- 해당 기사는 인터넷에 유포되어 있는 음향 관련 white paper를 번역한 기사입니다. 저희 SSM 제작진은 매 호마다 음향 분야의 유익한 기술 자료를 협회원들, 음향인들과 함께 공유하고자 원문 정보를 번역하여 실을 계획입니다. 내용 전달을 위해 임의로 번역한 부분이나 오역이 있을 수 있으며 제보 주시면 정정 보도 하겠습니다.
– 야마하 시스템 솔루션 백서 YAMAHA System Solutions
지난 이십여 년 동안 오디오 네트워킹 기술은 각종 프로페셔널 오디오 산업 분야에 적용되어 오디오 시스템 전반을 변화시켜왔다. 기존의 P2P(point-to-point) 시스템과 비교해봤을 때, 네트워크 오디오 기술은 새로운 산업 표준으로 자리 잡았고, 그로 인해 오디오 산업 분야는 점차 실용적이고 전략적으로 발전하였다.
이 자료에서는 네트워크 오디오에 대한 기초 이론에 대하여 설명할 것이다. 그리고 아날로그 오디오와 디지털 오디오, 컴퓨터 네트워킹에 대한 기본 지식이 깔려 있다는 것을 전제하여 설명할 것이다. 또한 네트워크 오디오에 대한 매우 기본적인 기술적 사항만을 설명하기 때문에 보다 전문적인 사항에 대해서는 여러 음향기기 제조 회사의 자료를 부가적으로 참조해야 한다.
1. 네트워크 오디오란 무엇인가? (What is networked audio?)
2. 네트워크 오디오의 세 가지 장점 (Three good things to know on networked audio)
3. 고려해야 할 세 가지 사항 (Three things to take into consideration)
4. 이더넷 네트워크란 무엇인가? (What is an Ethernet network?)
5. 네트워크 토폴로지 (Network topology)
6. 이중화 개념 (Redundancy concepts)
7. 배선 (Cabling)
8. Dante™ (More about Dante)
9. EtherSound™ (More about EtherSound)
10. CobraNet™ (More about CobraNet)
11. 그 밖의 네트워크 오디오 규격 (Other audio network protocols)
12. 시스템 엔지니어링 (System engineering)
13. 네트워크 오디오 시스템의 발전 (Investing a networked audio system)
1. 네트워크 오디오란 무엇인가? (What is networked audio?)
현재의 오디오 산업 분야는 디지털 기술의 발전을 통해, 단 하나의 케이블로 초당 몇 천 비트에서부터 몇 만 비트까지의 데이터 전송이 가능하게 되었다. 일반적으로 커넥터와 광케이블을 이용하여 몇 천 킬로미터 떨어진 곳까지 수 기가바이트의 오디오 정보를 전송할 수 있다. 또한 이러한 디지털 오디오 기술은 기존의 아날로그 오디오 전송 시스템을 대신하여, 백 채널 이상의 고품질 오디오 채널 송수신이 가능한 대역폭을 가지고 있다. 또한 네트워크 오디오 분야에서 사용되는 방식은 일반적인 네트워크 방식과는 별개로 개발, 발전되고 있으며, 오디오 산업 분야에 있어서 무한한 발전 가능성을 제공하고 있다. 네트워크 오디오 시스템 안에서는 수량에 관계 없이 오디오 I/O를 구성할 수 있고, 소프트웨어를 사용하여 손쉽게 연결, 운영이 가능하다. 네트워크 오디오 시스템은 디지털 도메인에서 운영되므로, 아날로그 오디오 시스템에서의 품질 저하 요인이었던 전자기 유도나 케이블의 정전 용량 등의 문제에서 자유롭다. 또한 별도의 케이블 증설 없이 컨트롤 신호를 오디오 신호와 함께 전송할 수도 있으며, 컴퓨터를 이용하여 오디오 모니터 장비, 디지털 오디오 믹서, DSP 엔진, IP 기반의 비디오 카메라 등을 컨트롤 할 수도 있다.
(1) 디지털 오디오 신호의 분배 (Digital audio distribution)
프로 오디오 분야에서 가장 많이 사용되는 방식은 스테이지 I/O 박스와 믹싱 콘솔, 혹은 DSP 엔진을 동축 케이블이나 광케이블로 연결하여 P2P 방식으로 오디오 신호를 송수신하는 것이다. 이러한 규격에는 AES10(MADI, 64채널), AES50(SuperMac, 48채널) 등이 있다. 그러나 현재는 P2P 방식에 추가적으로 두 지점 이상의 멀티 접속 포인트가 필요한 상황이 되었다. 네트워크 오디오 방식은 비용 면으로 경제적이고, 어느 지점에서나 손쉬운 케이블 연결을 통해 추가적으로 접속하여 오디오, 비디오, 컨트롤 신호를 송수신할 수 있다.
