[NW] 대역폭, 처리율, 지연, 대역폭-지연 곱

 

대역폭

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대역폭은 두 가지 다른 값을 측정할 수 있다.

하나는 Hz를 단위로 하는 대역폭이고, 하나는 초당 비트 수이다.

 

 

헤르츠 단위의 대역폭

 

복합 신호에 포함된 주파수 영역 또는 채널이 통과시킬 수 있는 주파수 영역이다.

 

비트율 단위의 대역폭

 

대역폭은 채널이나 링크 또는 네트워크가 통과시킬 수 있는

초당 비트 수를 일컬을 때가 있다.

예로 고속 이더넷의 최대 100Mbps의 대역폭을 갖는다고 말할 수 있다.

이는 네트워크가 100Mbps로 전송할 수 있다는 것이다.

 

헤르츠 단위의 대역폭이 늘어나면 비트율 단위의 대역폭도 늘어난다.

 

 

처리율

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처리율은 어떤 지점을 데이터가 얼마나 빠르게 지나가는가를 측정하는 것이다.

대역폭과 동일해 보이나 다르다.

 

어느 링크가 B bps의 대역폭을 가질 수 있으나

이 링크를 사용하여 항상 B 보다 작은 T bps의 처리량만 가능한 것이다.

 

즉, 대역폭은 링크의 잠재 성능 측정치이며,

처리량은 얼마나 빠르게 데이터를 전송할 수 있는지 실제 전송 속도인 것이다.

 

어느 지점에서 다른 지점으로 매분 1000대의 차량을 통과 시키도록 설계된 고속도로에서

도로에 정체가 생긴다면 이 숫자가 매분 100대로 떨어질 수 있는 것이다.

 

매분 1000대가 대역폭이지만 처리량은 매분 100대인 것이다.

 

 

만약 대역폭 10Mbps의 네트워크가 오직 매분 평균 10000비트로 되어 있는

12000개의 프레임만을 통과시킨다면

네트워크의 처리율은 (12000 X 10000) / 60 = 2 Mbps 이다.

즉, 처리율은 대역폭의 5분의 1에 그친다.

 

 

지연

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지연은 발신지로부터 첫 번째 비트가 목적지를 향해 떠난 후에

온전히 전체 메시지가 모두 목적지에 도착할 때까지 소요된 시간이다.

 

지연은 전파 시간, 전송 시간, 큐 시간, 처리 시간의 네 가지 요소로 구성된다.

 

지연 = 전파 시간 + 전송 시간 + 큐 시간 + 처리 시간

 

 

전파 시간

 

전파 시간은 비트가 발신지로부터 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간이다.

 

전파 시간 = 거리 / 전파 속도

 

전송 시간

 

첫 번째 비트가 떠난 후 마지막 비트가 도착한 시간이다.

전송 시간은 메시지의 크기와 채널의 대역폭에 좌우된다.

 

전송 시간 = 메시지 크기 / 대역폭

 

큐 시간

 

도중 또는 종단 장치들이 메시지를 처리하기 전까지 메시지를 가지고 있는 시간이다.

라우터와 같은 도중의 장치는 메시지를 큐에 받아 주고

한 번에 하나씩 처리하여 메시지가 많으면 기다려야 한다.

 

 

대역폭-지연 곱

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대역폭과 지연은 링크의 두 가지 성능 지표이다.

두 요소의 곱이 대역폭-지연 곱이다.

 

 

 

대역폭 1bps의 링크가 있다고 하고 링크의 지연 시간이 5초라고 가정하자.

위의 그림에서 이 곱인 1 X 5는 링크를 채울 수 있는 최대의 비트 개수이다.

링크에는 5개보다 많은 비트가 존재할 수 없다.

 

 

 

다음은 대역폭이 5bps인 링크를 가정하자.

위의 그림은 최대 5 X 5 = 25개의 비트가 회선에 있을 수 있다.

그 이유는 매초 5개의 비트가 회선에 있게 되며

각 비트 시간은 0.2초이기 때문이다.

 

 

위 두 가지 경우에서 보듯 대역폭과 지연의 곱은 링크를 채울 수 있는 비트의 수다.

링크의 최대 용량을 이용하기 위해서는 대역폭과 지연의 곱의 2배 크기로

데이터를 덩어리로 모아 보내야 하는데

이는 전이중(양방향) 채널을 가득 채워 보낼 때 최대 용량을 사용하는 것이기 때문이다.

 

즉, 2 X 대역폭 X 지연은 링크를 가득 채울 수 있는 양이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

* 해당 글은 '데이터통신과 네트워킹' 책을 참고하여 작성하였습니다. 출처: 데이터통신과 네트워킹 5 (Forouzan)