이더넷: 탄생 40년 후에도 끊임 없는 도전

이더넷: 탄생 40년 후에도 끊임 없는 도전

 

 

스티븐 칼슨(Steven B. Carlson)

IEEE P802.3bp RTPGE (Reduced Twisted Pair Gigabit Ethernet) PHY TF 의장

 

밥 멧카프(Bob Metcalfe)가 1973년 제록스 파크 직원이었을 당시 이제 유명해진 이더넷 보고서를 상사들 앞에 발표 했을 때 실무적인 문제를 해결하기 위함이었다. 제록스는 당시 최초의 개인 컴퓨터(PC)로 알려진 알토스 워크스테이션과 함께 레이저 프린터를 개발하고 있었다. 멧카프는 수백 대의 알토스 시스템을 비싼 레이저 프린터에 연결해서 공유할 수 있는 네트워크를 만들어야 했다.

 

레이저 프린터를 활용하기 위해서는 당시 일반적인 프린터의 전송 속도였던 초당 수천 비트 보다 훨씬 빠른 초당 수백만 비트의 전송 속도를 만들어내야 했다.멧카프는 빠르고, 단순하고, 경제적인 방법이 필요했다. 그의 보고서는 동축 케이블을 활용해 컴퓨터와 레이저 프린터를 간편하게 연결하고 추가할 수 있는 네트워크를 설명했다. 보고서에 등장한 네트워크는 중앙 네트워크 통제장치의 필요성을 없애고, “말하기 전에 듣다 – 동시에 말하면 둘 중 하나가 중지했다가 다시 시작”하는 이른바 반송자 감지 다중 접근/충돌 검출(CSMA/CD) 설계를 보였다. 멧카프의 네트워크는 고속 레이저 프린터가 필요했던 초당 수백만 비트의 속도를 낼 수 있는 동시에 알토스 컴퓨터에 내장 되었던 비싼 하드디스크 간에 정보를 공유할 수 있는 네트워크를 형성했다.

 

멧카프가 시적이게도 명명한 ‘이더넷’이 탄생한지도 40년이 지났다. IEEE는 1980년대초 IEEE 802.3을 통해 이더넷을 표준화 했다. 이더넷 표준의 가장 최신판인 IEEE 802.3-2012는 3600장이 넘는다. 그 안에는 동축 케이블, TP 동선, 이더넷을 송전, 광섬유, 인쇄 회로 기판, 수동 광 통신망 등을 통한 운용에 관한 표준들이 포함 되어 있다. 또한 그 안에는 1Mb/s부터 100Gb/s까지의 속도(현재 400Gb/s은 개발 중에 있다)와 1미터부터 수 킬로미터까지의 거리를 포함하고 있다.

 

이더넷은 컴퓨터와 사무기기들을 연결하는 네트워크에서 인터넷의 중추적 역할로 발전했다. 사무실 LAN 환경부터 베리존, AT&T 등 최대규모 통신사까지 이더넷은 어디에서나 볼 수 있다. 이더넷은 하루에도 수 페타바이트의 TCP/IP 데이터를 전송하는 세계 유일무이한 최대규모 통신망이다.

 

동축 케이블과 CSMA/CD는 오래 전에 이더넷 스위치가 있는 양방향 점대점 TP 링크로 대체 되었지만 이더넷의 구조에는 변함이 없다. 어떤 형식의 이더넷이든 서로 완벽하고 호환하기 때문에 지금까지 성공할 수 있었던 것이다. 이더넷은 여전히 빠르고, 단순하고, 경제적이며, 실리콘의 성능이 좋아지고 운용비용이 떨어지면서 이런 경쟁력을 유지할 수 있었다.

 

이더넷은 이제 사무실 네트워크를 벗어나 전에는 상상하지도 못한 다양한 분야에 적용 되고 있다. 빠르고, 단순하고, 경제적인 네트워크가 필요했던 업계들 또한 이더넷을 수용하기 시작했다. 지난 20년 동안 건물관리 및 통제, 공장 자동화 및 생산통제, 엔터테인먼트 기술(놀이공원, 극장, 라스베가스 등) 등 다양한 업계들이 이더넷 네트워크를 사용해 왔다. 이러한 어플리케이션 중 대다수가 TCP/IP 및 표준 인터넷 프로토콜을 사용하기 때문에 이런 시스템들이 서로 무리 없이 호환하고 인터넷을 통해 운영 될 수 있는 장치를 마련한다. 이더넷은 개발자들이 새로운 시장을 개척했다기 보다 이더넷 자체가 제공할 수 있는 가능성이 많았기 때문에 이러한 어플리케이션에 받아들여질 수 있었다.

