ADSL 테스트베드 구축

성종진* 임동규* 정준영** 장 웅***

본 고에서는 네트워크장비시험센터에서 추진하고 있는 ADSL 모뎀 시험을 위한 테스트베드 구축에 대해서 기술한다. 국내 ADSL 산업의 활성화를 위해서 정부와 산업계 그리고 연구원이 함께 xDSL 시험 컨소시엄을 구성하였으며, 이 컨소시엄의 테스트베드를 네트워크장비시험센터에서 구축하고 운영하게 되었다. 테스트베드의 구축에 앞서 시험의 내용과 방법을 시험 규격으로 작성하였으며, 그 과정에서 파악된 시험 구성의 형태와 테스트베드 요구 사항들을 테스트베드 구축에 반영하였다. ADSL 테스트베드의 구성에 있어서는 ADSL 연결성 시험, 전기적 특성 시험, 성능 측정 시험, 응용 성능 시험 등의 시험 항목들을 고려하였다. ▧

I. 서 론

ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line)을 이용한 초고속 인터넷 서비스의 보급이 국내에서도 활발하다. ADSL 장비에 대한 공정하고도 객관적인 품질의 증명이 있다면 소비자와 사업자 그리고 장비 제조업체들 모두에게 도움이 될 수 있을 것이다. 이에 네트워크장비시험센터에서는 정보통신부의 적극적인 지원으로 “xDSL 산업 발전 협의회”를 구성하였으며, 동 협의회 산하에 체계적인 xDSL 장비의 시험과 인증 서비스 제공을 위하여 국내 xDSL 통신 사업자, 장비 제조 업자 및 공급 업자로 구성된 “xDSL 시험 컨소시엄”을 구성하여 ADSL 모뎀에 대한 시험 –인증 서비스를 추진하고 있으며 이를 위한 테스트베드의 구축을 마친 상황이다. 본 고에서는 이 ADSL 테스트베드의 구축에 대한 배경과 기술적 고려사항, 그리고 구축된 테스트베드에 대한 설명 및 운용 현황을 소개한다.

II. ADSL 서비스

ADSL 서비스는 기존의 구리 전화선을 이용해서 일반 전화 서비스는 물론 인터넷과 같은 고속의 데이터 통신을 제공할 수 있는 통신 서비스이다. 전화선을 이용한 기존의 데이터 통신의 경우 최대 전송속도가 56kbps인 것에 비해, ADSL에서는 6Mbps에 이르는 (하향)전송속도를 실현할 수 있어 고속 인터넷과 대용량 멀티미디어 통신 서비스를 충분히 일반 가정의 가입자들에게 제공할 수 있다[1].

1. ADSL 표준

ADSL 기술은 모뎀 변조 방식에 따라 CAP(Carrierless Amplitude/Phase modulation), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), DMT(Discrete Multitone) 방식 등이 존재한다[1]. 이중에서 ITU-T, ANSI, ETSI 등의 표준화 기구에서 표준으로 채택된 것은 DMT 방식이다[2, 4]. 네트워크장비시험센터에서 수행할 ADSL 모뎀 시험도 표준 방식인 DMT 방식의 ADSL 장비에 대한 것이다.

ADSL과 관련된 표준들은 다음과 같은 것들이 있다.

- ITU-T G.992.1, 992.2, 994.1, 995.1, 996.1, 997.1[2, 3]

- ANSI T1.413 1998[4]

- ANSI T1.601[5]

- DSL Forum TR0xx 시리즈[6-9]

2. ADSL 서비스 망 구성

일반적인 ADSL 망의 구성은 (그림 1)과 같다. 주요 구성 요소로서는 가입자 모뎀(ATU-R)과 DSLAM(DSL Access Multiplexer, 혹은 ATU-C), 그리고 NAS(Network Access Server) 등이 있다.

ATU-R(ADSL Transceiver Unit –Remote) 장비는 전화선으로 ATU-C(ADSL Transceiver Unit –Central Office)와 연결되어 ADSL 전송을 담당하는 가입자측 단말 장치이다. 이 ATU-R에 가입자 PC가 연결되어 고속(상향 640kbps까지, 하향 6Mbps까지)의 데이터 통신 서비스 이용이 이루어진다. ATU-C 장비는 ADSL 가입자 라인을 접속시키기 위해서 서비스 제공자가 관리하는 쪽, 즉 인터넷이나 PSTN 망 쪽에 위치한 ADSL 전송장치를 의미한다. DSLAM은 ATU-C와 혼용하여 불리우기도 하나, 다수의 LAN이나 WAN 등에 접속할 수 있는 기능을 담당하는 장비를 의미한다. 일반적으로 DSLAM 내부에 다수의 ATU-C가 탑재된다. DSLAM에 연결되어 있는 NAS는 ADSL의 인터넷 측 접속을 위한 각종 서버 기능을 담당하는 장비이다.