(2) Dante™
Dante™는 AudinateⓇ에서 개발한 네트워크 오디오 규격으로, 네트워크 상에서 각각의 케이블을 통해 수백 개의 오디오 데이터를 송수신하는 기가비트 네트워크를 사용한다. QoS(Quality of Service)1)나 PTP(Precision Time Protocol)2)와 같은 표준 이더넷 서비스를 이용하여 정확한 동기에 의한 낮은 레이턴시를 구현한다. Dante™는 기본적으로 스타(star) 토폴로지(topology)3)를 사용하는데, 많은 제품에는 데이지 체인(daisy chain) 토폴로지가 적용되기도 한다.
(3) EtherSound™와 CobraNet™
EtherSound™와 CobraNet™은 각각 Digigram과 Peak Audio에서 개발한 네트워크 오디오 규격으로, 이더넷 케이블을 이용하여 매우 낮은 레이턴시로 쌍방향 64채널 오디오 신호의 송수신이 가능하다. EtherSound™ 시스템의 디자인에는 데이지 체인 토폴로지와 링(ring) 토폴로지가 사용된다. 또한 CobraNet™ 시스템의 디자인에는 불특정 시작, 도착 지점에서의 오디오 신호 묶음의 자유로운 어드레싱을 이용한 스타 토폴로지가 사용된다.
(4) 개방형, 폐쇄형 시스템 (Open and Closed systems)
Dante™, EtherSound™, CobraNet™은 표준 이더넷 네트워킹 구조를 사용하는 개방형 시스템이다. 위의 세 가지 네트워크 오디오 규격은 이미 세계적인 프로 오디오 제품에 적용되어 음향 장비 간에 아무런 문제 없이 운영되고 있다. 그 외에 Nexus, RocknetTM, OptocoreⓇ 등의 몇 가지 폐쇄형 시스템의 네트워크 오디오 규격이 사용되고 있다.
(5) Yamaha
Yamaha는 제품의 시스템에 가장 적합한 네트워크 기반을 선택하여 개방형 시스템을 제품에 적용하고 있다. Yamaha는 기본적으로 세 가지 개방형 네트워크 규격을 적용하며, 추가적인 옵션 인터페이스 카드를 이용하여 P2P 방식의 폐쇄형 시스템의 연결 호환을 가능하게 할 수 있다.
1) QoS(Quality of Service): 스위치가 어떤 특정 유형의 데이터를 높은 우선 순위로 제공하여, 더 빠른 전송을 지원하게 하는 이더넷 기능. 이 기능으로 Dante™는 짧은 레이턴시를 가진다.
2) PTP(Precision Time Protocol): 클럭 동기화 표준 IEEE 1588. 마스터-슬레이브 아키텍처를 사용하며, μs미만의 정확도를 가지기 때문에 오디오 네트워크 장비에 적합하다.
3) 토폴로지(topology): 네트워크망의 구성 방식. 컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드 등)의 물리적인 연결 방식을 말한다. 즉, 네트워크에 연결된 컴퓨터와 케이블 및 기타 구성 요소의 배치를 뜻한다.
2. 네트워크 오디오의 세 가지 장점 (Three good things to know on networked audio)
(1) 케이블의 무게 및 유연성
기존 아날로그 오디오는 모든 시스템 연결에 구리 재질의 케이블이 사용되기 때문에, 케이블의 길이가 늘어나면 쉽게 몇 백kg의 무게를 초과하였다. 현재 프로 오디오 산업은 디지털 오디오 믹서가 대중화됨에 따라, AES/EBU와 같은 디지털 동축 케이블이 아날로그 케이블을 대체하면서, 케이블의 무게는 줄고 전자파 간섭 및 케이블 정전 용량 문제는 적절히 해결되었다. 또한 AES10(MADI), AES50(SupedMac)과 같은 P2P 방식의 시스템과 Dante™, CobraNet™, EtherSound™ 등의 네트워크 프로토콜이 스튜디오나 라이브 현장에서 널리 사용되고 있다. 이러한 규격에 사용되는 STP(shielded twisted pair), 또는 광(fiber) 케이블의 무게는 아날로그 및 디지털 동축 케이블에 비해 훨씬 가볍다. 또한 광 케이블은 접지 문제에서도 자유롭다.
아날로그 멀티 코어 케이블, 또는 케이블 다발은 부피가 매우 크고 유연성이 떨어진다. 따라서 이동이 많은 렌탈 투어팀의 경우에는 멀티 케이블 롤 장비 및 음향 장비의 이동에 많은 인원이 필요하다. 특히 시스템 설치 공사의 경우에는 부피가 큰 케이블을 사용하여 건물 전체에 대형 배관을 설치해야 하는데, 오래된 건물이나 리모델링 힘든 건물에서는 특히 문제가 된다. 반면에 STP와 광 케이블은 얇고 유연하며, 무게가 가볍기 때문에 설치가 용이하다. 이러한 오디오 시스템의 네트워크 케이블은 매우 협소한 공간이나 기존 케이블 배관에도 추가적으로 설치가 가능하다.
