RJ45 커넥터 – 주요 사항 정리

1960년대에 AT&T에서 부피가 큰 전화 커넥터를 대체하기 위해 도입한 이후 모듈식 커넥터는 전 세계 통신 및 데이터 서비스의 핵심 요소가 되었습니다. 레지스터드 잭(RJ) 커넥터는 처음에는 전화 연결을 목표로 했지만 해를 거듭하면서 데이터 통신을 포함하도록 확장되었습니다. 이는 오늘날 가장 잘 알려진 모듈식 커넥터로서, 컴퓨터 네트워킹 응용 분야에서 사용되고 일반적으로 이더넷 커넥터라고 하는 RJ45 커넥터로 이어졌습니다. 널리 사용되는 커넥터지만 이 기사에서는 RJ45 커넥터의 기본적인 특징과 기능, 응용 분야, 표준 등 모든 사항에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

RJ45 기본 사항

가장 기본적인 수준의 RJ45 커넥터는 케이블로 연결되어 다양한 전자 시스템에 데이터 통신을 전달하는 모듈식 상호 연결 장치이며, 신호 또는 전력용으로 활용되는 8개의 접점과 8개의 전선 위치를 포함합니다. 즉, 4개의 연선에 사용될 수 있습니다. 이 8접점, 8위치 설정은 다른 8P8C 커넥터와 유사하지만, 실제 RJ45 커넥터는 잘못된 연결을 방지하기 위해 호환되는 소켓에 한 방향으로만 장치를 삽입할 수 있는 탭을 추가적으로 제공합니다. 대부분의 8P8C 커넥터를 RJ45라고 하고 8P8C 커넥터는 RJ45 소켓에 연결될 수 있지만, RJ45 커넥터는 8P8C 소켓에 연결될 수 없으므로 이는 완전히 정확한 것은 아닙니다.

모든 모듈식 커넥터와 마찬가지로 RJ45 커넥터는 낮은 비용, 커넥터 및 배선의 무납땜 조립품, 신속한 맞춤형 케이블 생산, 간단한 삽입 및 제거, 간단한 툴링의 손쉬운 현장 조립품, 현장에서 케이블 맞춤 설정 등 다양한 이점을 제공합니다. 이러한 기본적인 이점 외에도 RJ45 커넥터는 다음과 같은 다양한 추가 이점을 제공할 수 있습니다.

• 차폐 – EMI/RFI 영향 상쇄
• 키 형식 – 적절한 삽입 보장
• 다양한 실장 기능 – 패널, 기판, 표면 또는 스루홀 방식 허용
• 디스플레이 및 표시기 – 연결 상태 표시
• 통합 자석 – 차폐 향상 및 전류 보호
• Hi-Rel – 하드웨어 및 연결 보호

RJ45 사용 및 응용 분야

RJ45 커넥터는 인터넷 지원 장치를 다른 네트워크 장치에 연결하는 데 가장 널리 사용됩니다. 예를 들면 서버, 라우터, 모뎀, 스마트 TV, 게임 콘솔 또는 이더넷 프로토콜을 활용하는 장치에 연결된 PC가 있습니다. RJ45 커넥터가 제공하는 하드와이어 연결은 데이터 속도와 안정성 높이고 보안을 강화할 수 있습니다. 따라서 RJ45 커넥터는 전문적인 용도와 개인적인 용도 모두에 매력적입니다.

그림 1: RJ45 커넥터는 다양한 네트워킹 장치에서 발견됩니다(이미지 출처: Same Sky).

RJ45 제품군에 향상된 속도 및 견고성과 같은 특징 및 기능이 추가되어 이 상호 연결 시스템은 사무실 외부 또는 홈 네트워킹에 적합하며, EtherCAT 프로토콜의 도입으로 작업 현장 안팎에서 사용이 증가하고 있습니다. RJ45 기술을 사용하는 새로운 응용 분야에는 다음이 포함됩니다.

• 공장 자동화
• 산업 공정 제어
• 산업용 로봇 공학(가공 및 조립)
• 테스트 및 측정 시스템
• 품질 관리 시스템
• 인터넷 전화 통화 규약(VOIP) 시스템 및 장치
• 사물 인터넷(IoT) 네트워크 장치

RJ45 커넥터 표준 소개

응용 분야와 용도에 따라 RJ45 커넥터에 적용되는 몇 가지 표준이 있습니다. 아래에, 이러한 적용 가능한 표준이 간략히 요약되어 있지만, 다른 표준에 대해서는 나중에 자세히 살펴보겠습니다.

