대역폭 (컴퓨팅)

3. 네트워크 소비

초당 비트(bit/s) 단위의 '소비 대역폭'은 달성된 처리량 또는 유효 처리량(goodput), 즉 통신 경로를 통한 성공적인 데이터 전송의 평균 속도에 해당한다. 소비 대역폭은 대역폭 조정, 대역폭 관리, 대역폭 제한, 대역폭 상한, 대역폭 할당(예: 대역폭 할당 프로토콜, 동적 대역폭 할당) 등의 기술에 의해 영향을 받을 수 있다. 비트 스트림의 대역폭은 연구된 시간 간격 동안 평균 소비 신호 대역폭(비트 스트림을 나타내는 아날로그 신호의 평균 스펙트럼 대역폭) 헤르츠(Hz)에 비례한다.

'채널 대역폭'은 유용한 데이터 처리량(또는 유효 처리량)과 혼동될 수 있다. 예를 들어, ''x'' bit/s의 채널이 반드시 ''x'' 속도로 데이터를 전송하는 것은 아닌데, 프로토콜, 암호화 및 기타 요소가 상당한 오버헤드를 추가할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 많은 인터넷 트래픽은 전송 제어 프로토콜(TCP)을 사용하며, 이는 각 트랜잭션에 대해 쓰리웨이 핸드셰이크를 필요로 한다. 많은 최신 구현에서 프로토콜은 효율적이지만, 더 단순한 프로토콜에 비해 상당한 오버헤드를 추가한다. 또한 데이터 패킷이 손실될 수 있으며, 이는 유용한 데이터 처리량을 더욱 감소시킨다. 일반적으로 효과적인 디지털 통신에는 프레이밍 프로토콜이 필요하며, 오버헤드 및 효과적인 처리량은 구현에 따라 달라진다. 유용한 처리량은 실제 채널 용량에서 구현 오버헤드를 뺀 값 이하이다.

4. 최대 처리량 (점근적 대역폭)

아래의 표는 일반적인 인터넷 접속 기술의 최대 대역폭을 나타낸 것이다. 더 자세한 내용은 장치 대역폭 목록 문서를 참고하면 된다.

네트워크의 점근적 대역폭(정식 명칭은 '점근적 처리량')은 메시지 크기가 최대량에 가까워질 때, 탐욕적 소스에 대한 최대 처리량을 측정한 것이다.^[5] 점근적 대역폭은 일반적으로 네트워크를 통해 여러 개의 매우 큰 메시지를 전송하고 종단 간 처리량을 측정하여 추정한다. 다른 대역폭과 마찬가지로 점근적 대역폭은 초당 비트의 배수로 측정된다. 대역폭 스파이크가 측정값을 왜곡할 수 있으므로 통신 사업자는 종종 95번째 퍼센타일 방법을 사용한다. 이 방법은 대역폭 사용량을 지속적으로 측정한 다음 상위 5%를 제거한다.^[6]

5. 멀티미디어 대역폭

디지털 대역폭은 멀티미디어 멀티미디어 비트 전송률 또는 멀티미디어 데이터 압축(소스 부호화) 후의 평균 비트 전송률을 가리킬 수 있으며, 총 데이터량을 재생 시간으로 나눈 값으로 정의된다.

비압축 디지털 미디어의 비현실적으로 높은 대역폭 요구 사항 때문에 데이터 압축을 통해 필요한 멀티미디어 대역폭을 크게 줄일 수 있다.^[7] 미디어 대역폭 감소에 가장 널리 사용되는 데이터 압축 기술은 이산 코사인 변환(DCT)이며, 이는 1970년대 초 나시르 아메드가 처음 제안했다.^[8] DCT 압축은 디지털 신호에 필요한 메모리와 대역폭을 크게 줄여 비압축 미디어에 비해 최대 100:1의 데이터 압축률을 달성할 수 있다.^[9]

6. 웹 호스팅 및 인터넷 연결

웹 호스팅 서비스에서 "대역폭"이라는 용어는 특정 기간, 주로 월 단위로 웹사이트나 서버를 통해 전송되는 데이터 양을 나타내는 데 종종 잘못 사용된다.^[10] 이는 월별 누적 대역폭 소모량을 기가바이트(GB) 단위로 표현하는 방식이다. 정확한 표현은 "월별 데이터 전송량"이다.

