Network technologies

Local area network and Ethernet

연선 케이블에는 꼬인 전선 4쌍이 포함되며, 보통 말단부에서 RJ45 플러그에 연결됩니다.

구내통신망(LAN)은 한정된(국지적) 영역에서 상호 통신하고 프린터와 같은 자원을 공유하기 위해 상호 연결된 컴퓨터 그룹을 의미합니다. 데이터는 패킷 형식으로 전 송되며 패킷의 전송을 조절하기 위해 다양한 기술을 사용할 수 있습니다. 가장 널리 사용되는 LAN 기술은 이더넷이며, 이는 IEEE 802.3이라는 표준에 명시되어 있습니다. (LAN 네트워킹 기술의 다른 유형으로는 토큰링과 FDDI가 있습니다.) 

오늘날 이더넷은 개별 노드(장치)가 스위치 등과 같은 작동 중인 다른 네트워킹 장비 를 통해 상호 네트워크화되는 스타 토폴로지를 사용합니다. LAN에서 네트워크로 연 결된 장치의 수는 2개부터 수천 개에 이르기까지 다양할 수 있습니다.

유선 LAN의 물리적 전송 매체에는 주로 연선 또는 광섬유 케이블이 필요합니다. 연 선 케이블은 여덟 개의 전선으로 구성되며 꼬인 구리선 네 쌍을 형성하여 RJ45 플러 그 및 소켓과 함께 사용됩니다. 연선 케이블의 최대 길이는 100m(328피트)이지만 광 섬유의 경우에는 유형에 따라 최대 길이가 10km에서 70km(6마일에서 43마일)까지 로 다양합니다. 사용되는 연선 또는 광섬유 케이블의 유형에 따라 오늘날의 데이터 속도는 100Mbit/s에서 100,000Mbit/s까지 다양하게 나타날 수 있습니다.

일반적으로 항상 현재 필요한 용량보다 큰 용량으로 네트워크를 구축하는 것이 좋습 니다. 미래에도 사용이 보장되는 네트워크를 구축하려면 네트워크 용량의 30%만 사 용하도록 네트워크를 설계하는 것이 좋습니 다. 오늘날 네트워크에서 구동되는 장비 가 점점 더 증가함에 따라 점점 더 우수한 네트워크 성능이 필요해지고 있습니다. 네 트워크 스위치(아래 내용 참조)는 몇 년 후에 손쉽게 업그레이드할 수 있지만 케이블 은 교체하기가 훨씬 더 어려운 것이 일반적입니다.

이더넷 네트워크 유형

광섬유 케이블을 사용하면 장거리 연결이 가능합니다. 광섬유는 일반적으로 네트워크 백 본에 사용됩니다.

패스트 이더넷

패스트 이더넷은 100Mbit/s의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 이더넷 네트워크 를 말합니다. 이는 연선 또는 광섬유 케이블을 기반으로 할 수 있습니다. (기존의 10Mbit/s 이더넷도 여전히 설치 및 사용되고 있지만, 이러한 네트워크에서는 일부 네트워크 비디오 장비에 필요한 대역폭을 제공하지 않습니다.) 

노트북이나 네트워크 카메라와 같이 네트워크에 연결된 대부분의 장비는 10BASE-T/ 100BASE-TX 이더넷 인터페이스를 갖추고 있습니다. 이 인터페이스는 흔히 10/100
인터페이스라고 부르며 10Mbit/s와 패스트 이더넷을 모두 지원합니다. 패스트 이더 넷을 지원하는 연선 케이블 유형을 Cat-5 케이블이라고 합니다.

기가비트 이더넷

연선 또는 광섬유 케이블을 기반으로 할 수도 있는 기가비트 이더넷은 1,000Mbit/ s(1Gbit/s)의 데이터 속도를 제공하며 지금은 패스트 이더넷보다 더 일반적으로 사용 되고 있습니다. 많은 네트워크 카메라를 연결하는 백본 네트워크에는 1Gbit/s 또는 10Gbit/s 이더넷이 필요할 수 있습니다.

