 수십 개의 데이터 포인트를 둔 스마트 시티를 생각할 수 있지만 이 경우 상당량의 데이터가 전송됩니다.
최신 네트워킹 기술을 살펴보면 각각 나름의 장단점이 있기 때문에 대부분의 네트워크가 서로 다른 기술로 구성되어 있고 각각 최고의 기술로 결합되어 있습니다. 예를 들어, 이더넷 케이블을 사용하는 LAN은 고속 데이터 액세스를 제공하기에 적합하지만 케이블로 연결되어 있어 설치가 어렵고, 사용 가능한 위치가 제한적이며, LAN 속도가 계속 빨라져 기존 케이블을 바로 교체해야 할 수 있습니다.
WLAN은 무선 인터넷이 필요한 솔루션에 가장 좋으며, Wi-Fi와 블루투스가 널리 사용되면서 엔지니어들의 선택폭이 매우 넓어졌습니다. 그러나 무선 네트워크는 무선 기기에 적합할 수 있으며 일반적으로 언제든 지원될 수 있는 기기의 총 수가 제한되고, 무지향성 안테나를 사용하기 때문에 인접 네트워크에 간섭을 일으킬 수 있습니다.
셀룰러 네트워크는 동시에 수천 개의 모바일 기기를 연결하도록 설계되었기 때문에 탁트인 넓은 공간에 적합합니다. 그리고 셀룰러 기술이 발달하면서 산업 환경에서 효과적인 저지연/고광역폭 연결이 가능합니다. 그러나 셀룰러 네트워크는 설치 비용이 매우 많이 들 수 있어 이러한 네트워크는 대규모 구현이 어렵습니다.
광섬유 케이블이 인터넷 미래의 잠재적 솔루션인 이유는 무엇인가?
현재 개발 중인 전체 네트워킹 기술 중에서 광섬유 케이블이 단연 앞서 있어 대부분의 통신 회사들이 광섬유로 이동하고 있습니다. 그러나 대부분은 광섬유 케이블이 다른 케이블 솔루션보다 우수하다는 것을 알지만 일반 대중은 정확한 이유를 잘 모릅니다.
간단히 말해 대부분은 신호가 빛의 속도로 이동하기 때문에 광섬유 케이블이 전기 케이블보다 우수하다고 생각하지만 실제로 광섬유 케이블은 구리 케이블보다 느립니다(적어도 신호 전파의 측면에서는). 광섬유 케이블의 빛의 속도는 약 0.7c이며, 전기 펄스가 구리 케이블을 통과하는 속도는 0.9c입니다. 따라서 구리 케이블의 데이터 패킷이 광섬유 케이블보다 빨리 도달하게 됩니다.
(광역폭의 측면에서) 광섬유 케이블이 구리 케이블보다 빠른 이유는 여러 요인에서 비롯되며, 이중에는 전환 주파수, 광범위한 주파수 지원, 파향 이용 능력이 있습니다.
우선 광펄스가 매우 짧아질 수 있으며, THz 단위의 파 주파수로 작동할 경우 이론상 빛을 Tbps에서 변조할 수 있습니다. 이미 이를 통해 방대한 양의 데이터를 단일 광 파장으로 전송할 수 있는데, 여기서 두 번째 요인이 등장합니다. 빛은 전자기파이므로 그 주파수 범위는 거의 무한대입니다. 따라서 수많은 주파수 채널을 사용하여 정보를 전송할 수 있는 것입니다. 그리고 이렇게 서로 다른 주파수가 서로 간섭하지 않아 빛의 여러 파장에서 동일한 케이블을 사용해도 간섭이 발생하지 않습니다. 이후 어느 한쪽에 프리즘 같은 기기를 사용하여 각 채널을 각기 따로 주사하고 추출할 수 있습니다.
마지막으로 광섬유 케이블은 동일한 빛 파장을 반대 방향으로 보내도 간섭이 생기지 않습니다. 전기 신호와 달리 광섬유는 전위에 종속되지 않는 파두를 사용하지만, 측정이 가능하고 자체 모멘텀을 갖는 물리적 실체입니다. 따라서 단일 케이블에서 케이블 한쪽에 동일한 두 개의 송수신기를 사용하고, 양방향 통신에 단일 주파수를 사용할 수 있습니다.
이와 동시에 광섬유 케이블은 속도에서 제한 요인이 된 적이 없습니다. 오히려 전자 장치에 의존하여 전기 신호를 빛으로 변환하는 용도로 사용된 것은 늘 송수신기였습니다. 따라서 전환 주파수, 상승/하강 시간 및 증폭 같은 다양한 문제가 생깁니다.
