디지털 세계의 기반인 네트워크는 많은 최종 사용자에게는 미스터리일 수 있습니다. 하지만 개발자들은 이것이 애플리케이션의 생산성에 필수적이라는 것을 알고 있습니다.
사용자는 실시간 통신이 원활하고 빠르며 신뢰할 수 있게 전달되는 혜택을 누립니다. 이는 온라인 비디오 통신이나 스트리밍과 같은 멀티미디어 서비스의 품질에 영향을 미칩니다. 또한 이메일이나 파일 공유와 같은 업무에 필수적인 디지털 도구에도 영향을 미칩니다.
개발자는 지연 시간, 손실, 지터 등을 최소화하여 인터넷 대역폭을 통해 이러한 사용자 경험을 제공해야 합니다. 인터넷 대역폭이 어떻게 측정되고 구현되는지 이해하는 것은 이 제공의 핵심입니다.
대역폭을 논의할 때 고려해야 할 주요 개념은 다음과 같습니다:
- 사용 가능한 대역폭은 시간에 따라 변동되고 예측할 수 없는 변화를 겪을 수 있습니다.
- 대부분의 경우 전송과 수신 사이에 대역폭이 균등하게 분배되지 않습니다.
- VoIP 및 WebRTC 대역폭 추정의 목표는 실제 대역폭에 가능한 한 가깝게 추정하는 것입니다. 이는 전송 가능한 미디어의 품질을 결정하기 때문입니다.
- 우리는 최선의 추정을 기반으로 전송하거나 수신할 수 있는 최대 비트율을 계산합니다.
이 가이드에서는 인터넷 대역폭이 무엇인지 및 실시간 통신과의 관계에 대해 설명합니다.
인터넷 대역폭이란 무엇인가요?
그렇다면 대역폭이란 무엇일까요? 간단히 말해, 네트워크를 통해 한 위치에서 다른 위치로 정보가 이동하는 속도입니다. 표준 절차에서는 대역폭을 비트 전송률(bitrate) 형태에서 초당 비트(bps)로 변환합니다.
대역폭 또는 연결의 전송 용량은 네트워크나 인터넷 서비스 제공자의 신뢰성과 속도를 평가하는 중요한 지표입니다.
네트워크 대역폭 요구사항을 결정하는 몇 가지 다른 방법이 있습니다. 데이터 흐름을 측정하는 방법은 최대 가능 전송 속도, 평균 전송 속도, 만족스러운 전송 속도 등 여러 가지가 있습니다.
다른 기술 분야에서도 대역폭 개념에 크게 의존합니다. 신호 처리에서 대역폭은 전송 신호에 포함된 주파수 범위를 특성화하는 주파수 측정 방법입니다. 예를 들어 라디오 신호의 주파수 범위를 측정하는 데 사용됩니다.
대역폭의 좋은 비유는 관을 통해 흐르는 물의 흐름입니다. 같은 물의 비유를 이어가면, 대역폭은 연결을 통해 정보가 흐르는 속도입니다. 단위 측정 단위로 초당 비트 대신 분당 갤런을 사용할 수 있습니다. 최대 대역폭은 이론적으로 관을 통해 흐를 수 있는 물의 양입니다. 반면 실제 대역폭은 관을 통해 흐르는 물의 양입니다.
역사적으로 bps는 “초당 비트”를 의미하는 대역폭 측정 단위였습니다. 그러나 현대 네트워크에서는 “메가비트 초당”, “기가비트 초당”, “테라비트 초당”과 같은 메트릭 접두어가 훨씬 더 큰 데이터 전송 속도를 표현하는 표준으로 자리 잡았습니다.
초당 바이트(Bytes per second)는 대역폭을 표현하는 또 다른 일반적인 방식입니다. 이 경우 대문자 B를 사용합니다. 예를 들어, 10 MB/s(또는 10 MBps)는 초당 10메가바이트의 전송 속도를 의미합니다.
대역폭은 어떻게 작동하나요?
연결의 대역폭과 동시에 전송 및 수신할 수 있는 데이터 양 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다. 개념적으로 대역폭은 특정 관을 통해 흐를 수 있는 유체의 양과 유사합니다.
관 직경이 클수록 동시에 운송할 수 있는 물의 양이 많아집니다. 대역폭에도 동일한 원리가 적용됩니다. 연결을 통해 초당 전송할 수 있는 데이터 양이 많을수록 그 용량이 높아집니다.
