표준 기반의 이더넷 케이블 설치 가이드라인

들어가며

최근 들어 엔드포인트의 성능이 향상되면서, 1GbE를 초과하는 속도를 요구하는 응용이 늘어나고 있다. 이는 엔터프라이즈 환경에서 2.5GbE/5GbE/10GbE의 채택을 가속화하며, 케이블링 시스템의 관점에서는 지금까지 주로 사용되어 온 CAT.5E가 아닌, 최대 100m까지의 10GbE 연결을 지원하는 CAT.6A을 채택하는 경우가 늘어나고 있다.

하지만, 기존의 1GbE 네트워크를 위한 케이블과는 달리, 10GbE의 고속 전송을 위한 케이블은 훨씬 더 간섭에 민감하기 때문에 최초 포설 시에 반드시 표준에 맞춰서 시공되었는지 검증하는 작업이 필요하다.

이번 포스팅에서는 10GbE 네트워크에 대응할 수 있는 이더넷 케이블링 시스템을 표준 기반으로 구성하기 위한 가이드라인을 제공하는 것을 목표로 한다.

케이블 표준 선택

Twisted Pair를 사용하는 이더넷 케이블 표준은 ANSI/TIA-568.2-D에 정의되어 있으며, 현재 Twisted Pair / RJ-45 플러그 구성으로 10GbE를 지원하는 케이블 표준은 총 3개가 존재한다.

• Category 6
  최대 55미터의 거리에서 10GbE를 지원하며, 최대 250Mhz까지의 주파수 대역을 지원한다.
  Category 6부터는 케이블의 도체로 순수 구리선을 사용해야 하며, 구리 도금 알루미늄 (Copper-clad Aluminium) 케이블의 사용은 표준에 어긋난다.
• Category 6A
  Category 6의 개정판인 6A는 최대 500Mhz까지의 주파수 대역을 지원하며, 최대 100미터의 거리에서 10GbE를 지원한다
• Category 8
  RJ-45 커넥터에서 25GBase-T와 40GBase-T를 지원하기 위해 개발된 규격으로, 최대 2000Mhz의 주파수를 사용한다. 단, 25/40G를 지원하기 위해 최대 지원 길이는 30미터로 제한된다.

일부 눈치가 빠른 사람들이라면 이 목록에 Category 7이 포함되어 있지 않다는 것을 알아차렸을 것이다.

Category 7은 사실 RJ-45 플러그 대신 새로운 규격을 사용할 것을 전제로 개발된 케이블이다. 때문에 ANSI/TIA-568에서는 Category 7을 정의하지 않으며, ISO/IEC 11801에서는 Class F/FA로 GG-45 / TERA / ARJ-45를 사용하는 규격을 표준화하였다.

[그림 1. GG-45 / ARJ-45 / TERA 커넥터 예시]

즉, 현재 시중에서 돌아다니는 CAT.7 RJ-45 패치코드들은 전부 비표준이며, 품질을 보증할 수 없다. 왜냐하면 RJ-45 커넥터에 대한 CAT.7 성능 규격이 정의되어 있지도 않기 때문이다.

단순히 숫자가 높다는 이유로 CAT.7 케이블을 구매한다면 실제로는 성능을 보장할 수 없는 비표준 케이블을 비싼 돈 주고 구매하는 꼴이 된다.
성능을 보장할 수 있는, 제대로 된 패치코드를 선택하는 방법은 구조화된 케이블링 시스템을 다룰 때 다시 이야기 할 것이다.

자, 이제 본인의 요구사항에 맞는 케이블 규격을 선택해 보자.

일반적인 사무실에서 10GbE 네트워크를 사용해야 할 경우, Category 6A를 선택하는 것이 최선이다. 만약, 향후 출시될 (지 모르는) 25/40GBase-T 제품을 사용하고자 한다면 Category 8 케이블을 선택할 수 있을 것이나, 최대 채널 길이가 30m로 제한된다는 점에 유의해야 한다. 대부분의 사무실에서 30m는 지나치게 짧은 길이이다.

