산업 및 미션 크리티컬 네트워크 환경에서 안정적인 통신은 필수적입니다. 특히 인프라가 장거리 또는 분산형 광섬유 링크에 의존하는 경우, 단일 장애 지점이 운영을 중단시킬 수 있습니다. 이러한 이유로 광섬유 링 네트워크 설계는 성능과 이중화를 모두 보장하는 기본적인 접근 방식으로 자리 잡았습니다.
이 가이드에서는 기본 개념부터 토폴로지 다이어그램, 필수 프로토콜까지 파이버 링 네트워크에 대해 알아야 할 모든 내용을 안내합니다.
광섬유 링 네트워크란 무엇인가?
광섬유 링 네트워크는 장치(일반적으로 스위치)가 광섬유 케이블을 사용하여 폐쇄 루프 형태로 연결된 물리적 또는 논리적 네트워크 토폴로지입니다. 각 노드는 다른 두 노드와 연결되어 링 형태의 구조를 형성합니다.
이러한 설계는 데이터가 양방향으로 전송될 수 있도록 보장합니다. 한 링크에 장애가 발생하면 데이터를 반대 방향으로 재라우팅하여 네트워크 가동 시간을 유지하는 데 도움이 됩니다.
광섬유 네트워크에서 링 토폴로지를 사용하는 이유는 무엇입니까?
이더넷은 중복성을 염두에 두고 설계되지 않았지만, 산업 및 기업 애플리케이션은 종종 중단 없는 통신을 요구합니다. 바로 이 부분에서 링 토폴로지가 빛을 발합니다.
파이버 링 네트워크의 이점:
- 중복 경로: 광섬유 절단이나 스위치 고장으로 인한 가동 중단을 방지합니다.
- 더 빠른 장애 조치: SCADA 시스템, 스마트 그리드, 감시 및 기타 실시간 환경에서 중요합니다.
- 확장성: 링에 새로운 장치를 쉽게 추가할 수 있습니다.
그러나 물리적인 링을 형성하면 데이터가 끝없이 순환하여 네트워크 장애를 유발하는 브로드캐스트 스톰(broadcast storm)이 발생할 가능성이 있습니다. 이를 관리하기 위해 링 보호 프로토콜이 구현됩니다.
광섬유 링 네트워크 설계 원리
파이버 링 네트워크 설계는 단순히 스위치를 루프 형태로 연결하는 것만이 아닙니다. 좋은 설계는 다음과 같은 특징을 갖춰야 합니다.
- 단일 실패 지점을 방지하세요
- 적절한 보호 프로토콜을 선택하세요
- 빠른 수렴(복구 시간)을 보장합니다.
- 네트워크 규모와 복잡성을 일치시킵니다.
광섬유 링 네트워크는 일반적으로 산업 자동화, 전력 및 유틸리티 시스템, 철도 통신 시스템, 안정성과 가동 시간이 중요한 대규모 캠퍼스 또는 시설 백본 인프라에 사용됩니다.
파이버 링 네트워크 다이어그램 예
다음은 일반적인 레이아웃을 설명하기 위해 단순화된 광섬유 링 네트워크 다이어그램입니다.
싱글 링
이는 가장 기본적인 링 토폴로지로, 광섬유 케이블을 사용하여 세 개 이상의 스위치를 폐쇄 루프로 연결하여 형성됩니다. 데이터는 양방향으로 전송될 수 있으므로 링크 장애 발생 시 네트워크가 신속하게 복구됩니다. 소규모 산업 시스템이나 존 네트워크의 백본으로 널리 사용됩니다.
단일 장치 다중 링
이 설정에서는 단일 중앙 스위치가 여러 개의 독립적인 링 네트워크에 참여하며, 각 링 네트워크는 다른 스위치들과 함께 구성됩니다. 이러한 링 네트워크는 동일한 코어 스위치를 공유하면서 여러 부서 또는 하위 시스템에 서비스를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 포트 활용도를 높이고 데이터 경로를 병합하지 않고도 제어를 중앙 집중화할 수 있습니다.
