데이터통신 유선매체의 이해

심채운·2023년 7월 12일
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학점은행제 컴공

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트위스티드 페어 케이블

두 개 이상의 구리 도선이 꼬아진 모양이며 보통 간단한 외부 피복에 한 쌍 이상의 전선을 꼬아놓은 형태로 구성된다.

동축 케이블

아날로그 신호와 디지털 신호를 전송할 수 있으며 중앙의 도선을 플라스틱 절연체가 감싸고 있으며 외부의 전류로부터 보호하기 위하여 싸고 있고 외부 구리망 위에 최종적으로 플라스틱 절연체가 덮고 있는 구조로 이루어졌다.

광 케이블

석영 등을 소재로 한 광섬유를 몇 백 가닥씩 묶어 케이블로 만든 것이며 매우 가는 유리섬유를 이용해 정보를 보내는 것으로 넓은 대역폭을 가지며 전송속도가 매우 높고 오류가 적다. 빛을 이용해 정보를 보내기 때문에 전기적인 간섭을 받지 않는다.

트위스티드 페어 케이블

전송매체란

  • 전기신호의 전송을 위해서는 전송회선이 되는 매체가 필요함
  • 정보를 실제로 전송하는 물리적인 통로
  • 유선매체
    • 장비 간의 연결 통로를 제공하는 선 형태의 전송수단
    • 물리적 도체를 기반으로 전자기적 또는 광학적 신호를 전송
  • 종류
    • 트위스티드 페어 케이블 (Twisted-Pair Cable)
    • 동축케이블(Coaxial Cable)
    • 광 케이블(Optical-fiber Cable)

트위스티드 페어 케이블이란

  • 두 개 이상의 구리 도선이 꼬아진 모양이며 보통 간단한 외부 피복에 한 쌍 이상의 전선을 꼬아놓은 형태
  • 물리적 구조
    • 일반적으로 두 개 이상의 꼬아진 구리 도선으로 구성
    • 각각을 접지선과 신호선으로 구분하기 위해 특정 색깔의 플라스틱으로 절연하고 있음
    • 케이블 안의 특정 도선을 색깔 있는 플라스틱으로 피복함으로써 도선이 어느 쌍에 속하는지 구별 가능
    • 동선의 굵기 : 0.016~0.036인치 정도
  • 전송 특성
    • 서로 꼬임선(Twisted Pair)이 되도록 구성함으로써 신호 간의 간섭효과를 최소화
    • 각 쌍은 1인치 당 꼬인 횟수가 서로 다르도록 구성하여 전자기적 간섭을 최소화 함
    • 거리, 대역폭, 전송률에 있어서 많은 제약이 있고, 또한 간섭이나 잡음에 매우 민감함
  • 종류
    • 외부의 전계, 자계 또는 다른 전송선에서 유도되는 전계, 자계로 부터 영향을 차단하기 위해 얇은 금속 박막으로 둘러 쌓여 있음
    • 금속 박막에 의한 차단 유무에 따라 구분됨
      • UTP(Unshielded TP) 케이블
        • 8가닥이 4개의 쌍의 꼬임선으로 되어 있음
        • 8가닥이 서로 다른 색으로 되어 있으며 각 색마다 번호가 지정되어 있음
        • 꼬인 선을 금속 박막에 의한 차단 없이 최종 외부 피복으로 감싼 구조
        • 회선의 성능에 따라 Category 1(CAT.1)~ 7등급(CAT.7)으로 나눔
        • 등급에 따라 상이한 전송속도와 전송거리를 제공함
        • 주로 가정이나 회사에서 랜(LAN) 구축 시 사용되는 케이블
        • 가정까지 100Mbps를 제공하게 되면서 CAT.5을 주고 사용했으나 최근에는 CAT.5E가 보급화 됨
        • 현재 가정이나 회사에서 랜 케이블 구축 시 가장 많이 보급된 케이블은 CAT.5E 임
        • CAT.5E가 기가비트 이더넷을 구축하기 위한 케이블로 사용할 수 는 있으나, 속도와 거리에 있어서 제한적이기 때문에 기가비트 이더넷을 구축하기 위해서는 CAT.6 이상 되는 케이블을 사용해야 함
        • 최근에는 10기가비트 이더넷의 보급으로 인해 이를 지원하는 CAT.7 케이블을 사용하고 있음
        • 특히 CAT.7 케이블은 STP와 FTP 케이블이 결합된 구조로 되어 있음
        • 특징
          • 유연하며 설치가 쉬움
          • RJ-45 커넥터를 사용
          • 가격이 싸고 사용하기 쉬움
          • 최대전송거리 100m에 20~100 MHz 의대역폭을 제공(Cat. 5E 기준)
      • STP(Shielded TP) 케이블
        • UTP 케이블의 외부 피복 내에 외부 전자기 간섭으로부터 보호를 위해서 각 쌍들마다 얇은 금속 박막으로 둘러싸여 있으며 이 막은 땅에 접지됨
        • 초기 랜에서 많이 사용 되었으나 점차 UTP 케이블로 대체되고 있음
        • 특징
          • UTP 케이블의 외부 피복 내에 외부 전자기 간섭으로부터 보호를 위해 각 쌍들마다 얇은 금속 박막으로 감싸고 이 막은 땅에 접지
          • UTP에 비해 비쌈
          • 외부 전류로부터의 보호를 위해 사용되는 금속 박막을 접지 시키기 위해 특별한 커넥터를 사용하여 설치가 복잡
          • 보통 16 Mbps로 동작하며 100m 케이블에서 155Mbps까지 동작가능
          • 백본의 최대 사용 길이는 100m
          • 금속 박막에 의해 외부로부터의 간섭을 거의 받지 않음
      • FTP(Foiled TP) 케이블
        • STP 케이블과 같이 각 쌍마다 은박 쉴드로 보호하여 외부 간섭으로부터 보호하는 케이블
        • 8가닥의 케이블 전선과 함께 어스선(접지선)이 추가로 존재
        • UTP 케이블에 비해 좀더 나은 성능을 보여줌
        • 제작이 UTP 케이블보다 어렵고 주로 공장이나 PC방, 건물의 배선 작업 등 전문적인 장소에서 사용하는 케이블
        • UTP와 STP/FTP의 비교
          • STP케이블은 가격이 UTP 케이블보다 비싼 만큼 성능면에서는 월등히 뛰어나지 못하고 설치의 불리함 때문에 특수한 경우에 사용

