[네트워크] 네트워크의 물리 매체

 

서론

이번 게시글에서는 네트워크에 접속하기 위해 사용되는 물리 매체에 대해 한번 정리해 보겠습니다. 목차 구성은 아래와 같습니다.

• 꼬임 쌍선(twisted-pair-cable)
• 동축케이블
• 광섬유
• 지상 라디오 채널
• 위성 라디오 채널

TMI지만 제가 군대에서 훈련 때마다 동축케이블이랑 얇은 선을 깔았는데 그 선의 명칭이 꼬임 쌍선(twisted-pair-cable)이었습니다.

 

1.  꼬임 쌍선(twisted-pair-cable)

꼬임쌍선(twisted-pair-cable)

가장 싸고 가장 많이 이용하는 전송 매체입니다. 이 선은 100년 넘게 전화망에서 이용하였고, 전화기에서 전화국 스위치까지 유선 연결의 99% 이상이 꼬임 쌍선(twisted-pair-cable)을 이용합니다. 이 선은 2개의 절연 동선이고, 각각은 약 1 mm의 굵기로 규칙적인 나선 형태로 배열됩니다. 이웃하는 쌍들 간에 전기 간섭을 줄이기 위해 선들이 꼬여 있고, 일반적으로 여러 쌍이 보호물에 싸여 한 케이블 안에 묶여 잇습니다. 이러한 한 쌍의 선이 하나의 통신 링크를 구성합니다.

UTP(unshielded twisted pair)는 빌딩의 컴퓨터 네트워크, 즉 LAN에 가장 많이 이용하는 매체입니다. 데이터 전송률은 10 Mbps에서 10 Gbps에 이르며 가능한 데이터 전송률은 전송선의 두께와 송신기와 수신기 사이의 거리에 따라 다릅니다.

 

2.  동축케이블

동축케이블

꼬임 쌍선(twisted-pair-cable)처럼 동축케이블은 2개의 구리선으로 되어 있으나 두 구리선이 평행하지 않고 동심원 형태를 이루고 있습니다. 이러한 구조와 특수 절연 및 차폐를 가진 동축케이블은 꼬임 쌍선보다 더 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있습니다. 동축케이블은 케이블 TV 시스템에 흔히 사용됩니다.

동축케이블은 유도 공유 매체(shared medium)로 사용할 수 있는데, 특히 여러 종단 시스템은 케이블에 직접 연결할 수 있고 모든 종단 시스템은 다른 종단 시스템이 전송하는 모든 것을 수신합니다.

 

3.  광섬유

광섬유

광섬유는 비트를 나타내는 빛의 파동을 전하는 가늘고 유연한 매체입니다. 단일 광섬유는 초당 100~100기가 비트에 이르는 놀라운 비트율을 지원할 수 있습니다. 이들은 전자기성 간섭에 영향을 받지 않으며 100 km까지는 신호감쇠 현상이 매우 적고 도청(tapping)하기가 어렵습니다. 이런 특성 때문에 광역 유도 전송 매체로 널리 이용하는데, 특히 해저 링크에 광섬유를 이용합니다.

세계 여러 나라의 많은 광역 전화 네트워크는 거의 광섬유를 사용합니다. 그러나 송신기, 수신기, 스위치 등 광 장비는 고가이므로 랜이나 가정처럼 근거리 전송에는 이용하기 어렵습니다.

 

4. 지상 라디오 채널

라디오 채널은 전자기 스펙트럼을 신호로 전달합니다. 라디오 채널은 물리 선로를 설치할 필요가 없고, 벽을 관통할 수 있고, 이동 사용자에게 연결성을 제공하고 먼 거리까지 신호를 전달할 수 있다는 장점이 있습니다. 

다만 라디오 채널의 특성상 전파 환경과 신호가 전달되는 거리에 많은 영향을 받습니다. 전파 환경을 결정짓는 요소들은 아래와 같습니다.

• 경로 손실(pass loss)과 섀도 페이딩(shadow fading, 신호가 먼 거리를 지나감에 따라 혹은 방해 물질을 통과함에 따라 신호 강도가 약해지는 현상),
• 다중 경로 페이딩(간섭 물체의 신호 반사 때문)
• 간섭(다른 라디오 채널이나 전자기 신호 때문)

 

5. 위성 라디오 채널

통신 위성은 지상 스테이션이라는 둘 이상의 지상기반 마이크로파 송신기/수신기를 연결합니다. 위성은 한 주파수 대역으로 전송신호를 수신하고 리피터를 이용하여 그 신호를 재생하며, 그 신호를 다른 주파수의 대역으로 전송합니다. 위성은 초당 기가비트의 전송률을 제공할 수 있습니다. 통신에는 아래의 두 가지 위성이 이용됩니다.

• 정지 위성(geostationary satellite)
• 저궤도 위성(low-earth orbiting satellite)

정지 위성은 지구 위 일정 위치에 영원히 머무르는데, 지상 36,000 km에 위성을 쏘아 올려 그곳에 머무르게 합니다. 지상 스테이션에서 위성을 거쳐 다시 지상 스테이션에 이르는 이러한 먼 거리는 280 msec의 긴 시호 전파 지연을 일으킵니다. 그럼에도 불구하고 수백 Mbps의 속도로 작동하는 위성 링크는 DSL 접속 혹은 케이블 기반 인터넷 접속을 할 수 없는 지역에서 주로 이용됩니다.

저궤도 위성은 요즘 핫한 스페이스 x의 스타링크를 예로 들 수 있습니다. 지구에 가깝게 위치하고 지구 위 한 곳에 고정되지 않고 달이 지구를 돌듯이 회전하며 지상국뿐만 아니라 서로 통신할 수 있게 합니다.