amplengine님의 이글루

광 네트워크를 기술적으로 이해하는 것은 쉬운 일이 아니며, 초보자를 위한 강좌의 주제로 적합하지 않다. 하지만 이미 ‘내 집 내 컴퓨터까지 직접 광으로 연결’하는 것이 현재의 네트워크 환경인만큼, 어렵다고 모르고 지나갈 수는 없다. 특히 광 네트워크는 긴 전송 거리와 수백 Mbps의 전송 속도를 제공해 오늘날의 멀티미디어 네트워크 환경에서 없어서는 안될 중요한 요소로 자리잡고 있다.
광 네트워크의 기본적인 구성 요소를 살펴보고, 네트워크 환경에서 가장 쉽게 접하게 되는 주요 광 전송 네트워크 기술에 대해 알아보자. 이를 통해 광 네트워크를 이루고 있는 각종 기술 용어에 대한 거부감을 없애는 것이 이번 강좌의 목표라고 해도 과언이 아니다.
먼저 광 네트워크의 가장 큰 특징은 구리 케이블이 아니라 광섬유를 기반으로 한 이른바 광케이블을 이용한다는 점이다. 광케이블을 이용한 통신은 광섬유라는 전송매체를 이용한다는 점에서 종래의 유선 통신과 유사한 반면, 광이란 반송파를 이용해 신호를 전송한다는 점에서 종래의 무선 통신과 유사하다. 광케이블을 이용한 광통신은 기존의 전송 매체인 동선 케이블에 비해 상용시스템 간의 무중계 거리가 80km 이상으로, 전기나 자기에 대한 유도 장애가 없이 양질의 신호(전자파와 맞먹는 빠른 속도로 비교적 부피나 무게가 적은 전송 매체를 통해)를 주고받을 수 있다. 또한, 에너지 방출이 없기 때문에 도청에 강하다.
다만 ▲유리라는 점 ▲um 정도의 파장을 다루고 있다는 점 ▲금속 케이블과 같이 전력을 맨홀 중계기 등에 공급할 수 없다는 점 ▲광과 전기의 신호 변환소자(반도체 레이저, 광검파기)가 필요하며 ▲접속할 때 고도의 기술이 요구돼 설치가 어려운 것이 단점이다.

광 네트워크의 기본 구조
광 네트워크는 광전송 장치와 광통신 장치로 구분된다. 광전송 장치는 신호→광변조→광증폭→광다중→광검파→신호의 단계를 거친다. 광통신 장치는 광 분배(LAN, MAN, CATV 등) 장치와 광 스위치 장치로 분류된다. 광전송의 기본 요소로는 발광/수광 소자와 광섬유가 있다.

주로 활용되고 있는 일반적인 전송 링크는 광원(light source)과 광원 구동 회로로 구성된 광송신기, 광케이블, 증폭기, 그리고 수광 소자와 신호 검출 회로로 구성된 광수신기로 이뤄져 있다.
광통신 전송에 있어 전기 신호를 광 신호로 바꾸기 위해서는 광원이 있어야 하며, 또한 이 광신호가 전송 매체인 광섬유/광케이블을 통해 수신기에 도달되기 위해서는 광 신호를 감지하는 수광 소자가 있어야 한다. 이들을 일반적으로 광통신에서는 능동 소자라고 부르며, 광 분배 혹은 광가입자 망을 위한 광 커넥터나, 스플라이싱, 광 커플러, 파장분할 스위치 등을 광통신의 수동 소자라고 부른다.

