연선 케이블
1. 개요
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撚線케이블 (Twisted Pair Cable) - '연선'의 연자는 撚(꼬일 년)자로 꼬여 있다는 의미이다. 참고로 겹말이다.[1]
원래 전화선 용도로 쓰이다가 현대에서는 주로 근거리 통신망(Local Area Network)을 구축하기 위해 사용되는 케이블이다. 그러나 설치는 대부분 설치기사들이 하므로 일반인들은 존재조차 모를 수 있다. 혹은 인터넷을 하기 위해 꽂혀있는 선 정도로 알기도 한다.
RJ-45 단자 2개와 케이블, 니퍼 (탈피기나 가위도 무관) 랜툴이라는 공구만 있으면 쉽게 제작할 수도 있다. 양 끝의 피복을 벗긴 후 내부에 있는 8가닥의 케이블들을 만들고자 하는 케이블의 배열 순서대로 펴서 정리하고 가지런히 자른다. 이를 RJ-45 단자에 넣고 랜툴로 단자를 집어주면 끝이다. 랜툴 세트는 인터넷에서 1~2만 원이면 구할 수 있다. 다만 랜툴 세트에 딸려오는 케이블은 아주 저질이기 때문에 그냥 버리는 게 낫고 너무 저렴한 랜툴은 오래 쓰기에 별로 좋은 제품은 아니다. 랜툴의 플러그를 찝는 이빨 부분이 정교하지 않아서 안 맞기도 하고 약해서 몇번 찍고 나서 부러지는 경우도 있다. 제작 영상
연결 시 RJ-45라는 단자를 사용한다. 자세한 사항은 단자/데이터 입출력 참고.
2. 선 구조
2.1. 개요
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▲T568A, T568B는 랜 케이블에서 가장 많이 사용되는 종단 배열이다.
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▲위 랜 케이블은 종단 배열이 T568B이며 종류는 다이렉트 케이블이다.
랜 케이블은 8개의 구리선이 있으며, 다이렉트 배열과, 크로스 배열이 있다.
'''두 규격은 사용 목적이 다르다.''' 대부분은 다이렉트 케이블이다. 크로스 배열이 필요하지 않으면 아무거나 쓰면 된다. 크로스 케이블은 허브를 사용하지 않고 장비 사이를 직접 연결하거나 허브를 주렁주렁 매달고 업링크 확장할 때 사용한다. 때문에 일반 유저들이 볼 일은 거의 없다. 후술 하겠지만, 공유기 같은 기기들은 다이렉트/크로스를 자동감지·변환 기능을 지원하기도 한다.
컴퓨터와 컴퓨터를 AdHoc으로 연결해야 한다면 '''크로스''' 케이블을 쓸 필요가 있다. LAN 카드가 이런 기능이 있다고 장담을 못하기 때문이다. 즉 일반 유저들이 굳이 크로스 케이블을 사용해야 하는 경우라면 공유기나 무선랜이 없는 상황에서 랜포트도 하나뿐일 때, 컴퓨터 한 대에 다른 컴퓨터를 연결하여 두대 다 인터넷을 사용할 경우 정도를 꼽을 수 있다.[2]
2.2. 다이렉트 케이블
- 시작 배열 - T568B 배열
- 끝 배열 - T568B 배열
- 사용 목적 - 종류가 다른 기기 간 사용 (예: LAN카드 - 허브)
흰 줄무늬가 들어간 전선은 해당 색깔의 전선과 '''꼬여''' 있음을 의미한다. 황, 녹, 청색 케이블은 꼬인 정도가 똑같고 갈색 케이블은 황, 녹 케이블보다 조금 덜 꼬였다. 녹색과 황색이 뒤바뀐 랜 케이블도 있으나 정상 작동하는 이유는 두 색깔의 케이블은 똑같기 때문. 청색 케이블은 케이블 제조사에 따라 꼬인 정도가 다를 수 있으므로 이 선을 황, 녹 케이블 들어갈 자리에 꼽는 행위는 삼가는 게 좋다.
