DOCSIS란 무엇일까? 기가비트 케이블 인터넷을 현실로 만드는 기술

지금은 기가비트 인터넷의 시대입니다. 하지만 미국 가구의 90% 이상이 동축케이블(코액시얼) 인터넷으로 연결되어 있는 반면, 광섬유를 이용할 수 있는 지역은 25%에 불과해 아직 모두가 그 혜택을 누리고 있지는 못합니다. 그런데 2015년 말부터 일부 기존 케이블 인터넷 회선에서 배선 공사 없이 몇 가지 장비만 교체하는 것만으로 초당 수 기가비트에 달하는 대폭적인 속도 향상이 이뤄지기 시작했습니다. 그 비결은 2013년부터 존재해 온 표준 DOCSIS 3.1입니다. 더 많은 인터넷 사업자(ISP)가 장비를 업그레이드하면서, 몇 년 후에는 실제 광섬유를 기다리지 않고도 광통신급 속도를 누리는 사용자가 대부분이 될지도 모릅니다.

DOCSIS란 무엇인가?

Data Over Cable Service Interface Specification, 줄여서 DOCSIS는 쉽게 말해 "케이블 인터넷이 작동하는 방식"을 정의한 규격입니다. DOCSIS 1.0은 1997년 CableLabs가 개발했으며, 이후로도 끊임없이 발전하여 세대가 거듭될 때마다 더 빠르고 전력 효율도 높아졌습니다.

복잡한 물리학적 원리까지 들어가지 않더라도, DOCSIS 표준의 작동 방식은 다음과 같습니다. 케이블 헤드엔드(국)가 ISP의 광섬유 네트워크에서 신호를 받아 동축케이블이 전송할 수 있는 형태로 변환하고, 이를 '라스트 마일' 구간의 동축케이블을 통해 사용자에게 전달합니다. 신호는 사용자의 케이블 모뎀에 도착하며, 사용자는 모뎀을 통해 데이터를 다시 국으로 보내 재변환할 수 있습니다. 케이블 내부에서는 DOCSIS 표준이 업스트림(송신)과 다운스트림(수신)에 어떤 주파수를 사용할지 결정합니다.

전체 구조를 고속도로(케이블)와 차선(주파수 대역)에 비유해 볼 수 있습니다. DOCSIS는 각 방향으로 몇 개의 차선을 열지(물리적 주파수 계층), 교통량을 어떻게 흘려보낼지(미디어 액세스 제어, 즉 소프트웨어 계층)를 정하는 규칙의 집합입니다. 새 버전이 나올 때마다 고속도로는 더욱 효율적으로 정비되고, 차량 하나가 실을 수 있는 승객(데이터)의 양도 늘어납니다. 또한 고속도로가 항상 같은 물리적 공간(동축케이블)에 있기 때문에, 진입로와 출구 같은 몇 군데 핵심 지점만 업그레이드하면 교통 패턴, 즉 비트의 흐름을 개선할 수 있습니다.

DOCSIS 3.1 vs DOCSIS 3.0

새 표준의 핵심은 당연히 더 빠른 속도입니다. 그렇다면 지난 세대에 걸쳐 DOCSIS는 어떻게 빨라져 왔을까요?

2013년 공개된 DOCSIS 3.1은 몇 년 뒤인 2015년 말에야 사용자들에게 적용되기 시작했습니다. 2018년 현재도 전 세계적으로는 초기 단계에 머물러 있습니다. 하지만 몇 가지 핵심 개선 덕분에 성능 면에서 큰 도약을 이룰 잠재력을 지니고 있습니다. 쉽게 말해 3.1은 고속도로에 한 번에 더 많은 승객을 태울 수 있고, 차선도 추가할 수 있습니다. 조금 더 기술적으로 설명하면, 더 높은 주파수 대역을 활용하고, 데이터 스트림을 여러 개로 분할해 각 주파수 대역을 최대한 활용하며, 패킷 큐잉(packet queuing)을 개선해 데이터가 케이블에 들어가기까지 기다리는 시간을 줄임으로써 지연(latency)을 낮췄습니다. 요컨대 DOCSIS 3.1 이후 버전은 같은 공간에 더 많은 데이터를 담을 수 있어 상·하행 속도가 모두 향상됩니다.

게다가 DOCSIS 3.1은 하위 호환성을 갖추고 있어 3.0에서 3.1로의 전환이 점진적으로 이루어질 수 있습니다. ISP는 자사 장비만 먼저 3.1로 교체하고, 사용자 장비는 3.0 표준 그대로 두었다가 사용자가 원할 때 업그레이드하도록 할 수 있습니다.

DOCSIS 풀 듀플렉스와 DOCSIS 4.0

DOCSIS 3.1이 아직 본격적인 대중화를 이루지 못했지만, CableLabs는 이미 2019년경 출시될 수 있는 DOCSIS 3.1 풀 듀플렉스(Full Duplex) 표준을 마무리하고 있습니다. DOCSIS 4.0에 대한 이야기도 나오고 있으나, 이는 아직 먼 미래의 일입니다.

이름 그대로 풀 듀플렉스는 업스트림과 다운스트림이 모두 가용 주파수의 전체 범위를 사용할 수 있게 해줍니다. 전화기가 양방향(듀플렉스) 통신의 좋은 예입니다. 전화기로는 두 사람이 동시에 말하면서 서로의 목소리를 들을 수 있지만, 무전기처럼 한 번에 한 사람만 말할 수 있는 것이 아니죠. 이는 동축케이블을 업스트림 채널과 다운스트림 채널로 나누는 대신, 어느 채널이든 어느 방향으로든 데이터를 전송할 수 있다는 의미입니다. 그 결과 업로드 속도가 다운로드 속도와 동등해질 수 있으며, 이론상으로는 양방향 모두 최대 10Gbps까지 가능합니다.

광섬유는 잊으세요! 압도적으로 빠른 케이블 인터넷은 언제?

아쉽게도 DOCSIS 3.1은 여전히 초기 단계에 있으며, 많은 ISP가 천천히 전환하면서 높은 요금을 부과하고 있습니다. 서비스가 제공되는 지역에서는 다운로드 1~2Gbps, 업로드 최대 1Gbps를 받을 수 있어 광섬유의 강력한 경쟁자가 됩니다. 하지만 속도에는 값이 따릅니다. 케이블 사업자들은 가능한 한 수익을 극대화하려 하기 때문에, 현재 대부분의 지역에서 요금은 광섬유와 맞먹거나 그 이상입니다. 다만 이미 많은 사용자에게 케이블 인프라가 깔려 있다는 점을 감안하면, DOCSIS 3.1이 결국 광섬유보다 더 많은 사용자에게 서비스를 제공하게 될 가능성이 높으며, 고속이 표준이 되면 요금도 내려갈 것으로 기대됩니다.

결론: 인터넷하기 좋은 시대

세계가 DOCSIS 3.1을 언제 맞이하든, DOCSIS 3.0과 초기 광섬유의 시대에 살아가는 것도 나쁘지 않습니다. 광대역이 보급된 대부분의 지역에서는 다운로드 속도에 대해 크게 불만을 가질 일이 없고, 더 빠른 업로드도 곧 찾아올 것입니다. 모든 기술 진화가 그렇듯 완성까지는 시간이 걸리겠지만, 광섬유, DOCSIS 3.1, 저궤도 위성 인터넷까지 더해지면 연결성의 미래는 충분히 밝아 보입니다.