[그림 2. Category 별 시장 점유율 추정치 - Commscope (출처) ]

글로벌 케이블 제조사인 Commscope는 CAT.6A의 출하 비율이 2026년에 전체의 50%에 이를 것으로 전망하고 있다.
그리 밝지 못한 25/40GBase-T의 미래를 감안하면, 지금은 Category 6A를 선택하여 10GbE까지의 네트워크에 대응하는 것이 최선의 선택이라고 보여진다.

구조화된 케이블링 시스템 (Structured Cabling System)

구조화된 케이블링 시스템 (Structured Cabling System)은 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 케이블 인프라 구축을 목표로 ANSI/TIA-568과 ISO/IEC-11801에서 정의하는 표준화된 케이블링 시스템 구성 방법이다. 한국에서는 다른 케이블링 방법론과 함께 묶어서 '통합 케이블링 시스템' 이라고 불리기도 한다.

구조화된 케이블링 시스템은 다음과 같은 6가지 요소로 구성된다.

• 인입 시설 (Enterance Facilities)
• 장비실 (Equipment Room)
• 통신실 (Telecommunication Room)
• 백본 배선 (Backbone Cable)
• 수평 배선 (Horizontal Cable)
• 업무 공간 (Work Area)

이 중, 케이블링 관점에서 중요한 것은 백본 배선과 수평 배선이다.

백본 배선은 수직 배선 (Vertical Cable)이라고도 하며, 건물 내 시설 간 연결, 층 간 연결, 건물 간 연결을 위한 케이블링을 의미한다.
수평 케이블은 통신실에서 사무실의 콘센트까지의 케이블을 의미하며, 일반적으로 벽 내 또는 액세스 플로어를 통해 포설된다.

일반적으로, 수평 배선보다 백본 배선이 더 긴 거리를 지나며, 전송 거리와 케이블 포설의 용이성을 고려하여 광 케이블을 사용한다. ANSI/TIA-568은 광 케이블에 대한 표준 요구사항도 함께 정의하며, 해당 요구사항은 ANSI/TIA-568.3-D에 정의되어 있다. [1]

광 케이블의 케이블링 표준에 대한 자세한 설명은 이 포스팅에서 확인할 수 있다.

채널 링크와 영구 링크

ANSI/TIA-568.2-D에서 'CAT.6A의 채널 링크는 최대 100m, 영구 링크는 최대 90m로 제한된다' 는 말을 볼 수 있다.
여기서 채널 링크와 영구 링크는 각각 무슨 뜻일까?

[그림 2. Permanent Link와 Channel Link (출처)]

채널 링크는, 종단간의 패치 코드 길이를 포함한 전체 경로의 길이로, CAT.6A의 경우 최대 100m이다.
영구 링크, 또는 수평 배선은 패치 패널과 콘센트 (Outlet)간을 연결하는 케이블로, 일반적으로 벽체 또는 액세스 플로어를 통해 포설되는 고정 배선을 의미한다. CAT.6A의 경우 영구 링크의 길이는 최대 90m이며, CAT.8은 최대 24m이다.

영구 링크 요구사항

영구 링크 (Permanent Link) 또는 수평 배선 (Horizontal Cabling)의 특징은 최초 포설 후 건물의 서비스 기간 동안 교체 없이 운용하는 것을 목표로 한다는 점이다. Panduit은 포설된 케이블은 약 20년의 기대 수명을 가질 것으로 보고 있으며, 이를 위해 환경 요구사항에 적합한 케이블과 모듈화된 패치 패널을 사용할 것을 권고한다.

[그림 3. Panduit의 모듈화된 패치 패널]

구조화된 케이블링 시스템에서 모듈화된 패치 패널을 요구하는 이유는, 손쉽게 개별 모듈을 교체할 수 있기 때문이다.
Panduit은 일반적인 환경에서 자사의 RJ-45 Jack module이 7년 정도의 수명을 가질 것으로 기대하는데, 만약 패치 패널이 일체형으로 구성되어 있다면 하나의 고장난 모듈을 교체하기 위해 전체 패치 패널을 교체해야 한다. 하지만 모듈화된 패치 패널을 사용한다면 고장난 Jack module만 새 것으로 교체하면 되므로, 유지보수 관점에서 훨씬 유리하다.