(2) 물리적 연결과 실제 기능이 다름
Dante™와 같은 오디오 네트워킹 프로토콜은 실제 기능이 물리적 연결과 다르다. 충분한 대역폭을 갖춘 네트워크 케이블을 일단 연결한 후에 설정이 완료되면, 케이블을 매번 교체하지 않아도 된다. 렌탈 투어 공연 때에는 시스템을 필요한 위치 어디에나 설치한 후에, 연결하고 전원 버튼을 누르기만 하면 되며, 고정 시스템이 설치된 공연장의 경우에는 시스템 변경을 위한 네트워크 설정을 변경하는 약간의 프로그래밍 시간만 필요하다. 결과적으로 아날로그 시스템에서와 같은 케이블링 작업과 비교해보면 상당한 시간이 절약된다. STP 케이블 및 광 케이블 설계와는 별개로, 신호는 먼 거리의 네트워크에도 전송이 가능하다. 오디오 시스템 안에서 입력 및 출력 장비가 연결된 설치 위치는 더이상 중요하지 않다. 실제로 공연 상황에서 부피가 큰 멀티 박스를 사용하는 대신에 작은 입출력을 사용하게 되면, 현장에서 여러 개의 I/O를 사용할 수 있는 위치의 선택이 자유로워진다.
(3) 컨트롤
오디오를 송수신하기 위해 네트워크 오디오 기술을 이용하면, 정보 제어 신호를 동일한 STP, 또는 광 케이블에 함께 실어 전송할 수 있으므로, 추가적인 GPI, RS232, RS422, 또는 RS485 케이블을 설치할 필요가 없다. 예를 들어, IP 비디오 연결, 이더넷 기반의 소프트웨어 제어, RS422 직렬 컨버터를 사용하는 기계 제어, 또는 인터넷 액세스 등이 가능하다. 또한 무선 액세스 포인트(Wireless Access Point, WAP)를 사용하여 태블릿으로 시스템 구성 요소를 제어할 수도 있다.
3. 고려해야 할 세 가지 사항 (Three things to take into consideration)
(1) 레이턴시 (Latency, 지연 시간)
이더넷 네트워크의 주된 구성 요소는 케이블과 스위치이다. 네트워크를 통해 정보를 라우팅하려면 스위치가 정보를 수신하여 주소에 지정된 데이터를 분석하고, 그 정보가 가장 적합한 케이블로 전송되어 목적지에 전달되어야 한다. 이 프로세스를 수행하는데에는 보통 몇 μs 정도의 시간이 걸리는데, 네트워크의 규모가 더 커짐에 따라 신호가 통과해야 하는 스위치의 수가 늘어나기 때문에 모든 스위치의 레이턴시가 합산하여 증가하게 된다. 중형 라이브 오디오 시스템에서는 네트워크, AD/DA 변환, DSP의 각 성능이 전체 시스템 레이턴시의 약 1/3에 달한다. 최상의 사운드를 확보하기 위해서는 총 시스템의 레이턴시를 고려하여 세심하게 관리해야 한다. 인이어 모니터 시스템(IEM) 운영시에, 약 5~10ms의 지연은 분간하기 어렵고 10ms 이상의 지연은 명확하게 인지되므로, 레이턴시의 관리가 가장 까다롭다고 할 수 있다. 그러나 PA에서 FOH 및 모니터 스피커 시스템에서 1ms의 레이턴시 증가는 스피커를 30cm 더 멀리 배치하는 것과 같기 때문에, 상대적으로 큰 문제는 아니라고 볼 수 있다. Dante™와 같은 기가비트 네트워크에서 실행되는 오디오 네트워크 프로토콜의 레이턴시는 1ms 미만이 될 수 있으며, 이는 실제 모니터링 시스템에서도 크게 문제가 되지는 않는다.
(2) 이중화 (Redundancy)
아날로그 시스템에서는 오디오 신호가 개별 케이블을 따라 전송되기 때문에, 케이블에 문제가 발생하면 일반적으로 하나의 신호만 영향을 받게 된다. 또한 예비 멀티 코어 케이블이 준비되어 있다면, 문제가 발생하더라도 케이블의 교체를 통해 시스템 기능에 심각한 영향을 미치지 않고 쉽게 해결할 수도 있다. 그러나 네트워크 오디오 시스템에서는 긴 케이블 하나에 문제가 발생하면 전체 시스템이 문제가 되기 때문에, 엔지니어가 시스템을 복구하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 그래서 지난 몇 년 동안 IT 산업계에서는 몇몇 뛰어난 이중화 기능이 개발되었다. 케이블은 중요한 모든 연결부를 이중으로 설치할 수 있으며, 한 케이블에 문제가 발생하면 다른 케이블이 대체된다. 이러한 네트워크 오디오 시스템은 열악한 외부 환경에서는 더 취약할 수 있기 때문에, 렌탈 투어링 시스템에서는 가능하면 이중화 하드웨어를 사용하는 것이 좋다.