기가비트 이더넷을 지원하는 이런 유형의 연선 케이블은 Cat-5e 케이블인데, 여기에서는 높 은 데이터 속도를 달성하기 위해 케이블의 연선 4쌍을 모두 사용합니다. Cat-5e 이상의 케 이블 카테고리가 네트워크 비디오 시스템에 권장됩니다. 대부분의 인터페이스는 10Mbit/s 및 100Mbit/s 이더넷과 호환이 가능하며, 흔히 10/100/1000인터페이스라고 부릅니다.

장거리 전송의 경우, 1000BASE-SX(최대 550m/1,804ft.)와 1000BASE-LX(다중 모드 광섬유의 경우 최대 550m, 단일 모드 섬유의 경우 5,000m 또는 3마일) 등과 같은 광 섬유 케이블을 사용할 수 있습니다.

10 기가비트 이더넷

10  기가비트 이더넷은 10Gbit/s(10,000Mbit/s)의 데이터 속도를 제공하며, 광섬유 또 는 연선 케이블을 사용할 수 있습니다. 광섬유 케이블을 기반으로 한 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER, 10GBASE-SR을 사용하여 최대 10km(6마일) 거리까지 연결이 가능합 니다. 연선 솔루션의 경우, 매우 고품질의 케이블(Cat-6a 또는 Cat-7)이 필요합니다. 10Gbit/s 이더넷은 데이터 속도가 높아야 하는 고급 응용 분야의 백본에 주로 사용 됩니다.

Switch

단 두 개의 장치가 연선 케이블을 통해 서로 직접 통신해야 하는 경우, 소위 크로스 오버 케이블이라고 하는 케이블이 필요할 수 있습니다. 크로스오버 케이블은 케이블 한쪽 끝의 전송 쌍을 다른 쪽 끝의 수신 쌍과 단순히 교차시키며, 그 반대도 마찬가 지입니다. 이러한 경우, 많은 장치가 자동으로 감지하는 네트워크 인터페이스를 가지 고 있어, 일반 네트워크 케이블이 필요할 수 있습니다. 

LAN에서 여러 개의 장치를 네트워크로 연결하려면 네트워크 스위치 등과 같은 네트 워크 장비가 필요합니다. 네트워크 스위치 사용 시 일반 네트워크 케이블을 사용합 니다. 네트워크 스위치의 주 기능은 동일한 네트워크 상의 장치 간에 데이터를 전달 하는 것입니다. 동일한 네트워크에 있는 다른 장치에 영향을 주지 않고도 장치 간에 데이터를 전달할 수 있으므로 이 기능은 효율적으로 수행됩니다.

네트워크 스위치는 스위치에 연결된 모든 장치의 MAC(Media Access Control) 주소 를 등록함으로써 작동합니다. (각 네트워킹 장치에는 16진수로 된 일련의 숫자와 문  로 구성되고 제조업체가 설정한 고유 MAC 주소가 있는데 대개 제품 라벨에서 확 인할 수 있습니다.) 네트워크 스위치는 데이터를 수신하면 알맞은 대상 MAC 주소를 가진 장치에 연결된 포트에만 데이터를 전달합니다.

 

네트워크 스위치의 성능은 일반적으로 포트 당 레이트와 백플레인 또는 내부 레이트 로 표시됩니다(비트 레이트와 초 당 패킷으로 둘 다 표시). 포트 레이트는 특정 포트 에서의 최대 속도를 나타냅니다. 이는 곧 스위치 속도, 예를 들면 100Mbit/s는 흔히 각 포트의 성능을 가리킴을 의미합니다.

