[이현규의 홈 네트워킹 대해부- 2] 유선 통신기술

홈 네트워킹을 위해서는 먼저 장비간 연결이 필요하기 때문에 장비간의 연결을 위한 방식으로는 어떠한 것이 있는지 살펴볼 필요가 있으므로, 이번 호와 다음 호를 통해 유선 및 무선 통신기술에 대해 설명하고자 한다.

가전장비의 연결을 위한 방식은 크게 유선 방식과 무선 방식으로 나눌 수 있다. 유선 방식은 이용하는 선로에 따라 전화선을 이용하는 방식, 전력선을 이용하는 방식, Ethernet을 이용하는 방식, Structured Wiring 방식으로 나눌 수 있다

1. 전화선을 이용하는 방식 (HomePNA: Phoneline Network Alliance)

전화선을 이용하는 방식은 가정에 설치된 전화선로의 특성과 관련되어 있다. 대부분의 가정에서는 1개의 전화번호를 사용한다. 또한, 모든 방이나 주거 공간에서 전화를 송수신할 수 있도록 해야 하기 때문에 집안의 대부분의 주거공간에는 전화를 꽂을 수 있는 연결단자가 1개 이상 나와 있다. 물론 주거공간에 따라 다른 번호를 사용할 수도 있기 때문에 건설업자는 MDF, 국선 단자함, 세대 단자함 등을 이용하여 각 주거 공간으로 연결되는 전화선에 대한 배선을 처리하도록 하고 있다.

그러나 대부분의 가정에서 1개의 전화번호를 사용하고 있기 때문에 모든 주거공간의 전화선로는 함께 연결돼 하나의 독립된 망을 형성하고 있다. 가정별로 독립된 전화선 망이 형성되어 있고 대부분의 주거공간에서 이를 이용할 수 있도록 배선이 되어 있기 때문에 전화선 연결방식을 사용하면 추가적인 배선이 거의 필요 없게 된다. 이러한 점에서 전화선 연결방식이 홈 네트워킹 사업자들에게 매력적인 연결방식으로 등장한 것이다.

특히, 전화선 연결방식은 다른 표준기술과는 달리 많은 경쟁 업체들이 기술규격에 합의하여 공동으로 기술을 개발하고 있다. 선도적으로 기술을 보유한 업체들간의 소유권이나 사용권 적었기에 통일된 표준 결정도 용이했다.

그러나 전화선 자체가 고속 통신을 고려한 것이 아니기 때문에 대용량의 고속 데이터 전송에 한계가 있고, 오래된 집에서는 주거공간의 일부에만 전화선 연결이 가능하며, 한 가정에서 2개 이상의 전화를 사용하는 경우에는 전화선 망이 분리되기 때문에 최근에는 그 사용 빈도가 점차 줄어드는 편이다.

전화선 연결방식에 대한 표준화를 위한 산업체의 자발적인 모임이 HomePNA (Phoneline Network Alliance)이다. 이 모임에서는 1Mbps와 10Mbps를 지원하는 네트워킹 기술 규격을 발표하였으며, 사용자를 위한 교육에 심혈을 기울이고 있다. HomePNA 자체는 공인 로고로서 상호 연동성에 대한 승인의 표시로도 사용되고 있다. HomePNA에서는 최근 10Mbps 이상의 속도 지원을 위한 논의를 진행하고 있다.

2. 전력선을 이용하는 방식 (HomePlug)

홈 네트워킹의 전신인 홈 오토메이션이 시작된 계기는 X-10이라는 전력선 통신기술의 등장에 기인한다. 전력선 통신은 가정의 어느 곳에나 산재 되어 있는 전기 배선 자체를 통신수단으로 이용함으로써, 사용자가 장비의 사용을 위해 자연스럽게 전기를 꼽는 행위만으로 통신망을 연결시켜 주고, 전력선을 통해 장비간의 통신이 가능하게 해주는 기술이다.

이 기술이 무엇보다도 관심을 끄는 이유는 전력선이 가정내의 거의 모든 곳에 연결되어 있고, 대부분의 가전장비 사용을 위해서는 전기가 필요하기 때문이다. 비교적 저속의 연결인 전력선 연결기술은 가전장비의 제어를 위한 데이터의 양이 많지 않았기 때문에 계속적인 관심을 얻고 있으며, 최근에는 LAN 정도의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 기술이 개발되어 점차 그 사용영역을 넓혀가고 있다.