동축 케이블

  • 동축 케이블이란?
    • 디지털 신호와 아날로그 신호를 모두 전송할 수 있음
    • 트위스티드 페어 케이블보다 높은 전송용량을 가짐
    • 컴퓨터 통신 시스템간의 연결, 근거리 통신망, 장거리 전화망, CATV 등에 사용
    • 감쇄, 열잡음, 상호잡음변조 등에 따른 제약이 있어서 장거리 전송 시 수 km마다 리피터 필요
    • 높은 주파수를 사용할수록 리피터의 사용이 더욱 필요하게 됨
  • 물리적 구조
    • 중앙의 도선을 플라스틱 절연체가 감싸고 있으며 외부의 전류로부터 보호하기 위하여 싸고 있는 외부 구리망 위에 최종적으로 플라스틱 절연체가 덮고 있는 구조
    • 중앙 내부 도선을 외부 구리망이 감싸고 있기 때문에 외부의 전기적 간섭을 적게 받음
  • 특징
    • 외부와의 차폐성이 좋아서 간섭현상이 적음
    • 전력손실이 적음
    • 트위스티드 페어에 비해 높은 주파수에서 빠른 데이터 전송이 가능
    • BNC 라는 원통형 커넥터 사용하여 노드 연결
    • 바다 밑이나 땅속에 묻어도 성능에 큰 지장이 없음
    • 전력손실이 적으며 넓은 대역폭과 빠른 전송 특성으로 인해 수백 Mbps의 고속 통신선로로 많이 이용되고 있음

광 케이블

  • 광 케이블이란?
    • 석영 등을 소재로 한 광섬유를 몇 백 가닥씩 묶어 케이블로 만든 것
    • 매우 가는 유리섬유를 이용해 정보를 보내는 것으로 넓은 대역폭을 가지며 전송속도가 매우 높고 오류가 적음
    • 빛을 이용해 정보를 보내기 때문에 전기적인 간섭을 받지 않음
    • 내구성이 상당히 좋음
    • 광섬유를 이용하여 정보를 전송하는 것을 광통신이라 함
    • 광통신을 수행하기 위해서는 광신호를 발생시키기 위해 광섬유의 한쪽 끝에 레이저나 LED(Light-Emitting Diode)같은 광원을 위치시키고 다른 한쪽에는 광 탐지기를 위치 시킴
  • 광섬유 구조
    • 코어(Core)와 클래딩(Cladding) 그리고 코팅(Coating) 부분으로 구성됨
    • 빛이 광섬유를 통과하여 나갈 때 코어를 따라 신호가 이동하면서 클래딩에서 반사되는 과정을 반복하면서 빛의 전송이 이뤄짐
    • 보통 합성수지로 만든 피복으로 코팅하여 코어와 클래딩을 보호함
    • 직경 및 모드 수에 따라 단일모드 케이블과 다중모드 케이블로 구분되며 모두 빛의 전파와 반사, 굴절을 이용함
    • 코어(Core)
      • 높은 굴절률의 투명한 덮개로 빛이 통과하는 통로 역할
    • 클래딩(Cladding)
      • 코어보다 낮은 굴절률의 투명한 덮개로 코어 외부를 싸고 있으며 빛을 반사
    • 코팅(Coating)
      • 코어와 클래딩을 보호하기 위해 합성수지로 만든 피복을 이용해 외부를 감쌈
  • 광섬유의 종류
    • 하나의 광섬유에 전송하는 빛의 모드 수에 따라 단일모드와 다중모드로 나뉨
    • 가는 줄(현)을 진동시키면 현의 길이 등으로 결정되는 기본파(기본모드)와 그 정수배의 파형이 발생함
    • 광섬유 내부 광 신호의 진행도 이와 같은 형태임
  • 광섬유의 특징
    • 넓은 대역폭(3.3GHz)을 제공하며 외부 간섭에 영향을 받지 않음
    • 태핑(Tapping)이 어려워 네트워크 보안성이 큼
    • 아주 빠른 전송속도(데이터 전송의 경우 약 1Gbps)
    • 매우 낮은 전송 에러율
    • 케이블의 크기가 상대적으로 작고 가벼움
    • 설치 시 고도의 기술이 요구됨
    • 전기가 아닌 빛의 펄스형태로 정보 전달
    • 광 송신기는 DTE에서 사용되는 정상적인 전기신호를 광 신호로 변환하고 광 수신기는 역으로 변환
    • 구리선에 비해 가격이 비싸고 설치,유지, 보수가 어려움
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불가능, 그것은 사실이 아니라 하나의 의견일 뿐이다. - 무하마드 알리

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