ㆍ광원(광 소자)
광통신 전송기기의 광원으로는 LED(Light Emitting Diode)와 레이저(LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)가 주로 쓰인다. LED는 레이저보다 낮은 출력과 넓은 파장폭을 갖고 있어 저속 변조인 단거리 통신에 주로 사용된다.
레이저는 LED와는 달리 반사경의 골(Optical Cavity)이 있어, 갇혀 있는 광자들이 강한 전류에 의해 연속적으로 반사 자극을 주어 빛을 발사하기 때문에 단일 파장대에서 빛이 퍼짐이 없이 한 방향으로만 같은 위상에서 전파된다. 이에 따라서 신호의 변형이 적기 때문에 싱글모드 광섬유와 함께 1Gbps 이상의 고속 전송용 광원으로 쓰이고 있다.
일반적으로 광원의 선택 조건으로는 빛의 출력, 효율, 크기, 수명, 변조, 작업온도, 가격, 신뢰도를 들 수 있는데, 레이저는 LED에 비해 신뢰도가 낮고 수명도 짧은 관계로 장거리 통신망의 광원으로는 적합하지 않다. 그러나 꾸준한 연구 개발에 힘입어 LED에 맞먹는 긴 수명의 레이저와 해저 케이블용 DBR(Distribu ted Feed Back) 구조의 레이저가 개발돼 장파장(1.5um)에서 20Gbps의 고속 전송을 실현하고 있다.

ㆍ수광 소자
수광 소자는 광 소자인 광원과는 반대의 기능을 갖고 있어 수신기 안에서 광신호를 받아 전기 신호로 바꿔주는 역할을 한다. 광통신에서 사용하는 수광 소자는 핀(PIN) 광 다이오드와 눈사태 광 다이오드(APD : Avalanch Photo Diode)의 2가지 방식을 많이 사용하고 있다.
핀 광 다이오드 수광 소자는 반도체의 PN 정션(PN Junction)에 있어 가장 간단한 구조로, 들어오는 빛의 광자를 많이 흡수할 수 있는 넓은 층간층(Intrinsic Layer)을 지녔기 때문에, 외부로부터 강한 전류에 의해 빠른 반응 속도를 기록하면서도 증폭은 없고 효율이 높게 개량된 것이다. 비교적 값이 싸고 반응 면적이 커 대부분 200um 외경을 지닌 광섬유를 수용하며 0.4～0.7A/W의 반응도를 보여 쉽게 사용할 수 있다.
APD 수광 소자는 핀 광 다이오드와는 달리, 투입된 일차적인 광자가 높은 상태에서 운동에너지에 의해 전자들끼리 가속된 충돌이 일어나면서, 이차적으로 자유전자들이 생성되면(충돌이온화) 눈사태와도 같은 현상으로 기하급수적으로 확산 또는 증폭하는 것이다.
반응도는 핀 광 다이오드보다 100배 이상 증폭되나 온도 변화에 민감하고 구조가 복잡해 가격이 비싼 것이 흠이다. 그러나 광원에서 레이저와 함께 고속 또는 장거리 통신망에 있어서는 필수적이다. 수광소자의 특성으로서는 바이어스 전압, 반응 속도, 시간 및 양자효율(Quantum Efficiency), 즉 흡수된 광자에 대해 생성된 전자의 비율이 중요한 변수들이다.
광 수신기의 구성은 수광 소자로 수신한 신호를 증폭하고 또 모양을 복원하는 기능을 갖춰야 하므로 송신단의 구성보다 더 복잡하다. 광 수신기를 구성할 때 무엇보다도 먼저 고려해야 할 사항은 디지털 시스템에서 요구되는 에러 발생률이나 아날로그 시스템에서 요구되는 신호대 잡음비를 얻을 수 있는 최소 광 전력이 얼마나 되는가 하는 것이다.
광 수신기에서의 최소 광 전력의 레벨은 수광 소자의 종류, 시스템 내에서의 잡음의 영향, 수광 소자의 연속적인 증폭단의 특징에 의해 좌우된다. 광 신호가 광섬유를 따라서 진행할 때 신호가 감쇠되고 왜곡되면 신호를 증폭 및 복원하기 위해 중계기가 필요하게 된다.
광 중계기는 광 수신기, 광 송신기, 그리고 신호 재처리기로 구성돼 있다. 수광 소자가 광 신호를 검출하고 전기 신호로 변환하면, 전기 신호는 신호 재처리기에서 신호 증폭, 잡음 제거, 그리고 왜곡 보상 과정을 거친 후에 광 송신기의 입력으로 보내진다. 광 송신기는 전기 신호를 다시 광 신호로 변환시켜 광섬유 도파로로 전송한다.