전력선 통신기술에 관련된 모임으로 HomePlug라는 것이 있는데, 이 모임은 3Com, Cisco, Compaq, Intel, Motorola, TI 등의 회사들이 모여 가정을 위한 전력선 네트워크의 공동표준 개발을 위해 2000년 4월에 결성한 것으로서 첫번째 결과로 10Mbps급 규격을 발표하여 가전장비의 제어 뿐만 아니라 본격적인 데이터 통신을 위한 전력선 통신의 길을 열어 주었다.

HomePlug에서는 Intellon사의 PowerPacket라는 기술을 기반기술로 선정하여 500개의 가정을 대상으로 시범 서비스를 한 후, 2001년 최종 규격을 발표하였다. Intellon사에서는 같은 해부터 HomePlug 승인 반도체를 생산하였고 전력선 NIC(Network Interface Card)과 같은 기본적인 장비들이 속속 등장하고 있다.

국내에서는 저속의 가전장비 제어를 위한 표준으로 산업자원부의 PLC 포럼이라는 모임을 통해 HNCP(Home Network Communication Protocol)이라는 표준 전력선 통신 프로토콜이 준비되고 있다.

3. Ethernet을 이용하는 방식

Ethernet은 오래 전부터 대부분의 업무환경에서 LAN의 기본 프로토콜로 사용되고 있는 네트워킹 기술이다. 이 기술은 70년대 후반에 등장하여 저렴한 가격과 고속으로의 성능향상이 용이하기 때문에 성공적으로 폭 넓게 확장되었으며, 장비간의 연동성 유지를 위해 IEEE에 의해 관리되는 표준이다.

공식적인 표준이름은 IEEE 802.3이며 첫번째 Ethernet 표준은 동축 케이블과 twisted-pair(두 가닥을 선을 꼬은 것)를 이용하여 10Mbps의 속도로 통신을 할 수 있도록 고안된 것이었다 (10Base-T 네트워크, 카테고리-3). 이후 패스트 이더넷(100Mbps), 기가비트 이더넷(1000Mbps = 1Gbps)으로 발전하고 있다. 최근 IEEE에서는 10Gbps를 위한 이더넷 표준에 대해 연구하고 있다.

2대 이상의 PC를 보유한 가정이 늘어나고, 이더넷 NIC(일명, 랜카드)와 허브가 저렴해 지면서 이더넷 HW 시장이 집에까지 확대되고 있다. Ethernet은 고속의 모뎀을 PC나 홈 게이트웨이와 같은 인터넷 공유장비에 접속하는 표준 기술화 하고 있다. Ethernet을 이용하는 방식은 홈 네트워크 전체보다는 가정에 있는 컴퓨터 관련 장비간의 연결에 주로 사용되고 있으며, 컴퓨터 네트워크를 아는 사람들이 직접 설치하여 사용하고 있다.

4. 구조적 배선 (Structured Wiring)

앞에서의 연결 기술들을 살펴보면, 가정 내의 배선구조가 고속의 데이터 통신에는 적합하지 않기 때문에 또 다른 배선을 하거나 (Ethernet) 난이도가 높고 가격이 비싼 기술을 개발하고 있다 (HomePNA, HomePlug). 건물을 처음 건설할 때부터 통신에 대한 고려를 한다면 보다 저렴하게 홈 네트워크를 구축할 수 있을 것이다. 미국에서는 이를 위해 고속 데이터 통신이 가능하도록 신축 건물 배선에 대해 구조적 배선을 고려한 규정을 통해 규제를 가하고 있다.

미국의 FCC에서는 구조적 배선의 사용을 독려하기 위하여 2000년 1월 FCC 99-405라는 문서를 승인하였다. 이 문서에 따르면, 2001년 6월 10일 이후 설치되는 모든 구리 배선에 대해 카테고리-3(CAT-3, 10Mbps의 속도 보장)을 지원하는 굵기 24 gauge 이상의 twisted pair를 사용하도록 하였다. 일반적으로 구조적 배선은 카테고리-3보다 고급 twisted pair인 카테고리-5(CAT-5, 100Mbps의 속도 보장)에 잘 어울리지만 카테고리-3의 요구사항도 상위 기능으로의 진화를 지원하고 있기 때문에 카테고리-3를 채택하였다.

이는 FCC에서는 표준의 공표 없이는 건축업자들이 저급의 배선을 계속 사용할 것이고, 이로 인해 광대역 전송기술의 기능저하와 근처에 설치되는 전화선에 대한 간섭문제를 야기할 수 있기 때문에, 건축업자들의 부담을 줄이면서 향상된 배선 구조를 사용하도록 하기 위한 유인책이었다.