(3) 복잡함 (Complexity)
아날로그 시스템의 모든 입출력 연결에는 XLR 커넥터 방식의 물리적 연결이 이루어진다. 믹싱 콘솔의 뒷면에 연결된 멀티 케이블 배선을 보면, 무엇이 어떻게 연결되어 있는지 쉽게 파악할 수 있다. 그러나 네트워크 오디오 시스템에서는 이러한 기능적 연결이 물리적 연결과 전혀 다르다. 네트워크에 연결된 오디오 시스템을 보면 몇 가닥의 STP 케이블, 또는 광 케이블로 다른 장치에 연결된 장치만 볼 수 있으며, 케이블 하나에 오디오 신호가 몇 개가 송수신되는지 전혀 알 수 없다. 네트워크 오디오 시스템 설계를 위해서는 네트워킹 기술을 가진 숙련된 시스템 엔지니어가 필요하다. 또한 오디오 시스템을 구매, 설계, 구축, 유지, 관리, 운영하는 과정에서 시스템 통합 업체, 시스템 사용자가 수행하는 역할을 획기적으로 변화되었다.
4. 이더넷 네트워크란 무엇인가? (What is an Ethernet Network?)
(1) 이더넷 (Ethernet)
1970년대, 미국 캘리포니아에 있는 팔로 알토 연구센터(Palo Alto Research Center)에서는 마우스, 레이저 프린터, 컴퓨터 네트워크와 같은 컴퓨터 기술이 개발되었는데, 이후 Aloha-Net이나 ARPA-Net과 같은 기술로부터 시작하여, 계속해서 인터넷 네트워크 기술을 발전시켜 왔다. 이후 Robert Metcalfe는 팔로 알토 연구센터에 근무한 다음 3COM을 설립했고, 사무실에서 사용하기 위한 이더넷이라고 불리는 실용적인 네트워킹 표준을 개발했다. 30년 이상이 지난 후에도 전 세계는 이 표준을 정보 시스템과 모든 개인 정보 시스템을 구축하는 데 사용하고 있다. 오늘날 판매되는 모든 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿은 어떤 형태로든 이더넷 포트가 내장되어 있으며, 이러한 이더넷 프로토콜은 IEEE 802.3으로 표준화되어 있다.
(2) 구성 요소 (Building block)
이더넷 네트워크의 기본 구성 요소에는 컴퓨터, 디지털 믹서 등에 내장되어 있는 NIC(network interface cards)와 네트워크 연결을 위한 케이블, 그리고 모든 네트워크를 함께 연결하고 모든 정보를 올바르게 라우팅하는 스위치가 있다.
네트워크 시스템의 품질은 네트워크 시스템이 얼마나 많은 정보를 전달할 수 있는가로 결정되며, 이러한 구성 요소들의 작동 속도는 1972년 초당 1Mb에서 2014년에는 초당 1Gb까지 늘어났다.
(3) 주소 (Addressing)
이더넷은 정보 스트림을 작은 패킷(packet)4)으로 나눈 후에 네트워크를 통하여 발신자가 지정한 특정 수신자 주소에 전송하는 방식으로 운영된다. 모든 NIC에는 각각의 고유 주소가 있으며, 스위치는 패킷을 보낼 위치를 식별할 수 있도록 메모리의 네트워크에 연결된 주소 목록을 보관한다. 전 세계의 모든 NIC는 제조 업체에서 프로그래밍한 고유 MAC(media access control) 주소5)를 가지고 있다. 전 세계에는 280조 개의 서로 다른 MAC 주소가 있으며, IEEE가 주소를 제조 업체에 할당하는 방식으로 규격화하여 관리하고 있다. 이렇게 하면 모든 전 세계의 모든 네트워크 카드의 MAC 주소는 중복되지 않고 항상 올바르게 작동한다.
그 밖에 로컬 네트워크를 더 쉽게 관리하기 위해 MAC 주소 이외에 ‘사용자 정의’에 의한 주소 지정 레이어도 사용이 가능한데, 이를 IP(Internet Protocol) 주소6)라고 한다. IP 주소는 일반적으로 4개의 바이트 나열(예, 192.168.1.1)로 구성되며(‘IPv4’), 네트워크 번호와 호스트 번호로 구분된다. 이러한 구분은 역시 4개의 바이트 나열로 이루어진 서브넷 마스크(부분망, subnet mask)에 의해 결정된다. 서브넷 마스크에 1이 있는 모든 IP 주소 비트는 네트워크 번호에 속하며, 서브넷 마스크에 0이 있는 모든 비트는 호스트 번호에 속한다.
