데이터통신 6주차 공부내용

성능

처리율

처리율 : 링크 전송속도, 이 선이 얼마나 빠른가
시간 당 실제로 전송 된 유효 데이터 양 (절대값)

800MB / 100second = 64Mbps

(사람목소리 할 때 그 bps 랑 단위는 같아도 사람 목소리는 1초동안 만들어내는 원본 데이터의 크기, 생성률을 의미하고 이건 처리율 ㅇㅇ)

측정방법

1. 링크 1개에서 측정 (고객 <-> 이더넷 <-> 서버)
2. 종단간 (end to end) 경로 사이에서 (경로 대역폭은 모름)
3. 처리율 측정 도구 = iperf , speed test

예시
1개 프레임은 10k bit , 1분에 12k 프레임 전송 (1초에 200)
10k * 200 = 2M bps

이론상 최대 처리율

나이퀴스트 최대 비트 전송률 (노이즈 X)
: Bit Rate = 2 \times Bandwidth \times \log_2(L)

섀논의 통신 용량 (노이즈 O)
: Capacity = Bandwidth \times \log_2(1 + SNR)

SNR = 신호 대 잡음비 (신호전력이 잡음전력보다 100배 크면 100 됨)
SNR dB = SNR 격차가 너무 클 때 숫자를 다루기 쉽게 변환

SNR dB
: SNR dB = 10 * log₁₀(SNR)
-> 신호 대비 잡음비가 100이면 20

지연시간

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(거속시 공식 사용)

지연시간 테스트 : ping, traceroute/tracert

dB, dBm

데시벨(dB) 공식:
dB = 10 \log_{10}(\frac{A}{B})

dBm 공식 :
dBm = 10 \log_{10}({1mW}) (1mw 기준, 1보다 작으면 음수가 됨)

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예시

손실 된 신호 값을 가지고 dB를 역계산하여 P1, P2 의 원본 값을 구할 수 있다.

BDP : Bandwidth * Delay

무선통신

1. 와이파이와 이동통신의 차이: 전파 규제와 송신 파워 제한

• 이동통신(LTE, 5G): 통신사는 정부에 수조 원을 내고 주파수를 독점 할당받기 때문에, 기지국에서 강한 출력(파워)을 쏘아 수 km 반경까지 신호를 보낼 수 있습니다.
• 와이파이 및 블루투스(2.4GHz 등): 누구나 무료로 사용할 수 있도록 개방된 주파수 대역입니다. 교수님께서는 "누구나 쓰는 대신, 서로 간의 간섭(혼선)을 막기 위해 법적으로 송신 파워(출력)를 매우 작게 제한해 두었다"는 점을 강하게 짚어주셨습니다. 임의로 기기를 개조해 신호를 10km씩 멀리 보내면 전파법 위반으로 처벌받는다고 농담을 섞어 강조하셨습니다.

2. 와이파이 속도 향상의 핵심 비밀: QAM (직교 진폭 변조)

• 교수님께서 학생들에게 거듭 질문을 던지며 가장 강조하신 부분입니다. 와이파이 세대(Wi-Fi 4, 5, 6, 7)가 거듭될수록 속도가 획기적으로 빨라지는 근본적인 이유는 바로 변조 기술인 QAM 숫자의 증가에 있습니다.
• 64-QAM에서 256-QAM, 1024-QAM, 4096-QAM으로 숫자가 커진다는 것은, 하드웨어(모뎀 반도체)가 아날로그 신호의 '크기(Amplitude)'와 '위상(Phase, 각도)' 두 가지를 동시에 이용하여 훨씬 더 정밀하게 신호를 쪼개어 구분할 수 있게 발전했음을 의미합니다. 즉, 단 한 번의 전파 파동에 더 많은 비트를 구겨 넣을 수 있는 하드웨어 설계 기술이 통신 속도 향상의 비밀입니다.

3. 주파수 대역별 전파의 물리적 특성

• 저주파수: 파장이 길어서 장애물(콘크리트 벽 등)을 잘 통과하고 신호가 멀리 퍼져나갑니다. 과거 SKT가 800MHz라는 낮은 주파수 대역을 선점하여 통화가 잘 터졌던 사례를 들어 설명하셨습니다.
• 고주파수: 파장이 짧아 대역폭이 크고 전송 속도가 매우 빠르지만, 장애물을 잘 통과하지 못해 벽에 막히는 단점이 있습니다. 최근 통신망(5G 등)은 이미 선점된 저주파수를 피해 점점 고주파수 대역을 사용하고 있으므로, 이를 극복하기 위한 고도의 안테나 설계 기술이 필요하다고 짚어주셨습니다.

4. 우주/위성 통신의 부상 (스타링크 사례)

• 무선 통신의 새로운 패러다임으로 일론 머스크의 스페이스X '스타링크(Starlink)'를 비중 있게 다루셨습니다.
• 과거 일부 군사나 방송용으로만 쓰이던 위성 통신이, 재사용 로켓 기술의 발전으로 수만 개의 저궤도 위성을 쏘아 올리며 전 지구적 민간 통신망으로 탈바꿈했음을 강조하셨습니다. 우주 데이터센터 등 우주 무선통신 인프라가 컴퓨터 공학 전공자들의 향후 유망한 진로가 될 수 있음을 당부하셨습니다.

💡 시험 대비 팁: 무선 통신 파트에서는 각 통신 기술(블루투스, 와이파이, LTE 등)이 사용하는 주파수 대역, 전파의 도달 거리와 파워 규제 논리, 그리고 QAM과 속도의 관계를 유기적으로 엮어서 이해하시는 것이 좋습니다.