리피터 허브

리피터 허브는 데이터의 중계 및 충돌검출 기능을 갖으면서 여러 개의 단말을 집선하는 아날로그 LAN 장치이다. 여기서는 10 BASE-T 및 100 BASE-TX용 리피터 허브를 중심으로 설명한다.

허브는 여러 개의 LAN 단말을 수용하는 집선 장치이다. 리피터 허브란 내부에서 이더넷 LAN의 전송 거리를 연장하기 위해 신호 증폭 기능(리피터)을 갖춘 허브를 말한다.

리피터 허브는 UTP 케이블과 광섬유 등의 전송 매체에 의존하지 않고 데이터 중계를 하는 리피터부와 전송 매체에 대응하여 데이터 송수신을 하는 PHY(Physical Layer Device)부로 구성된다. 리피터 허브에 들어간 데이터는 각종 케이블에 대응한 PHY부를 통해서 데이터 중계 처리의 리피터부를 경유한 후 다른 모든 포트로 송신된다. 데이터는 모든 단말 접속 포트에 보내지기 때문에 동시에 한 대의 단말밖에 데이터를 송신할 수 없다.

전송속도에 따라 달라지는 허브의 접속 대수

리피터 허브를 이용하여 망을 구축할 경우, 전송 속도가 10Mbit/s 또는 100Mbit/s인지에 따라 연속 접속 가능한 리피터 허브의 대수가 달라지게 된다. 전송 속도 100Mbit/s의 10 BASE-T인 경우 리피터 허브는 최대 4대까지 연속 접속할 수 있지만 전송 속도 100Mbit/s의 100 BASE-TX에서는 2대까지 이다(그림 1). 이것은 이더넷의 데이터 충돌(collision) 검출시간과 장치내부의 지연 시간, 케이블 전송 지연 시간과의 관계에 따라 결정된다.

데이터의 충돌은 데이터 송신중에 다른 단말로부터의 송신 데이터를 수신함으로써 검출한다. LAN 단말은 이더넷의 최소 데이터 길이인 64바이트를 송신할 때까지의 시간으로 충돌을 검지해야 한다.

이더넷에 있어서의 데이터 전송 지연 시간(데이터가 LAN 케이블상을 왕복하는 시간)의 상한치는 512 BT(Bit Time)로 규정되어 있다. 전송지연 시간이 이 상한치를 초월한 경우 단말은 데이터의 충돌을 정상적으로 검출할 수 없게 된다. (그림 2)와 같은 100BASE-TX의 이더넷 LAN을 구성했을 경우, 단말 a와 단말 b간 왕복 시간은 ① 단말 a의 내부 지연 시간,  ② 케이블의 왕복 지연 시간, ③ 리피터 허브 왕복의 내부 지연 시간, ④ 단말 b의 내부 지연 시간 등을 합친 511.96BT가 된다. 즉, 이 이상 리피터 허브를 추가하거나 케이블을 길게 하면 데이터 충돌을 바르게 검출할 수 없어서 네트워크 장애가 발생한다.

10M/100M 자동인식 허브가 주류로

100Mbit/s의 리피터 허브에는 연속 접속하지 않고 단독으로 사용하는「클래스 I」과 두 대까지의 연속 접속이 가능한「클래스 II」등의 두 종류가 있다. 클래스 I에서는 100BASE-TX/FX와 100BASE-T4와는 다른 인터페이스간 데이터 중계가 가능하다. 그 반면 각 인터페이스에 맞추어 신호를 변환하기 때문에 내부 지연 시간이 커지게 되므로 연속 접속하지 않고 단독으로 이용한다. 클래스 Ⅱ는 100BASE-TX간 등 동일 인터페이스의 데이터를 중계하는 리피터이다. 클래스 Ⅰ에 비해 내부 중계 지연 시간이 짧고 2대까지 연속 접속할 수 있다.

최근에는 10Mbit/s와 100Mbit/s의 양쪽 이더넷에 접속할 수 있는 이중 스피드(dual speed) 대응의 허브가 제품의 대부분을 차지하고 있다. 이중 스피드 대응 허브는 각 속도에 대응한 리피터부와 각 리피터부 사이를 중개하는 브리지, 그리고 어느 쪽 속도의 단말이 접속되었는가를 인식하는 자동 조정(auto negotiation) 기능을 갖추고 있다.

이중 스피드 대응 허브에서는 접속된 단말의 속도를 자동 조정 기능에 의해 인식하고, 대응한 속도의 리피터부에 접속한다. 동일한 속도간의 중계는 각 리피터부에서 중계하며, 다른 속도 간에는 리피터부를 브리지로 경유하여 중계한다.

☞ UTP케이블

10BASE-T, 100BASE-TX에서는 네 쌍 중 두 쌍만을 사용한다. 케이블의 최대 길이는 모두 100m.

☞ 광섬유

빛을 도파(導波)하는 가느다란 섬유. 광섬유를 이용하는 LAN 인터페이스 양식에는 10BASE-FL과 100BASE-FX가 있다. 최대 케이블 길이는 10BASE-FL이 2km, 100BASE-FX가 412m.

☞ PHY(Physical Layer Device)

PCS(Physical Coding Sub-layer), PMA(Physical Medium Attachment: 물리 매체 접속), PMD(Physical Medium Dependent: 물리 매체 의존)으로 구성된다. 송신시의 동작에서 PCS는 리피터부에서의 4B 코드 비트를 5B 코드 비트로 변환하여 PMA로 보낸다. PMA는 PCS에서 5B  코드 비트를 수취한 NRZI(Non-Return to Zero Inverted)형식으로 변환하여 PMD에 보낸다. PMD는 수취한 NRZI 신호를 전송 대역에 합친 신호로 변환하여 송신한다. 수신시는 각각  반대의 동작을 한다.

☞ 연속(cascade) 접속

리피터 허브를 다단으로 접속하는 것. 허브 사이는 크로스 케이블 또는 극성을 반전시킨 포트에 의해 접속한다.

☞ BT(Bit Time)

비트시간. 1비트를 송신하는 시간을 "1"로 한 시간 단위. 10Mbit/s의 10BASE-T는 1BT = 100 나노 초, 100Mbit/s의 100BASE-TX는 1BT = 10 나노 초이다. 전송지연 시간의 상한치 12BT는 10BASE-T에서는 51.2 마이크로초, 100BASE-TX에서는 5.12 마이크로초가 된다.

☞ 자동조정(auto negotiation)기능

대향(對向)으로 접속한 장치 사이에서 상호 최고 속도로 접속하기 위한 기능. 이동 모드(10BASE-T, 10BASE-T 전 2중, 100BASE-TX, 100BASE-TX 전 2중, 100BASE-T4)의 정보가 들어간 FLP(Fast Link Pulse) 버스트를 상호 교환하여 공통되는 최고의 속도를 인식한다. 자동 조정 기능을 갖지 않는 상대와도 접속할 수 있도록 병렬 검파 기능을 갖춘 제품도 많다.