패치 코드 요구사항

패치 코드는 장비와 패치 패널/Outlet 사이를 연결하는 상대적으로 짧고, 유연하며 이동 가능한 케이블을 의미한다.
패치 코드의 가장 일반적인 특징은 '연선'을 사용한다는 것이다. 영구 링크에 사용되는 단일 구리 심선과 달리, 패치 코드에서 연선을 사용하는 이유는 접속 단말이 이동하거나 움직일 때 유연하게 휠 수 있기 때문이다.

많은 네트워크 포설 업체들이 영구 링크를 깔고 남은 강선을 이용하여 패치코드를 제작하는데, 이것은 잠재적으로 케이블의 단선에 의한 통신 문제를 일으킬 수 있기 때문에 지양해야 한다.

그리고 손으로 연선 케이블을 제작하는 것이 사실상 불가능하기 때문에, 필연적으로 패치 코드는 공장에서 정해진 길이에 맞춰 제작된 것을 구매하게 된다. 그리고 여기에 두 번째 함정이 있다. 인터넷에서 쉽게 구할 수 있는 저렴한 패치 코드를 만드는 회사들은, 제대로 된 케이블 테스트를 거치지 않는다는 점이다.

만약 주문 시 '손으로' 케이블을 만들어서 판매한다는 말이 적힌 경우 더 주의해야 하는데, 여기서 판매하는 패치 코드는 연선이 아닌 강선일 가능성이 높고, 마찬가지로 제대로 된 테스트를 진행하지 않을 가능성이 크기 때문이다.

결국 패치 코드는 '믿을 수 있는 케이블 전문 제조 회사'에서 나온 공장제 완제품을 구매하는 것이 최선의 선택이다.

개인적으로, 다음과 같은 회사에서 나온 패치 코드는 믿을 수 있다고 생각한다.

• Panduit
• Commscope
• Nexans (극동전선)
• LS 전선

이 외에도 개인의 선호에 따라 여러 케이블 제조사를 선택할 수 있겠지만, 적어도 중국산의 브랜드 없는 제품, 또는 핸드메이드 패치코드 케이블을 구매하지 않도록 주의해야 할 것이다.

케이블 테스트 요구사항

아무리 좋은 자재를 사용해서 케이블을 포설했다 한들, 결과물이 표준에 부합하는지 검증하는 작업은 반드시 필요하다.
실제로 이번에 사무실을 이전하면서 Panduit 자재를 사용하여 약 160여개의 케이블을 포설하였고, 그 중 10개 정도의 케이블에서 폴트가 떠 재작업하기도 했다. 이렇듯, 실제 작업 결과물의 품질을 보증하기 위해서는 케이블 테스트가 필수적이다.

영구 링크 테스트

[그림 4. 영구 링크 테스트 방법 (출처)]

영구 링크를 테스트하기 위해서는 테스트 장비와 Permanent Link Adapter가 필요하다.
Permanent Link Adapter는 아주 굵은 구리 케이블이 연결된 일체형 어댑터인데, 미리 알려진 케이블 특성을 보정하여 온전히 영구 링크의 특성만을 측정할 수 있도록 설계되었다.

[그림 5. 영구 링크 테스트 예시]

위 사진은 실제로 영구 링크 테스트를 수행하는 장면을 촬영한 것으로, 작업하시는 분이 "미군 기지에서 작업한 뒤로 처음 해 본다"는 말을 남겼다.

실제로, 많은 경우 영구 링크 테스트 대신 채널 테스트를 진행하는데, 이 경우 패치 코드를 위한 마진이 크게 잡히기 때문에 패치 코드의 품질에 따라서 통신이 될 수도, 안 될 수도 있는 문제가 있다. 그렇기 때문에 발주 시 반드시 '영구 링크 테스트'를 진행하고, 테스트 리포트를 제출할 것을 명시해야 한다.

채널 테스트

패치 코드를 포함한 End to End 링크에 대한 테스트이다. 채널 링크의 길이는 최대 100m이며, 영구 링크의 최대 길이가 최대 90m이기 때문에 양 끝단의 패치코드 길이는 5m를 넘지 않는 것이 바람직하다.

