본 포스팅은 McGraw-Hill Education의 Data Communications and Networking, 5th Edition By Behrouz .A Forouzan 을 참고하였습니다.
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데이터 통신에서 전송 매체 (transmission medium)이란 보통 자유공간, 금속 케이블 또는 광섬유를 뜻한다. 이를 통해 발신지로부터 목적지까지 정보를 전달한다. 사람 목소리와 같은 전기 신호를 나르기 위해 처음엔 금속 매체를 통해 전달되었고 시대가 발전하면서 고주파 신호로 무선 통신을 할 수 있게 되었다.
원격 통신의 목적을 위해 전송 매체는 유도 매체와 비유도 매체라는 두 가지 큰 분류로 나눌 수 있다.
7.2 유도 매체 (Guided Media)
한 장치에서 다른 장치로 가는 통로를 제공하는 유도매체(guided media)에는 꼬임쌍선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등이 포함된다. 이와 같은 매체를 따라 이동하는 신호는 매체의 물리적 제한에 따라 전송방향이 설정되고 적재된다.
7.2.1 꼬임쌍선 (Twisted-pair) 케이블
꼬임 쌍선 케이블은 위 그림과 같이 각각 플라스틱 절연체를 입히고 서로 꼬인 한쌍의 전도체(구리)로 구성된다.
데이터를 전송할 때 전선을 통해 보낸 신호외에도 노이즈나 혼선이 발생할 수 있다. 만약 위 두 전선이 잡음이나 혼선에 의해 같은 정도로 영향을 받는다면 수신자는 차이가 상쇄되므로 상관이 없다.
만약 두 전선이 평행하다면 이러한 노이즈를 똑같이 영향 받기 힘들지만 전선을 꼬음으로써 균형을 유지할 수 있다.
단위 길이 당 꼬인 횟수가 많을 수 록 좋은 품질의 전선이 된다고 한다.
비차폐(UTP) 와 차폐(STP) 꼬임쌍선
통신에서 가장 널리 사용되는 케이블은 UTP 형식의 꼬임쌍선이다.
IBM은 STP라는, 두 전선을 감싸는 금속 메쉬망을 추가함으로써, 잡음을 배제하는 전선을 개발하였다. 전선의 품질은 높아지지만 무겁고 비용이 많이 든다.
UTP 연결구 RJ45
가장 흔한 UTP 연결구는 위 그림과 같은 RJ45 기준을 따른다.
7.2.2 동축(Coaxial) 케이블
동축 케이블은 꼬임쌍선 케이블보다 더 높은 주파수 영역의 신호를 전달한다.
꼬임쌍선과 같이 두 가닥의 전선 대신, 절연외피로 덮인 원통형 주로 구리로 된 중심도선을 갖고, 이 중심도선은 다시 금속박이나 꼬인 끈등으로 된 외피도선으로 덮여 있다.
외부를 금속으로 감싸는 것은 잡음에 대한 차폐장치이자 회로를 완성하는 2차도선 역할을 한다.
동축 케이블의 연결구 BNC
동축 케이블을 장비에 연결하기 위해서는 BNC (bayonet neill-concelman)이라고 하는 연결구를 사용한다. 주로 TV와 같은 장비에 사용된다.
7.2.3 광섬유(Optic Fiber) 케이블
광섬유 케이블은 유리나 플라스틱으로 만들어 빛의 형태로 신호를 전송할 수 있다.
광섬유 케이블의 동작 방식을 이해하기 위해 빛의 특성에 대해 간략하게 알아보자.
빛은 균일 물질 내에서 하나의 직선을 이루며 이동한다. 만약 이동하던 광선이 갑자기 다른 물질로 들어가면 속도가 급격하게 바뀌게 되면서 방향이 전환되게 된다.
위 그림에서처럼 입사각이 임계각보다 작으면 빛은 굴절되어 표면에 가깝게 가지만, 임계각을 초과하면 표면에 반사되게 된다.
이러한 특징을 이용해 유리나 플라스틱으로 구성된 광섬유의 코어는 더 낮은 밀도를 가지는 피복으로 감싸여 있다.
두 가지 물질의 밀도차로 빛은 굴절되어 들어가지 않고 반사되며 매체를 통과한다.
전파 방식
광 채널을 따라 빛이 전파되는 여러 가지 방식이 존재한다.
- 다중모드 단계지수
- 밀도가 가운데에서 모서리까지 일정하게 유지
- 경계면에서 급격한 변화
- 다중모드 등급지수
- 신호의 디스토션을 감소
- 코어의 밀도는 중심부가 높고 바깥으로 갈수로 낮아진다
- 단일모드
- 광선을 수평에 가까운 작은 영역의 각도로 제한
- 광원을 고도로 집중시킨다
케이블 구성
광섬유는 테프론(Teflon) 또는 PVC의 외부 피복으로 덮여있다. 피복 안에는 강도를 높이기 위해 케블라 가락이 존재한다. 케블라 밑에는 광섬유를 완충하기 위한 플라스틱 코딩이 되어있다.
광섬유 케이블의 연결구
SC, ST, MT-RJ등의 연결구가 존재한다.
광섬유의 장단점
- 장점
- 높은 대역폭
- 낮은 신호 감쇠
- 전자기 방해에 대한 저항력
- 부식 저항
- 경량
- 도청방지
- 단점
- 설치 및 유지보수의 어려움
- 빛은 단방향
- 비용