2.2 LAN 카드와 LAN 케이블

2.2.1 LAN 카드​

LAN(Local Area Network) 카드 또는 NIC(Network Interface Card) 라고 불리는 장비는 컴퓨터 내부의 데이타를 네트워크의 전송로에 전기신호로 변화 송수신하는 장치이다. OSI 7 계층 모델에서 제 1계층(물리 계층)과 제 2계층(데이터 링크 계층)에 속함을 “1.2 프로토콜”에서 언급된 바 있다.

접속되는 케이블의 종류에 따라 그 인터페이스가 일치해야 한다. 아래 그림은 UTP 케이블이 접속되는 LAN 카드 그림이다. 요즘은 PC의 메인보드에 내장되어 이러한 장치를 직접 사서 쓰는 경우는 드물다.

위 그림에서 보듯이 LAN 카드의 인터페이스 형태는 RJ45잭(모듈러 잭)이며, UTP 케이블에 RJ45잭을 연결하여 이 장치와 연결됨을 볼 수 있다.

여기서 MDI라는 것을 알아두자면 MDI는 Medium Dependent Interface의 약자로서 연결 선로에 따른 LAN 카드의 인터페이스 형태 변화가 변화함을 의미한다. 예를들면, 전송 매체로 동축케이블이 사용되면 MDI 인터페이스는 동축케이블이 연결되는 구조로 바뀌게 된다.

LAN 카드는 유/무선 통신 및 통신 속도에 따라 아래와 같이 다양한 종류가 있다.

• 10BASE-5, 100BASE-2
  동축케이블을 전송매체로 사용하는 LAN카드
• 10BASE-T, 100BASE-TX
  TP(Twisted Pair) 케이블을 전송매체로 사용하는 LAN카드
• 기가비트 이더넷(1000BASE-T)
  TP를 사용하는 기가비트 이더넷을 지원하는 LAN카드
• 통합 LAN 컨트롤러
  메인보드 내장형 LAN 칩셋이 적용된 PC가 많이 보급되고 있다. 그러나, 서버나 고성능 워크스테이션에서는 별도의 고속 LAN 카드(10Gbps 이상)를 말한다.
• USB-C/Thunderbolt 이더넷 어댑터
  노트북의 두께가 앏아지면서 RJ45 인터페이스를 없애고 외부에 LAN 칩셋을 적용한 어댑터를 USB-C/Thunderbolt에 연결해서 사용하는 이더넷 어댑터.
• 와이파이(WiFi) 칩셋 또는 어댑터
  케이블의 연결 없이 무선으로 네트워크를 연결하는 WiFi 칩셋 또는 어댑터.

2.2.2 케이블​

통신망의 주체인 노드들을 연결하는 연결 매체이다. 통신 데이터의 신호 처리 방식에 따라 다음과 같이 구분된다.

• Baseband 방식
  디지털 신호를 전송하기 위하여 전송선의 전체 대역폭을 단일의 고속 채널로 사용한다. 따라서 신호들을 다중화 하기 위해서는 시분할 다중화 방식이 사용된다.​
• Broadband 방식
  아날로그 전송방식으로 전송선의 전체 대역폭을 여러 개의 서브채널로 나누어 다양한 종류의 데이터를 동시에 전송 할 수 있다. 데이터의 다중화에는 주파수 분할 다중화 방식이 사용된다.

컴퓨터 네트워크에 사용되는 케이블은 크게 세 가지 종류로 구분된다. 전통적인 이더넷이나 토큰 버스 등에 사용되던 동축케이블, 주로 허브와 함께 사용되는 꼬임선 그리고 광대역의 백본에 사용되는 광케이블이 있다.​

(1) 동축케이블​

10 BASE 5

굵은 동축케이블로 thick cable이라고도 불리며, 전송속도 10 Mbps와 최장거리가 500m가 가능하다. 안전성 있는 데이터 전송과 긴 전송 거리를 보장하므로 잡음이 많거나 규모가 큰 공장 등의 토큰 버스 LAN 구축에 주로 사용된다. 각 노드마다 트랜시버를 설치하여 전송선의 특성 임피던스 매칭으로 반사파를 최소화시켜야 한다.

일반적으로 동축케이블은 관 모양(Tube 모양) 내부에 구리선을 두어 신호를 전파하고 이를 둘러싼 차폐막이 외부신호의 유입 또는 내부 신호의 유출을 방지하는 기능을 한다. 동축케이블은 고주파 특성이 좋으며, LAN에서는 특성 임피던스가 50Ω인 RG-58 케이블이 사용된다.