강제성은 없으나 현장의 요구사항을 반영한 것으로서, FCC 99-405 채택에 앞서 개발된 표준으로 1999년 11월 발표된 ANSI/EIA/TIA 570-A (줄여서 TIA 570-A)가 있었다. TIA 570-A는 FCC 99-405의 기반을 이룬 표준으로서, 음성, 데이터, 화상, 멀티미디어, 홈 오토메이션 시스템, 보안장비, 음향기기, TV, 감지장치, 경보장치, 인터컴을 지원할 수 있도록 구조적 배선에 대한 표준을 제시하고 있다. 이 표준은 기본사항과 멀티미디어 관련사항의 두 등급으로 구성되었다 [표 2].

등급 1에서는 전화, 위성 및 케이블 TV, 데이터 서비스를 위한 최소한의 요구사항을 설정하였으며, 카테고리-3 이상의 twisted pair 1개와 1개의 동축케이블을 사용하도록 하고, 선로의 연결방식에 대해서도 과거에 자주 사용되던 Daisy-Chain 구조를 Star 구조로 바꾸도록 요구하고 있다. TIA 570-A 표준은 기존의 가정 배선 규정(FCC 99-405)에 비해 전체적인 배선 시스템에 대한 승인사항이 광범위하게 되어 있다. TIA 570-A에는 구획, 연결구조, 통로, 여유 공간, 분배장비, 콘센트, 선로 접속, 성능시험 기준, 단일 및 복수 주거 구조 등에 관한 권고안을 포함하고 있다.

TIA 570-A 표준을 지원하는 구조적 배선에서는 현재의 가정 내 모든 접속 요구사항을 지원할 수 있으며, 향후의 기술발전에 따른 변화에도 적응할 수 있는 여지를 제공하고 있다. 이러한 구조적 배선을 설치하면, 여러 대의 PC와 프린터, 팩스 등으로 구성된 가정 내 네트워크(HAN: Home Area Network)를 가능하게 할 수 있으며, 파일이나 프린터와 같은 자원을 공유할 수 있도록 할 수 있다. 구조적 배선을 사용함으로써 HAN 뿐만이 아니라 온 가족이 즐길 수 있는 가정용 entertainment 시스템이나 환경 제어, 보안관제 시스템 등을 원활히 설치할 수 있다.

국내에서는 정보통신부가 중심이 되어 신규 아파트 등의 구내배선을 인터넷, 케이블 TV와 같은 정보통신 서비스를 사용할 수 있도록 twisted-pair 케이블을 사용하도록 권고하여 구조적 배선이 가능하도록 준비하고 있다 (전기통신설비의 기술기준에 관한 규칙). 이 규칙의 시행과 함께 건축업자들의 규칙 이행을 활성화 하기 위하여 규칙에 대한 이행 정도를 평가하여 아파트 단위의 등급을 부여함으로써 자연스럽게 신규 아파트의 배선의 고급화를 유도하고 있다. 건축업자들의 입장에서는 아파트 분양이 성공적이어야 하기 때문에 경쟁적으로 높은 등급의 아파트 건설에 신경을 쏟을 수밖에 없게 되었다.

유선 방식인 경우 구조적 배선을 이용하는 것이 가장 효율적인 방법이다. 그러나 구조적 배선은 주택 전체의 배선을 바꾸어야 하기 때문에 기존의 가정에는 적용하기가 어렵다. 정부에서는 새로운 규칙의 원활한 이행을 촉구하여 신규 주택에 구조적 배선을 위한 통신선로를 미리 확보함으로써 홈 네트워킹이 일상화되는 미래에 보다 많은 가정에서 안정적인 통신선로를 사용할 수 있도록 하여야 한다.

기존의 주택에 대해서는 전화선 방식이나 전력선 방식을 응용하는 방향으로 제품이 개발되고 있으며, 보다 저렴한 가격으로 고속의 다양한 데이터를 전송하기 위한 방안이 연구되고 있다. 유선 방식의 최대 난관은 전문성이 없는 사용자가 얼마나 쉽게 홈 네트워크를 구성할 수 있는가(사용자는 홈 네트워크의 구성이라 개념 자체를 모르게 하는 것이 최선)이다. 따라서 업계에서는 사용자의 개입이 없는 네트워크 구성 및 관리 방식을 미들웨어(HNCP, Jini, HAVi 등)라는 이름으로 속속 등장시키고 있다.

/이현규 아이크로스테크놀러지 대표 hklee@icrosstech.com