ㆍ커플러
CATV나 FITL(Fiber In To Loop) 등의 가입자망에서 한 곳에서 오는 신호를 여러 곳으로 분배, 또는 반대로 여러 곳에서 오는 신호를 한 곳으로 집합시키는 장치가 광통신에서도 필수적으로 요구된다. 이는 기존 통신 케이블의 경우처럼 간단치 않아 특수한 장치, 즉 광 커플러(coupler)가 이를 충족시켜 주고 있다.
아주 간단한 경우 1×2(즉, 한 채널의 신호를 2개로 분할)에서 복잡한 경우 32×32(즉, 32채널로 받아 다시 32채널로 분배)까지 가능한 광 커플러가 상품화돼 있다. 광 커플러가 없던 초기에는 광섬유와 광 케이블 채널을 필요 이상으로 많이 설치해야 했다. 하지만 광 커플러의 등장으로 단순한 네트워크 구성이 가능하게 됐다.
커플러의 종류는 네트워크 구성에 따라 여러가지 형태가 있는데, 스타 커플러(Star Cou pler), 방향성 커플러(Directional Coupler), 그리고 트리 커플러(Tree Coupler) 등이 있다.
컴퓨터를 사용하는 지역통신망, 즉 LAN에서 가장 많이 사용되는 스타형 커플러는 같은 수의 채널로 분배하는 것으로, 기존의 통신 케이블의 LAN에서 각자 노드로부터 받아 분배하는 전기버스(Electrical Bus)와 같은 기능을 한다고 보면 된다.

ㆍWDM
WDM(Wavelength Division Multiplexer)은 특수한 커플러의 하나로, 사용되는 빛(신호)의 파장을 분할하는 장치다. 예를 들면 1550nm 파장으로부터 1300nm 파장을 분리하고 2개의 별도 신호를 각각 다른 파장대로 입력시켜, 1개의 채널, 즉 광섬유 케이블을 통해 전송, 다시 이 통합된 신호를 받아 WDM 을 통해 2개의 신호로 다시 분할시켜 감지토록 한다.
또한 하나의 광섬유 케이블로 양방향 커플러(Bidirectional Coupler)를 사용해 반대 방향으로도 동시에 신호를 보낼 수 있어 매우 경제적인 방식이다.
WDM은 파장에 따라 굴절 및 반사가 달라지는 원리를 이용한 그레이팅(Grating) 방법과 한 파장은 필터를 통과하나 다른 파장은 반사하는 원리를 이용하는 디크로익 코팅(Dichroic Coating) 방법이 있다.

ㆍ광 스위치
전기 스위치와 마찬가지로 기계적으로 빛의 전파를 제어할 수 있는 장치다. 네트워크 구성에 따라 연쇄적으로 연결되도록 하거나, 포인트 투 포인트 연결에 필요한 광 스위치를 응용할 수 있다. 연쇄 연결에서는 한 터미널이 고장나거나 중단되면 전체 시스템을 작동할 수 없는 단점이 있다. 때문에 바이패스 스위치(ByPass Switch)를 사용해야 한다. 그러나 광 스위치는 매우 미세한 광섬유를 정밀하게 연결해 손실의 허용치가 매우 작아야 하므로 구현이 그리 쉽지 않다.

ㆍ광 격리기
광통신 시스템을 구성하는 각 부품들은 정도의 차이는 있지만, 각 부품 내에서 광신호를 다루게 된다. 즉, 빛의 반사가 있어 보낸 신호가 되돌아오게 돼, 위상에 대한 잡음, 파장대의 폭 변화 및 광원의 성능 감소 등을 초래하는데, 이를 최소화시키는 기능이 광 격리기(Isolator)다.

