Selective Repeat ARQ

개요

Selective Repeat ARQ(선택적 재전송 방식)는 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 기법 중 가장 효율적이고 정교한 오류 제어 메커니즘입니다. 오류가 발생한 프레임만 선택적으로 재전송함으로써 데이터 전송 효율성과 네트워크 자원 활용도를 극대화할 수 있습니다. 고속 통신 환경과 신뢰성 요구가 높은 시스템에서 필수적인 전송 기법입니다.

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1. 개념 및 정의

Selective ARQ는 송신자가 여러 프레임을 연속으로 전송한 뒤, 수신자가 오류가 발생한 특정 프레임만 NAK(Negative Acknowledgment) 또는 타임아웃으로 요청하고, 송신자는 해당 프레임만 선택적으로 재전송하는 방식입니다.

수신자는 올바르게 수신된 프레임을 임시 버퍼에 저장하며, 오류가 있는 프레임만 거부하고 재전송을 요청합니다. 이후 모든 프레임을 순차적으로 재조립하여 완전한 데이터 블록을 구성합니다.

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2. 특징

구분	설명	비고
선택적 재전송	오류 발생한 프레임만 재전송	채널 낭비 최소화
수신 버퍼 활용	순서가 어긋난 프레임도 임시 저장	재조립 필요
높은 구현 복잡도	윈도우 제어, 순서 정렬 처리 필요	고급 네트워크에 적합

Selective ARQ는 오류 발생률이 높은 환경에서도 불필요한 재전송을 피하고 높은 전송 효율을 유지할 수 있습니다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	예시
송신 윈도우	연속 전송 가능한 프레임 범위	윈도우 크기: N
수신 버퍼	순서가 어긋난 프레임 임시 저장	재정렬 및 재조합
ACK/NAK	수신 여부에 따른 응답 전송	개별 프레임 단위 응답
시퀀스 번호	프레임 구분 및 순서 지정	충분한 비트 수 필요 (2^k > 2N)

예: 송신자가 0~4번 프레임을 전송했을 때, 2번 프레임만 손실되면 수신자는 NAK2를 보내고 송신자는 2번만 재전송합니다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용
Sliding Window	전송 제어 및 흐름 제어 모두 지원	전송 속도 향상
프레임 정렬 및 재조립	수신 측에서 순서 맞춰 데이터 구성	버퍼 기반 관리 필요
개별 ACK/NAK	각 프레임 단위 확인 가능	ACK2, NAK3 등

Selective ARQ는 데이터 전송 지연이 크거나 오류 확률이 높은 환경에서 특히 유리하며, 고속 전송 시스템에서도 안정적으로 작동합니다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	효과
전송 효율성 극대화	손상된 프레임만 재전송	대역폭 절약
신뢰성 높은 데이터 복구	모든 프레임 확인 후 조립	데이터 무결성 확보
고속 네트워크 대응	중복 전송 없이 빠른 재처리 가능	지연 시간 최소화

Selective ARQ는 빠르면서도 정확한 데이터 전송이 필요한 환경에서 최적의 선택입니다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

분야	활용 예시	고려사항
고속 파일 전송 시스템	FTP, HTTP 2.0 등에서 응용	수신 버퍼 크기 고려 필요
무선 통신	5G, 위성통신 등에서 재전송 비용 절감	프레임 순서 보장 로직 필요
스트리밍 서비스	오류 발생 시 빠른 회복 필요	실시간 재조립 성능 요구됨

프레임 순서 정렬이 필수이므로 수신 측의 버퍼 처리와 ACK 관리가 복잡해질 수 있으며, 이를 고려한 설계가 중요합니다.

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7. 결론

Selective Repeat ARQ는 고속 통신 및 오류율이 높은 환경에서 신뢰성과 효율을 동시에 제공하는 선진적인 오류 제어 방식입니다. 비록 구현은 복잡하지만, 그만큼 높은 데이터 전송 품질을 제공하며, 현대 네트워크 및 애플리케이션의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다.