선이 꼬인 이유는 노이즈 감소를 위해서다. 따라서 아주 짧은 거리라면 선이 꼬이지 않아도 된다. 플랫 랜 케이블이 안 꼬인 선을 쓴다. 물론 플랫 케이블은 노이즈에 많이 취약해 전송속도가 떨어질 수 있으므로 꼭 필요하지 않다면 쓰지 말자. 같은 이유로 꼬인 pair를 지켜서 단자를 제작하지 않으면 분명히 선이 연결돼 있는데도 작동하지 않는다. 작동하더라도 패킷 로스가 어마어마하다.
패스트 이더넷 기준으로 황, 녹 케이블이 각각 Tx(송신), Rx(수신)를 담당한다. 한 쪽의 Tx(송신) 라인은 다른 한 쪽의 Rx(수신) 라인이 되므로 크로스 케이블에서 황색과 녹색의 위치를 서로 뒤바꾸게 되는데, 다이렉트 케이블은 스위치(허브)가 Tx/Rx 신호를 제어하므로 케이블상에서 바꾸지 않는 것이다. 전화할 때 한쪽 기기의 마이크로 들어간 음성은 반대편 기기의 스피커로 나오는 것과 같은 것이다. Tx-Rx 관계는 랜 케이블이 아닌 다른 곳에도 적용되는 경우가 있으니 알아둬서 나쁘진 않다.
데이터 전송에 사용하지 않는 페어가 청색, 갈색 두 개 나온다. 이 중 청색선은 원래 전화선용이다. RJ-11 전화용 플러그 규격 때문이기도 한데 RJ-45 커플러에 RJ-11 플러그를 꽂으면 2Pin용은 청색(T568B 규격에 4,5번), 4Pin용은 청색, 녹색(T568B 규격에 3,4,5,6번)에 맞물리기 때문이다. 가정집의 경우에는 대부분 2Pin 용을 사용한다. 요즘에도 구내전화를 따로 뽑을 때 이 페어를 사용한다. 보통 이 경우는 한 플러그에 데이터와 전화를 혼용으로 사용하기 위함이고 기업이나, 최근에 신설된 건물은 랜선 커플러와 전화용 커플러 자체를 따로 둔다. 이렇게 따로 두는 경우 전화용 커플러에 UTP 케이블을 사용하여 국선 4대를 사용할수 있다. 갈색 선은 스위치 장비가 PoE를 지원할 때 PoE 장비가 이 페어를 통해 직류 전원을 공급받는다. 일반적인 공유기나 스위치 허브는 그냥 접지 역할만 한다. 이 때문에 랜선 중에서는 청색과 갈색이 없는 2페어 케이블도 있다. 4페어보다 저렴하지만 거의 모든 기가비트 기기는 4페어를 다 데이터 전송에 사용하므로 주의해야 한다. 2페어로 만들어진 랜 케이블은 플러그 부분에 선이 4개밖에 안 보이므로 구별도 어렵지 않다.
다이렉트 케이블의 경우 케이블 양 끝의 1번부터 8번까지의 배열이 같으면 아무렇게나 만들어도 상관이 없고 일부 완성품의 경우 케이블 배열이 다른 경우가 있다. 그러나 T568B 배열은 '''통신상의 약속'''이므로 건물 내 매입이나 간선 배선 등 작업을 할 때는 반드시 지켜 주어야 이후 유지보수할 때도 애를 덜먹는다.
2.3. 크로스 케이블
- 시작 배열 - T568B 배열
- 끝 배열 - T568A 배열
- 사용 목적 - OSI 7계층상으로 같은 계층에 있는 장비 간 사용 (예: LAN카드 - LAN카드)
크로스 케이블 역시 색상과 관계없이 12345678 = 36145278 배열만 따라주면 되지만 양 끝을 각각 T568A, T568B 배열로 지켜주는 것이 좋다.
집에 있는 짧은 케이블로 대충 두 장비나, 구형 콘솔에 연결 시도할 때 쓸 수 있다. 구엑박 커펌기기 같은 경우 FTP 클라이언트로 접속 시 이것으로 해야 한다. 굳이 소켓에 집어서 안 해도 된다. 랜툴을 구비해도 소켓이 없거나 자주 깨져서 애매하고 해서 안 만드는 경우도 있는데, 일반 UTP에서 크로스 케이블에 해당하는 색깔이 다른 부분 1~3, 6을 자른 뒤 크로스케이블에 맞게 해당 선을 정말 크로스해주면 된다.
