[ROS 튜토리얼] 과제 #2. 데이터 크기에 따른 전송속도는 어떻게 되는가?

학습 내용

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과제 설명

< 데이터 크기에 따른 전송속도는 어떻게 되는가? >

노드 1(Sender)에서 노드 2(Receiver)로 정해진 크기의 데이터를 반복해서 대량으로 보낸 뒤 송수신 속도를 체크해 본다. 우선 C++ 파일 2개(sender_speed.cpp, receiver_speed.cpp)와 launch 파일 1개(sr_speed.launch)를 만든다. 이후 노드 1에서 노드 2로 1M, 5M, 10M, 20M, 50M 크기의 데이터를 전송한 뒤 평균 전송속도와 전송시간을 확인하고 비교해 본다. 전송되는 데이터의 크기에 따라 어떻게 변하는지 확인한다.

 

 

과제 수행

먼저 과제를 위해 필요한 파일들을 생성한다. 생성 위치는 다음과 같다.

 

파일 생성 위치

xycar_ws
├─ build
├─ devel
└─ src
    ├─ CMakeLists.txt
    └─ msg_send
        ├─ CMakeLists.txt
        ├─ launch
        │  └─ sr_speed.launch (new!)
        └─ src
            ├─ sender_speed.cpp (new!)
            └─ receiver_speed.cpp (new!)

 

동작을 위한 소스 코드는 다음과 같다. 소스 코드는 C++로 작성하였다.

 

sender_speed.cpp

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

int main (int argc, char **argv) {
    ros::init(argc, argv, "sender_speed");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("long_string", 1);
    ros::Rate rate(1);

    std_msgs::String hello_str;

    int pub_size = 1000000; // 1M byte
    //int pub_size = 5000000; // 5M byte
    //int pub_size = 10000000; // 10M byte
    //int pub_size = 20000000; // 20M byte
    //int pub_size = 50000000; // 50M byte

    std::string my_string(pub_size, '#');

    while (ros::ok()) {
        hello_str.data = my_string + ':' + std::to_string(ros::Time::now().toSec());
        pub.publish(hello_str);
        rate.sleep();
    }

    return 0;
}

 

receiver_speed.cpp

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

void callback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg) {
    const auto& data = msg->data;

    size_t colon_pos = data.find(':');
    if (colon_pos != std::string::npos) {
        std::string payload = data.substr(0, colon_pos);
        double arrival_time = std::stod(data.substr(colon_pos + 1));

        double current_time = ros::Time::now().toSec();
        double time_diff = current_time - arrival_time;
        size_t string_size = payload.size();

        ROS_INFO("%zu byte: %f second", string_size, time_diff);
        ROS_INFO("speed: %f byte/s", static_cast<float>(string_size) / time_diff);
    }
}

int main(int argc, char** argv) {
    ros::init(argc, argv, "receiver_speed");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe("long_string", 10, callback);
    ros::spin();

    return 0;
}

 

sr_serial.launch

<launch>
	<node pkg='msg_send' type='sender_speed' name='sender_speed_node'/>
	<node pkg='msg_send' type='receiver_speed' name='receiver_speed_node' output='screen' />
</launch>

 

+) 앞선 예제와 마찬가지로 msg_send의 CMakeLists.txt에 조건들을 추가해줘야 한다.

https://leevision.tistory.com/80

[ROS 튜토리얼] ROS 노드 통신 프로그래밍

 

 

먼저 1M byte를 전송하고 전송시간과 전송속도를 측정해보자. 실행 결과 전송시간은 약 0.005초이고 전송속도는 약 200 MBps인 것을 알 수 있다.

1M byte 전송시

 

다음으로 5M byte를 전송하고 마찬가지로 전송시간과 속도를 측정해보자. 실행 결과 전송시간은 약 0.015초이고 전송속도는 약 300 MBps인 것을 알 수 있다.

5M byte 전송시

 

마지막으로 50M byte를 전송하면 어떤 변화가 있는지 확인해보자. 실행 결과 전송시간은 약 0.2초이고 전송속도는 약 250 MBps인 것을 알 수 있다.

50M byte 전송시

 

나머지 데이터 크기에 대해서도 실험을 진행하고 10개의 데이터에 대한 평균 전송시간과 평균 전송속도를 그래프로 표현하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.

 

 

그래프를 통해 전송 데이터의 사이즈가 증가할 수록 전송시간은 길어지고 전송속도는 대체로 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 

 

 

결론

이번 실습은 데이터의 크기에 따라 전송시간과 전송속도가 어떻게 변화하는지에 대해 알아보았다. 데이터의 크기를 바꿔보며 전송시간과 속도를 기록하고 이를 그래프로 확인하였을 때 전송하는 데이터의 크기가 커질수록 전송시간은 길어지고 전송속도는 대체로 낮아지는 결과를 보였다. 따라서 실제 시스템을 다루는 경우 현재 전송하려는 데이터의 크기를 확인하고 이에 따른 전송시간과 전송속도를 고려하여 설계할 필요가 있다.