III. xDSL 시험 컨소시엄

고속 인터넷의 확대 보급에 따라 ADSL 장비의 제작이 국내에서도 활발하다. ADSL 장비에 대한 공정성과 객관성 있는 품질의 증명이 있다면 소비자와 사업자 그리고 장비 제조업체들 모두에게 도움이 될 수 있을 것이다. 이러한 판단 하에 다수의 ADSL 관련 장비 제조 업체들과 사업자들의 참여와 한국전자통신연구원내 네트워크장비시험센터의 주도로 xDSL 시험 컨소시엄(이하 컨소시엄이라 칭함)이 설립되게 되었다.

이 컨소시엄은 개발이 완료된 장비에 대한 기능 및 성능에 대한 시험 서비스를 제공할 수 있음은 물론, 개발중인 장비에 대해서도 개발지원의 차원에서 시험 서비스를 제공할 수도 있다. 장비 제조업체들로서는 자사 장비에 대한 시험/인증 결과를 가지고 판매 홍보에 적극 활용할 수 있을 것이며, 사업자들로서는 컨소시엄의 시험결과를 이용하여 ADSL 서비스에 투여할 장비들에 대한 객관적인 품질 비교가 용이해 장비의 선정에 있어서 도움을 받을 수 있다. 그리고 사용자들의 입장에서는 품질이 보장된 장비를 사용할 수 있어 도움이 될 것이다.

현재 컨소시엄에서 제공하는 시험은 ADSL 가입자 모뎀만을 대상으로 하고 있으나 궁극적으로는 DSLAM도 컨소시엄 차원에서 시험하도록 할 예정이다.

IV. 컨소시엄 시험 규격

컨소시엄의 시험 및 인증을 수행할 네트워크장비시험센터에서는 시험이 이루어질 테스트베드의 구축에 앞서 시험하게 될 내용과 절차를 시험규격으로 작성하였다. 시험할 내용과 시험 방법에 의해 테스트베드의 구성과 시험 장비 등이 결정 될 수 있다.

1. 참조 표준 및 규격

ADSL 테스트베드 구축 및 시험 기술에 적용한 표준은 아래와 같다.

- ITU-T G.992.1(G.dmt)

- ITU-T G.996.1(G.test)

- ANSI T1.413 1998

- ANSI T1.601

- T1 TR No.28(CSA Loops)

- IETF RFC 1242

- IETF RFC 2544

이러한 표준들은 시험의 내용이 되는 시험 항목 및 시험 절차를 작성하기 위한 기본 자료가 됨은 물론이며, 인증의 기준 설정에 중요한 근거자료를 제공한다.

이상의 국제 표준 외에도 실제로 시험을 수행하고 있는 해외 시험소들에서 사용하고 있는 시험 규격들도 중요한 참조 자료가 되었다. 이러한 외부 자료들은 컨소시엄에서 시험할 내용과는 다소 관점이 다른 시험 내용들도 포함하고 있으나, 유사한 시험 항목에 대해서 세부적인 시험 절차들을 참고할 수 있어 유용하다.

2. 시험 종류

시험의 내용에 따른 종류는 기능 시험과 성능 시험의 두 가지로 일반적으로 구분할 수 있다. 그리고 시험의 대상 범위에 따라서는, 하나의 시험 대상 내에서의 구현이 표준과 적합하게 이루어졌는지를 시험하는 적합성 시험과 다수의 시험 대상들 간의 상호운용성이 가능한지를 시험하는 상호운용성 시험으로 종류를 구분할 수도 있다.

시험의 목적에 따라서는 인증 시험과 개발지원 시험으로 종류가 구분될 수 있다. 인증 시험은 정해진 인증의 기준을 두고 그 기준에 부합되는 기능 및 성능을 갖춘 장비에 대해서 인증을 부여하기 위한 시험을 말하며, 개발지원 시험은 장비 제조 업체에서 개발중인 장비에 대해서 구현된 부분에 대한 기능 및 성능을 확인해 주고 잘못된 부분을 지적해 주기도 하는 시험이라고 할 수 있다.