소규모 네트워크에서 사용하는 서브넷 마스크의 기본값은 ‘255.255.255.0’인 경우가 많다. 네트워크 관리자는 세 개의 255는 고정으로 유지하고, 마지막 바이트의 호스트 번호만 변경하여 네트워크의 기기에 할당할 수 있다. 처음 세 개의 숫자는 네트워크 번호라서 변경되지 않지만, 대규모 네트워크의 경우에는 더 많은 호스트 번호의 저장 공간을 확보하기 위해 서브넷 마스크를 변경할 수도 있다. 일반적으로 사용자는 네트워크 작업을 위해 NIC의 IP 주소를 수동으로 프로그래밍해야 하지만, 대부분의 경우에는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 사용하여 NIC가 연결될 때마다 중앙에 위치한 장치(스위치, 라우터 또는 컴퓨터)를 자동으로 프로그래밍할 수 있다.
2008년부터는 인터넷에서 사용되는 기기의 양 때문에 4개 바이트 주소 범위를 초과하게 되어, 16개 바이트로 구성된 IP 주소(‘IPv6’)가 도입되었다. 그러나 오디오 네트워크를 포함한 산업용 네트워크의 경우에는 아직도 4개 바이트 구성의 버전이 여전히 사용되고 있다.
4) 패킷(packet): 통신망을 통하여 하나의 장치에서 다른 장치로 블록으로 송신되는 정보의 단위.
5) MAC(media access control) 주소: IEEE 표준 조직이 할당한 48비트(6바이트) 주소를 사용하는 주소 지정 시스템인 미디어 액세스 제어. 48비트는 280조의 고유 주소를 가지며, 중복되는 주소는 존재하지 않는다.
6) IP(Internet Protocol) 주소: 네트워크상의 정보 스트림을 관리하기 위해 사용자가 정의할 수 있는 인터넷 프로토콜 주소. IP 주소는 네트워크 번호와 호스트 번호를 포함한다. 로컬 영역 네트워크(일반적으로 4바이트 주소로 지정되는 IPv4를 사용하는 사무실 네트워크)와 광역 네트워크(일반적으로 16바이트 주소로 지정되는 IPv6를 사용하는 인터넷)에서 정보를 라우팅한다.
(4) VLAN7)
이더넷 802.1q 표준을 사용하면 고속 네트워크상에서 VLAN(Virtual Local Area Network, 가상 근거리 통신망)이 가능해진다.
VLAN은 오디오, 비디오 및 제어 데이터에 대해 별도의 논리 네트워크를 생성하여, 동일한 하드웨어를 사용하면서도 다중 논리 네트워크가 시스템을 지원할 수 있도록 한다. 현장에서 많이 사용되고 있는 스위치는 일반적으로 VLAN 표준을 지원한다.
(5) 네트워크 오디오 (Networked Audio)
Dante™, CobraNet™및 EtherSound™ 장치와 같은 이더넷 호환 네트워크 오디오 기기는 이더넷 네트워크 상에서 정보를 주고 받을 수 있도록 NIC가 내장되어 있어야 한다. 오디오 프로토콜은 지정된 MAC 주소 레이어를 사용하여 데이터를 주고 받으며, MAC 주소는 기기가 가지는 고유값이기 때문에 네트워크 상에서 전혀 문제 없이 동작한다.
7) VLAN(Virtual Local Area Network): 가상 LAN. 관리형 스위치는 동일한 하드웨어를 사용하여 네트워크 트래픽을 둘 이상의 ‘가상’ 네트워크로 구분할 수 있다.
5. 네트워크 토폴로지 (Network topology)
(1) P2P (Poin to Point)
엄밀히 말해서 P2P는 네트워크 토폴로지가 아니다. P2P 시스템은 정확히 두 지점 간의 연결로만 구성된다. P2P 시스템에 해당되는 디지털 오디오 포맷으로는 AES3(AES/EBU, 2채널), AES10(MADI, 64채널), AES50(SuperMac, 48채널)이 있다. 필요에 따라 스플리터나 매트릭스 라우터와 같은 분배기를 시스템 안에서 사용할 수 있다.
(2) 데이지 체인 (Daisy chain)
데이지 체인 토폴로지는 네트워크를 직렬로 연결하는 간단한 방식이다. 데이지 체인 토폴로지를 사용하는 네트워크 오디오 규격으로는 EtherSound™가 있다. EtherSound™는 양방향으로 고정 대역폭의 64채널의 오디오 채널 신호를 송수신할 수 있다. 데이지 체인 토폴로지의 장점은 네트워크 정보가 비교적 간단하고 빠르기 때문에, 네트워크 상에서 약 1.4μs 정도의 레이턴시만 추가된다는 것이다.