요즘은 통신장비가 같은 계층의 장비끼리도 다이렉트 케이블 연결이 지원되기 때문에 (Auto MDI-X Negotiation: 단계에서 서로 RX-TX에 사용할 페어를 알아서 결정한다) 크로스 케이블의 사용 빈도는 점점 줄어들고 있는 추세다.
2.4. 정리
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컴퓨터 A와 컴퓨터 B를 허브나 스위치 없이 1:1로 연결한다고 가정하자. 컴퓨터 A의 송신 측은 컴퓨터 B의 수신 측에 연결되어야 하고, 반대로 컴퓨터 A의 수신 측은 컴퓨터 B의 송신 측과 연결이 되어야 한다. 그래서, 컴퓨터와 컴퓨터를 직접 연결할 경우는 크로스 케이블로 연결하는 것이 원칙적으로는 맞는다. 중간에 어떤 단계를 거치든 한 번 (정확히는 홀수번) 꼬여 있어야 정상적인 통신을 할 수 있다.
그런데, 컴퓨터가 2대 뿐인 것도 아니고, 여러 대가 존재하기에 이를 집선하기 위해서는 네트워크 허브나 L2 스위치 같은 것이 필요하다. 그런데, 두 컴퓨터가 각자 크로스 케이블을 써서 허브에 연결했다고 치면, 결국 2번 꼬여서 통신이 안 된다. 그래서, 허브 내부에서 이론상 한 번 더 꼬아 주어야 한다. 그럼 최종적으로 3번 꼬이면서 정상적으로 통신이 된다.
어차피 허브에서 한 번 꼬아 주는 역할을 한다면, 컴퓨터와 허브 간의 연결은 다이렉트로 연결하는 게 낫지 않겠냐는 생각으로 다이렉트 케이블이 나왔다. 문제는 허브와 허브 간은 여전히 한 번 더 꼬아 줄 필요가 있어서 크로스 케이블이 사용되었다.
똑같이 생긴 두 종류의 케이블이 상황에 따라 서로 다르게 쓰여야 하다 보니, 불편할 수밖에 없었다. 라벨링이 확실하게 되어 있지 않다면 단자에 연결된 선 색을 보거나 테스터로 직접 확인하여 판단해야 한다.
2.5. MDI/MDI-X 자동감지 기능
그래서, 결국 다이렉트 케이블이든 크로스 케이블이든 연결만 되면 알아서 이를 감지하고, 케이블에 맞게 TX/RX를 바꿔 주는 기능이 등장하였으며 이를 보통 '''MDI/MDI-X 자동 감지 기능'''이라고 부른다. 2018년 기준 대부분의 컴퓨터/네트워크 카드/스위치/공유기 등은 이 기능을 탑재하고 있기 때문에, '''다이렉트 케이블이든 크로스 케이블이든 아무거나 꼽아도 상관없이 통신이 잘 된다'''.
3. 차폐 단계에 따른 분류
랜선은 기본적으로 8개의 구리선이 2가닥씩 꼬인 형태다. 무선 환경만큼은 아니지만 주변 전파 등에 의해 간섭을 받게 된다. 간섭을 줄이려 내부에 접지용 구리선 한 가닥을 추가하고, 여기에 은박지를 이용하여 피복 내부에 한 번 더 감싸는 식으로 외부 전파의 간섭을 줄인다. 이런 차폐 여부에 따라 기본적으로 UTP/FTP/STP의 세 가지로 분류할 수 있다. 실제로는 더 복잡하게 나뉘므로 Twisted_pair#Cable_shielding 참조하자.
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왼쪽 UTP는 Unshielded Twisted Pair의 약자다. 차폐 기능이 없는 기본적인 랜선을 뜻하며 이론상 전송 거리는 최대 100m이다.
중간 FTP는 Foil screened Twisted Pair의 약자이며 피복 안쪽을 호일로 한 번 감싸고 그 호일 안쪽에 구리접지선을 추가한 형태를 한다. 이론상 150 m의 거리를 가진다.