광섬유가 미래의 스마트 스페이스에 어떤 도움이 될 것인가?
지금까지 광섬유가 스마트 스페이스에서 가장 많이 응용되는 영역은 이더넷 케이블 교체입니다. 이더넷 케이블은 긴 거리를 지원할 수 있지만 광섬유 케이블은 이더넷 케이블과 같이 전자 기기의 국소적인 간섭의 영향을 받지 않기 때문에 이와 동일한 신호 강도 문제가 생기지 않습니다. 따라서 광섬유 케이블은 아무리 먼 거리에서 사용하더라도 신호 강도를 최대로 유지할 수 있습니다.
이렇게 간섭이 없기 때문에 광섬유는 중간자 공격에도 강합니다. 이더넷 케이블은 일부를 잘라 벌린 후 전도체를 노출하고 신호 표시 없이 모니터링할 수 있지만 광섬유 케이블은 이런 방식으로 공격할 수 없습니다. 케이블이 파손된 순간 케이블 양쪽에서 이를 감지하며, 내부 전반사 때문에 잘라서 벌리지 않고는 광섬유를 흐르는 데이터를 판독하지 못합니다. 따라서 광섬유는 민감한 정보를 전송할 수 있는 네트워크의 보안에 매우 좋습니다.
스마트 스페이스는 WLAN 액세스 포인트를 광섬유 링크를 통해 연결할 때 광섬유 기술이 유리할 수 있습니다. 이러한 연결을 사용하면 수요 증가에 대처하는 것은 물론 광섬유는 미래의 경쟁력도 있어 기본 광섬유 네트워크는 그대로 두고 개별 액세스 포인트만 교체할 수 있습니다. 따라서 수천 개의 기기로 성장하는 스마트 스페이스로 네트워크 수요에 대처할 수 있게 됩니다. 이점은 설치된 센서가 데이터 집약적일 경우(예: 마이크와 카메라)에 특히 중요할 것입니다.
광역폭 향상 외에 광섬유 케이블은 훨씬 더 작고 가벼워 설치하기가 더 쉽습니다. 그리고 더 빠른 속도로 이동할 때 업그레이드할 필요가 없다는 점을 고려하면 광섬유 케이블이 구리 케이블보다 전체적인 비용이 훨씬 적게 듭니다. 따라서 스마트 스페이스는 수십 년 지속될 품질 환경 조성에 더 많이 투자할 수 있습니다.
광섬유 시스템용 솔루션으로 어떤 것이 있는가?
현재 광섬유 시스템용 장비를 제공하는 공급업체가 많은데 이중에 Samtec과 Sylex가 있습니다. Sylex는 수천 개의 커넥티드 센서가 필요한 스마트 스페이스에서 활용할 수 있는광섬유, 상호 연결 및 패널 시스템을 포함하는 스마트 스페이스용 솔루션을 여러 개 제공합니다.
독보적인 솔루션 하나는 최대 24개의 개별 파이버를 단일 케이블로 결합한 후 한쪽 끝에 종단 처리하는 LC-LC 케이블 솔루션 제품군입니다. 이 솔루션은 얇은 케이블 하나를 사용해 24개 통신 채널용 데이터를 운반하는 고밀도 설치가 가능합니다.
Sylex FTTA(Fiber To The Antenna)는 4G 및 5G 같은 셀룰러 시스템용 네트워크 솔루션을 제공합니다. 이러한 솔루션은 안테나 시스템과 데이터 프로세서 간 신호 강도를 높여 사설 셀룰러 네트워크의 데이터 광역폭을 더 늘려줄 수 있습니다.
미래의 IoT 네트워크: 광섬유
IoT 기기가 전통적인 네트워킹 기술로 계속 작동한다면 이러한 기기는 조만간 어려운 처지에 놓여질 것입니다. 이더넷은 많은 광역폭만 지원할 수 있고 Wi-Fi 같은 무선 네트워크는 빠르게 정체될 수 있어 미래의 IoT 네트워크는 특히 사설 5G 네트워크를 배치할 경우 광섬유 솔루션을 고려해야 할 것입니다.
광섬유 케이블은 무한한 광역폭을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 사이버 공격에 강하고 미래의 경쟁력을 갖고 있기 때문에 광섬유를 배치하는 네트워크는 케이블 교체 없이 쉽게 업그레이드할 수 있습니다. 실제로 인류가 광섬유 광역폭 능력을 최대한도로 늘리기가 어렵기 때문에 그 구동에 사용되는 전자 기기가 제한될 수 밖에 없습니다.