최종 사용자 인터넷 서비스 제공업체(ISP)에서도 네트워크 용량이 제한적인 경우, 예를 들어 인터넷 연결이 원활하지 않은 지역이나 무선 네트워크에서 비슷한 상황이 발생할 수 있다.

6. 1. 인터넷 연결 기술

7. 에드홀름의 법칙

에드홀름의 법칙^[11]은 필 에드홀름(Phil Edholm)이 2004년에 제안한 법칙으로, 통신 네트워크의 대역폭이 18개월마다 두 배로 증가한다는 내용이다. 이는 1970년대 이후로 사실로 증명되었다.^[11][12] 이러한 추세는 인터넷^[11], 이동통신(휴대폰), 무선 근거리 통신망 및 무선 개인 근거리 통신망에서 분명하게 나타난다.^[12]

MOSFET(금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터)는 대역폭의 급격한 증가를 가능하게 하는 가장 중요한 요소이다.^[13] MOSFET(MOS 트랜지스터)는 1959년 벨 연구소의 모하메드 아탈라(Mohamed M. Atalla)와 다원 칸(Dawon Kahng)에 의해 발명되었고,^[14][15][16] 현대 통신 기술의 기본 구성 요소가 되었다.^[17][18] 지속적인 MOSFET 축소와 MOS 기술의 다양한 발전은 무어의 법칙(집적 회로 칩의 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 증가함)과 에드홀름의 법칙(통신 대역폭이 18개월마다 두 배로 증가함)을 모두 가능하게 했다.^[13]

참조

_[1] 서적 Computer Networks and Internets https://books.google[...] Prentice Hall
_[2] 서적 Introduction to data communications and computer networks https://books.google[...] Addison-Wesley
_[3] 서적 Cisco Networking Academy Program: CCNA 1 and 2 companion guide, Volym 1–2 https://books.google[...] Cisco Academy
_[4] 서적 Data communications and networking McGraw-Hill
_[5] 논문 Advances in Grid and Pervasive Computing: First International Conference, GPC 2006 Springer
_[6] 웹사이트 What is Bandwidth? - Definition and Details https://www.paessler[...] 2019-04-18
_[7] 서적 Scalable Continuous Media Streaming Systems: Architecture, Design, Analysis and Implementation https://books.google[...] John Wiley & Sons
_[8] 학술지 Reminiscences of the Early Work in DCT: Interview with K.R. Rao http://ticsp.cs.tut.[...] 2019-10-13
_[9] 간행물 Video on demand: Research Paper 94/68 https://web.archive.[...] House of Commons Library 2019-09-20
_[10] 웹사이트 How Much Hosting Bandwidth Do I Need For My Website? https://www.webhosti[...] 2022-03-27
_[11] 학술지 Edholm's law of bandwidth
_[12] 서적 Time Multiplexed Beam-Forming with Space-Frequency Transformation Springer
_[13] 논문 2009 2nd International Workshop on Electron Devices and Semiconductor Technology
_[14] 웹사이트 1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated https://www.computer[...] Computer History Museum
_[15] 서적 History of Semiconductor Engineering Springer Science & Business Media
_[16] 웹사이트 Who Invented the Transistor? https://www.computer[...] 2019-07-20
_[17] 웹사이트 Triumph of the MOS Transistor https://www.youtube.[...] Computer History Museum 2019-07-21
_[18] 서적 The Silicon Web: Physics for the Internet Age https://books.google[...] CRC Press
_[19] 서적 Computer Networks and Internets https://books.google[...] Prentice Hall
_[20] 서적 Introduction to data communications and computer networks https://books.google[...] Addison-Wesley
_[21] 서적 Cisco Networking Academy Program: CCNA 1 and 2 companion guide, Volym 1–2 https://books.google[...] Cisco Academy
_[22] 서적 Data communications and networking McGraw-Hill