반면에 네트워크 시스템 안에서 기기 간의 연결에 문제가 생겼을 경우에, 네트워크 동작에 문제가 생긴다는 단점이 있다. EtherSound™ 포맷의 데이지 체인 토폴로지는 이러한 단점을 개선하기 위해 스타 토폴로지의 스위치를 사용하여 분할할 수 있다. 단 스타 토폴로지의 경우에 오디오 데이터는 한 방향으로만 시스템의 스위치를 통과할 수 있다. 일부 Dante™ 기기에는 데이지 체인 토폴로지도 지원하는 소형 스위치가 내장되어 있는 경우도 있다.
(3) 링 (Ring)
링 토폴로지는 마지막 기기가 첫 번째 기기에 다시 연결되어 링 형태를 나타내는 데이지 체인 토폴로지를 말한다. 모든 기기들의 연결이 링의 형태로 이루어져 있기 때문에 양방향으로 정보 전달이 가능하며 이중화 기능이 내장되어 있다.
또한 추가의 이중화를 위해 이중 형태의 링 토폴로지를 사용할 수도 있다. OPTOCORE®는 최대 500개의 오디오 및 비디오 채널 용량을 가진 높은 대역폭의 직렬 중복 링 토폴로지를 지원하며, Rocknet은 80개, 또는 160개의 채널 용량을 가진 전용 중복 링 토폴로지를 지원한다. EtherSound™ ES-100 표준은 64개의 오디오 채널을 제공하는 중복 링 토폴로지를 지원한다.
(4) 스타 (Star)
스타 토폴로지는 네트워크 대역폭을 가장 효율적으로 사용하는 장점을 가지고 있으며, 대부분의 네트워크 시스템은 스타 토폴로지로 디자인된다. 고속 네트워크 정보 트래픽을 운반하는 스타 토폴로지의 중심은 파워와 이중화의 여분 프로세싱으로 디자인할 수 있는 반면에, 네트워크의 주변은 훨씬 더 낮은 프로세싱으로 디자인된다.
스타 토폴로지는 ‘tree’, 또는 ‘star of stars’로 변형된 형태로도 가능하다. 스타 토폴로지는 네트워크 확장이 용이하며, 네트워크의 어느 위치에서도 연결이 가능하다. 단점은 스타 토폴로지 중심 위치의 중요도이다. 네트워크에 연결된 장치에서 주고받는 모든 정보가 스타 토폴로지의 중심을 통해 흐르기 때문에, 만약에 네트워크 중심에 문제가 생기게 되면 전체 네트워크에 문제가 발생하게 된다. 스타 토폴로지를 사용하는 네트워크는 이더넷 스패닝 트리 프로토콜(STP, Spanning Tree Protocol)8)을 사용하여 이중화할 수 있다.
Dante™ 및 CobraNet™에서 스타 토폴로지를 사용하여 네트워크에 대한 이중 링크를 제공하여 완전 이중화를 지원하고 있다.
(5) 토폴로지 선택 (Selecting a topolory)
현재 네트워크 오디오의 시스템 구성은 위치, 채널 수, 레이턴시, 시스템 비용, 안정성, 확장성, 개방형/폐쇄형, 이더넷 규격 등을 고려하여 위에서 열거한 4개의 방식이거나, 이러한 방식의 조합으로 대부분 이루어진다.
네트워킹 방식을 선택해야 하는 경우에는 네트워킹 전문가나 컨설팅 업체의 조언이 필요하다.
8) 스패닝 트리 프로토콜(Spanning Tree Protocol): 프로토콜 IEEE802.1d 이더넷 표준. 이더넷 스위치가 네트워크의 루프를 차단하고 활성 링크가 실패할 경우에 사용할 수 있도록 예약하는 프로토콜.
6. 이중화 개념 (Redundancy concepts)
(1) 트렁킹 (Trunking)9) / 링크 어그리게이션 (Link Aggregation)10)
이더넷 IEEE 802.1.ad 링크 어그리게이션/트렁킹 표준을 사용하면, 관리형 스위치11)를 2개 이상의 케이블로 연결하여 케이블에 정보 트래픽을 분산시킬 수 있다. 케이블 하나에 장애가 발생하면 다른 케이블이 손실된 연결을 자동으로 대체하게 된다. 링크 어그리게이션은 하나의 케이블이 유실되면 더 낮은 속도로 전환되므로, 충분한 여유가 있도록 설계되어야 한다. 트렁킹은 연결만 중복되므로 한 개의 스위치에 장애가 발생하면 해당 스위치에 연결된 장치는 자동적으로 끊어지게 된다.
(2) 링 (Ring)
링 토폴로지는 기본적으로 마지막 장치와 첫 번째 장치가 연결된 데이지 체인 토폴로지다. 또한 모든 장치가 두 개의 케이블로 네트워크에 연결되므로, 시스템의 케이블 하나가 유실되더라도 연결은 그대로 유지된다. 여기에 두 번째 장애가 발생하면 네트워크가 두 개로 끊어진다. Ethersound™, Optocore® 및 Rocknet™과 같은 패킷 스트리밍 네트워크 프로토콜이 포함된 중복 링 토폴로지는 스타 토폴로지에 비해 케이블이 적게 필요한 뛰어난 이중화를 제공한다. 링 토폴로지는 Dante™ 및 CobraNet™과 같은 패킷 스위칭 네트워크 프로토콜에서도 작동하도록 설계될 수 있지만, 추가 스위치를 사용해야 하므로 권장하지 않는다.