​

10 BASE 2

상대적으로 얇은 동축케이블이므로 thin cable 이라고도 불리며, 베이스밴드 방식으로서 10 Mbps의 전송속도로 별도의 연동 장비 없이 최대 200m 까지 연장 가능하다. 특히, 10 BASE 2 케이블은 설치가 용이하고 비용이 저렴하여 전통적인 버스 형태의 이더넷(Legacy LAN)에 사용되어 왔다. 그러나 케이블의 안정성이 떨어지고, 전송매체의 단절 시 전체 네트워크가 동작을 멈출 수 있다는 문제점 때문에 꼬임선 케이블로 대체되고 있다.

(2) 꼬임선 케이블(Twisted Pair)​

두 가닥씩 꼬아놓은 꼬임선을 가진 케이블을 말한다. IEEE 802.3의 10BaseT가 UTP를 사용한 표준이다. 10BaseT의 T는 Twisted Pair의 머리글자 ‘T’이다. 이 꼬임선은 차폐(shield) 유무 및 형태에 따라 UTP(Unshielded Twisted Pair), STP (Shielded Twisted Pair)로 나뉜다. 또한 STP는 FTP(Foiled Twisted Pair), S/UTP, 그리고 S/FTP(Screened Foiled Twisted Pair) 등이 있다.

UTP는 차폐막이 없으므로 잡음에 약하지만 굵기가 가늘고 값이 싸므로 많이 사용된다. 반면, STP는 차폐막이 있어 내잡음성이 우수하여, 전자기 노이즈가 심한 산업 현장, 데이터 센터, 병원 등에서 사용된다. 특히 STP는 S/FTP(Screened Foiled Twisted Pair) 케이블은 2개의 꼬임선 페어마다 차폐막(포일)을 두르고, 최외피는 메쉬(mesh)망으로 감는다. 이는 가장 비싸지만 내잡음성은 매우 우수하다.

​꼬임선 케이블은 특정한 에러 범위 안에서의 전송능력에 따라 다음과 같은 범주로 구분된다. (EIA/TIA 568 : 실내용 케이블에 대한 기준)

​(3) 광케이블(Optical Fiber Cable)

​광케이블은 레이저광을 이용하는 유리섬유 케이블로 빛을 통해 신호를 전달하므로 외부의 전자기적 간섭에 전혀 영향을 받지 않아 신뢰성이 대단히 높고 먼 거리까지 신호를 보낼 수 있으며, 높은 속도의 통신이 가능하다. 때문에 고압선 근처를 통과하거나, 비교적 먼 거리에서의 통신 또는 대용량의 정보를 전송할 때 주로 쓰인다. 그러나 케이블 및 관련 장비의 가격이 비싸고, 설치비용이 많이 들며, 증설이 어려운 단점이 있다.

광섬유는 빛이 전송되는 부분인 코어(Core), 빛이 광섬유 밖으로 새어 나가지 못하도록 하는 클래드(Clad) 및 광섬유를 보호하기 위한 코팅(Coating)으로 구성된다. 광섬유는 도파관에 실리는 빛의 모드에 따라 다중모드(Multi-Mode) 광섬유, 단일모드(Single-Mode) 광섬유로 분류할 수 있다.

빛은 광섬유 내에서 경계면에서의 전반사를 통해서 이동하는데 만일 다중모드(파장이 다른 여러 개의 빛)의 빛이 경계면에서 반사될 경우에는 반사각도가 다르므로 전송 경로의 차가 발생한다. 이것은 거리에 따라 증가하고 결과적으로는 신호 간의 간섭이 발생하여 신호의 세기를 줄이는 요인이 된다.

이에 반해 단일모드 광섬유는 전송 경로차이가 발생하지 않으므로 고속 및 장거리 전송에 바람직하다.

아래 광케이블의 최신 활용처를 정리하였다.

• FTTH(Fiber To The Home): 초고속 인터넷의 대중화를 가능하게 한 기술이다. 가정까지 광케이블을 직접 연결해서 인터넷 서비스를 제공한다.
• 데이터센터: 서버, 스토리지, 네트워크 장비가 광대하게 모여있는 장비 간의 지연 없는 데이터 교환을 담당한다.
• DAC & AOC: 랙 내부 또는 랙과 랙 사이의 짧은 거리에서 장비를 연결 할 사용되는 특수한 형태의 케이블이다. DAC(Direct Attach Cable)이며 전송 매체는 구리 케이블이고 AOC(Active Optical Cable)은 광케이블을 사용한다.
• MPO/MTP 커넥터를 가진 케이블: 여러개의 광케이블을 한데 묶어서 연결할 때 사용하는 케이블이다. 이를 통해 데이터센터 내에서 케이블 설치 공간을 획기적으로 줄이고, 작업 시간을 단축하며, 고밀도 네트워크 환경을 효율적으로 구축할 수 있게 되었다.

​(4) PoE(Power over Ethernet)

데이터와 전력을 하나의 이더넷 케이블로 전송하는 기술이다. 아래와 같은 주요 활용처가 있다.

ex) IP CCTV, 무선 AP, Voip 전화기, IoT 기기 등.