[Network] 대역폭(bandwidth)과 속도 이야기

 

 

 

대역폭(bandwidth)

특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위로, 헤르츠(Hz) 단위로 측정된다.

헤르츠(Hz) 단위의 대역폭은 전자, 정보 이론, 디지털 통신, 무선 통신, 신호 처리, 분광학 등 많은 분야에서 중심적인

개념으로 사용되며, 통신 채널에 주어지는 용량의 결정적 요인 중 하나이다.

 

 

 

 

전송 매체 대역폭(bandwidth)

디지털 신호의 파형의 예

 

 

간단하게 디지털 통신에 대해서 알아야 하는데 

디지털 신호는 데이터를 이산(2개)의 값으로 표현하기 위해 주파수가 있는 교류(Alternate Current) 파형을 사용하며 
위와 같은 형태를 가지게 된다. 교류 파형에서 반복되는 하나의 패턴을 주기(Period)라고 하는데 (Cycle 이라고도함)

1초 동안 주기가 몇번 반복 되는지에 따라 Hz로 표현 하게 된다. -> 즉 Hz가 높을 수록 많은 데이터를 실어 나를 수 있다.

 

 

Category	Frequency Bandwidth	LINE Coding 방식
CAT-5	100MHz (1Pair 당)	4B5B
CAT-5e	100MHz (1Pair 당)	4D-PAM5
CAT-6	250Mhz (1Pair 당)	4D-PAM5

-전송 매체 UTP 규격표-

 

 

흔히 CAT-5는 100Mb 까지, CAT-5E, 6E는 1000Mbps 까지 지원을 한다고 흔히 알고 있다.

위의 표를 보면 확실히 CAT6 와 CAT-5E 그리고 CAT-5는 주파수 대역폭에 대한 차이가 있는걸로 보인다.

전송 매체 마다 지원하는 대역폭(주파수)가 한정 되어 있기 때문에, 최대한 효율적으로 데이터를 전송해야 된다

이 효율적인 전송을 위한 LINE coding 작업이 필요하다. 

 

 

 

 

4D-PAM5

 

 

1000base-T 기준

4D-PAM5 Line coding 방식을 간단하게 설명하자면 1000Mbps로 전송하기 위해서는 4Pair를 이용하여 송 수신을 하며,

필요 대역폭은 62.5Mhz가 필요 하게 된다.

한 주기에 4가지 Signal 를 나뉘어 각 Pair로 전송을 하게 된다 (한 주기당 4bit 전송) 

62.5(Mhz)*4bit = 250Mbps * 4개 Pair = 1000Mbps 라는 공식이 성립 하게 된다. 

즉, CAT5-에서도 1000Mbps 전송이 가능하다. ( 실제 필자 사이트 중 CAT-5 1000base-T 환경 있음)

물론 CAT-5와 CAT-5E 생산부터 물리적인 특성이라든지 차이가 있으며, 

1000base-T 환경에서 CAT 5를 사용 하게 되면, 물리적인 문제 때문에 (간섭, 손실 등) CAT-5E 이상을 권고 하고 있다.

 

 

2P1G  

통신 3사 KT,LG,SK 에서 2Pair(4가닥) 으로 1G 속도를 낼 수 있는 기술 (2P1G) 이 상용화 되어 있다.

이것도 역시 LINE coding 방식을 달리하여, 통신 속도의 효율을 높인거라고 할 수 있다.

 

 

 

CAT-6 

굳이 기업에서 CAT-5E 환경에서도 1000Mbps 지원이 가능 한데. CAT-6를 사용하는 이유가 뭘까 

결론적으론 가정 집이나, 소규모 사업장에서는 굳이 CAT-6를 사용 할 필요는 없다. 

많은 대역폭을 요구하는 이미지나, 동영상 등 많이 사용 하는 업체, 기본적으로 트래픽이 많이 발생하는 
업체면 CAT6를 고려 해볼 필요는 있다. 물론 CAT-6로 포설 한다고 해도 트래픽에 상응하는 네트워크 장비가 꼭 도입

되긴 해야겠지만..

 

 

 

네트워크 대역폭(bandwidth)

한 지점에서 다른 지점으로 시간 단위당 전송 할 수 있는 데이터의 양으로 이는 흔히 말하는 속도와 관련이 있다.

단위는 bps를 사용 한다.  일반적으로 전송 매체 및 네트워크 장비에 의해 결정 된다. 

 

 

 

 

예제1)

예제1)

A에서 B로 데이터를 Download 하게 되면 속도는 어떻게 될까? 

-> 중간 장비에서 100Mbps 까지 밖에 지원을 안하므로 100Mbps.

 

예제2)

A에서 B로 데이터를 Download 하게 되면 속도는 어떻게 될까? 

-> 장비 자체는 1000Mbps를 지원하지만 장비에서 interface를 100Mbps로 설정하게 되면 당연이

Client 에서는 100Mbps까지 밖에 지원을 안한다. 

예제2) 가 주로 통신사에서 제공하는 방식이다. 장비 자체는 1000Mbps까지 지원하지만 해당 interface에 

QoS나, interface 속도를 제한하여 신청한 서비스에 맞게 속도를 제공 한다.  

 

 

Etherchnnel, LACP

L2 영역에서 대표적인 대역폭을 늘리는 프로토콜 중 하나인데,

물리적인 N개의 Cable를 논리적으로 묶어 한개의 대역폭으로 합치는건데 속도는 늘어나지는 않지만,
데이터를 처리하는 양이 증가 하게 된다.  

이유가 뭘까? 사용하는 구간이랑 목적을 생각해보면 쉽게 알수 있다, 

각 L2 스위치 에서 백본으로 가는 구간,  L2 스위치에서 서버와 연결 되는 구간 등 

트래픽이 병목이 발생 할 수 있는 구간에 주로 설정을 하게 된다, 

LACP를 설정 함으로써 대역폭을 늘려 병목 현상을 예방, 해결 하고자 주로 사용하게 된다 

그리고, 결정적으로 LAN 구간 표준이 없다.  200Mbps, 2Gbps 등 표준이 나오면 당연히 Client 단에서 속도도 올라 가겠지만 없다. 즉, 데이터를 처리 할수 있는 양만 올라가게 되는 것이다.

 

 

BPS 계산 방법 

1Kbit ->1.000 bit 

1Mbit -> 1.000.000 bit

100Mbit -> 100.000.000 bit

 

100Mbps 기준 계산법

 

1)

100.000.000 / 8(bit) / 1000(Kbyte) / 1000(Mbyte)  -> 12.5 Mbyte (메가바이트) 초당 속도 

 

2)

1byte = 8bit 

1/8 = 0.125byte * 100Mbyte  = 12.5Mbyte

 

두개중에 쉬운걸로 택해서 외우시면 됩니다.