현재 컨소시엄의 시험은 인증 시험을 위주로 하고 있으나, 네트워크장비시험센터 내부에서는 개발지원 시험도 제공할 수 있도록 준비하고 있다.

3. 시험 항목

네트워크장비시험센터에서 고려한 ADSL 시험의 내용은 다음과 같다.

- 기능 시험

Ÿ 전기적 특성 시험

Ÿ Power Spectral Density 시험

Ÿ 초기화 및 연결성 시험

Ÿ ATM 연결성 시험

Ÿ POTS(Plain Old Telephone Service)와의 간섭 시험

Ÿ PPPoE/PPPoA 및 응용 레벨 연결성 시험

- 성능 시험

Ÿ 최대 전송률 시험

Ÿ Throughput 시험

Ÿ 에러율 시험

기능 시험에서의 전기적 특성 시험은 ADSL 모뎀 주변의 전기적 특성을 확인하여 기존 전화 통신과 ADSL의 데이터 통신이 상호 간섭 받지 않는 범위에서 동작 가능한지를 검사하는 것이다. 그 외 기능 시험의 차원에서 수행 될 수 있는 것들로는 ADSL 초기화 및 연결성 시험과 PPPoE, PPPoA, IPoA 등과 같은 프로토콜과 그 상위의 응용들의 연결 동작 여부를 확인하는 시험 등이 있다. 성능 시험에서는 연결이 완료된 상태에서의 최대 전송율 그리고 전송시의 Throughput, 에러율, 손실률 등의 성능 요소들을 파악하는 시험 내용들이 있다.

V. ADSL 테스트베드 구축

1. 테스트베드 요구사항

가. 기능적인 측면

주어진 시험 장비 자원에서 최대한의 시험 효율이 나올 수 있도록 다수의 시험 항목의 동시 시험 및 다수 장비의 동시 시험이 가능하도록 테스트베드를 구성하는 것이 필요하다. 동시 시험의 경우 각 시험들 간의 간섭을 최소화 하도록 하여야 한다. 시험 장비의 적절한 공간 배치와 활용 계획으로 테스트베드의 구성을 최적화 한다.

최소의 시간에 최대의 시험 항목을 시험할 수 있도록 시험 항목간의 시험 수행 순서를 적절히 조절한다. 각 시험 항목별로 요구되는 시험장비의 적용 시점과 장비간의 연결에 따라 최소의 시간과 노력으로 필요한 시험항목을 모두 시험할 수 있는 효과적인 시험 환경이 되도록 한다.

테스트베드가 비록 실험실 내의 시험 환경이긴 하지만 되도록이면 국내 ADSL 사업자들이 제공하는 실제 망 환경과 유사한 형태로 갖추어지도록 고려해야 할 것이다. 실 사용자들이 제공받는 서비스 환경과 최대한 유사한 환경에서의 시험을 통해서 실제 서비스에서 발생할 수 있는 문제점에 대비한 시험이 가능할 것이다.

시험 의뢰자들에게 미리 자신들의 시험대상 장비를 시험할 수 있는 환경을 제공해야 한다. 이것은 네트워크장비시험센터로부터 본격적인 시험을 받기 이전에 미리 자사 장비의 중대한 결함을 발견할 수 있게 하여 시험 탈락 및 재시험 의뢰율을 줄이는 효과가 있다.

나. 환경적인 측면

테스트베드를 안정적으로 구축하여 운영할 수 있기 위해서는 테스트베드가 갖추어질 공간의 온도와 습도, 소음과 같은 환경이 적정한 기준 내에서 유지되어야 하며, 장비들의 운영에 필요한 충분한 양과 적절한 등급의 전원 공급이 준비되어야 할 것이다.

다. 기타

시험에 있어서 필요한 부가적인 사항 중의 하나는 보안이다. 테스트베드에 대한 외부인의 접근은 직접 혹은 간접적으로 시험의 결과를 왜곡시킬 수도 있으므로 시험을 수행하는 담당자를 제외한 외부인의 접근에 대한 보안이 필요할 것이다. 

시험 장비들의 업그레이드가 적시에 이루어져야 할 것이다. 시험 대상 장비의 버전이 업그레이드 되면서 발생할 수 있는 시험 장비 버전과의 적용 불일치 문제를 고려하여 시험 장비의 소프트웨어/하드웨어의 업그레이드를 적시에 완료해야 한다.

2. 테스트베드 구성

가. 시험 장비

테스트베드 구축에 포함된 장비 내역은 아래와 같다. 이 장비들은 ADSL 테스트베드를 구성하는 시험 장비들로써 시험의 종류에 따라 사용되는 장비와 구성은 달라질 수 있을 것이다.

