[네트워크] 네트워크 품질

네트워크의 품질에따라 고객들은 통신망을 선택한다. 따라서, 사람들이 어떤 네트워크에 선호도를 보일것인지 생각해보는것은 중요하다. 네트워크 품질을 판단하는 기준은 크게 3가지, 대역폭(bandwidth), 신뢰도, 그리고 지연시간이다.

 

1) 대역폭(bandwidth)

대역폭은 주파수의 넓이를 말한다. 주파수의 넓이와 전송률은 비례관계에 있기 때문에, 대역폭이 넓을수록 평균적으로 더 많은 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 이때 전송률(Data Rate)이란 시간당 얼마나 많은 데이터가 전송되는지를 나타낸다. 예를 들어 전송률이 100Mbps라고 하면 1초당 100 Mega Bits를 전송한다는 뜻이다.

 

그러나, 단일 대역폭은 큰 의미가 없다. 내가 받은 대역폭이 넓다고 하더라도, 중간 선로에서의 대역폭이 충분하지 않으면 병목현상이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 단일 대역폭 보다는 end to end service quality가 중요하다.

단일 대역폭이 중요하지 않은 이유

 

2) 신뢰도 (일관성)

서비스를 일정한 품질로 이용하는것은 중요하다. 평소 잘 이용하던 서비스가 갑자기 느려지거나 이용하지 못하는 상태가 된다면, 사용자가 불편함을 느낄 것이다. 이런 경우는 평소에는 잘 발생하지 않지만 peak-time에 발생할 수 있다. 시험기간에는 도서관에 사람들이 많아 자리를 차지할 수 있는 확률이 낮아질 것이고, 명절때는 택배 배송이 느려진다. 이런 peak-time에는 평소와 같은 서비스를 받지 못할 확률이 크다.

 

이런 문제를 해결할 수 있는 방법은 단 하나, 최악의 상황을 대비해서 자원을 미리 할당하는 방법 뿐이다. 그러나, 이 방법은 투자비용이 늘어난다는 단점이 존재한다.

 

 

3) 지연시간

지연 시간이 상대적으로 중요한 분야는 통화, 실시간 방송(ex. 스포츠), 주식(금융), 교통 시스템, 그리고 IOT(사물간의 통신)이다. 예를들어, 주식은 경우는 찰나의 시간이 가격변동에 영향을 미치기 때문에, 지연을 최소로하는것이 중요하다. 그러나 네트워크는 자원을 미리 할당하는 방식이 아니기 때문에, 지연시간을 완벽히 해결할 방법은 존재 하지 않는다 (비행기같은 특수한 경우는 자원을 미리 할당하기도 한다). 

 

이전에 살펴본 대역폭은 end-to-end-minimum이였다. 즉, 서비스를 받는 통로 중에서 나에게 가장 안좋은 quality를 주는 통로가 나의 서비스 품질을 결정하는 형태이다. 반면, 지연시간은 모든 지연시간이 차례로 누적되는 형태이다. 따라서 이런 누적되는 형태의 지연시간은 대역폭에 비해 분석하기가 쉽다.

 

 

지연시간은 4가지로 나눠볼 수 있다.

1. Processing Delay

컴퓨터 안에서 packet의 정보를 파악하기 위해, 처리하는데 걸리는 시간을 의미한다. 보통 상수시간으로 취급하며 크게 중요하지는 않다. 거의 모든 패킷이 동일한 시간만큼 시간이 소요되기 때문이다. 좋은 컴퓨터를 사용하는 것 외에 이 지연시간을 해결하는 방법이다.

 

2. Queueing Delay

패킷이 기다리는데 (줄서는데) 걸리는 시간을 의미한다. 하나의 패킷이 이동하는 동안, 다른 패킷들은 기다리고 있어야한다. 이는 고속도로 톨게이트에서 차량이 대기하는 것과 유사하다. 이 지연시간은 병목 부분을 파악해서 분산시키면 해결 가능하다. 병목 부분을 조금만 분산시켜도 많은 개선이 이뤄지기 때문에, 이는 기술적으로 해결하기 가장 쉬운 delay이다.

 

3. Transmission Delay

미디어에 패킷이 앞에서 끝까지 통과하는 시간을 의미한다. 패킷의 일부가 아닌, 전부가 들어와야 다음으로 보내는 것이 가능하기 때문에 이런 지연이 발생한다. 현대 네트워크에서 이 지연시간은 무시할만큼 작기때문에 큰 영향을 미치지는 않는다.

 

4. Propagation Delay (전파지연)

물리적인 거리에 의해 발생하는 지연이다. 빛의속도가 1초에 지구 7바퀴를 돈다고 하면, 빛 1/7초에 지구 한바퀴를 돈다. 그러면 지구 반대편으로 정보를 전송할때, 아무리 효율적인 경로로 전송한다 하더라도 1/14초 보다 더 빠르게 정보를 전송할수는 없다.