 

최근 세계 자동차 업계도 차내 네트워킹 니즈를 꼼꼼히 살펴보기 시작했다. 차내의 통제장치와 ‘사용자’ 데이터는 기하급수적으로 증가하고 있다. 카메라 시스템, 안전운전 지원 시스템, 충돌방지 시스템, 인포테인먼트, 음악, 디지털 라디오, 비디오 등이 전과는 비교할 수 없을 정도로 많은 대역폭을 요구한다.

 

현존하는 차내 레거시 네트워크들은 대개 이런 데이터를 지원할 수 없을 정도로 느리고 제한이 많다. 그보다 큰 문제는 이런 ‘네트워크’들을 적용하는 시스템들의 ‘물리층 자각’이 필요하다는 것이다. 즉, 적용되는 시스템이 사용 되는 네트워크에 맞게 규격화 되어야 한다는 것이다. 레거시 네트워크 간의 데이터 연계는 비용, 복잡성, 성능저하, 시간 지연 등을 더할 뿐이다.

 

그에 비해 이더넷 어플리케이션은 물리층 자각이 필요하지 않다. 어플리케이션들은 어떤 이더넷 물리층이 사용되는지 조차 인지하지 못하며, 사실상 인지해야 할 필요도 없다. 이더넷은 물리층과 상위계층 소프트웨어 프로토콜 환경을 진화시켜 세계에서 가장 유연한 네트워킹 시스템을 탄생시켰다.

 

차세대 자동차들은 물리층 자각이 필요 없는 어플리케이션을 활용한 데이터 전송의 융합을 꾀하고 있다. 시스템에 있는 데이터가 제한 없이 다른 부분에서도 사용 될 수 있는 네트워크를 말한다. 다시 말해, 이러한 자동차들은 수년간 전세계적으로 상용화 되어 왔던 동일한 네트워크를 원하고 있는 것이다.

 

이번에는 이더넷 업계가 자동화 및 산업통제 업계와 손을 잡아 이더넷이 현대 실시간 시스템의 선호 솔루션으로 자리 잡을 수 있는 솔루션 개발에 나섰다. 최초의 A/V 연동 표준을 개발한 IEEE 802.1 시한성 네트워킹 태스크 그룹(TSN)은 현재 차세대 통합대역 네트워크을 위한 표준을 개발하고 있다. IEEE 802.3 이더넷 워킹그룹은 이를 지원하는 두 가지 사업을 진행하고 있다. 하나는 IEEE 802.1 TSN과 면밀하게 협력하여 새로운 프로토콜을 위한 하드웨어 지원을 하는 최소 지연 트래픽 스터디 그룹이고, 다른 하나는 IEEE P802.3bp RTPGE (Reduced Twisted Pair Gigabit Ethernet) PHY TF 이다.

 

IEEE P802.3bp는 기존 1000BASE-T 표준인 IEEE 802.3ab-1999가 사용했던 4개의 트위스트 페어 동선 보다 적은 기가비트 이더넷 트위스트 페어 동선 PHY를 개발하고 있다. IEEE P802.3bp TF는 동선 PHY 규격뿐만 아니라 자동차 링크분절을 위한 성능 규격을 개발할 것이다.

 

IEEE P802.3bp TF는 단일 양방향 트위스트 페어 링크를 개발하기 위해 총력을 다하고 있다. 이를 통해 최소한의 동선으로 최대의 성능을 이끌어낼 것이며 이는 동선 무게 또한 줄여주게 될 것이다. 이더넷 업계는 디지털신호처리(DSP)를 활용해 트위스트 페어 동선의 최대 성능을 끌어내는 경력만 15년 이상이다.

 

가장 큰 도전은 아무래도 차내의 EMC 환경이다. 복사성 방출 조건도 엄중하지만 가장 큰 난관은 전력중단 측면이다. 충격소음이 가장 문제 되는 부분이다. 게다가 자동차 EMC를 위한 통일된 표준조차 없는 상황이다.  

 

IEEE P802.3bp TF는 이런 모든 사안을 해결하기 위해 노력하고 있으며 자신감이 높다. 이더넷은 40년 동안 빠르고, 단순하고, 경제적인 솔루션을 제공해 온 역사를 자랑한다. IEEE P802.3bp TF 또한 그 명예를 이어 나갈 것이다.

 

그 명예에 또 다른 부분이 있다. 이더넷을 상대로 내기 하지 말라. 분명히 패배하게 될 것이다.