• ANSI/TIA 1096-A – RJ45 장치의 기본적인 기계적 특성, 물리적 크기 및 접점 요구 사항 포함
• T-568A 및 T-568B – 기본 배선 및 핀아웃 표준
• IEEE 802.3at, 802.3af 및 802.3bt – 종단 장치에 전류를 공급할 수 있는 RJ45 커넥터를 위한 다양한 이더넷을 통한 전력 공급(PoE) 표준
• IEEE 1394 – RJ45와 함께 사용되는 데이터 인터페이스 버스 구조

주로 최종 응용 분야에 따라 RJ45 장치에 사용되는 케이블 또는 전선을 정의하는 다양한 표준이 있습니다.

이더넷 및 EtherCAT

RJ45 및 이더넷은 상호 관련 있는 두 가지 용어입니다. 1980년대에 IEEE에 의해 개발된 이더넷 표준(IEEE 802.3)은 이더넷 네트워크(연결), 연결에 필요한 커넥터 수, 예상 성능, 데이터 전송 프레임워크 등을 구성하는 규칙을 정의합니다. 이더넷 표준은 네트워크 설정에 사용되는 표준 장치인 RJ45 커넥터와 함께 간편한 사용, 비용, 속도, 폭넓은 네트워크 프로토콜 지원 등으로 인해 전 세계에서 가장 널리 사용되고 인기 있는 LAN 기술로 남아 있습니다.

2003년에 도입된 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)은 업계에서 실시간 공장 자동화, 테스트, 측정 등을 위해 사용되는 매우 유연한 네트워크 프로토콜입니다. EtherCAT은 IEC 표준 61158에 의해 정의되고 고속에서 매우 효율적으로 작동합니다. EtherCAT 네트워크는 두 RJ45 포트를 활용하며 다른 특수 하드웨어가 필요하지 않습니다. RJ45 중 하나는 네트워크의 이전 노드에 연결되고, 다른 하나는 다음 노드에 연결되어 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있습니다.

이더넷 케이블 종류

이더넷 및 EtherCAT 네트워크에 사용되는 케이블은 Cat5, Cat6, Cat7 및 최신 Cat8까지 다양한 유형으로 제공됩니다. 케이블 표준에 따라 성능 지표가 크게 차이나지만, 모두 동일한 RJ45 커넥터를 활용합니다. 즉, 표준에 상관없이 각 케이블은 8개의 전선과 4개의 연선으로 구성되어, RJ45의 8P8C 구성과 일치합니다.

Cat5는 Cat5보다 최대 10배 더 빠르고 더 우수한 누화 또는 전파 방해 내성을 제공하는 Cat5e 케이블로 인해 현재 거의 사용되지 않습니다. 다음으로 Cat6은 Cat5e보다 대역폭 용량을 개선하고, 차폐를 통해 누화 및 전파 방해를 줄이고, Cat5/5e와의 하위 호환성을 지원합니다. Cat6은 기가비트 속도가 필요한 네트워크 설치에 주로 사용됩니다. 최신 Cat6a는 누화를 대폭 줄이기 위해 두꺼운 플라스틱 케이스를 사용하며 최대 328피트의 긴 케이블을 연결할 수 있습니다. Cat7과 Cat7a는 각각 대역폭 용량을 증분적으로 높였습니다.

표 1: 이더넷 케이블 종류 사양(이미지 출처: Same Sky)

이더넷을 통한 전력 공급(PoE)

데이터 신호 릴레이 이외에, RJ45 커넥터는 이더넷 케이블에서 사용되지 않는 연선을 활용하여 연결된 장치에 전력을 공급할 수 있습니다. 이 이더넷을 통한 전력 공급(PoE) 기술은 IEEE 표준 802.3af 및 해당 반복에 의해 정의되며 전력 공급 용량을 지속적으로 높입니다.

표 2: 이더넷을 통한 전력 공급 표준(이미지 출처: Same Sky)

이러한 전선을 통해 DC 전력을 공급할 수 있으므로 별도의 전력 배선이 필요하지 않습니다. 별도의 전기 케이블, 콘센트 또는 설치가 필요하지 않은 PoE는 비용 절감과 유연성으로 인해 빠르게 성장하고 있습니다. 또한 PoE는 안전하고, 안정적이며, 확장 가능하도록 설계되었습니다.

그림 2: PoE 인젝터는 이더넷 연결 장치에 전력을 공급합니다(이미지 출처: Same Sky).