광 전송 네트워크의 원조 SONET/SDH
가장 대표적인 광 전송 아키텍처로는 SONET/SDH와 DWDM을 들 수 있다. SONET(Synchronous Optical Network)은 미국 RBOC의 공동 연구기관인 벨코어가 제안해 북미 표준이 된 디지털 전송 조직으로, 52Mbps를 기본 단위로 n배(n=3,12...)의 속도를 제공한다. SDH는 북미의 표준인 SONET을 바탕으로 한 ITU-T 표준이다. 때문에 SONET은 북미식, SDH는 유럽식 표준으로 구분돼 있기는 하지만, 두 표준은 세부적인 부분에서만 약간 차이가 있을 뿐 거의 동일한 방식이기 때문에 함께 묶어서 SONET/SDH라고 표기한다.
하지만 속도의 단위를 표기하는 방법은 각각 차이가 있는데, SONET은 광섬유 상에 디지털 신호를 전송하는 속도를 기준 속도의 배수로 표현한다. 기준 속도인 OC-1은 51.84Mbps이며, OC-2는 기준 속도의 두 배, OC-3는 기준 속도의 세 배가 된다. SDH는 E1, T1, DS3 및 기타 저속 신호를 고속의 STM-N(N=1,4,16,64,256) 광신호로 TDM(Time Division Multiplex)을 기본으로 다중화해 전송한다.
SONET은 이중 링 구성을 기본으로 한다(그림 3). 링을 구성하는 방법은 크게 두 가지인데, UPSR(Unidirectional Path-Switched Rings)와 BLSR(Bidirecional Line Switched Rings)다.
대략적으로 설명하자면 UPSR(Unidirection Path Switched Protect)는 두 노드 사이에 하나 이상의 경로(n개>1)를 설정해주고, 한 쪽(Working)을 사용하다가 장애가 발생하면 다른 쪽(Protect)으로 바꿔주는 기능을 말한다. 즉, 소스(source)에서 두 개의 신호를 생성해 각 경로로 흘려보내고, 도착지(Destination)는 각각을 받아서 최적의 신호를 선택한다. 즉, 두 개의 회선이 똑같이 신호를 전달하고 받아보는 쪽이 그중 하나를 선택하는 것입니다. 이 방식은 절체속도가 빠르고, 받아보는 쪽에서 원하는 신호를 선택해주기만 하면 된다는 장점이 있다. 하지만 단점으로는 두 개의 경로에 동일한 신호가 흐르고 있기 때문에 그리 효율적인 방법은 아니다.
BLSR는 워킹 상태의 회선으로만 트래픽이 흐르므로 한 회선이 양방향으로 동작한다. BLSR에서 각각의 노드는 회선을 워킹과 프로텍트로 나눠 규정짓고, 동작시킨다. 워킹 노드에 장애가 발생하면 프로텍트 노드가 워킹으로 절체돼 동작한다. 이 방식 역시 장단점이 있는데 우선, 프로텍트 회선에도 트래픽을 실을 수 있다는 점에서 회선 이용이 효율적이다. 반면 회선 절체 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