연결의 대역폭을 증가시키면 비용도 증가합니다. 따라서 1 Gbps의 전송 속도를 가진 전용 인터넷 접속(DIA) 연결의 비용은 250 Mbps의 전송 속도를 가진 연결보다 높습니다.
대역폭과 전송 속도의 비교
사람들은 대역폭과 속도를 잘못 동일시하는 경향이 있습니다. 인터넷 서비스 제공업체(ISP)의 마케팅은 실제로 대역폭을 의미할 때 속도 증가를 언급함으로써 이 오해를 유발할 수 있습니다.
대역폭은 특정 시간에 전송할 수 있는 데이터의 양을 의미하며, 속도는 데이터가 전송되는 속도를 의미합니다. 다시 말해, 물관 예를 들어 속도는 물이 관을 통해 흐르는 속도이며, 대역폭은 특정 시간에 관을 통해 밀어낼 수 있는 물의 양입니다.
대역폭이 중요한 이유는 무엇인가요?
일반적인 배포 환경(예: 가정이나 기업)에는 일정량의 저장 공간이 제공됩니다. 라우터, 모뎀, 케이블, 무선 주파수 등이 이 저장 공간에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 네트워크 관리자나 인터넷/광역 네트워크(WAN) 제공업체가 사용자에게 제공되는 대역폭을 의도적으로 제한하는 경우도 있습니다.
여러 사용자가 동일한 연결을 통해 인터넷에 접속할 경우 대역폭을 공유해야 합니다. 일부 기기(예: 4K 스트리밍 TV)는 많은 데이터를 사용합니다. 대부분의 웹세미나는 비디오 스트리밍 서비스의 대역폭 중 극히 일부만을 소비합니다.
응용 프로그램이 사용할 수 있는 대역폭 양을 제한할 수 있으며, 이는 응용 프로그램을 실행해야 하지만 반드시 최대 속도로 실행할 필요는 없는 경우 유용합니다. 대역폭 제어는 사용 가능한 데이터 전송 속도를 인위적으로 줄이는 과정을 의미합니다.
대역폭 관리는 여러 다운로드 관리자, 클라우드 저장소, 토렌트, 온라인 백업, 라우팅 플랫폼 등에서 제공되는 기능입니다. 이 모든 것은 대량의 대역폭을 지속적으로 소비하는 애플리케이션이나 알고리즘의 예시입니다. 따라서 사용을 제한하는 제어 기능이 필요합니다.
10GB 파일 다운로드 예를 들어보겠습니다. 다운로드 관리자를 사용하면 소프트웨어에 사용 가능한 대역폭의 10%만 사용하도록 지시할 수 있습니다. 이렇게 하면 다운로드 시간이 몇 시간으로 줄어들고 데이터 사용량도 과도하게 소비되지 않습니다.
이 방법은 총 다운로드 시간을 연장시키지만, 라이브 비디오 스트리밍과 같은 더 중요한 용도에 훨씬 더 많은 대역폭을 확보할 수 있습니다.
대역폭 제한은 대역폭 제한과 유사한 방식으로 작동하는 방법입니다. 이는 특정 ISP가 특정 유형의 트래픽(예: 미디어 스트리밍 또는 파일 공유)을 늦추거나 하루 중 특정 시간대에 모든 트래픽을 늦추어 혼잡을 완화하기 위해 사용하는 의도적인 대역폭 제한의 또 다른 형태입니다.
네트워크의 효율성은 여러 요인에 달려 있으며, 그 중 하나가 사용 가능한 대역폭의 양입니다. 네트워크 성능 문제는 지연, 지터, 패킷 손실 등 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다. 인터넷 속도 저하는 오래된 장비, 악성 소프트웨어, 브라우저 확장 프로그램, 불안정한 무선 연결 등에서도 발생할 수 있습니다.
인터넷 대역폭 측정 방법
특정 시간 동안 전송되고 수신된 데이터의 양은 일반적으로 인터넷 대역폭의 지표로 사용됩니다. 이 데이터는 초당 속도로 보고됩니다.
대안으로, 알려진 크기의 파일이나 여러 파일을 전송하고 전송에 걸린 시간을 측정하여 대역폭을 추정할 수 있습니다. 결과는 전송된 파일의 총 크기를 전송에 걸린 총 시간으로 나누어 비트 초당(bps)로 변환됩니다. 이 방법은 대부분의 속도 테스트에서 사용자의 컴퓨터가 인터넷에 접근하는 속도를 측정하는 표준 접근 방식입니다.