(3) 스패닝 트리 (Spanning Tree)
스타 네트워크 상에서 정보 패킷은 IP 및 MAC 주소를 기반으로 하는 네트워크를 통해 전송된다. 여기에는 논리적인 아키텍처가 있어야 하는데, 모든 소스-분산 조합에는 스위치와 케이블을 통과하는 경로가 하나만 있을 수 있다. 더 많은 경로 루프가 발생하게 되면, 네트워크의 혼잡으로 이해 정보 패킷에 루프가 발생하여 영원히 흐를 수 있는 위험이 있다. 따라서 IEEE802.1w 스패닝 트리 프로토콜(STP, Spanning Tree Protocol)을 지원하는 관리형 스위치를 사용한다면, 스타 프로토콜에서는 루프가 허용되지 않는다. STP를 지원하는 스위치는 루프를 발생시키는 포트는 차단할 수 있지만, 루프의 활성 포트가 실패할 경우에는 차단을 해제하게 된다. 또한 네트워크 영역을 보호하기 위해 네트워크에 여러 루프를 만들 수도 있다. 완전 이중화를 위해 네트워크는 서로 연결된 모든 위치에서 이중 스위치를 사용하여 간단히 이중으로 구축할 수 있다. 이 시스템의 장점은 시스템이 어떠한 장애에서도 복구될 수 있다는 것이며, 단점은 큰 네트워크에서는 몇 초정도 걸린다는 것이다. 대부분의 관리형 스위치는 RSTP(Rapid STP), 또는 MSTP(Multiple STP)와 같은 여러 가지 형태의 STP를 지원한다.
9) 트렁킹(trunking): 2개 이상의 케이블을 사용하여 IEEE802.3 ad 링크 통합 기능을 지원하는 스위치에 연결하는 것. 두 개 이상의 연결을 사용하면 하나의 대용량, 또는 이중화 연결로 작동한다.
10) 링크 어그리게이션(link aggregation): 2개 이상의 네트워크 연결을 하나로 결합하는 것. 링크 어그리게이션을 사용하려면 이더넷 케이블이 동일한 네트워크 스위치에 연결되어 있어야 하고, 네트워크 스위치가 링크 어그리게이션을 지원해야 한다.
11) 관리형 스위치(managed switch): VLAN, 트렁킹, 스패닝 트리, Quality of Service, 통계 수집, 오류 보고 등의 추가 기능이 있는 스위치.
(4) Dante™및 CobraNet™ 이중 링크 (Dual Link)
모든 Dante™및 CobraNet™ 장치는 ‘Primary’ 및 ‘Secondary’라는 두 개의 이더넷 포트가 내장되어 있다. 이런 이중화 방식은 일반적으로 주(Primary) 포트가 작업을 수행하지만, 해당 연결에 문제가 발생하는 경우에는 보조(Secondary) 포트가 작동하여, 자동으로 인계받게 된다. Dante™는 완전 이중화를 위해 이중 네트워크를 사용할 수 있으며, CobraNet™은 STP 프로토콜을 추가로 사용해야 한다.
(5) EtherSound™ ES-100PPM
EtherSound™ ES-100 표준은 링 토폴로지를 사용하여 장치를 연결할 수 있도록 하고, 한 개의 장치는 ‘기본 주 마스터’로 지정된다. PPM 장치는 정상 작동 중에는 링을 차단하고, 어느 지점에서 링이 깨지면 차단이 해제되는 스패닝 트리 프로토콜과 유사한 기능을 가진다.
(6) 이중화 개념의 선택 (Selecting a redundancy concept)
모든 네트워크 애플리케이션은 이중화 방식을 하나, 또는 여러개를 조합하여 구성할 수 있다. 여기서 고려해야할 중요 사항은 이중화 방식의 레벨 정도이다. 투어링용 애플리케이션 시스템에서는 단일 스위치만으로도 충분할 수 있다. 일반적으로 케이블은 최대한 물리적으로 분리하여 장거리 케이블을 예비 구성해야 한다. 또 다른 중요 고려 사항은 복구 타이밍이다. 즉, 시스템이 케이블 파손, 또는 스위치 고장에서 복구되어야 하는 시간을 말한다.
OPTOCORE®, Rocknet™과 같은 폐쇄형 시스템을 사용하는 경우의 이중화 방식은 제조업체가 선택한다. 또한 표준 이더넷 장비를 사용하는 경우에는 이중화 방식을 선택하고 네트워크 오디오 시스템의 모든 스위치를 프로그래밍하는 약간의 고급 지식을 필요로 한다.