광 전송 네트워크의 대표주자 'DWDM'
WDM은 광 섬유를 이용해 기존의 통신보다 높은 대역폭을 얻기 위한 전송 기술로, 여러 신호를 각각 다른 파장으로 변조해 하나의 파이버를 통해 전송하는 방식이다. DWDM은 사람의 머리카락보다도 가는 광섬유 한 가닥을 여러 개의 데이터 채널들 또는 파장으로 나눠 한꺼번에 전송할 수 있다. DWDM 용량을 최대한 활용했을 때 광섬유 한 가닥 당 약 100개의 채널이 나온다.
이를 보다 쉽게 설명하자면, 각각 입력된 신호를 서로 다른 파장을 이용해 동시에 전송하는 것으로, 파장이 다르면 사람의 눈으로 보기에 여러 가지 색(파장)으로 구분돼 보이는 것을 이용하는 것과 같다. 이후 여러 가지 색(파장)으로 된 신호를 하나의 광케이블에 동시에 전송해 수신 쪽에서는 이를 각각의 색으로 분리하는 기술을 이용해 본래의 신호를 전송한다.
DWDM의 구성 요소에는 EDFA(Drbium Doped Fiber Amplifier), AWG(Arrayed Wave guide Grating), OADM(Optical Add/Drop Multiplexers)과 그 외에 여러 광 부품들이 있다.
구현은 여러 파장을 MUX(AWG)에서 다중화하고, 장거리 전송을 위해 OA(EDFA)에서 광신호를 증폭하며, 일부 특정 파장만 애드/드롭하기 위해 OADM이 놓이게 되며, 또한 선로(광섬유)의 손실을 보상하기 위해 필요한 구간에 리피터(EDFA)를 설치해 광신호를 증폭한다. 이후 수신된 여러 파장을 OA(EDFA)를 통해 증폭한 후 DEMUX(AWG)에서 역 다중화해 수신한다.
여기서 중요한 요소인 광 증폭기에 대해서만 조금 더 살펴보도록 하자. 광 증폭기는 DWDM뿐 아니라 광 네트워킹에 있어서 기본으로 사용되는 기술인데, 그 종류도 EDFA, 반도체 광 증폭기, 라멘 증폭기 등 다양한다. DWDM에는 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)가 사용되는데, 이는 에르븀이라는 특수한 물질을 광섬유에 도핑하고 레이저로 펌핑해 약한 광 신호를 직접 증폭하는 역할을 한다. 반도체 레이저 증폭기에 비해 손실이 50dB 미만이며, 빛의 편광 상태와 관계없이 증폭한다. 광섬유와의 접속 손실이 1.5dB 정도로 낮고, 강도 변조 시에 채널 누화가 적다. 고속 신호 전송에도 열화되지 않고 잡음 지수가 이론적 한계인 3dB 정도로 낮다는 장점이 있다. 하지만 펌프 광의 분리가 어렵고, 집적이 쉽지 않은 단점도 있다. 파장의 길이가 1530∼1563nm인 C-대역폭에서 가장 잘 작동하지만, 1570∼1610nm의 L-대역폭에서도 이용할 수 있다.

DWDM의 적용 유형
DWDM의 애플리케이션에는 장거리 전송(Long Haul Transmission)과 시내국간 전송(Metro DWDM)이 있다.
DWDM은 초기에 장거리 구간에서 매력을 보였다. 송수신 광섬유의 채널 수와 광 증폭기를 줄일 수 있으며, 뿐만 아니라 시내 국간 망에 2.5Gbps나 10Gbps 링이 여러 개 겹쳐 있는 것을 DWDM을 이용하면 간단하게 정리할 수 있다.
DWDM 네트워크는 버스, 메시, 링 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 하지만 실제로 구현되고 있는 대부분의 DWDM 네트워크는 링 구조를 사용하고 있다. 링을 사용하는 가장 큰 이유는 이미 많이 사용되고 있는 SONET이나 FDDI(Fiber Distributed Data Interface) 네트워크의 물리적 토폴로지가 링 구조이기 때문이다.
장거리 DWDM 시장의 중요 조건은 용량이다. 이에 따른 주요 적용분야는 장거리 국내 망과 해외 네트워크 연결이며, 네트워크의 중요 두 노드 간의 용량은 테라비트의 용량을 지원해야 한다. 이에 따라 매년 많은 수의 채널이 증대되고 있다.? 또한 이에 따른 DWDM 필터, 광 분리기(Optical Isolator), 분산 보상(Dispersion Compensation), 튜너블 레이저(Tunable laser) 등 광 소자들의 기술 발달도 필수적이다.
DWDM의 부상은 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가가 기폭제가 됐다. 2000년을 기점으로 단 몇 년동안 사용자들이 요구하는 대역폭은 거의 100배 이상 증가했고, 인터넷 사용자 수는 그 이상 증가했다. 이런 인터넷 트래픽의 증가는 기존 액세스 트렁크, 즉 E1, DS-3 등의 대역폭으로는 감당할 수 없어 많은 병목 현상을 초래했다. LAN은 10Mbps 이더넷에서 기가비트 이더넷으로 발전했고, 통신업체들의 트렁크도 2.5Gbps 또는 10Gbps까지 확장해 놓은 상태다. 하지만 사용자들과 통신업체들을 연결하는 액세스 단의 WAN 구간은 여전히 낮은 대역폭을 이용해 트래픽을 전송하고 있었다.
이런 병목현상은 고객들로 하여금 더 높은 대역폭을 요구하게 됐고, 이런 요구사항을 충족시키기 위해 고대역폭을 제공하는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)에 대한 관심이 높아진 것은 당연한 일이었다.
DWDM을 비롯한 광 네트워크의 보급 확대는 MAN이라는 새로운 시장을 탄생시켰다. MAN은 일반적으로 대도시를 중심으로 한 네트워크로 정의되며, 거리상으로는 100Km 이내의 네트워크를 의미한다.
메트로 시장의 특징은 다음과 같이 몇 가지가 있다. 먼저 고객의 요구가 다양하고 사이트가 장거리 구간에 비해 매우 많다는 것이다. 메트로 네트워크는 기업 고객에게 기간 망과도 같은 의미이므로 이 네트워크에서는 데이터 통신, 기존의 음성통신, TDM, 비디오 그리고 ESCON/ FICON과 같은 매우 다양한 트래픽 타입을 수용할 수 있어야 한다