만약 전체 케이블 길이를 테스트 할 수 있는 장비나, 특정 영구 링크의 길이를 기록한 리포트가 있다면 해당 내용을 참고하여 패치코드 길이를 결정할 수 있을 것이다.

채널 테스트는 '패치 코드를 포함하여' 인증을 받는 것이 핵심이며, 해당 링크의 패치 코드를 다른 것으로 교체한다면 테스트 결과도 유효하지 않게 된다는 점에 유의해야 한다. 전체 설치가 완료된 뒤 채널 링크를 검증하기 위해 채널 테스트를 수행할 수 있다.

패치 코드 테스트

[그림 6. 패치 코드 테스트 방법 (출처)]

케이블 제조업체에서 공급한 패치 코드를 사용하기 전에, 케이블의 성능을 검증하기 위한 샘플 테스트를 수행하는 것이 바람직하다.
패치 코드 어댑터를 양 끝단에 연결하고, ANSI/TIA 패치 코드 테스트 프로파일을 선택하면 패치코드의 성능을 평가할 수 있다.

MPTL 테스트

[그림 7. MPTL 테스트 방법 (출처)]

패치 패널과 패치 코드 또는 Outlet과 패치 코드를 사용하는 것이 비실용적이거나 불가능한 경우 (AP, CCTV 등)를 위한 MPTL 테스트가 ANSI/TIA-568-D에서 추가되었다.
MPTL 테스트는 위 그림과 같이 영구 링크 테스트와 패치 코드 어댑터의 조합으로 수행할 수 있으며, MPTL 테스트 프로파일을 선택하면 MPTL의 성능을 평가할 수 있다.

PoE 요구사항

PoE를 통해 전원을 공급받는 기기가 늘어나고, 요구 전력량이 점증함에 따라 PoE 표준도 802.3af/at/bt로 점점 발전하고 있다.
특히 최대 90W의 전원을 공급할 수 있는 802.3bt를 사용할 경우, 케이블의 규격과 배선에 따라서 화재 위험성이 크게 높아지기 때문에, 반드시 표준을 준수하여 케이블 설치 작업을 진행해야 한다.

케이블 번들 구성

[그림 8. PoE 케이블 묶음 한계표 (출처)]

PoE를 사용하는 케이블의 포설 작업을 진행하기 전에, 먼저 안전하게 번들링 할 수 있는 갯수를 확인해야 한다.
위 표의 자세한 환경 조건은 출처 링크에서 확인할 수 있으며, 사용하는 케이블의 종류와 주변 온도에 따라서 위 값은 달라질 수 있다.

루프 저항과 저항 불균형 테스트

Fluke Networks의 테스트 장비에는 (+PoE)가 붙은 테스트 프로파일이 존재한다.
이 테스트 프로파일은 DC Loop 저항에 더해, 페어 사이의 저항 불균형 테스트를 포함한 프로파일로, PoE를 사용하는 장비에 연결되는 케이블을 테스트하기 위해 사용할 수 있다.

[그림 9-10. 케이블 테스트 리포트 비교]

실제로 DSX-8000의 케이블 테스트 리포트를 비교해보면, PoE 테스트 프로파일에 Resistance Unbalance 항목이 추가된 것을 확인할 수 있다.
그리고 PoE 테스트 프로파일이 아니라도 DC Loop Resistance 테스트가 이루어지는 것을 알 수 있다.

케이블 라벨링 표준

ANSI/TIA-606은 데이터센터, 플랜트 등 여러 공간에서 사용할 수 있는 라벨링 규범을 제공하는 표준이다. 현재의 최신 개정판은 ANSI/TIA-606-C이며, 이더넷 케이블링 관점에서는 다음과 같은 기본 규칙을 가진다.

1) 랙 표기법

XY-Coordinate 표기법을 사용하여 랙의 위치를 표시한다.

[그림 11. XY-Coordinate 표기법 예시]

액세스 플로어의 한 칸을 기준으로 랙의 위치를 표준화하여 나타낸다.
예를 들어, AZ열의 02행에 위치한 랙은 AZ02로 표기할 수 있다.

