물리층 (6) - 성능

1. Performance (성능)

• Throughput : 단위시간당 처리량으로, 단위시간당 얼마나 많은 비트를 보냈는지를 의미함. 우리가 알고 있는 Throughput과 동일하며, 통신에서는 bps(bit per sec)을 단위로 사용할 수 있음.
• Delay (Latency) : 첫번째 비트가 출발한 시점부터 마지막 비트가 도착한 시점까지의 총 시간합을 Delay혹은 Latency라고 함.

 

2. Delay (Latency) : PTQP

• Total Delay (Latency) = Propagation + Transmission + Queueing + Processing
• Propagation Time (전파시간) : 빛에 의해 전파되는 시간으로 무선은 300,000km/s, 유선은 200,000km/s의 속도로 전파되기 때문에 거리를 알고 있으면 계산할 수 있음
• Transmission Time (전송시간) : 초당 비트를 전송하는 속도에 의한 시간으로 이해하면 됨. Bandwidth와 Level, SNR등에 영향을 받음 (나이퀴스트, 샤넌 용량 참조)
• Queueing Time (대기시간) : 선로 내에서 대기한 시간을 의미함. 전송시에 높은 우선순위와 낮은 우선순위로 전송할 수 있는데, 이에 따라 대기시간이 달라지기도 함.
• Processing (처리시간) : 프로토콜에 의해 처리되는 시간을 의미함. 경로를 만들고 선택하는 과정에서 필요한 시간임

 

 

3. Bandwidth(bps) - Delay Product

• 현재 선로안에 있는 비트의 개수를 계산하려면 Data Rate (bps)와 Delay를 곱하면 됨.
• 초당 64kbps를 전송할 수 있는 채널에서 Delay가 10초였다면 선로내에는 640,000개의 Bit가 존재함

 

4. Jitter (파형 난조)

• 데이터통신의 4대 요소 (전송, 정확성, 적시성, 파형난조) 중 한가지임.
• 파형난조의 의미는 데이터(패킷 등)의 도착 속도가 차이가 난다는 것으로, Delay Variation이라고도 불림
• 만약 첫번째 패킷이 20ms만에 왔는데, 그 다음 패킷이 45ms가 걸렸고, 그 다음 패킷이 30ms만큼 걸렸으면
• 가장 늦게 도착한 Delay와 가장 빨리 도착한 Delay의 차이인 25ms를 파형난조라고 이야기할 수 있음
• 파형난조는 존재할 수 밖에 없지만, 파형난조가 높으면 (최고, 최저속도 차이가 심하면) 좋은 통신 시스템이 아님

 

5. Assessment with Decibel

• 본래 bel이라는 단위는 그 유명한 Alexander Bell의 이름을 따서 만든 단위였으나, 이 단위가 너무 커서 1/10으로 나눈 단위를 데시벨 (Decimal Bel)이라고 한다.
• 보통 소리의 크기를 측정하기 위해서 쓰이는데, 통신에서는 두 신호의 세기를 대수적으로 나타내기 위해 사용함
• dB = $10 log_{10} (P2/P1)$과 같이 계산다. 데시벨은 Log Scale이기 때문에 두 신호의 크기가 완전히 같으면 0이 되고 (log 1), P1이 크면 음수, P2가 크면 양수가 된다.

[그림] 감쇠에 의한 세기 변화

• 만약 어떤 신호가 입력되었고, -3dB의 감쇠가 일어났다고 가정해보자. 이후 증폭기를 이용하여 7dB를 증폭했지만 다시 -3dB의 감쇠가 일어났다면, 선로 안에서 일어난 dB의 변화는 총 +1dB이다.
• 이렇게 어떤 신호와 다른 신호의 세기를 비교할 때 dB 단위를 사용할 수 있다.

 

6. 다양한 Decibel 비교

• Power말고 Volt로 비교할 수 도 있고, 두 신호중 한쪽을 고정하고 절대적인 세기를 측정할 수 있다.
• $P = IV$인데, $V = IR$이기 때문에, $P = I^2 R$이고 $P = V^2 / R$이다
• dBv (데시벨 볼트) = $20 log_{10} (V2/V1)$이다. Volt의 제곱이 빠져나와서 20이 되었다.
• dBm (데시벨 밀리와트) = $10 log_{10} (P/1mW)$ (한쪽을 1mW로 고정하고 절대적으로 평가)
• dBW (데시벨 와트) = $10 log_{10} (P/1W)$ (한쪽을 1W로 고정하고 절대적으로 평가)

 

7. Reference

데이타통신