마지막 오른쪽 STP(Shielded Twisted Pair)는 FTP에 꼬여있는 구리선을 한 묶음으로 나누어 한 번 더 호일을 감싸 준 형태다. 가장 높은 차폐 능력을 지니고 당연하게도 가장 두껍고 비싸며 이론상 전송 거리는 200 m이다. 실제로는 전송속도에 따라 달라질 수 있다. Cat.7 케이블부터는 제품 이름이 UTP라도 내부 구조는 STP인 경우가 대부분인데(규격 자체가 STP로만 정의되어 있다), 이보다 더 발전된 Cat.7a 케이블도 100기가비트 전송을 하면 15미터 이내에서만 동작한다는 얘기가 있다. STP에서 한 번 더 차폐를 한 S/STP(Screened Shielded Twisted Pair)도 있다.
이론상 배선 길이는 100~200미터이지만 보통 100미터를 넘어가면 랜 케이블보다는 광섬유로 배선한다. 100미터보다 살짝 길어 광섬유 깔기가 애매하면 리피터라는 장비를 사용해서 도달 거리를 연장한다.
요즘에는 UTP에 X자 모양의 칸막이(개재 또는 크로스 필러라고 한다)를 넣어 차폐력을 더욱 높여 기가비트에 대응되는 UTP Cat. 6 케이블이 사용된다. 다만 건물 배선용이고 시중에서는 주로 개재가 없는 Cat. 5E 케이블이 유통된다. Cat. 5E는 짧은 거리는 기가비트 전송이 가능하기에 가정용으로는 충분하다. 정보통신 특등급 아파트도 가정 내부 배선은 Cat. 5E 이상이면 허가 받을 수 있다.# Cat. 6 케이블과 자재의 가격이 Cat. 5E보다 2배 이상 비싸기 때문에 일반적인 아파트의 세대 내부 배선은 대부분 Cat. 5E로 깔아버린다. 그래서, 한국정보통신진흥협회에서는 특등급의 요건들 중에 하나인 랜선 규격을 아직도 Cat. 5E로 규정하고 있다. 일부 신축되는 아파트는 광케이블 세대 인입을 생략하고 Cat. 6 이상 케이블을 인입하여 초고속정보통신인증을 받지 않는 경우가 있는데[3]1기가급 회선을 사용하는 데 문제는 없다. 장거리 배선에는 광케이블 사용을 선호하지만 100m 이내라면 Cat. 7 장비 가격이 광장비보다 저렴하고 각 단말(서버)마다 광접속 장비를 달아 놓기엔 돈이 많이 깨지므로 Cat. 7 케이블을 은근히 쓰는 편이다.
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4. 카테고리에 따른 성능의 분류
랜 케이블에는 일정한 간격으로 케이블의 종류가 무엇인지를 뜻하는 문자와 함께(차폐여부, 배열번호 등등.) 전송스펙을 요약한 Cat(카테고리)이란 단어가 함께 표기된다. Class (알파벳 대문자)로 표기하기도 하는데 보통 Cat. 숫자 방식을 쓴다. 랜 케이블을 구입해야 할 때에 가장 중요하다. 자신의 집까지 FTTH 150Mbps~1Gbps의 케이블이 들어오고 회선에 가입을 했다 하더라도 정작 랜선의 스펙이 받쳐주지 못하면 말짱 다 허사이다. 반드시 자신의 집 인터넷이 몇 메가 대의 상품에 가입되어 있는지 확인 후 그 속도 이상 카테고리의 랜선을 구입하기 바란다. 현재는 Cat. 5E~Cat. 6, 심지어는 Cat. 7까지 만족하는 케이블을 쉽게 구할 수 있다. 또한, 이 스펙의 거리는 전송거리 100m 보장 기준이며, 10m 와 같이 짧은 거리에서는 낮은 등급의 케이블을 사용하더라도 10Gbps 도 큰 상관이 없다. 굴곡이 심하지 않은 경우에는 3M, LS, Tyco(AMP) 등 중~고가 케이블이 아니더라도 어지간한 쓰레기 케이블이 아닌 이상 적당히 이름있는 업체가 판매하는 Cat. 5E 케이블은 100m까지 1Gbps를 전송이 가능하고 40m 이하라면 Cat. 5E 구리선만을 가지고도 10Gbps를 사용할 수 있다.