T568A 및 T568B 표준

T568A 및 T568B는 커넥터 내에서 8개 전선 할당을 지정하는 두 RJ45 핀아웃 표준입니다. 이더넷 네트워크를 제대로 작동하려면 이러한 컬러 전선을 지정된 핀아웃 위치에 올바르게 삽입해야 합니다. T568A는 이전 배선에 대한 하위 호환성을 제공하고 T568B는 향상된 신호 분리 및 잡음 방지 성능을 제공합니다. RJ45 패스 스루 커넥터를 사용하여 커넥터를 통해 전선을 연결하고 손쉬운 정렬을 위해 크림핑 공정 중에 트리밍할 수 있습니다.

그림 3: T568A 및 T568B 핀아웃(이미지 출처: Same Sky)

그림 4: RJ45 커넥터에 표시된 T568B 배선(이미지 출처: Same Sky)

적절한 표준에 따라 개별 설계 요구 사항과 스트레이트 스루 케이블을 사용할지 크로스오버 케이블을 사용할지 여부가 달라집니다. 스트레이트 스루(패치 케이블) 케이블은 각 종단의 배선 표준이 동일하지만, 크로스오버 케이블은 양쪽 종단에서 각각 T568A 및 T568B 배선을 사용하여 동일한 유형의 장치를 연결합니다. 말린 케이블 또는 롤오버 케이블은 평평하며 장치를 네트워크 스위치 콘솔 포트에 연결합니다. 두 케이블은 모두 인터페이스를 설정하는 데에만 사용되고 데이터 전송에는 사용되지 않습니다.

루프백 및 T1은 일반적으로 사용되는 두 가지 용어입니다. 루프백은 컴퓨터를 인터페이스로 연결하여 진단, 문제 해결, 서버 연결 등에 사용될 수 있는 연결 유형입니다. T1 라인은 15년 ~ 20년 전보다는 많이 줄었지만 통신 서비스 제공업체와 최종 사용자를 직접 연결하는 전용 라인으로, 높은 속도를 제공하고 음성과 데이터를 모두 전달할 수 있습니다.

RJ45를 위한 최종 설계 고려 사항

이더넷 네트워크와 연결되는 RJ45 커넥터는 설계 중에 기술적으로 몇 가지 사항을 고려해야 합니다. 기판 수준에서, EMI를 줄이고 전기 신호 분리를 보호하고 신호 무결성을 유지하는 데 초점을 두어야 합니다. 회로 설계의 세부 사항에 집착하지 않고 기판에 있는 트레이스의 길이와 위치에 주의하는 것이 중요합니다. 또한 PCB에서 커넥터의 물리적 배치를 고려해야 합니다.

자기의 경우 10/100/1000 Base-T 네트워크의 이더넷 사양에 자기가 포함되므로 유선 이더넷을 설계에 추가할 경우 자기를 고려해야 합니다. 자기는 EMI 차폐를 제공하고, 결함 및 과도현상을 방지하고, 전기적 분리 및 신호 밸런싱을 제공하는 권선 부품(예: 변압기)입니다. 자기를 분리하고 RJ45 커넥터에 최대한 가깝게 유지해야 합니다.

설계에 자기를 추가하는 두 가지 옵션이 있습니다. 첫째, 하우징에 자기가 통합된 RJ45 커넥터를 선택할 수 있습니다. RJ45 자기 잭은 EMI 차폐 및 연결 안정성 향상 이점을 제공합니다. 둘째, PHY(이더넷 구현) 칩과 일반 RJ45 잭 사이의 PCB에 자기 모듈을 추가할 수 있습니다. 자기 모듈은 일반적으로 통합 커넥터보다 저렴하지만 더 우수한 정전기 방전(ESD) 보호를 제공합니다. 두 옵션은 모두 장단점이 있으므로 전체 시스템 설계에 따라 가중치를 적용해야 합니다.

결론

다른 모듈식 커넥터와 마찬가지로 RJ45 커넥터는 쉬운 Design-In(디자인 인), 빠르고 쉬운 설치, 다양한 제품 및 사용자 접근성을 제공합니다. RJ45 커넥터는 가정용 네트워크 응용 분야와 사무용 네트워크 응용 분야 모두에서 전 세계적으로 사용되며 작업 현장과 열악한 환경에서 사용이 증가되고 있습니다.

Same Sky는 통합 자기, PoE, LED 표시등 등 다양한 옵션을 지원하는 다양한 RJ45 커넥터를 제공합니다.