- 스플리터(splitter)가 포함된 ATU-R(UUT)

- ATU-C(DSLAM)

- 임의 파형 발생기(Arbitrary Waveform Generator)

- 라인 시뮬레이터(line simulator)

- 전기적 특성 시험기(오실로스코프, 스펙트럼 분석기 등)

- 트래픽 시험기

- PC 및 모니터링 장비

- 일반 전화기

- NAS 및 기타 응용서버

DSLAM의 경우는 국내에 사용되는 모든 종류를 갖추고 있는 것이 바람직하나 현실적으로 불가능하며 되도록 많은 종류를 테스트베드에 포함시키고자 하였다.

나. 구성도

시험 구성도는 시험의 내용에 따라 사용하는 측정 장비와 시험 방법이 달라지므로 여러 가지 다른 형태가 사용된다.

1) 연결성 시험 구성도

ADSL 연결성 시험에서는 (그림 2)와 같은 구성도가 사용된다. 이 구성도의 시험 구성에서 ATU-C와 ATU-R간의 연결성을 시험하고 생성된 ADSL 연결상에서의 최대 전송률 등을 거리에 따라 시험하게 된다.

최대 전송률 시험 외에도 대부분의 시험 항목에서 선로 거리는 0m에서부터 5.4km까지 150m 간격의 길이 구간별로 시험하게 되며, 이를 위해서 ATU-C와 ATU-R 간의 중간 선로에 라인 시뮬레이터를 설치하여 거리와 잡음 환경을 포함한 선로 환경을 삽입하게 된다. 경우에 따라 PBX는 생략될 수 있다.

2) 전기적 특성 시험 구성도

전기적 특성을 시험하기 위한 시험 구성도는 (그림 3)과 같다. 주로 ATU-R과 스플리터 주변에 측정 장비들을 연결하여 전기적 특성 값들을 확인하게 된다. 경우에 따라 PBX는 생략될 수 있다.

3) 성능 시험 구성도

 (그림 4)는 ATU-C와 ATU-R 간의 데이터 트래픽의 특성을 측정해야 하는 대부분의 성능 시험 항목들에서 사용되는 시험 구성도이다. 트래픽의 종류는 비트(bit), ATM 셀(cell), 이더넷 프레임(frame) 등이 될 수 있으며, 성능 측정의 요소는 throughput, 에러율, latency 등이 될 수 있다.

이 시험 구성도는 기능 시험의 POTS 간섭 시험에서도 사용되는 형태이다. POTS 간섭 시험에서는 POTS와의 간섭에 의한 트래픽의 변화량을 검사해야 하므로 트래픽 측정을 위한 구성도가 사용되는 것이다.

성능 시험 시에는 PBX와 전화수화기는 시험 구성에서 생략될 수 있다.

4) 응용 성능 시험 구성도

(그림 5)의 응용 성능 시험 구성도는, 시험 대상 장비가 주로 내장형 모뎀인 경우, 모뎀을 PC에 탑재한 상태에서 모뎀의 성능을 시험하기 위한 시험 형태를 나타낸다. 이 경우 시험의 대상은 내장형 ADSL 모뎀 하드웨어 뿐만 아니라 PC에 탑재되는 소프트웨어 드라이버들도 포함되게 된다. 따라서 PC 내에 드라이버 소프트웨어의 형태로 설치되는 통신 프로토콜 스택에 대해서도 그 기능과 성능이 시험 대상에 포함된다. PPPoE, PPPoA, IPoA 등의 프로토콜과 그 상위 응용 레벨 연결성에 대한 기능 시험에도 이 구성도가 사용된다.

이 시험 형태에서는 PC에 탑재되는 OS(Operating System)에 따라서 다른 드라이버 소프트웨어가 설치되게 되므로 다양한 종류의 OS별로 모두 시험해 주어야 하는 경우도 있다.

측정하는 트래픽의 종류는 응용 프로토콜(ftp, http, smtp 등)의 데이터 단위가 되며, ATU-R 이 탑재된 사용자측 PC와 ATU-C 측(NAS 뒷단)에 연결된 PC간의 전송 성능을 시험하게 된다. 성능 측정의 요소는 throughput이 주요 대상이 된다.

