기본이론 - 정보전송(8) - UTP, 광케이블, 전자기파

아래 내용중 중요한 개념과 단어 설명은 TTA 한국정보통신기술협회 및 용어 설명 사이트를 참고하였습니다.

wiki와 copilot의 도움도 받았습니다.

https://terms.tta.or.kr/main.do

http://www.ktword.co.kr/index.php

 

1. UTP, STP
2. Coaxial Cable
3. Optical fiber
4. 전자기파

 

1. UTP / STP

  트위스티드 페어(twisted pair→꼬인 한 쌍(雙)의) 케이블링은 두 줄의 동선을 꼬아 하나의 도선에

피복한 방식을 일컬으며 외부 원천으로부터 오는 전자파 장애(EMI)를 억제하는 것이 그 목적이다.

다른 말로 꼬임 쌍선이라고도 한다. 비용이 저렴한편이나 광케이블, 동축케이블보다 대역폭이 좁다.

 

   (1) UTP (Unshielded Twisted-Pair) cable

      비차폐 연선은 실드가 없는 연선.  전화선이나 이더넷 등에 많이 쓴다.

      처리가 간단하고 값이 싸서 빠른 전송이 필요 없는 이더넷의 랜 용도에 표준으로 쓰이고 있다.

      케이블이 유연하여 다루기 쉽지만, 거리는 100m로 제한된다. 케이블의 길이는 길수록 손실이 증가한다.

출처 : https://www.firewall.cx/networking/network-cabling/network-cabling-utp-st.html

 

카테고리	최대 전송 속도	최대 대역폭	최대 거리 (GbE 기준)용도	특징
Cat 3	10 Mbps	16 MHz	100m	구형 전화선 및 10BASE-T 이더넷
Cat 5	100 Mbps	100 MHz	100m	100BASE-TX, 현재는 거의 사용되지 않음
Cat 5e	1 Gbps	100 MHz	100m	향상된 Cat5, 기가비트 이더넷 기본
Cat 6	1 Gbps (최대 10 Gbps*)	250 MHz	100m (10 Gbps는 55m)	더 나은 차폐, 고속 네트워크에 적합
Cat 6a	10 Gbps	500 MHz	100m	Cat6 개선형, 외부 간섭에 강함 (보통 차폐됨)
Cat 7	10 Gbps	600 MHz	100m	S/FTP 구조, 고급 차폐. 표준화는 불완전함
Cat 8	25~40 Gbps	2000 MHz	30m	데이터센터용, 고속 단거리 통신에 적합

  (2) STP (Shielded Twisted-Pair) cable

      차폐 연선은 실드가 있는 연선. 신호 간섭이 많은 공장이나 야외, 전자기파 장해가 예상되는 발/변전소등에서 사용한다.

     또 빠른 통신 속도가 필요한 곳에 쓰인다. 유럽에서는 STP가 주로 쓰이며 UTP는 거의 보급되어 있지 않다.

     알루미늄 호일 등을 사용하여 차폐 시켰다.

     UTP 보다 부피가 크고 휘어지지 않아 다루기 어렵다.

출처 : https://community.fs.com/encyclopedia/stp-cable.html

 

     * RJ-45 : UTP 케이블 접속에 사용되는 8회선-4pair 용 모듈러 형태의 잭, LAN선 꼬다리

     * Straight cable : 다이렉트 케이블, 이종 장비간 연결시 사용. 양쪽 커넥터 색상을 동일하게 연결됨.

     * Cross cable : 동종 장비간 연결시 사용. 각각의 랜선이 크로스로 연결됨

 

출처 : https://www.computercablestore.com/what-are-ethernet-crossover-cables

 

 

2. Coaxial cable (동축케이블)

  동축 케이블(coaxial cable or coax)이란 중앙의 절연된 구리선을 관상(管狀)의 전도체가 둘러싸고 있는 전송 매체이다. 즉, 전송선로의 일종으로, 중심에 초의 심지와 같이 도체가 있고, 그 주변을 둘러싸는 높은 유전상수를 갖는 유연한 유전체와 다시 이를 감싸는 도체망으로 구성된 케이블을 말한다. 여기서 동축이란 말은 전류가 흐르게 되는 도체의 축이 같기 때문에 온 말이다. 이상적인 동축케이블은 이에 의해서 생기는 전자기장이 오직 유전체 부분에서만 생기게 된다.

CATV, CCTV 등에 사용된다.

출처 : https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/coaxial-cable-illustrated

 

  Outside insulation : 외피

  Copper mesh : 차폐용 쉴드 (구리 또는 알루미늄)

  Insulation : 절연체

  Copper wire : 구리도선

  

  장점 : 외부의 간섭이 적음. 전력손실이 적음. 주파수 특성이 우수하다.

  단점 : 다루기가 어렵다. 전력이 제한된다. 고주파 신호 전송시 손실이 크다.

 

  기타 : 전파속도가 빠르기 때문에 에코 억제기가 필요없다.

