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제목 [ICT광장]고속인터넷 서비스 제공을 위한 위성망가속기 기술동향
작성자 관리자
작성일자 2022-08-12

현재의 위성통신은 위성모뎀의 변·복조(8PSK~64APSK) 방식의 발전과 링크 계층에서 고효율 IP 패킷 처리 기술 등의 발달로 양방향 광대역 멀티미디어 통신 서비스를 제공할 수 있는 토대를 마련하였다.

그러나 긴 전송 지연시간과 유선망에 비해 여전히 높은 패킷 손실률을 갖는 위성통신 고유의 단점으로 멀티미디어 통신 서비스를 제공하기 여전히 사용하기 어려운 환경을 제공하고 있다.

[그림1, 위성통신망 RTT 및 BER에 따른 TCP 처리율 변화 데이터 그래프]
[그림1, 위성통신망 RTT 및 BER에 따른 TCP 처리율 변화 데이터 그래프]

이에 본 기고에서 위성망 통신에서 문제점을 해결하기 위해 응용계층, 전송계층 등에서 갖추어야 하는 위성망가속기의 주요 기술을 살펴보고 전반적인 현재 기술동향을 살펴보고자 한다.

위성통신은 자연재해로 통신망이 붕괴되거나, 산간오지, 섬, 선박, 항공, 군부대 등과 같은 특수 지역에서 신속한 통신 서비스 제공으로 비상통신망으로 역할이 증대하고 있는 상황이다.

이러한 많은 장점에도 위성망은 긴 지연(Long Delay)와 지상 인터넷보다 높은 패킷 손실률 때문에 여전히 사용하기 어려운 네트워크망으로 인식되고 있었다.

위성통신망의 복합적인 문제를 해결하고 달과 화성에 우주선 또는 우주인을 보내 빠른 통신을 제공하고자 1982년 미국(NASA), 러시아(RFSA), 일본(JAXA) 등 11개국이 주축이 되어 우주데이터시스템자문위원회(CCSDS: Consultative Committee for Space Data Systems)가 발족되었다. 우리나라는 한국항공우주연구원(KARI)에서 옵저버 자격으로 참여하고 있다.

우주데이터시스템자문위원회에서 1999년 5월 전송계층에서 TCP 문제점 해결을 위한 SCPS-TP(Space Communications Protocol Specifications)를 발표하였고 현재 2006년에 revision2까지 표준규격이 발표되어 전세계의 위성통신망가속기의 필수기술로 자리 잡고 있다.

[그림2, SCPS(우주통신프로토콜) Overview]
[그림2, SCPS(우주통신프로토콜) Overview]

SCPS-TP를 적용한 위성망 WAN가속기 기술을 살펴보면 ①Head Compression, ②Selective Negative Acknowledgement(SNAK), ③Window Scaling, ④Fast Start, ⑤Round Trip Time(RTT) Measurement, ⑥Perform MTU path discovery 등의 기능을 제공하며 서버와 클라이언트간 TCP의 3-handshake 응답신호에 대하여 가속기에서 대신 ACK신호를 처리함으로써 데이터 전송속도를 획기적으로 빠르게 전송하며, Head 압축과 TCP Window의 혼잡제어를 통한 최대 전송속도를 보장할 수 있다.

[그림3, PEP 적용 위성망 네트워크 흐름도]
[그림3, PEP 적용 위성망 네트워크 흐름도]

현재, 최신의 위성망가속기에서는 기존 응용계층의 가속기능에서 전송계층의 가속기능을 추가한 PEP(Performance Enhanced Proxy) 기술의 가속기로 응용계층에서 ①데이터 캐싱(Data Caching) 및 ②데이터 압축(Data Compression)기능으로 응응프로그램에서 데이터를 압축하여 대역폭을 최대 80% 절감 할 수 있도록 한다. 또한 전송계층에서 ①SCPS-TP, ②UDP Head Compression, ③Mobile Compression(3G, 4G, LTE, 펨토셀)를 제공하여 전송패킷에 대하여 딜레이를 위성망가속기에서 제거하며 TCP뿐만 아니라 VoIP, UDP 데이터에 대하여 8배이상 전송효율과 전송 시간을 대폭 단축해 준다. 특히, 현재 활용성이 늘어나는 LTE와 펨토셀(femtocell)에 대한 응답속도 개선과 압축 및 가속효과를 동일하게 제공할 수 있으므로 재난망의 LTE 백업망에 효과적인 기능을 포함하고 있다.

또한, 영상전송과 영상회의(Video Conference)에도 지터와 패킷 로스를 제거하여 깨끗한 품질의 영상을 제공한다.

이러한 PEP기술의 복합적인 장점으로 인하여 위성망뿐만 아니라 유선망의 본지사간 통신, 해외지점간 통신에도 위성망가속기(WAN 가속기)의 사용 영역이 늘어가고 있다.

[그림4, 위성망가속기(WAN 가속기) 필수 PEP 기술]
[그림4, 위성망가속기(WAN 가속기) 필수 PEP 기술]

결론적으로 국내의 위성망에서 원활한 양방향 광대역 멀티미디어 통신을 제공하기 위해 위성망의단점을 해결할 수 있는 PEP기술의 WAN가속기 장비를 적용하는 것은 필수적이다. 위성망가속기 장비에서는 응용계층에서 캐싱과 데이터 압축이 필요하고, 전송계층에서는 ①SCPS-TP, ②UDP Head Compression, ③Mobile Compression을 사용해야만 위성망, 유선망, 무선망에서도 빠른 서비스 응답, 데이터 압축 등을 통한 효율적인 대역폭 사용이 가능하나 국내 판매되는 위성망가속기 장비는 캐싱기반의 WAN가속기의 판매가 주류를 이루고 있으며, 이로 인한 위성망가속기의 품질 저하로 고객의 성능 불신이 높은 상태이다.

지금이라도 정부와 군에서 공공구매 위성망가속기의 기술표준에 규격화를 통한 효율적인 장비구매가 절실히 필요한 상황이다.

출처 http://www.koit.co.kr/news/articleView.html?idxno=73799
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