링 커플링
두 개의 개별 링 네트워크는 커플링 스위치 또는 스위치 세트를 통해 연결됩니다. 각 링은 자체적인 중복성을 유지하지만, 커플링을 통해 선택적으로 데이터를 교환할 수 있습니다. 이 방법은 트래픽을 분할하면서 여러 건물이나 운영 구역으로 커버리지를 확장할 때 유용합니다.
탄젠트 링
보조 링은 지선처럼 단일 스위치에서 주 링에 연결됩니다. 주 링에 완전히 통합하지 않고도 인근 장비 클러스터나 서브넷으로 네트워크 연결을 확장하는 데 사용됩니다. 이 설계는 부분적인 이중화를 제공하며 분산 현장 애플리케이션에서 자주 사용됩니다.
교차하는 링
여러 링이 두 개 이상의 공통 스위치를 공유하여 메시 구조를 형성합니다. 이 토폴로지는 서로 다른 운영 영역 간의 로컬 이중화와 상호 연결이 필요한 대규모 고가용성 네트워크를 지원합니다. 전력망, 교통 시스템, 복잡한 산업 단지 등에 주로 사용됩니다.
공통 링 네트워크 보호 프로토콜
보호 메커니즘이 없으면 링 토폴로지는 무한 루프를 유발할 수 있습니다. 링 토폴로지에서 사용되는 일반적인 링 보호 프로토콜을 비교해 보겠습니다. 파이버 스위치:
| 규약 | 장점 | 제한 사항 |
|---|---|---|
| STP / RSTP / MSTP | IEEE 표준, 공급업체에 구애받지 않음, 모든 2계층 네트워크에서 작동 | 특히 대규모 네트워크에서 수렴 속도가 느림 |
| ERPS(G.8032) | ITU-T 표준, 빠른 수렴, 다중 링과 같은 복잡한 토폴로지 지원 | 사전 계획된 토폴로지와 더 복잡한 구성이 필요합니다. |
| MW-링 | 독점적인 빠른 복구 기능; 산업 네트워크에 최적화됨 | 동일 공급업체 장비로 제한됨(다른 브랜드와 상호 운용 불가) |
MW-Ring(독점 고속 링 프로토콜) 소개
MW-Ring은 당사에서 고신뢰성 산업용 제어 네트워크를 위해 특별히 설계하여 개발한 프로토콜입니다. 다음과 같은 기능을 제공합니다.
- 링크가 끊어졌을 때 고속 복구
- 자동 장애 조치가 가능한 중복 링 링크
- 지정된 링 포트에 대한 간단한 구성
빠른 복구와 간단한 설정이 공급업체 간 호환성보다 더 중요한 시나리오에 이상적입니다.
파이버 토폴로지를 위한 링 네트워크 스위치 선택
링 네트워크 스위치는 호환 프로토콜을 사용하여 링 토폴로지를 구성하거나 참여할 수 있는 스위치입니다. 다음 사항을 확인하세요.
주요 특징:
- STP, RSTP, ERPS 또는 MW-Ring과 같은 독점 링 프로토콜 지원
- 광섬유 포트(SFP 또는 고정 광섬유)
- 산업 등급 설계(온도, 진동 등)
- DIN 레일 또는 랙 장착형 형식
귀하의 애플리케이션이 혹독한 환경이나 산업 자동화와 관련된 경우 견고함을 우선시하십시오. 관리형 스위치 중복 링 지원이 가능합니다.
결론: 파이버 링 설계를 통한 복원력 있는 네트워킹 구현
공장 현장 네트워크든 도시 규모의 광섬유 백본망이든, 제대로 설계된 광섬유 링 네트워크는 통신 연속성을 보장합니다. 적절한 토폴로지와 안정적인 스위치, 그리고 검증된 링 프로토콜을 결합하여 복원력이 뛰어난 시스템을 구축하십시오.
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