보통 네트워크 스위치는 다양한 데이터 속도를 동시에 지원합니다. 가장 일반적으로 사용되는 속도는 10Mbt/s 및 패스트 이더넷 표준을 지원하는 10/100Mbit/s입니다. 오늘날 네트워크 스위치는 대개 10/100/1000 인터페이스를 가지므로 10 Mbit/s, 패 스트 이더넷 및 기가비트 이더넷을 동시에 지원합니다. 스위치의 포트와 연결 장치 간의 전송 속도 및 모드는 일반적으로 자동 협상을 통해 결정되며, 이를 통해 최고 의 공통 데이터 속도와 최상의 전송 모드가 사용됩니다. 네트워크 스위치는 또한 연 결된 장치가 전이중 모드에서 작동할 수 있도록, 즉 데이터 전송과 수신을 동시에 할 수 있도록 하므로 성능이 향상됩니다.

네트워크 스위치는 특징 또는 기능이 다양할 수 있습니다. 일부 스위치에는 라우터 기능도 있습니다(9.2절 참조). 스위치는 PoE 또는 QoS(Quality of Service)(9.4절 참 조)를 지원할 수도 있는데, 이는 다양한 장비에서 얼마나 많은 대역폭을 사용할지를 제어합니다.

With a network switch, data transfer is managed very efficiently as data traffic can be directed from one device to another without affecting any other ports on the switch.

Power over Ethernet

PoE는 데이터 통신에 사용되는 것과 동일한 케이블을 사용하여 이더넷 네트워크에 연결된 장치에 전원을 공급할 수 있는 옵션을 제공합니다. PoE는 LAN에 속한 IP 전 화, 무선 액세스 포인트, 네트워크 카메라에 전원을 공급하는 용도로 널리 사용됩니 다.

PoE의 주요 장점은 고유의 원가 절감 기능에 있습니다. 공인 전기 기사를 고용하거 나 별도의 전기선을 설치할 필요가 없습니다. 이는 특히 손이 잘 닿지 않는 영역에 서 편리합니다. 전원 케이블을 설치하지 않아도 되므로 카메라 위치에 따라 카메라 1대당 최고 몇 백 달러까지 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 PoE를 사용하면 카메 라를 새로운 위치로 옮기거나 영상 감시 시스템에 카메라를 추가 설치하는 작업이 용이해집니다. 

이뿐만 아니라 PoE는 영상 시스템의 보안성을 높일 수 있습니다. PoE를 사용하는 영 상 감시 시스템은 서버실에서 전원을 공급받을 수 있는데, 흔히 UPS(무정전 전원공 급 장치)로 지원됩니다. 따라서 영상 감시 시스템이 정전 시에도 작동할 수 있습니다

PoE의 장점으로 인해 가능한 많은 장치에 함께 사용하는 것이 권장됩니다. PoE 지 원 스위치 또는 미드스팬의 가용 전력은 연결된 장치에서 사용하기에 충분해야 하 며, 장치는 전원 분류 기능을 지원해야 합니다. 이에 대해서는 아래에 보다 자세히 설명되어 있습니다.

802.3af 표준, PoE+ 및 High PoE

오늘날의 PoE 장비는 대부분 2003년에 발표된 IEEE 802.3af 표준을 따릅니다. IEEE 802.3af 표준은 표준 Cat-5 이상의 케이블을 사용하며, 데이터 전송이 영향을 받지 않습니다. 표준에서는 전원을 공급하는 장치를 PSE(power sourcing equipment)라 고 합니다. PoE 지원 스위치나 미드스팬이 전원공급 장치로서의 역할을 할 수 있습 니다. 전원을 공급받는 장치를 PD(powered device)라고 합니다. 이 기능은 일반적으 로 네트워크 카메라와 같은 네트워크 장비에 내장되거나 독립형 스플리터 형태로 제 공됩니다(아래 내용 참조).

PoE 비호환 네트워크 장치로의 역방향 호환성이 보장됩니다. 이 표준에는 장비가 PoE를 지원하는지 자동으로 식별하는 방법이 포함되며, 확인된 경우에만 장치에 전 원이 공급됩니다. 이는 또한 PoE 스위치에 연결된 이더넷 케이블이 PoE 지원 장치에 연결되어 있지 않은 경우 전원을 공급하지 않음을 의미합니다. 이는 네트워크 설치 나 재배선 시 감전 위험을 없애줍니다.