2) 패치 패널/장비 표기법

패치 패널과 장비의 표기법은 해당 장비가 위치한 Rack Unit을 기준으로 한다.
예를 들어, AZ02 랙의 35U에 위치한 패치 패널이라면 AZ02-35 로 표기할 수 있다. 이 때, 2U 이상의 패치 패널은 최상단의 Rack Unit을 기준으로 한다.

3) 포트 표기법

포트 표기는 ':' 으로 구분하거나, Ports / P 등으로 축약하여 표현한다.
예를 들어, AZ02 랙의 35U에 위치한 패널의 05번 포트라면 AZ02-35:05로 나타낼 수 있으며, 여러 포트를 한번에 표기할 때는 AZ02-35:05-10 과 같은 꼴을 사용할 수 있다.

4) 케이블 표기법

케이블은 두 개의 종단점을 가진다. 양쪽 끝단에 대한 구분자는 '/'을 사용하며, 왼쪽이 Near End / 오른쪽이 Far End가 된다.
예를 들어, AZ02-35:05과 BG05-20:05 사이를 연결하는 케이블은, AZ02-35:05 쪽에서는 AZ02-35:05 / BG05-20:05, BG05-20:05 쪽에서는 BG05-20:05 / AZ02-35:05 로 라벨링해야 한다.

5) 건물/층/시설 표기법

Class 3/4 케이블 설치의 경우, 추가적인 구분자로 캠퍼스와 건물을 사용한다.
이 경우, [Campus]-[Building]-[Floor][Space]. 으로 표기한다. 예를 들어, A 캠퍼스의 Engineering 빌딩의 5층에 있는 A 룸이라면, A-ENG-5A. 으로 표기해야 한다.

Class 2 설치의 경우, 위 구분자에서 Floor와 Space만 사용하면 된다.

ANSI/TIA-606은 전기/소방설비, 접지 등을 포함한 방대한 범위의 라벨링 규칙을 지정하나, 해당 내용은 이 글의 범위를 벗어나기 때문에 생략하였다. 만약 흥미가 있다면 표준을 직접 찾아볼 수 있을 것이다.

정리

표준 기반 케이블링 작업을 위해서는 다음과 같은 절차를 수행해야 한다.

시공 전 해야 할 일

• 설치 장소 / 규모 산정
• 환경 요구사항 (온도/습도/화학물질/난연성/진동/EMI 등) 확인
• 애플리케이션 요구사항 확인
• 구조적 케이블링 시스템을 위한 전체 아키텍처 디자인
• 시설과 장비의 위치 결정, 매핑 테이블 작성
• 케이블 제조사 선정
• 케이블 종류, 길이, 수량 산정
• 터미널 자재 종류, 수량 산정
• 시공을 위한 자재 발주

시공 시 해야 할 일

• 표준 기반 시공 작업
• 영구 링크 테스트 / MPTL 테스트
• 패치 코드 샘플링 테스트
• ANSI/TIA-606 기반 라벨링

시공 이후 해야 할 일

• 엔드포인트 장비 설치 및 연결
• 채널 링크 테스트

그리고 전체 시공 과정에서 다음과 같은 원칙을 지켜야 할 것이다.

• 신뢰할 수 있는 제조사의 자재를 사용한다
• 절대 CCA 케이블을 사용하지 않는다
• 캘리브레이션이 완료된, 산업 표준 테스터기를 사용하여 케이블을 검증한다
• 패치 코드는 Factory-made 제품을 사용한다

Reference

• Category 8 Cabling Fact Sheet (Fluke Networks)
• ANSI/TIA 568.2-D Approved! (Fluke Networks)
• Maximizing Ethernet Life Cycle Reliability Using Structured Cabling (Panduit)
• 랜 케이블 (Copper, TP) 전문가 따라잡기 – 제1편 (Jayden Moon)
• Power over Ethernet (PoE) Installation Best Practices (True Cable)
• 성공적인 PoE 설치를 위한 가이드 (Jayden Moon)

각주

[1] ANSI/TIA-568.3-D는 광 케이블의 케이블링 방법과 구성요소에 대한 요구사항, 테스트 요구사항을 함께 정의한다.