이더넷 기술의 발전 : Fiber-Mart.com

이더넷 기술의 발전

Fibermart
Wednesday 07 August, 2013
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네트워크 애플리케이션 중 가장 성숙하고 널리 사용되는 것은 이더넷입니다. 지난 25년 동안, 더욱 현대적인 네트워크 아키텍처와의 치열한 경쟁에도 불구하고 이더넷은 꾸준히 발전해 왔습니다. 지난 10년 동안만 해도 이더넷은 100Mbps, 1Gbps(약 1000Mbps), 그리고 10Gbps의 속도를 지원하도록 업데이트되었습니다. 현재 IEEE 802.3b 위원회에서는 40기가비트 및 100기가비트 이더넷을 표준화하고 있습니다. 40기가비트 및 100기가비트 이더넷은 100미터 이상 광섬유를 통해 구축될 예정이며, 최대 10미터 거리에서 UTP를 통해 사용할 수 있도록 하는 연구가 진행 중입니다. 이 글에서는 이더넷 기술 개발에 대한 지식을 제공합니다.

10Mbps 이더넷 시스템

최초의 이더넷 표준(Ethernet II)은 10Mbps의 속도로 작동했습니다. 다음 글에서는 당시 사용된 기술을 설명합니다.

10베이스-5

초창기 이더넷 버전은 표준 이더넷 케이블이라고 불렸지만, 일반적으로는 'thicknet'이라고 불리는 단단한 동축 케이블을 사용했습니다. thicknet은 유연성이 부족하고 노드를 설치하고 연결하기가 까다로워 사용하기 어려웠지만, 신뢰성이 뛰어나고 사용 가능한 케이블 길이가 500m에 달했습니다. 10Base-5 시스템은 이전 설치 환경에서 여전히 찾아볼 수 있으며, 일반적으로 백본 케이블로 사용되지만, 지금 당장 새로운 10Base-5 시스템을 설치할 이유는 거의 없습니다.

10베이스-T

10Base-T는 비차폐 연선 케이블을 통한 10Mbps 이더넷을 의미합니다. 최대 케이블 길이(네트워크 장치와 네트워크 카드 간)는 100미터입니다. 10Base-T 이더넷은 오늘날 널리 사용되지 않으며 100Base-T에 밀려났습니다. 10Base-T는 4쌍 케이블 중 두 쌍만 사용하지만, 향후 업그레이드나 다른 네트워크 아키텍처를 대비하여 8개의 핀을 모두 제대로 연결해야 합니다.

10베이스-F

광섬유 케이블을 통한 이더넷 사용에 대한 사양은 1980년대 초에 존재했습니다. 원래 광섬유 케이블은 단순히 두꺼운 케이블의 거리 제한을 초과하는 리피터를 연결하는 데 사용되었습니다. 원래 사양은 FOIRL(Fiber-Optic Inter-Repeater Link)이라고 불렸으며, 최대 1,000m(3,280피트) 길이의 광섬유 케이블을 사용하여 두 개의 리피터를 연결하는 것을 설명했습니다. 1980년대에 광섬유 리피터와 광섬유 케이블 비용이 크게 떨어졌고, 광섬유 케이블을 통해 개별 컴퓨터를 허브에 직접 연결하는 것이 더 일반화되었습니다. 원래 FOIRL 사양은 개별 컴퓨터를 염두에 두고 설계되지 않았기 때문에 IEEE는 일련의 광섬유 미디어 사양을 개발했습니다. 이러한 사양을 통칭하여 10Base-F라고 합니다. 오늘날 이렇게 느린 속도에서 광섬유를 사용하는 것은 드뭅니다.

10베이스-2

10Base-2는 가정 사무실, 교실, 연구실과 같은 좁은 공간에서 소수의 컴퓨터를 연결하는 데 여전히 훌륭한 방법입니다. 10Base-2 이더넷은 얇은 동축 케이블(RG-58/U 또는 RG-58 A/U)을 사용하여 컴퓨터를 연결합니다. 이 얇은 동축 케이블은 씬넷(thinnet)이라고도 합니다.

100Mbps 이더넷 시스템

802.3 이더넷의 100Mbps 버전은 100Base-TX, 100Base-T4, 100Base-FX를 포함하여 Fast Ethernet 시스템을 케이블로 연결하는 여러 가지 방법을 지정합니다.

100베이스-TX

100Base-TX 사양은 ANSI에서 개발한 물리적 매체 사양을 사용하는데, 이 사양은 원래 FDDI(ANSI 사양 X3T9.5)용으로 정의되어 트위스트 페어 케이블링 에 맞게 조정되었습니다 . 100Base-TX는 카테고리 5e 이상의 케이블링을 요구하지만, 네 쌍 중 두 쌍만 사용합니다. 8핀 모듈러 잭(RJ-45)은 10Base-T 이더넷과 동일한 핀 번호를 사용합니다.

