QoS

QoS란 무엇입니까?

QoS는 Quality of Service입니다. 제한된 대역폭 리소스에서 QoS는 다양한 서비스에 대역폭을 할당하고 해당 서비스에 대해 종단 간 서비스 품질 보장을 제공합니다. 예를 들어, QoS를 구성하여 네트워크 장치에서 음성, 비디오 및 중요 데이터 애플리케이션의 서비스 우선순위를 지정할 수 있습니다.

QoS 지표

네트워크 품질에 영향을 미치는 요인에는 전송 링크의 대역폭, 메시지 전달 지연 및 지터, 패킷 손실률이 포함되며, 이는 QoS의 지표가 됩니다.

대역폭

처리량이라고도 알려진 대역폭은 고정된 시간(1초) 동안 네트워크의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전송될 수 있는 데이터 비트의 최대 수이며, 네트워크의 두 노드 사이에서 특정 데이터 스트림의 평균 속도로 해석될 수도 있습니다. 네트워킹에는 대역폭과 관련된 두 가지 일반적인 개념이 있습니다: 업링크 속도와 다운링크 속도입니다. 업링크 속도는 사용자가 네트워크로 정보를 보낼 때 데이터가 전송되는 속도이고, 다운링크 속도는 네트워크가 사용자에게 정보를 보내는 속도입니다. 예를 들어 사용자가 FTP를 통해 네트워크에 파일을 업로드하는 경우 업로드된 파일의 속도에 영향을 미치는 것은 업스트림 속도이며, 사용자가 네트워크에서 파일을 다운로드하는 경우 다운로드된 파일의 속도에 영향을 미치는 것은 다운스트림 속도입니다.

지연 시간

지연 시간은 메시지 또는 패킷이 네트워크의 송신 측에서 수신 측까지 이동하는 데 필요한 지연 시간이며, 일반적으로 전송 지연과 처리 지연으로 구성됩니다. 예를 들어 음성 전송의 경우, 지연은 화자가 말하기 시작한 시점부터 상대방이 그 내용을 듣는 시점까지의 시간입니다. 일반적으로 사람들은 100밀리초 미만의 지연은 알아차리지 못합니다. 지연이 100밀리초에서 300밀리초 사이일 때, 화자는 상대방의 응답에서 약간의 멈춤을 감지할 수 있으며, 이러한 멈춤은 통화 중인 양측 모두에게 불편함을 줄 수 있습니다. 300밀리초를 초과하면 지연이 눈에 띄게 되고 사용자는 서로의 응답을 기다리기 시작합니다. 통화의 한쪽이 원하는 응답을 제때 받지 못하면 화자는 했던 말을 반복할 수 있으며, 이는 원단의 지연된 응답과 충돌하여 반복이 발생합니다.

지터

지터는 실시간 전송, 특히 음성 및 비디오와 같은 실시간 서비스에서 중요합니다.  지터는 일부 네트워크 프로토콜의 처리에도 영향을 미칩니다. 일부 프로토콜은 고정된 간격으로 대화형 메시지를 전송하며, 지터가 너무 크면 프로토콜이 진동할 수 있습니다. 모든 전송 시스템에는 지터가 있으며, 지터가 지정된 허용 범위 내에 있는 한 서비스 품질에 영향을 주지 않습니다. 과도한 지터는 캐싱을 활용하여 극복할 수 있지만, 이로 인해 지연 시간이 증가합니다.

패킷 손실률

패킷 손실률은 네트워크 전송 중 손실된 패킷 수를 전송된 총 패킷 수의 백분율로 나타낸 것입니다. 소량의 패킷 손실은 서비스에 큰 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어 음성 전송에서는 비트나 정보 패킷 하나가 손실되어도 통화 양쪽 모두 알아차리지 못하는 경우가 많습니다. 비디오 전송에서는 비트나 패킷 손실로 인해 화면에 순간적인 파형 간섭이 발생할 수 있지만 빠르게 정상으로 돌아올 수 있습니다. TCP를 사용한 데이터 전송은 TCP가 손실된 정보의 재전송을 허용하므로 소량의 패킷 손실을 처리할 수 있습니다. 그러나 많은 수의 패킷 드롭은 전송 효율에 영향을 줄 수 있습니다. QoS에서는 패킷 손실 통계, 즉 패킷 손실률에 주목합니다. 따라서 정상적인 전송을 위해서는 네트워크 패킷 손실률을 일정 범위 내로 유지하면 됩니다.

QoS의 중요성

IP 네트워크의 서비스는 실시간 서비스와 비실시간 서비스로 분류할 수 있습니다. 실시간 서비스는 고정 대역폭을 차지하는 경우가 많고 네트워크 품질 변화에 대한 인식이 명확하여 음성 서비스와 같이 네트워크 품질의 높은 안정성이 필요합니다. 비실시간 서비스는 예측하기 어려운 대역폭을 차지하며, 버스트 트래픽이 자주 발생합니다. 버스트 트래픽은 네트워크 품질 저하로 이어질 수 있으며, 이는 네트워크 혼잡을 유발하고 포워딩 지연을 증가시키며, 심각한 경우 패킷 손실을 일으켜 서비스 품질 저하 또는 서비스 이용 불가로 이어질 수 있습니다.

네트워크 혼잡을 해결하는 가장 좋은 방법은 네트워크 대역폭을 늘리는 것이지만, 운영 및 유지보수 비용 측면에서 이는 현실적이지 않습니다. 가장 효과적인 해결책은 네트워크 트래픽을 관리하기 위해 "보장" 정책을 적용하는 것입니다.

QoS는 일반적으로 네트워크에 예기치 않은 트래픽이 발생했을 때 중요한 서비스의 품질을 보호하는 데 사용됩니다. 서비스가 장기간 서비스 품질 요구 사항을 충족할 수 없는 경우(예: 서비스 트래픽이 장기간 대역폭 제한을 초과하는 경우), 네트워크 확장 또는 애플리케이션의 상위 계층을 기반으로 서비스를 제어하는 전문 장비의 사용을 고려해야 합니다.

최근 몇 년 동안 비디오 사용이 폭발적으로 증가했으며, 이제 거의 모든 사람이 언제 어디서나 고해상도 비디오를 촬영할 수 있는 스마트폰을 소유하고 있습니다. 한편, 소셜 네트워킹 사이트의 등장으로 비디오를 공유하고 게시하는 것이 모든 사람의 일상적인 행동이 되었으며, 사람들은 어디에 있든 자신의 비디오를 게시하여 다른 사람들과 공유할 수 있습니다. 기업의 경우 HD 화상 회의, HD 비디오 감시 및 기타 애플리케이션도 네트워크에서 많은 HD 비디오 트래픽을 생성합니다. 음성 트래픽과 비교하면 비디오 트래픽은 더 많은 대역폭을 차지하고 더 불안정하며, 특히 일부 대화형 비디오는 매우 높은 실시간 요구 사항을 갖습니다.