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2013年6月 1日 (土)

インターネットの回線速度(通信速度)が遅い(1)・・

今日は・・このテーマについて語って行きたいと思うのだが。。このお題は奥が深いからなあ~・・長くなるので2回に分けて説明したいと思う。。さてさて・・・歴史と言うとオーバーだが・・少し時代を遡ると・・電話モデム(56Kbps)・・ISDN(128Kbps)・・という時代があり・・たった1分のSD動画をダウンロードするのに何時間もかかっていた・・10年以上前の話だが・・当時は遅い・・待つのが当たり前だった。。それから間もなくADSL(10~50Mbps)の時代になりHD動画だって何とか見れるようになった・・そして光(100Mbps)・・更に光(1G)になり・・家族全員で一斉にブラウジングしようが・・動画を別々に見ようが・・びくともしない速度帯域が得られるようになった。。にもかかわらず・・今も昔も回線速度(通信速度)が遅い!と嘆いている人たちが多い・・何故だろう??・・電話モデムやISDNは確かにどうしようもなく遅い・・でも光は桁違いに速いし・・回線品質も格段に良い・・もういい加減・・この話題に終止符を打って見たいと思うのだが・・・ 
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◆最初にすごく重要なことを言っておくと・・
①光の速度をご存知だろうか・・ここで言う光の速度とは通信速度ではなく物理的な速度のことで・・3×10^8m/sec(1秒間で地球を7周半)のことである。。光ファイバーでの伝達速度や回路の電気信号は・・この光の速度の0.7倍程度である。。仮に210Km離れた距離を信号伝送(片道)すると・・およそ1ms(ミリ秒)かかる(伝播遅延する)ことになる。。人間にとって1msは一瞬かもしれないが・・数GHzで4コアもあるマイコンや1Gbps(これは1nsの単位だ)と言う通信速度からすれば1msはすごく長い時間ですよね~それに・・通信では様々な機器や信号変換を繰り返し相手と繋がります。。これらの機器も0秒では動きません・・必ず遅れが発生します。。更に・・実際にデータを送信・受信する時間が掛かりますよね・・とりあえずここでは・・「伝送時間」と定義しておきましょう。。これらをまとめて通信遅延と言います。重要なので覚えておいてください。。
※通信遅延には「物理的な距離の:伝播遅延」と「様々な機器の遅延」更に「伝送時間」がある。。 
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②あなたの加入した光1Gの回線は全てあなた専用なのでしょうか?・・いいえ違いますよね~・・複数世帯のシェアリング(共有:分割して分け合っています)で運用されています。。同時に使用する人が重なれば・・1/2・・1/4・・と帯域が狭くなっていきます。詳しく知りたい人はGE-PONTDMTDMA等のキーワードで検索して見てください。。

③もし・・あなたがすごく田舎の人ならば・・もしかしたら・・光1Gの回線を独占できるかもしれません・・でも・・アクセスするサーバーは普通・・都心にありますから・・距離はどんどん遠くなりますね・・一方・・都心に近くなれば距離は短くなりますが・・人口密度も上がってきます・・独占できる確立はどんどんと下がっていき・・シェアリングする人数は増える方向になります。。
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◆通信遅延についてもう少し掘り下げて説明すると・・・
上記で説明したように、通信遅延は「伝播遅延」と「機器遅延」「伝送時間」なのだが・・伝播遅延は光の速度なので判り易いけど・・機器遅延って何??・・ん~~・・自分のPCがどんな経路でサーバーへ繋がっているのだろうか・・
自分のPC->ルーター->ONU(PONインターフェース)->基地局->SNポート->サービス網・・・と実に様々な機器・回路、電気->光変換・・光->電気変換を通してサーバーへと到達するわけで・機器ごとの処理に要する「アプリケーション遅延」とそれぞれの機器がデータのバッファリングを行うため「キューイング遅延」が発生する。これら合算したものを機器遅延と表現していいだろう。。さて・・この機器遅延は伝播遅延のように理論値を出せるのか?・・これは無理である・・では・・実測はできるのか?・・これは不可能ではない。。所在の明確なサーバーにpingを打って・・RTT(Round Trip Time)を調べればよい。。
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RTT=伝播遅延+機器遅延+伝送時間
である。。pingで送信するデータ数を4バイト程度にすれば・・伝送時間はほとんど無視できる。。なので計測したRTTは伝播遅延と機器遅延になる。。サーバーの所在地がわかっているならば・・およその伝播遅延は理論値で出せるので・・結果として機器遅延を計測することができる。。 さて・・では実測すると・・
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会社のサーバーへpingを打ってみた・・都心なので・・自宅からの距離はおよそ40km・・伝播遅延は往復で380usになる。。
※何度かpingしたが・・平均値は2.5msぐらいかな・・
※送信データは4byteなので伝送時間は無視していいだろう。。
※そうすると・・機器遅延は1.06ms(片道)ってことになる。。
※この値が全ての人や状況に適用できるわけではないが・・目安程度にはなるだろう・・ 

◆さて・・我が家で色々なサイトで回線速度を実測してみると・・・
無線だと・・30Mbps~100Mbps位・・有線では100Mbps~250Mbps位です。。確かに・・1Gには到底及ばない・・ん~~もしかして・・これを遅いと言っているのかな??・・回線を十分に使えていない・・と思っているのだろうか??・・だとすれば・・半分は合っているが・・半分は間違いです。。無線の実行速度がこの位であることは関連記事(無線LANの実行速度)で説明した通りであるが・・光を使ったインターネット回線の実行速度(実効速度)についても技術的に解説してみたいと思う。。
次回(2)に続きます・・お楽しみに・・

◆関連記事:
無線LAN(WiFi) 安定度・速度改善(UP)のポイント
無線LAN(WiFi)の実行速度(実効速度)とは?(1)
無線LAN(WiFi)の実行(実効)速度の測定(2)
無線LAN(WiFi)の接続台数の限界は?(3)
インターネットの回線速度(通信速度)が遅い(1)・・ 
インターネットの回線速度(通信速度)が遅い(2)・・

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