[데이터통신] 데이터 통신 성능 측정

서론

데이터 성능을 측정하는 방법을 알아봅시다.

처리율

단위 시간당 디지털 전송률을 의미하는데, 보통 링크 1개에서 측정하거나, 종단간 경로 사이에서 측정하는 방식을 사용합니다.

비트전송률

레벨이 주어지면 최소 몇 비트가 필요한가?

$n$개의 레벨이 주어진다면, $\left\lceil \log_2 n \right\rceil$개의 비트가 필요합니다.

PCM 방식 구하기

4kHz 대역폭의 아날로그 음성 신호를 디지털화하려고함.

1. 최고 주파수의 2배로 샘플링
2. 1개의 샘플 = 8비트 → 디지털화된 비트 전송률은?

$4000 \times 2 \times 8 = 64000\text{bps}$

노이즈 없는 채널에서 최대 전송률

Nyquist bit rate formula를 사용합니다.

$\text{Bit rate} = 42 \times \text{Bandwidth} \times log_2{L}$

노이즈 있는 채널에서 최대 전송률

Shannon Capacity를 사용합니다.

$\text{Capacity} = \text{Bandwidth} \times log_2(1+ SNR)$

여기서 $\text{Capacity}$란 에러 없이 전송할 수 있는 최대 비트율을 의미합니다.

$\text{bitrate} \leq \text{Capacity}$

SNR = Signal-to-Noise Ratio이다.

$SNR = \frac{P_{signal}}{P_{noise}}$

$P$는 전력을 의미한다.

혹시 모르니깐.. SNR은 DB로 주어지면 linear로 처리해야한다.

ex)

\[\text{SNR} = \frac{P_{\text{signal}}}{P_{\text{noise}}}\] \[\text{SNR}_{\text{dB}} = 10 \cdot \log_{10} \left( \frac{P_{\text{signal}}}{P_{\text{noise}}} \right)\] \[\text{SNR} = 10^{\frac{\text{SNR}_{\text{dB}}}{10}}\]

지연시간(latency, delay)

송신자 -> 수신자까지의 지연 시간을 의미합니다.

다음과 같이 4개로 구성됩니다.

1. 전송시간 (송신 장치 -> 전송 매체) (transmission)
2. 전파시간 (물리적 케이블 이동 시간) (propagation)
3. 큐잉시간 (큐 대기 시간) (queueing)
4. 처리시간 (헤더 분석, 경로 결정, 오류 검사) (nodal)