帯域幅とは

新しいインターネット接続を購入したことがある場合は、帯域幅が宣伝されているのを見たことがあるでしょう。インターネット速度テストを実行したことがある場合は、実際に測定された帯域幅を見たことがあるでしょう。数字が大きいほど良いことは明らかですが、用語に精通していない場合、帯域幅が正確に何であるかが少し不明確になる可能性があります.

帯域幅とは

帯域幅は、接続で可能な最大伝送速度の尺度です。インターネット接続帯域幅などの一部のエッジ ケースでは、一部の国では、ISP が少なくとも特定の広告速度を満たすことを要求する法律があるため、広告された帯域幅はハード リミットではない場合があります。一般的に大きく、顧客ベースの割合。ISP は通常、訴訟の可能性を回避するために、宣伝されているよりも少し多めに提供しています。帯域幅は、ケーブルまたはワイヤレス伝送技術の実際の帯域幅に関して、送信されるデータの絶対的な上限です。

データの測定と同様に、帯域幅はビットまたはバイトで測定されます。ビットは、1 または 0 のバイナリ データの 1 つの単位です。1 バイトは、ビット グループの標準数である 8 ビットで構成されます。ありがたいことに、最新の帯域幅は非常に高くなっています。1 秒あたりの数百万または数十億ビットで、これは通常、1 秒あたりのメガビットまたは 1 秒あたりのギガビット、および 1 秒あたりのメガバイトまたは 1 秒あたりのギガバイトとして表示されます。これらの標準単位の短縮形は、それぞれ Mbps、Gbps、MBps、および GBps です。ただし、Mb/s などの他の単位と同様に、「p」が「/」に置き換えられることがあります。

注:ビットで測定される単位は、常に小文字の「b」、つまり Gb/s を使用します。バイトは常に大文字の「B」、つまり MB/s で表されます。

バイト単位で測定されたものは、ビット単位で測定された同じものよりも 8 倍小さく見えることを覚えておくことが重要です。たとえば、毎秒 1 ギガビットのファイバー接続は、毎秒 125 メガバイトを提供します。インターネット速度などの帯域幅は通常、1 秒あたりのビット数の倍数で表示されるため、この変換率は不可欠です。ファイル サイズは通常、1 秒あたりのバイト数の倍数で表示されます。

レイテンシー

帯域幅は接続速度の最もよく知られている指標ですが、それだけではありません。レイテンシは、考慮すべきもう 1 つの重要な指標です。多くの場合、ユーザーは、コンピューターまたはローカル ネットワークへの内部接続の遅延を感じません。ただし、効果がないわけではありません。レイテンシーの影響はインターネット上で最も頻繁に感じられますが、「ping」とも呼ばれます。

待ち時間は、リクエストが送信されてから受信者がリクエストを受信し始めるまでの遅延の尺度です。インターネットでは、通信しているサーバーまでの距離によって遅延が異なる場合があります。たとえば、英国から米国への標準的な ping は約 100 ミリ秒です。場合によっては、サーバーの場所の近くに住んでいると、10 ミリ秒または 8 ミリ秒程度になることがあります。ただし、信号は複数のネットワークを通過する必要があるため、これより低いレイテンシは実際にはインターネットでは発生しません. ローカル ネットワークでは、ミリ秒またはサブミリ秒の ping を取得できます。ローカルに接続されたメモリ デバイスでは、レイテンシはナノ秒単位で測定されるほど低くなる可能性があります。

帯域幅がどれほど優れているかは問題ではありません。遅延が大きいと、エクスペリエンスが低下します。火星を例にとってみましょう。地球にギガビットのインターネット接続があったとしても、信号が地球に到達するまでに少なくとも 6 分かかり、応答を得るまでに少なくともさらに 6 分かかります。これは、Web の閲覧や火星探査車の運転には向いていません。

スループット

スループットは別の尺度です。これは帯域幅に非常に似ていますが、現在使用されている有用なデータ帯域幅を測定します。シグナリングのオーバーヘッドと、一部のデバイスが高帯域幅接続を飽和できない可能性があるという事実が考慮されます。

たとえば、SATA ケーブルを考えてみましょう。帯域幅は 6Gb/s または 750MB/s です。SATA は従来、HDD の接続に使用されていました。ただし、HDD は通常、約 230MB/s でしかデータを読み取ることができません。これは、接続の理論上のピーク帯域幅ではなく、送信されたデータの実際の測定値です。接続の帯域幅が制限要因でない場合、スループットは重要です。

この図は、帯域幅、スループット、および待ち時間の違いを明確に説明しています。出典：DNSstuff

古典的な例

大規模な転送を行おうとすると、帯域幅に大きな問題が発生することがあります。いくつかの重要なハード ドライブが破損する災害ストライキが発生した企業を想像してみてください。たとえば、電力サージがドライブを焼き尽くしました。ありがたいことに、彼らはすぐに交換できる予備のドライブと、復元できるバックアップを手元に持っていました。

しかし、帯域幅の問題に気付くのは今です。データは高速な PCIe Gen3 SSD に保存されますが、バックアップはリモートに保存されます。リモート サイトにはギガビット イーサネット接続があります。これはホーム ユーザーにとっては素晴らしいことのように思えますが、1Gb/s は 125MB/s にすぎず、HDD がデータを転送できる速度よりも遅くなります。100 TB の範囲のバックアップを使用し、接続の合計帯域幅を使用すると、転送が完了するまでに 9 日以上かかります。もちろん、これは悪いことです。

これは、エンジニアがソリューションを提供する場所です。彼らは 3 時間かけて別のデータ センターまで車で行き、必要なすべてのドライブを集めて慎重にラベルを付け、それを車に乗せて帰ります。計画では、往復が完了したら、ドライブをローカルに接続し、はるかに高速なローカル転送速度で復元プロセスを完了することができます。

この計画では、待ち時間が 3 時間と往復時間が最低でも 6 時間かかる可能性がありますが、ドライブを手動で移動すると、優れた帯域幅が提供され、プロセス全体が 1 日以内に完了します。これは、ディザスタ リカバリ計画シナリオの古典的なフレーズにつながります。「ハード ドライブを満載したトラックの帯域幅を過小評価してはいけません」

注:「ハード ドライブをトラックいっぱいに積んだ」方法は、多くの場合、その場所から大量の科学データ セットを転送するために使用されます。データを処理するスーパーコンピューターにデータが収集された場所。

結論

帯域幅は、接続の可能な最大転送速度の尺度です。これは接続速度の重要な尺度ですが、一般的にはそれが制限要因である場合に限られます。帯域幅が重要な制限要因になる場合とそうでない場合を認識することが重要です。待ち時間やスループットなど、その他の接続速度の測定値も、重要な制限要因になる可能性があります。理想的には、ユースケースに役立つ接続を提供しながら、単一の大きなボトルネックと転送速度が一致しないようにする必要があります。

一部のサーバー システム (主にクラウド サーバーの使用状況ダッシュボード) では、多くの場合、帯域幅が参照されます。この場合、通常、ピーク転送速度を意味するものではありません。代わりに、一定期間、通常は 1 日、1 週間、1 か月、または 1 年間に転送されたデータの総量を指します。技術的には、これは帯域幅と呼ばれるべきではありません。これは、理論上のピーク データ転送ではなく、実際の使用の測定値であるため、「毎月のデータ転送」または類似の名前が適切です。