3. 테스트베드 구축 현황

ADSL 테스트베드는 네트워크장비시험센터의 별도의 실험실 공간에서 구축이 완료된 상태이다. 앞 절에서 기술한 다양한 시험 구성의 형태가 모두 갖추어졌다고 할 수 있으나 이들 구성 형태가 독립적으로 존재하지는 않고 복합적으로 구성되어 있는 상태이다. (그림 6)에서 네트워크장비시험센터에서 구축한 현재의 ADSL 테스트베드의 구성을 나타내었다.

테스트베드에 포함되는 측정 장비들은 상시로 시험 구성에 연결되어 있는 것이 아니라 해당 항목의 시험시에만 시험 구성에 연결되어 사용된다. 다수의 시험 대상 장비 혹은 시험 항목을 동시에 시험할 수 있도록 하기 위해서 라인 시뮬레이터 및 일부 측정 장비들은 두 대 이상 확보되어 있다.

(그림 6)에서와 같이 ADSL 테스트베드에 여러 종류의 DSLAM을 확보함으로써 ADSL 모뎀 개발 업체들로서는 자사의 모뎀을 여러 DSLAM과 연결하여 시험할 수 있게 되어 도움을 받을 수 있게 되었다.

테스트베드의 운용 현황으로는 20여 개 장비 개발 업체들이 ADSL 모뎀 시험에 참여하여 테스트베드 상에서 시험을 추진중에 있다. 네트워크장비시험센터는 이들 참여 업체의 장비 시험을 주도하고 있으며, 현 테스트베드의 운용 추진 과정에서 요구되는 개선 사항들­-일부 측정 장비의 추가 도입과 시험 구성의 이분화 등-을 파악하여 빠른 시일 내에 보다 효과적인 테스트베드로 개선할 수 있도록 노력하고 있다.

VI. 결론 및 추후 계획

네트워크장비시험센터에서는 ADSL 가입자 모뎀 시험을 위한 ADSL 테스트베드를 구축하였다. 이 테스트베드는 한국 xDSL 시험 컨소시엄의 차원에서 운용하는 것으로서, 컨소시엄 참여 업체들의 ADSL 장비를 시험하기 위한 기본 환경이 된다. 테스트베드의 구축에 앞서 시험의 내용과 방법을 시험 규격의 형태로 작성하였고, 그 과정에서 파악된 시험 구성과 테스트베드 요구 사항들을 테스트베드 구축에 반영하였다. 테스트베드의 구성에 있어서는 ADSL 연결성 시험, 전기적 특성 시험, 성능 측정 시험, 응용 성능 시험 등의 시험 형태를 고려하였다.

네트워크장비시험센터에 구축된 ADSL 시험 인증 테스트베드는 국내 ADSL 장비 산업의 기술 경쟁력 제고는 물론이고 해외 시장 개척에도 긍정적인 효과를 발휘할 수 있을 것으로 기대된다.

추후에는 가입자 모뎀만을 대상으로한 현재의 테스트베드를 확장하여 DSLAM도 시험 대상으로 포함할 계획이다. 그리고 ADSL 이후에 각광 받을 것으로 예상되는 VDSL 장비의 시험을 위한 VDSL 테스트베드의 구축도 중요한 과제라 생각하고 준비중에 있다.

<참 고 문 헌>

[1]    C. K. Summers, ADSL Standards, Implementation, and Architecture, CRC Press, 1999.

[2]    ITU-T Recommendation G.992.1, “Asymmetrical Digital Subscriber Line (ADSL) Transceiver”, 1999.

[3]    ITU-T Recommendation G.996.1, “Test Procedure for Digital Subscriber Line(DSL) Transceivers,” 1999.

[4]    ANSI T1.413, “Network and Customer Installation Interfaces – Asymmetric Digital Subscriber Line(ADSL) Metallic Interface,” 1998.

[5]    ANSI T1.601, “Telecommunications–Interface between Carriers and Customer Installations– Analogue Voice-grade Switched Access Lines Using Loop-start and Ground-start Signalling,” 1993.

[6]    DSL Forum TR-023, “Overview of ADSL Testing,” 1999.

[7]    DSL Forum TR-026, “T1.413 Issue2 ATM based ADSL ICS,” 1999.

[8]    DSL Forum TR-029, “ADSL Dynamic Interoperability Testing,” 2000.

[9]    DSL Forum TR-031, “ADSL ANSI T1.413-1998 Conformance Testing,” 2000.

[10]  UNH-IOL ADSL Consortium, “Bit-Error Rate Test Suite Version 1.1,” 2000.

[11]  UNH-IOL ADSL Consortium, “ADSL Reach Rate Test Suite Version 1.1,” 2000.