RJ-45처럼 생겼는데 크기가 작고 2페어만 들어가는(대부분 거기서 1페어를 또 빼버리고 1페어만 들어간다) RJ-11 규격 단자를 사용하는 전화기는 선재가 Cat. 3 규격을 만족한다. 하지만 전화선 벽단자부터는 못해도 Cat. 5 규격으로 강제 업그레이드(?)가 되어 버린다. 80~90년대에 지어졌고 랜 케이블이 아직 시공이 안 된 건물의 전화 단자함은 아직 Cat. 3 규격으로 배선되었을 것이다. 역사가 오래된 대학 중 고가의 실험장비가 밀집한 건물(장비에 대미지가 갈까봐 공사를 못 한다)에 가 보면 볼 수 있다. 등급에 따라 RJ-45 플러그의 내부 구조도 약간 다르다. Cat. 5까지는 플러그 내 선배열이 일렬이라 손쉽게 조립할 수 있지만 Cat. 6부터는 W자로 배열되기 때문에 Cat. 5보다 조립하는데 시간이 좀 걸린다. 특히 가이드가 없는 저렴한 Cat. 6 플러그의 경우 초보자는 제대로 끼우기 정말 어렵다.[4]
아래 표에 카테고리 종류에 따른 성능의 차이가 표기되었으니 참고하길 바란다.[5]
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A는 Augmented의 약자, E는 Enhanced의 약자. 규격 표기 중 T는 4페어 전이중 전송, TX는 2페어씩 반이중 데이터 전송. CAT.1~CAT.4는 현재 거의 사용되지 않는다.
Cat. 7 (Class F)는 미국 전기통신공업회(TIA) / 미국 전자 산업 협회(EIA)쪽 표준에는 반영되지 않는 규격이라고 한다. 현재는 Cat. 7a (Class F Augmented)에 이어 Cat 8.1/8.2 (Class I/II)까지 나온 상태.
최근에는 적어도 CAT.5e 혹은 CAT.6 시리즈를 많이 사용한다. 기가 인터넷이 많이 보급되었으며 가격도 많이 차이가 나지 않기에 랜선 포설 업체 등 인터넷 관련 회사도 CAT.5e 혹은 CAT.6 시리즈, 더 나아가서 CAT.7 케이블을 사용하는 곳도 있다.
CAT.8 등급은 가정에서 사용하는 모습을 거의 볼 수 없다. 애초에 시중에 40Gbps의 속도를 지원하는 인터넷 요금제가 없다. 그나마 일본에서 Nuro 20Gbps 요금제로 사용하는 추세. 주 사용처는 컴퓨터 혹은 네트워크 간의 연결.
5. 기타
- 일반적으로 4페어 케이블을 사용하지만, 건물 내부나 전화국 등에서는 아래와 같이 선이 많은 번들 케이블도 사용한다.
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위 사진은 '100페어(pair) 연선 케이블'이다. 색상 구분은 { 청(1), 등(2), 녹(3), 갈(4), 회(5) } x { 백(0), 적(5), 흑(10), 황(15), 자(20) }[6]로 25페어씩 나뉘며[7], 그런 25페어가 4묶음으로 구성되어 있다. 통신설비 관련 일이 아니라면 일반적으로 보는 경우가 없다(...) 보통 스위치단에서 보통 광케이블로 나가기 때문에 데이터 네트워크로 사용하지 않고 전화 용도로 사용한다. 주로 기업에서 전화교환실 - 층간까지 들어가며 110(원텐)블럭에 물려서 사용한다. 이 케이블은 산업폐기물이므로 버릴 때 주의해야 한다.