총 사용 가능한 인터넷 대역폭은 측정할 수 없지만, 측정된 대역폭은 다양한 방식으로 정의될 수 있습니다:
이론적 최대값
이상적인 조건 하에서 달성 가능한 최대 데이터 전송 속도입니다. 실제로 이론적으로 예측된 최대 전송 속도에 도달하는 것은 불가능합니다. 이론적 최대값은 일반적으로 실제 연결 성능을 평가하기 위한 기준점으로 사용됩니다.
실효 대역폭
대역폭 효율성은 특정 시간 동안 중단 없이 전송할 수 있는 최대 데이터 양을 정의합니다. 일반적으로 이론적 최대값보다 훨씬 작습니다. 이 대역폭은 가장 효율적인 것으로 권장됩니다. 이는 전송 및 수신 가능한 데이터 양을 결정하는 데 중요합니다.
전송 속도
주어진 시간 내에 전송할 수 있는 데이터의 양을 전송 속도라고 합니다. 전송 속도는 바이트당 초(bps)로 측정되며, 효과적 대역폭과 이론적 최대값과 비교하여 연결 성능을 평가하는 데 사용됩니다. 여기서 '전송 속도'는 연결 속도를 측정하는 데 도움이 되는 일반적 또는 평균 데이터 전송 속도를 의미합니다.
유효 전송량
“굿풋”은 패킷 재전송이나 프로토콜 오버헤드와 같은 노이즈나 불필요한 데이터가 아닌 유용한 데이터의 양을 측정하는 용어입니다. 파일 크기를 전송 시간으로 나누면 굿풋을 계산할 수 있습니다.
총 전송 방법
총 전송 방법은 지정된 시간 범위(일반적으로 1개월) 동안의 모든 데이터 전송을 합산합니다. 대역폭 사용량은 요금 부과 시 가장 흔히 사용되는 기준입니다.
95번째 백분위수 방법
통신사는 극단적인 사용 기간으로부터 대역폭 측정을 보호하기 위해 95분위수 방법을 자주 사용합니다. 이 방법은 실시간으로 대역폭 사용량을 추적하고 상위 5%의 사용자를 제외하는 방식입니다. 요금 부과를 위해 특정 시간 동안 일반적으로 사용되는 대역폭 양을 아는 것이 유용합니다.
실제 환경에서 대역폭은 사용량과 연결 상태에 따라 지속적으로 변동됩니다. 따라서 단일 대역폭 측정 결과는 실제 대역폭 사용량에 대해 거의 알려주지 않습니다. 평균이나 추세를 파악하려면 여러 지표를 분석하는 것이 도움이 됩니다.
인터넷 대역폭 계산 방법
대역폭은 초당 비트(bps)로 측정됩니다. 그러나 오늘날의 네트워크는 훨씬 더 많은 트래픽을 처리할 수 있습니다. 일반적으로 메가비트 초당(Mbps) 또는 기가비트 초당(Gbps)로 표시됩니다.
또한 연결의 대역폭은 업로드와 다운로드 속도가 동일하면 대칭적이며, 한쪽이 다른 쪽보다 현저히 느리면 비대칭적입니다. 비대칭 연결에서는 데이터 업로드 속도가 다운로드 속도보다 일반적으로 더 낮습니다.
네트워크에서 실행되는 모든 애플리케이션에 필요한 인터넷 대역폭을 계산하고 해당 계산 결과를 테스트해야 합니다. 동시에 네트워크에 접속할 수 있는 잠재적 사용자 수를 확인한 후, 각 애플리케이션의 대역폭 요구사항을 해당 수치와 곱하여 필요한 용량을 추정합니다.
대역폭 요구사항을 계산하려면 다음 공식을 사용하세요: 총 애플리케이션 전송량 = (애플리케이션 전송량) × (동시 사용자 수).
이 계산 결과는 인터넷 서비스 제공업체(ISP)가 제공하는 대역폭을 초과할 수 있다는 점을 유의해야 합니다.