100베이스-T4

100Base-T4 사양은 기존 카테고리 3 호환 시스템도 고속 이더넷을 지원할 수 있도록 100Base-T 사양의 일부로 개발되었습니다. 설계자들은 네 쌍의 케이블을 모두 사용하여 카테고리 3 케이블에서 100Mbps 처리량을 달성합니다. 100Base-T4에는 최소 카테고리 3 케이블이 필요합니다. 이러한 요구 사항은 100Mbps 기술로의 마이그레이션 경로를 용이하게 할 수 있습니다.

100베이스-FX

100Base-TX 구리 케이블과 마찬가지로 100Base-FX는 FDDI용으로 ANSI에서 개발한 물리적 매체 규격을 사용합니다. 100Base-FX 규격은 광섬유 케이블을 통해 100Mbps 이더넷을 사용할 수 있도록 개발되었습니다. 케이블링 시스템은 스타 토폴로지로 배선되지만, 100Base-FX는 버스 구조입니다.

기가비트 이더넷(1000Mbps)

1000Mbps 이더넷은 광섬유 케이블에서만 지원되었습니다. IEEE 802.3z 사양에는 세 가지 물리적 매체 옵션(PHY)에 대한 지원이 포함되어 있으며, 각 옵션은 서로 다른 거리와 통신 유형을 지원하도록 설계되었습니다.

1000베이스-SX

1000Base-SX는 워크스테이션 및 기타 네트워크 노드와 같은 건물 내 백본 및 수평 케이블링 애플리케이션을 대상으로 하며, 850nm 파장의 다중 모드 광섬유 케이블과 함께 작동하도록 설계되었습니다.

1000베이스-LX

1000Base-LX는 빌딩 간 캠퍼스 백본과 같은 백본 유형 케이블링을 지원하도록 설계되었으며, 1310nm의 단일 모드 광섬유 케이블용이지만, 멀티모드 광섬유는 짧은 빌딩 간 백본 및 빌딩 내 케이블링 애플리케이션에 사용될 수 있습니다.

1000베이스-CX

장비 클러스터의 상호 연결을 지원하도록 설계된 이 사양은 IBM Type 1 케이블과 유사한 150옴 STP 케이블을 25미터 이하의 거리에서 사용합니다. 광섬유를 사용하여 기가비트 이더넷 케이블을 연결할 경우, 수평 케이블의 경우 62.5/125마이크론 또는 50/125마이크론 멀티모드 광섬유, 백본 케이블의 경우 8.3/125마이크론 싱글모드 광섬유에 대한 ANSI/TIA-568-C 표준을 따라야 합니다. ANSI/TIA-568-C.0 부록 D의 표 6을 참조하십시오.

1000베이스-T

ANSI/TIA/EIA-568-B에 명시된 성능 테스트를 통과한 5등급 이상의 UTP 케이블을 통한 기가비트 이더넷. 장비 콘센트에서 스위치까지의 최대 거리는 100m입니다. IEEE는 데스크톱에 기가비트 이더넷을 지원하기 위해 1000Base-T를 설계했습니다. 주요 설계 목표 중 하나는 기존 5등급 케이블 기반을 지원하는 것이었습니다 .

10기가비트 이더넷(10,000Mbps)

IEEE는 2002년 6월 최초의 기가비트 이더넷 사양인 IEEE 802.3ae를 승인했습니다. 이 사양은 공칭 데이터 속도가 10Gbps인 이더넷 버전을 정의합니다. 이후 10GbE와 관련된 다음과 같은 802.3 표준이 발표되었습니다. 802.3ae-2002(광섬유 -SR, -LR, -ER 및 -LX4 물리 매체 종속 장치[PMD]), 802.3ak-2004(-CX4 구리 쌍축 InfiniBand 유형 케이블), 802.3an-2006(10GBASE-T 구리 꼬임 쌍선), 802.3ap-2007(구리 백플레인 -KR 및 -KX4 PMD), 802.3aq-2006(전자 분산 보상[EDC] 기능이 있는 레거시 멀티모드 광섬유 -LRM PMD를 통한 -LRM). 802.3ae-2002 및 802.3ak-2004 개정안은 IEEE 802.3-2005 표준으로 통합되었습니다. IEEE 802.3-2005 및 기타 개정안은 IEEE 표준 802.3-2008로 통합되었습니다. 10기가비트 이더넷은 주로 데이터 센터 스토리지 서버, 고성능 서버, 그리고 경우에 따라 건물 내 백본에 사용됩니다. 데스크톱에 직접 연결하는 데 사용할 수도 있습니다.

10GBASE-SR

10GBASE-SR(단거리)은 멀티모드 광섬유를 통해 850nm VCSEL 레이저를 사용합니다. 저대역폭 62.5/125마이크론(OM1) 및 50/125마이크론(OM2) 멀티모드 광섬유는 33~82미터의 제한된 거리를 지원합니다. 300미터를 지원하기 위해 광섬유 업계는 850nm에서 사용하도록 최적화된 50/125마이크론 광섬유의 더 높은 대역폭 버전을 개발했습니다.

