통신에서 전송속도와 대여폭

전송속도와 대역폭                                                          

많은 데이터 보낼 '물살과 물길'
전송속도는 초당 데이터 전송량
대역폭은 데이터 전송 주파수폭

오늘은 통신에서 빼놓을 수 없는 요소인 전송속도와 대역폭에 대해 알아보겠습니다.  통신기술의 속도가 빠르다는 것은 그만큼 많은 정보를 전달하고, 이는 기존 서비스와는 차별화되는 혁신적인 서비스, 즉 새로운 가치를 제공할 수 있다는 것을 의미합니다.

정의

전송속도

전송속도는 초당 데이터의 전송량을 말합니다. 초당 전송하는 비트의 수이며, 단위는 bps(bits/sec)로 나타냅니다. 예컨대 5Mbytes(1Byte=8bit)짜리 MP3 노래 파일을 전송할 경우 전송속도가 1Mbps이면 이 파일은 40초에 전송할 수 있습니다. 전송속도가 10Mbps 면 4초, 100Mbps면 0.4초, 1Gbps면 0.04초가 걸립니다.

여전히 전송속도의 차이에 대한 실감이 잘 안나신다면 다른 예를 하나 더 들어보겠습니다. 브리태니커 백과사전 DVD 1장의 데이터 용량은 4.7Gbytes입니다. 이 파일을 전송속도 1Mbps로 전송할 경우 무려 10시간 42분이 걸립니다. 하지만 1Gbps 전송속도일 때는 단지 38초면 전달됩니다. 이제 전송속도의 위력이 좀 느껴지시죠.

대역폭

전송속도와 밀접한 것이 바로 대역폭입니다. 대역폭은 주어진 데이터를 전송하는데 필요한 주파수폭을 말합니다. 따라서 전송해야할 데이터의 양이나 시스템의 성능에 의해 대역폭이 결정됩니다. 동일한 시간에 많은 정보를 보내기 위해서는 당연히 대역폭이 넓어야 합니다. 또한 신호를 코딩과 변조 등을 통해 압축하면 적은 대역폭으로도 고속의 전송이 가능해 집니다. 결국 전송속도의 향상은 대역폭과 압축기술에 달려있다는 것을 알 수 있습니다.

대역폭은 심볼의 전송속도와 관계를 가지며 일반적으로 심볼의 전송속도와 대역폭은 비례합니다. 심볼은 변조과정에서 여러 비트를 한번에 전송하는 일종의 단위. 변조방식에 따라서 동일신호를 넓은 대역폭 또는 적은 대역폭으로 보낼 수 있습니다. 이는 서비스 특성 및 전파환경의 차이에 따라 최적의 변조방식을 사용하는 것으로 각 서비스마다 대역폭은 달라집니다. 같은 크기의 대역폭이라도 BPSK, QPSK 등 변조방식에 따라 전송속도가 달라진다는 말입니다. 예컨대 BPSK와 FSK 변조방식은 심볼 2개(한 심볼당 1bit를 표현)를 사용하며 한번에 1bit를 전송하고, QPSK 변조방식은 심볼 4개(한 심볼당 2비트를 표현)를 이용하며, 한번에 2bit를 전송합니다.

서비스의 대역폭은 구현하고자하는 목표 시스템, 구현기술, 가입자, 트래픽 등에 의해 결정됩니다. 따라서 기술방식, 시스템 대역폭은 목표 시스템의 설계 과정에서 도출되는 기본 요소입니다. 이러한 시스템을 기반으로 통신환경, 즉 가입자수, 트래픽 등을 고려한 전체 필요 대역폭을 산정합니다. 주파수 환경(할당가능한 주파수 대역폭), 인접채널간의 간섭 등을 고려해 서비스의 대역폭을 결정합니다.

이같은 과정을 통해 CDMA, 셀룰러, PCS, WCDMA, 와이브로 등 다양한 통신서비스의 시스템 대역폭이 결정되는 것입니다. 예컨대 얼마전 가입자 4000만명을 돌파한 CDMA의 경우 한 채널은 사람 음성 데이터율 9.6kbps를 기준으로 해 64개의 음성통화채널로 구성됩니다. 

55명이 동시에 통화할 수 있는 음성통화채널 55개에 파일럿채널 1개, SYNC채널 1개, 페이징채널 7개가 붙습니다. 실제 운용 환경에서는 약 32명정도의 동시사용이 가능합니다. 오류정정 비트 등을 삽입하고 코딩하면 초당 전송되는 비트수는 9.6kbps(음성) X 64개 채널 X 2(코딩률)라는 산정방식을 통해 1.2288Mbps라는 답이 나옵니다. 즉, CDMA의 시스템 대역폭은 1.2288㎒가 되는 것입니다. 셀룰러, PCS, WCDMA 등 다른 서비스의 시스템 대역폭도 이같은 과정을 거쳐 산출됩니다.

출처: https://yeobi27.tistory.com/entry/20140106-전송속도와-대역폭 [KKIMSSI]