연선 케이블에는 꼬인 전선이 4쌍 있습니다. PoE는 2개의 ‘스페어’ 전선 쌍을 사용할 수 있고, 데이터 전송에 사용하는 전선 쌍에 전류를 오버레이할 수 있습니다. PoE 내 장 스위치는 흔히 데이터 전송에 사용되는 전선 2쌍을 통해 전기를 공급하지만, 미드 스팬은 보통 2개의 스페어 쌍을 사용합니다. PD는 두 가지 옵션을 모두 지원합니다.

IEEE 802.3af에 따르면, PSE는 포트당 최대 15.4W의 전력을 내는 48V DC의 전압을 제공합니다. 연선 케이블에서 전원 손실이 발생한다는 점을 고려할 때, PD를 위한 전 력은 12.95W만 보장됩니다. IEEE 802.3af 표준은 PD의 다양한 성능 카테고리를 규 정합니다.

스위치 및 미드스팬과 같은 PSE는 일반적으로 300W ~ 500W에 해당하는 일정량의 전력을 공급합니다. 이는 48포트 스위치에서 모든 포트가 PoE를 사용하는 장치에 연 결되어 있을 경우 포트당 6W ~ 10W의 전력을 공급함을 의미합니다. PD가 전원 분 류 기능을 지원하지 않을 경우, 15.4W 모두 PoE를 사용하는 각 포트용으로 남겨 두 어야 합니다. 이는 300W 스위치가 포트 48개 중 20개에만 전원을 공급할 수 있음을 의미합니다. 하지만, 모든 장치가 Class 1 장치임을 스위치에 인식시킬 경우, 포트 48 개 모두에 전원을 공급하는 데에는 300W면 충분합니다.

Class Minimum power level at PSE Maximum power level used by PD Usage
0 15.4 W 0.44 W - 12.95 W default
1 4.0 W 0.44 W - 3.84 W optional
2 7.0 W 3.84 W - 6.49 W optional
3 15.4 W 6.49 W - 12.95 W optional
4 treat as Class 0   reserved for future use

 

Power classifications according to IEEE 802.3af.

대부분의 고정형 네트워크 카메라는 IEEE 802.3af 표준을 사용하는 PoE를 통해 전원 을 공급받을 수 있으며, 보통 Class 1이나 Class 2 장치로 식별됩니다. 

With IEEE 802.3at pre-standard or PoE+, the power limit will be raised to at least 30 W via two pairs of wires from a PSE. The final specifications are still to be determined and the standard is expected to be ratified in mid-2009.

In the meantime, IEEE 802.3at pre-standard (High PoE) midspans and splitters can be used for devices such as PTZ cameras and PTZ dome cameras with motor control, as well as cameras with heaters and fans, which require more power than can be delivered by the IEEE 802.3af standard.

미드스팬과 스플리터

미드스팬과 스플리터(액티브 스플리터라고도 함)는 기존 네트워크로 PoE를 지원하 게 해주는 장비입니다.

미드스팬과 스플리터를 사용하여 기존 시스템을 PoE 기능을 갖춘 수준으로 업그레이드 할 수 있습니다.

더넷 케이블에 전원을 추가로 공급하는 미드스팬은 네트워크 스위치와 전원을 공급 받는 장치 사이에 배치됩니다. 데이터 전송에 영향을 끼치지 않기 위해서는 데이터 의 소스(예: 스위치)와 네트워크 비디오 제품 간의 최대 거리가 100m(328피트)를 넘 지 않아야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 즉, 미드스팬과 액티브 스플리터 사이의 거리는 100m 이내여야만 합니다.

스플리터는 이더넷 케이블에서 전원과 데이터를 분리하여 2개의 케이블로 나누어, PoE 내장 지원 기능이 없는 장치에 연결할 수 있습니다. PoE 또는 PoE+는 48V DC만 공급하므로, 스플리터의 또 다른 기능은 전압을 12V 또는 5V 등의 장치에 맞는 수준 으로 내리는 것입니다

PoE and High PoE midspans and splitters are available from Axis. See Power over Ethernet products.

Internet communication