EoS 통해 TDM과 이더넷 동시 구현하는 MSPP
MSPP(MultiServices Provisioning Platform)는 기존의 광 전송 장비보다 더 유연한 인터페이스를 요구하는 고객의 바램과 기존 네트워크 구성과 인프라에 큰 변화를 주지 않고 새로운 서비스를 제공하려는 서비스 업체들의 요구가 맞아떨어지면서 등장한 차세대 전송 시스템을 일컫는 용어다.
MSPP는 TDM(Time Dividion Multiplexing) 서비스와 인터넷/이더넷 서비스를 동시에 제공할 수 있는 광대역 액세스 기술로, 음성, 전용회선, 대용량 이더넷과 ATM 접속 서비스 등을 한 장치에 수용하고 있다. MSPP는 ATM/VP, DWDM, 또는 NG-SDH(Next Generation SDH) 기술을 이용하고 있다.
MSPP가 제공하는 TDM 기술은 기존의 SDH 기술을 그대로 사용하는 반면, 이더넷 데이터 기술은 EoS(Ethernet over SDH/SONET)로 구현할 수 있다.
EoS는 NG-SDH 기술의 주요 특징으로, TDM과 이더넷 데이터를 동시에 요구하는 MSPP에 가장 적합한 기술로 인식되고 있다. 이 기술은 기존의 SDH 전송망 인프라를 그대로 이용할 수 있기 때문에, 통신업체들이 인프라를 구축할 때 드는 추가 비용을 최소화할 수 있다.

메시 구조 네트워크 지향하는 OXC
MSPP와 함께 주목을 받은 기술은 OXC(Optical Cross Connect)다. 브로드밴드 액세스와 메트로 구간의 트래픽이 급격히 증가하면서 통신업체들은 기존의 백본 구간에 대한 보강 작업이 필요하게 됐다. 특히 기존처럼 단순한 용량 증설뿐 아니라, 메트로와 메트로, 액세스와 액세스, 백본과 백본을 보다 유기적으로 결합하기 위한 방안이 필요해진 것이다.
DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)과 같은 광 전송 기술은 데이터를 전송하는 이외의 역할은 거의 하지 못하고 있었다. 특히 예전과는 다르게 메트로 구간의 접속이 늘어나면서 메트로와 메트로를 연결하거나 메트로 백본을 연결하는 등 서로 다른 환경 사이의 연결이 중요해지면서, 이에 대한 해결책으로 기대를 모은 것이 광 네트워크와 광 네트워크를 연결하는 OXC다.
OXC는 DWDM 장비와 연동해 하단의 지역 광신호를 상단의 백본으로 교차 결합하고, 전송속도를 변환해 효율적인 전송 네트워크를 구성할 수 있도록 하는 기술이다. 이는 광 채널 단위의 라우팅을 가능하게 해, 다양한 기능의 광 전송 네트워크의 구성과 경로 보호, 장거리에서 신호를 보호하고 복구하는 기능을 제공한다. OXC를 이용하면 기존의 1:1이나 링 구조의 네트워크가 메시 구조의 네트워크로 진화할 수 있다.

