산업용 이더넷 스위치 도입

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u-City 서비스 중 가장 먼저 구축되어 이용되는 CCTV 방범서비스 및 ITS 서비스에 사용되는 감시용 CCTV 카메라의 경우 스테인리스로 제작된 함체가 도로에 설치된 폴대 상단에 노출된 형태로 설치되고 있다. 함체는 전원공급장치, 써지보호기, 비디오서버, 광통신장비, 광접속함체 등으로 구성되어 있으며, 무더운 여름이나 추운 겨울에 노출된 상태로 운영된다. 실제로 CCTV 방범 서비스, ITS 서비스, 군부대 외곽감시 등의 사이트에서 여름에 함체 내부온도가 60~70도까지 상승하여 장비의 이상동작으로 서비스 장애가 발생하고 있다. 또한 최근에는 함체의 소형화 경향이 있으며, 지능형 가로등의 경우 함체를 별도로 제작하지 않고 폴대 내부에 관련 장비를 내장하는 형태로 진행되고 있다.

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이러한 조건에 적합한 장비로 산업현장의 제어 시스템에 사용되던 산업용 이더넷 스위치가 u-City의 각종 종단의 통신장비로 도입되고 있다. 소형사이즈, -40~80도의 동작온도, 전원이중화, 네트워크 이중화 등 산업현장에 사용되던 산업용 이더넷 스위치가 외부에 노출된 u-City 가입자망 장비로 적합한 조건을 갖추고 있다.

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산업용 이더넷 스위치 특징

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산업용 스위치의 하드웨어적 특징

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① 소형사이즈의 무팬, 방열 케이스

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소형 함체에 장착 가능한 소형사이즈로 내구성을 위한 무팬 설계 및 방열케이스로 안정성 확보

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② -40℃ ~ 80℃ 동작온도

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산업용 온도특성 제공으로 안정성 확보

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③ 알람 릴레이 출력

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전원에러, 네트워크 단선 시 알람신호 발생

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④ DIN-Rail 또는 벽부형 설치지원

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산업 현장에서 사용되는 표준 DIN-Rail 설치 및 함체에 설치되는 벽부형 설치지원

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⑤ 이중화 광통신 포트 지원

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장거리 전송을 지원하는 광포트(최대전송거리 100km)로 링 토폴로지 지원

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⑥ 이중화 전원공급

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안정성을 높이기 위한 2개의 입력전원 사용.

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산업용 스위치의 Managed 특징

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① 기가비트 이중화-링 지원

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u-City CCTV 방범서비스에서 D1급 영상을 전송할 때 카메라당 평균 4M의 대역을 발생한다. 기가비트 링에서 D1급으로 네트워크 운영 시 최대 1개의 링에서 250대의 카메라를 연결할 수 있으며, 여유 대역을 계산하면 실제로 D1급의 경우 한 개의 링에 최대 170대, 메가픽셀 카메라의 경우 60대까지 카메라를 연결할 수 있다.

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② WEB Based, SNMP NMS 지원

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u-City 네트워크 노드수의 증가는 전체 망에 대한 관리를 어렵게 한다. 수백에서 수천 개의 카메라로 구성된 CCTV 방범 시스템의 경우 CCTV 화면이 나오지 않을 때 장애지점에 대한 파악이 가능해야 각 장비에 대한 유지보수 및 관리를 신속하게 진행할 수 있다. 산업용 이더넷 스위치는 웹베이스 매니지먼트를 제공하여 장비에 대한 원격조정이 가능하며, 소규모 네트워크 구성시에는 메이커에서 자체적으로 NMS 프로그램을 제공하여 장비의 동작유무 체크, 각 장비의 포트변경상태, 통신 상태에 대한 정보를 제공한다.

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수천 노드의 대규모 네트워크에서는 표준 SNMP 프로토콜을 제공해 WHAT’S UP, SNMPc, OPEN VIEW 등의 상용 프로그램을 사용하여 네트워크를 관리할 수 있다.

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③ 복구타임 50ms 이하의 링지원, 표준 STP/RSTP 지원

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산업용 이더넷 스위치는 산업현장의 특성상 지속적인 통신을 보장하기 위해 링 토폴리지를 지원한다. 이러한 링 토폴리지는 각 메이커마다 고유의 구현 방식을 가지고 있으며 케이블 단선시 복구타임 50ms 이하로 새로운 통신경로를 이용하여 통신 상태를 복구한다. 빠른 시간 내에 복구가 가능한 고유의 링 제어기술은 업체 간 호환이 불가하므로 업체 간 호환이 가능한 표준 프로토클 STP/RSTP를 사용하여 링 토폴리지를 구현한다.

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그러나 STP 프로토클을 이용한 링네트워크 구성시 장애 복구타임이 25~30초 정도로 실용성이 떨어져 거의 사용되지 않으며 최근에 추가된 프로토클 RSTP의 경우에는 장애 복구타임이 2~3초로 많이 개선되어 제한된 현장에서 사용된다. 최근에는 m-sec의 복구시간을 지원하는 링 프로토콜의 표준화가 진행되고 있다.

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산업용 이더넷 스위치 적용사례

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대규모 u-City 구성도는 대형 u-City에서 사용 가능한 구성도로 도시 전역을 20~30개의 링으로 나누어서 구성했으며, 각각의 링은 20~30개의 산업용 이더넷 스위치로 구성된다.

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따라서 전체적으로 700대 정도의 산업용 이더넷 스위치가 노드에서 운영되고 있으며, 주요 u-City 서비스로 ITS, 주정차 위반단속, 민원발급시스템, 산불감시(무선구간) 등으로 구성되어지며, 한 개의 링은 기가비트의 대역폭으로 운영되어 한 개의 링에서 운영될 수 있는 대역폭을 700M정도로 한다면 메가픽셀 카메라 설치시 각 링당 60개 정도의 메가픽셀 카메라를 운영할 수 있다.

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소규모의 u-City 구성시 구역별로 10여대 정도로 각각의 링을 구성하고 구성된 링을 연계하여 u-City 네트워크를 완성한다. u-City 네트워크 현장에서 사용되고 있는 산업용 이더넷 스위치의 대표적인 예로 지능형 가로등이 있다.

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IT-POLE 또는 U-POLE 등으로 불리는 지능형 가로등이 을지로, 청계천, 등에 시범설치되었으며 지능형 가로등 내부에 산업용 이더넷 스위치가 내장되어 각종 센서, RFID, 무선AP, 음성 및 영상표시장치와 함께 IT 허브 역할을 하고 있다.

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산업용 이더넷 스위치는 많은 장점들로 그 사용범위가 확대되고 있으며 u-City 환경에서 필요한 새로운 기능들이 추가된 신제품들이 출시되어 최적의 성능과 안정된 u-City 네트워크 구현이 기대된다.

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<글/사진 : 허 창 복 | 솔텍 시스템사업부 부장(soltech@soltech.co.kr)>

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[월간 시큐리티월드 통권 제167호(sw@infothe.com)]

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