            Twisted Pair cable보다 누화에 강하지만 저주파일때 누화 특성이 나빠져 60hz 이하에서는 사용하지 않는다.

 

 

3. Optical fiber (광섬유 케이블)

  광케이블(光cable, optical cable)이란 광섬유를 이용한 하나의 통신 매체이다.

 광케이블은 빛을 이용하는 통신 방식이기 때문에 전기신호를 사용하는 통신방식보다

 자료 전송속도가 수십 배로 빠르다.

 이를 위해 FTTH방식의 네트워크를 새로 구축해야 한다.

 전반사의 원리로 빛을 전파시켜서 데이터를 전송한다.

출처 : https://www.vcelink.com/blogs/focus/fiber-optic-cable-types

 

  전반사의 원리 ==> 스넬의 법칙 : 입사각이 임계각보다 클 경우 굴절되지 않고 전반사가

 일어나며 신호가 전달된다.

 

  장점 : 대용량 고속 전송이 가능, 장거리 전송 가능, 가볍다. 전자기 유도 현상이 없다.

  단점 : 제조 및 접속이 어렵다. 외부 충격에 약하다. 분산이 발생한다. 비싸다.

  기타 : 광섬유 자체에는 손실이 거의 없지만 접속 및 설치시 발생하는 손실이 크다.

            손실 ==> 전송 거리를 제한하는 요소

            분산 ==> 전송 속도를 제한하는 요

      출처 : https://ko.oadm-cwdm-dwdm.com/info/what-s-the-difference-between-smf-and-mmf-72012883.html

 

    SMF(Single Mode Fiber) : 

                장거리 전송에 사용. 수평으로 광 신호를 직접 전송.

                대용량, 고속, 모드간 간섭X

                가격이 비쌈, 제조 및 접속이 어려움

    MMF(Multi Mode Fiber) :

                주로 건물이나 데이터 센터와 같은 근거리 통신에 사용.

               소용량, 저속, 모드간 간섭O

               가격이 저렴, 제조 및 접속이 쉬움

 

    개구수 (Numerical Aperture, NA) :

               빛 집광 능력을 나타냄

               광학계의 주요 성능 특성 값을 나타냄

               넓은 범위의 입사각(최대 수광각) 내로 입사시킬 수 있는 능력

               그 값이 클수록 더 많은 광선속의 집속,전달,이용이 가능

 

4. 전자기파 (Electromagnetic Wave)

  - 개념 : 공간에서 에너지를 전달하는 파동
             서로 수직으로 진동하는 전기장,자기장이 결합된 에너지 형태의 파동

  

  -  전자기 복사선의 원천 : 가속 전하
     - 정 전기장의 원천은 전하 이나 만일 이 전하(charge)의 흐름이 

       시간에 따라 가속(또는 감속) 변화하면, 즉, 시변 전류가 흐르면 이는

       시변 자계를, 이는 차례로 시변 전계를 발생시킴.
     - 이때 시변 전계 및 시변 자계는 원인-결과를 이루며(결합하며) 서로 직각으로 

       상호 생성관계를 갖으며 주기적 파동으로 공간 전파 및 에너지 전달하는데,

       이를 전자기파라고 함
 

<설명 출처 : https://emf.kca.kr/web/overview/classification.do>
  - 적외선(Infrared rays, 赤外線)
전자파 중에서 가시광과 밀리파 사이에 있고 파장이 대략 0.7~수백 mm의 범위에 드는 빛으로 파장 1mm 부근을 발광하는 반도체 레이저가 광통신에 이용.

  - 가시광선(빛; Visible light, 可視光線)
인간의 눈으로 느낄 수 있는 400~700nm의 파장을 가진 광선. 400nm 이하의 짧은 파장을 자외선, 700nm 이상의 긴 파장을 적외선으로 분류.

  - 자외선(Ultraviolet ray, 紫外線)
보랏빛보다 파장이 짧고 눈에 보이지 않는 복사선(輻射線)으로 화학작용이 강하여 피부가 화상을 입거나 손상되어 변색의 원인이 되며 읽기용 기억 장치(ROM) 속에 있는 기억 내용의 삭제에도 이용.

  - X선(X-rays, -線)
핵 밖에서 방출되는 파장이 짧고 투과력이 강한 방사선. 물질을 잘 투과하여 재료의 시험이나 의학용으로 사용. 발견자의 이름을 따라 뢴트겐(Rontgen)선이라고도 함. 파장이 10~0.001nm 범위의 전자파로서 투과력이 높기 때문에 형광, 전리 및 사진 작용이 있다.

  - 감마선(Gamma ray, -線)
방사성 원소로부터 나오는 전자파의 한 가지. X선보다 파장이 짧고, 투과 능력은 크지만 이온화 작용, 사진 작용, 형광 작용은 훨씬 약하다.

 

출처 : https://emf.kca.kr/web/overview/classification.do