통신망 구축 비용 절감에 주목한 PON
PON은 약어에서 대충 가늠해볼 수 있듯이, 수동(Passive) 소자만으로 구성된 광 네트워크다.
네트워크에서 능동(Active)와 수동(Passive) 개념의 차이점을 설명하자면, 1:N 통신을 위해 AON은 데이터의 다중화 또는 역다중화 시에 별도의 전원이 필요한 통신 장비를 거쳐야 하지만 PON은 별도의 장비없이 수동 소자만을 가지고 이를 수행할 수 있는 네트워크라고 구분하면 큰 무리가 없다. PON은 광 분배 네트워크를 수동소자만으로 구성하고, 트리(Tree) 형태의 구조를 채용함으로써 전체적인 광 선로의 길이를 줄이는 특징을 갖는다.

PON은 기업 및 SOHO, 일반 가정에까지 광섬유 기반의 초고속 서비스를 제공하는 광가입자 구축방식의 하나로, 광케이블에 광소자(Passive Optical Splitter)를 사용해 하나의 OLT(Optical Line Termination)가 여러 ONU(Optical Network Unit)에 접속할 수 있게 하는 방식이다. 여기서 중요한 개념이 스플리터라는 것인데, 이는 광을 통해 전송되는 신호를 음성과 데이터 트래픽으로 분리하는 전용 장비다.
PON은 센터에서 접속자까지 일대일로 연결하는 방식에 비해 일정거리까지는 하나의 광선로를 깔고, 접속점(ONU)을 중심으로 여러 개로 회선을 분배할 수 있기 때문에 통신망 구축 비용이 상대적으로 저렴하다는 장점을 가지고 있다.

PON은 구현하는 기술 방식별로 가입자와의 정보교환을 위한 전송 방식에 따라 ATM 기반 PON(ATM-PON), 이더넷 기반 PON(E-PON), WDM 기반 PON(WDM-PON) 등으로 나뉜다. 표준화 단계를 보면 ATM-PON이 가장 먼저 등장했으며, 이더넷 PON의 발전이 계속되고 있다. 더불어 WDM PON은 PON의 가장 종착점이라고 할 수 있다.
ATM-PON은 데이터/음성 수용, QoS의 장점을 가지지만, 622Mbps 이상의 광대역화가 힘들다는 단점이 있다. 이더넷-PON은 1.25G bps이상의 광대역화 장점을 가지지만, 음성 수용과 QoS를 보장하기 힘들다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 ATM-PON 업체들은 PON에서 WDM(Wave length Division Multiplexing)을 구현하고 있고, 이더넷-PON 업체들은 더욱 고속화/광대역화를 구현하고, MPLS(MultiProtocol Label Switching)를 도입해 음성과 QoS 문제를 극복하려고 하고 있다. 특히 IP 트래픽을 전달하는 데는 ATM-PON 보다 더 경제적인 기술이라는 점이 부각됐다.
WDM-PON은 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 기법을 도입해 상하향 채널을 위해 다수의 독립된 파장을 제공하는 PON의 궁극적 진화 구조라고 할 수 있다. PON에 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 기술을 접목시키는 것은 크게 두 가지 방향으로 발전하고 있다. 하나는 단일 선로에 여러 파장을 전송하면서 분기율을 높이기 위한 것이고, 다른 하나는 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식의 업스트림 대역폭 제한을 극복하기 위해 WDM 방식을 쓰는 것이다.
PON의 최신 기술 동향에 대해서는 이번 호부터 연재되는 FTTH 강좌를 참조하기 바란다.