이 추산치는 특정 지역에서 대역폭 요구사항을 충족하기 위해 필요한 액세스 포인트 수를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
기술의 발전으로 인해 일부 대역폭 추산은 더 복잡해졌습니다. 그 중 하나는 사용되는 네트워크 링크의 유형입니다. 광섬유는 다양한 빛의 파장과 시간 분할 다중화를 사용하기 때문에 구리 이더넷 대안보다 더 높은 대역폭을 제공합니다. 이는 한 번에 더 많은 데이터를 전송할 수 있기 때문입니다.
대역폭 테스트는 특정 전송 매체를 통해 링크가 제공할 수 있는 효과적인 대역폭 또는 최대 일관된 데이터 전송 속도를 측정합니다. 대역폭 테스트 시 연결 속도는 미리 정해진 파일이 소스에서 목적지까지 전송되고 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 계산됩니다.
전체 네트워크 대역폭 사용량이 결정되면, 중요한 애플리케이션과 데이터의 위치를 식별하고 각 사용자 및 세션의 평균 대역폭 요구사항을 결정해야 합니다.
업링크 네트워크 또는 인터넷 광대역 연결의 대역폭 요구사항을 계산하기 위해 취할 수 있는 네 가지 조치입니다:
- 사용될 프로그램을 분류합니다.
- 각 프로그램이 필요한 데이터 전송량을 확인합니다.
- 각 프로그램의 시스템 요구사항을 예상 concurrent 사용자 수와 곱합니다.
- 모든 응용 프로그램이 요구하는 총 대역폭을 계산합니다.
같은 공식을 사용하여 공공 또는 사설 클라우드의 WAN 또는 인터넷 대역폭 요구사항을 계산할 수 있습니다. 그러나 LAN 또는 무선 LAN의 대역폭은 WAN 또는 DIA 연결의 대역폭보다 훨씬 더 클 수 있습니다. 따라서 대역폭 요구사항을 정확히 평가하고 시간 경과에 따른 링크 사용량을 추적하는 것이 필수적입니다. 네트워크 관리자는 일일, 주간, 월간, 연간으로 전송되는 데이터 양을 모니터링하여 WAN/DIA 링크가 충분한 대역폭을 갖추고 있는지 확인할 수 있습니다.
응용 프로그램 및 서비스의 성능 저하는 네트워크 용량 부족의 직접적인 결과입니다.
네트워크 성능에 영향을 미치는 요소 중 하나는 연결의 최대 용량입니다. 패킷 손실, 지연, 지터의 부정적 영향은 네트워크 전송 속도를 감소시켜 고용량 링크조차 사용 가능한 대역폭이 낮은 것처럼 보이게 할 수 있습니다.
그렇다면 와이파이의 최대 대역폭 용량은 무엇일까요? 이를 이해하는 가장 좋은 방법은 일반적인 엔드투엔드 네트워크 경로를 구성하는 다양한 링크를 통해 사용할 수 있는 대역폭을 파악하는 것입니다. 따라서 가장 낮은 대역폭을 가진 연결은 일반적으로 병목 지점으로 지칭되며, 이는 경로상의 모든 연결 용량을 제한할 수 있습니다.
많은 기업용 네트워크에서는 여러 물리적 회선을 단일 가상 회선으로 집계합니다. 예를 들어, 4개의 1 Gbps 회선을 집계한 스위치 업링크의 효과적인 전송 용량은 최대 4 Gbps에 달할 수 있습니다. 그러나 이 중 두 개의 회선이 고장나면 최대 전송 용량은 2 Gbps로 감소합니다.
인터넷 대역폭 제한은 소프트웨어를 통해 조정될 수 있습니다. 소프트웨어 정의 광역 네트워크(SD-WAN) 기술은 데이터를 단일 링크 대신 여러 WAN 및 DIA 링크에 분산시켜 사용자에게 추가 대역폭을 확보합니다. SD-WAN 구현은 일반적으로 더 비싼 전용 전송 링크(예: 다중 프로토콜 라벨 스위칭(MPLS))와 더 저렴한 광대역 인터넷 또는 셀룰러 연결을 결합합니다.
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아고라의 기술은 사용자의 낮은 대역폭과 같은 시나리오에 자동으로 조정되도록 설계되었습니다. 예를 들어, 사용자가 오래된 기기에서 인터넷 연결이 불안정할 경우, 아고라의 기술은 비디오 품질을 자동으로 조정하여 가능한 한 부드럽게 유지합니다. 이로써 지터와 패킷 손실을 방지하여 사용자에게 고품질 경험을 제공합니다.
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