10GBASE-LR

10GBASE-LR(장거리)은 1310nm 레이저를 사용하여 단일 모드 광섬유를 통해 최대 10km까지 전송합니다. 패브리-페로 레이저는 10GBASE-LR 광 모듈에 일반적으로 사용됩니다. 패브리-페로 레이저는 매우 작은 단일 모드 코어 직경(8.3마이크론)에 초점을 맞추기 위해 정밀성과 허용 오차가 필요하기 때문에 850nm VCSEL보다 비쌉니다. 10GBASE-LR 포트는 일반적으로 장거리 통신에 사용됩니다.

10GBASE-LX4

10GBASE-LX4는 거친 파장 분할 다중화(WDM) 방식을 사용하여 표준 저대역폭 62.5/125마이크론(OM1) 및 50/125마이크론(OM2) 멀티모드 광섬유 케이블을 통해 300미터를 지원합니다. 이는 1300nm 범위에서 3.125Gbps로 작동하는 4개의 개별 레이저 소스를 사용하여 달성됩니다. 이 표준은 단일 모드 광섬유를 통해 10킬로미터도 지원합니다. 10GBASE-LX4는 단일 광 모듈로 표준 멀티모드 및 단일 모드 광섬유를 모두 지원합니다. 표준 멀티모드 광섬유와 함께 사용할 경우 고가의 모드 컨디셔닝 패치 코드가 필요합니다. 모드 컨디셔닝 패치 코드는 짧은 길이의 단일 모드 광섬유로, 기존 멀티모드 광섬유의 중앙 결함에서 빔을 이동시키는 방식으로 멀티모드 광섬유에 연결됩니다. 10GBASE-LX4는 4개의 레이저를 사용하기 때문에 10GBASE-LR보다 가격이 비싸고 크기도 큽니다. 10GBASE-LX4의 설치 면적을 줄이기 위해 새로운 모듈인 10GBASE-LRM이 2006년에 표준화되었습니다.

10GBASE-LRM

10GBASE-LRM(장거리 멀티모드)은 1310nm 레이저를 사용하여 표준 저대역폭 62.5/125마이크론(OM1) 및 50/125마이크론(OM2)에서 최대 220m의 거리를 지원합니다. 표준 광섬유를 사용할 경우 고가의 모드 컨디셔닝 패치 코드가 필요할 수도 있습니다. 10GBASE-LRM은 기존 10GBASE-LX4 표준만큼 멀리 도달하지는 못합니다. 그러나 10GBASE-LRM 모듈은 10GBASE-LX4 모듈보다 비용과 전력 소비가 낮을 것으로 예상됩니다. (물론 10GBASE-SR보다는 비쌀 것입니다.)

10GBASE-T

10GBASE-T는 ISO/IEC 11801Ed. 2에 따라 100m 거리에서 카테고리 6A UTP 또는 카테고리 7 차폐 연선 케이블을 통해 10Gbps 속도를 지원합니다. 카테고리 5e는 제한된 대역폭으로 인해 훨씬 짧은 거리에서만 지원됩니다. 신호 성능에 미치는 외부 간섭을 최소화하기 위해 카테고리 6A 케이블을 설치할 때는 특별한 주의가 필요합니다.

40 및 100 기가비트 이더넷

100기가비트 이더넷(100GbE)과 40기가비트 이더넷(40GbE)은 각각 초당 100기가비트와 40기가비트의 속도로 이더넷 프레임을 전송하는 컴퓨터 네트워킹 기술입니다. 이 기술은 IEEE 802.3ba-2010 표준에 의해 처음 정의되었습니다. 이 기술은 OM3 50/125 멀티모드 광섬유를 통해 100~200m까지 구축될 예정이며, UTP를 통해 최대 10m까지 사용할 수 있도록 하는 연구가 진행 중입니다. 이는 구리 기반 시스템에서 광섬유 기반 시스템으로의 대량 전환이 이루어지는 속도 지점이 될 수 있습니다.

결론

이더넷은 인터넷 및 IP를 사용하는 다른 네트워크를 통한 통신을 가능하게 하는 통합 기술로 자리 잡았습니다. 이더넷의 인기는 통신사 네트워크, 데이터 센터, 기업 네트워크, 그리고 소비자 간의 복잡한 생태계를 형성했으며, 각 구성 요소 간의 공생 관계도 형성되었습니다. 이러한 공생적 특성에도 불구하고, 이더넷 생태계 내 다양한 애플리케이션은 서로 다른 속도로 성장하고 있습니다. 서버 및 컴퓨팅 애플리케이션은 네트워크 통합 애플리케이션보다 더 느린 속도로 성장하고 있습니다. 이러한 성장률의 차이는 차세대 이더넷에 두 가지 더 빠른 속도의 도입을 촉진했습니다. 서버 및 컴퓨팅 애플리케이션용 40기가비트 이더넷과 네트워크 통합 애플리케이션용 100기가비트 이더넷입니다. 이를 통해 입증된 저비용, 신뢰성, 그리고 단순성을 갖춘 이더넷은 지속적으로 발전하여 인터넷 트래픽의 유비쿼터스 연결 수단으로 자리매김할 것입니다.