7. 배선 (Cabling)
(1) UTP 및 STP 케이블
대부분의 이더넷 네트워크는 쌍으로 꼬여진 8개의 구리선이 포함된 케이블을 사용한다. 이러한 네트워크 케이블에는 STP(Shielded Twisted Pair)와 UTP (Unshielded Twisted Pair)가 있다. STP는 실드 처리된 것으로 전자기 간섭으로부터 네트워크 신호를 보호한다. UTP는 실드 처리되지 않은 일반적인 케이블을 말한다.
네트워크 케이블과 접속 커넥터는 다양한 용도와 품질로 제공되며, Tele-communications Industry Association(www.tiaonline.org)에 의해 카테고리 1에서 7까지로 표준화되어있다.
이러한 카테고리의 구분은 케이블에 사용된 재료와 미터 당 와이어, 도선의 꼬임 등에 의해 결정된다. CAT3는 10Mb의 저속 이더넷 네트워크를 위해 사용되는 낮은 품질의 케이블이므로, 100Mb 이더넷 기반 네트워크를 위해서는 CAT5 이상을 사용해야 한다. (주의: CAT3 케이블은 CAT5와 외관 상으로는 동일하게 보이기 때문에 주의해야 한다.) 좀 더 개선된 기가비트 시스템의 네트워크를 위해서는 CAT5E를 사용하는 것이 좋다. 최근에 많이 사용되는 CAT6와 CAT7은 성능이 더욱 개선되었다.
고정 설치용 케이블로는 단선(solid core), 패칭용 케이블로는 연선(flexible)이 주로 사용되며, 케이블 피복 보호 재킷 및 렌탈 회사의 투어링을 위해서 S/FTP(Shilded Foiled Twisted Pair) 등이 있다.
(2) UTP 및 STP 커넥터
이더넷 네트워크 케이블의 커넥터는 RJ45를 사용한다. 예전에 업계에서는 대부분 케이블 및 커넥터를 조립된 형태로 판매하였으나, 요즈음은 별도로 케이블과 커넥터를 구입하여 설치자가 간단한 도구를 사용하여 케이블을 조립할 수 있다. UTP 및 STP 형태의 케이블에 사용되는 설비용 케이블(단선 코어, solid core)과 유연한 케이블(절연 코어, stranded core)의 커넥터로는 RJ45의 여러가지 버전이 사용된다.
스위치 제조 업체에서는 대부분 CAT5용 구리 커넥터를 ‘TX’, 즉 ‘1000BASE TX’라고 부른다. 프로 오디오에서는 Neutrik EtherCon®을 렌탈팀 투어링용 커넥터로 사용하는 경우가 많다.
(3) 광 케이블
광 케이블은 10km 이상의 케이블에 신호가 전송되는 동안 STP 케이블에 비해 훨씬 더 높은 주파수를 처리할 수 있다. 광 케이블에는 멀티 모드와 싱글 모드의 두 가지 모드가 사용되는데, 멀티 모드는 최대 2km의 기가비트 연결을 처리할 수 있고, 싱글 모드는 비싼 레이저 다이오드를 필요로 하지만, 최대 80km 연결을 처리할 수 있다.
Fiberfox®와 같은 일부 회사들은 군용 스펙에 적합한 수준을 제공하기 때문에, 렌탈팀의 투어링용으로 많이 사용되기도 한다.
(4) 광 케이블 커넥터
광 케이블 커넥터는 SC, ST, LC 등의 다양한 이름으로 제공된다. 케이블을 커넥터와 조립하기 어렵기 때문에 대부분 커넥터를 포함한 완제품으로 판매된다. 스위치는 흔히 모듈식 시스템을 사용하는데, 이러한 모듈에 대한 규격 표준은 기가비트 인터페이스 컨버터(GBIC, Gigabit Interface Converter)와 소형 폼 팩터 플러그(SFP, Small Form-factor Pluggable)라고 불리는 미니 버전이다.
스위치 제조사들은 주로 광 네트워크 연결에 사용되는 커넥터를 ‘FX’, ‘LX’, 또는 ‘SX’라고 부른다. (예: ‘1000BASE FX’)
렌탈팀은 투어링 장비의 확실한 연결을 위해 Neutrik은 OpticalCon® 연결 시스템을 개발하여 광 커넥터를 추가로 보호한다. Connex는 Fiberfox®를 제공하여 광 신호가 긁히거나 및 오염된 경우에 덜 민감하도록 분산 렌즈를 사용하기도 한다.
(5) 미디어 컨버터 (Media converters)
광 모듈이 없는 스위치는 미디어 컨버터를 사용하여 광 연결부로 작동하도록 사용할 수 있다. 미디어 컨버터는 높은 대역폭 연결에 광범위하게 사용된다. 그러나 네트워크 레이턴시를 최소화하기 위해서는 내부 광 모듈이 있는 스위치를 사용하는 것이 좋다. 