위 사진은 '100페어(pair) 연선 케이블'이다. 색상 구분은 { 청(1), 등(2), 녹(3), 갈(4), 회(5) } x { 백(0), 적(5), 흑(10), 황(15), 자(20) }[6]로 25페어씩 나뉘며[7], 그런 25페어가 4묶음으로 구성되어 있다. 통신설비 관련 일이 아니라면 일반적으로 보는 경우가 없다(...) 보통 스위치단에서 보통 광케이블로 나가기 때문에 데이터 네트워크로 사용하지 않고 전화 용도로 사용한다. 주로 기업에서 전화교환실 - 층간까지 들어가며 110(원텐)블럭에 물려서 사용한다. 이 케이블은 산업폐기물이므로 버릴 때 주의해야 한다.
- 일반적으로 랜 케이블이라고 하면 RJ-45 단자를 사용하는 Twisted Pair 케이블을 지칭한다. 하지만, 근거리 네트워크에 사용되는 케이블은 이것만은 아니다.
- 일반인 중에 수작업으로 제작한 케이블이 더 좋을 것이라는 편견을 가진 사람들도 있으나 케이블의 품질은 직접 손으로 찍는 것보다 공장에서 찍어낸 완성형 제품의 품질이 좋다. 설계도 등이 있어 정확한 연결 길이를 예측할 수 있고 조립하는 RJ-45의 양이 어마어마하게 많을 때는 완성형 케이블을 사다가 쓰는 것이 작업 시간과 인건비가 덜 들고 시공 품질도 좋다. 위에서 언급했듯이 공유기 등에 포함된 번들 케이블은 기본이 되는 케이블의 선재와 RJ-45 플러그의 재질이 나쁘기 때문에 완성된 케이블이 쓰레기가 된다.
- 시판 중인 케이블의 색깔은 주로 4가지이다. 회색, 빨간색, 노란색, 파란색이 주로 시판되며 제조사에 따라서 주황색, 초록색, 검정색 등 색상도 기성품으로 판매한다.
- 간혹 편의점에 납품된 경우는 대부분 랜선 수요가 있는 대학가 편의점이나 기숙사 내에 위치한 편의점에서 파는 경우이며, 보통은 동네 컴퓨터 가게, 다이소와 같은 생활용품 판매점, 대형마트에서 쉽게 구입할 수 있다. 간혹 철물점에서 파는 경우가 있다.[8]
[1] 꼬아 놓은 줄(撚線) + 줄(Cable)이니... 케이블 안에 선이 있는 것이니 어찌 보면 틀린 말도 아니다.[2] 이 경우 호스트 역할을 하는 컴퓨터에는 연결할 컴퓨터 수량만큼의 랜카드가 장착되어 있어야 한다.[3] 인증을 받으려면 들여야 하는 수수료가 특등급 예비인증을 한번 받는 데 세대당 2200원, 특등급 본인증을 한번 받으면 세대당 7000원, 홈네트워크 건물 인증을 한번 받는 데 세대당 600원의 수수료가 들어간다. 공동주택의 전용면적이 60㎡ 미만의 경우엔 50%가 인하된다고는 한다지만, 세대수가 많다면 적지않은 부담이 될 것이다. 이보다 좀 더 자세한 내용은 이곳을 참조.[4] 하지만 Cat.5와 Cat.6 간의 플러그 차이에 따른 속도 차이는 거의 없어 Cat.5의 플러그를 사용해도 상관 없다.[5] CAT.8은 규격에 따라 25GBase(25Gbps)와 40GBase(40Gbps)로 나뉜다.[6] 색깔 이름 뒤의 숫자는 각 페어의 번호를 붙일 때 색상에 해당하는 숫자이다. 예를 들어 청/적이면 1+5=6번 또는 25P 단위가 여러 개 있다면 25 * n + 6번이 되는 식이다. (n은 0 이상의 정수)[7] 25페어당 백/적 색상의 예비선이 1페어씩 들어간다.[8] 보통 철물점에서 파는건 아예 몇 백 미터짜리 릴단위인 경우가 많다. 전기 배선 시 통신 배선용으로 사용될 품목을 구비한 경우 많기때문이다. 이런 릴 단위 물건들은 RJ-45단자가 기본으로 안달려서(보통 길이가 확실하지 않은 장소에 쓰는 경우가 많기 때문이다.) 수작업 공구 없이는 사용이 불가능하다.