Пример расчета ЛВС с шинной структурой

Расчет времени задержки доставки сообщений в сети со случайным доступом произведем на примере ЛВС Ethernet, обеспечивающий равные права доступа для всех станций подключения аппаратуры абонентов к сети. К сегменту могут подключаться не более 100 станций.

Станция может быть удалена от сегмента не более, чем на 50 м. Максимальная длина сегмента - 500 м. Два сегмента могут быть объединены между собой при помощи ретранслятора, устанавливаемого вместо станции (см. рис.8). На пути между любыми двумя станциями не должно быть более двух ретрансляторов. Минимальное расстояние между станциями 2,5 м, максимальное - 1500. Задержка начала вывода кадра из ретранслятора (т.е. промежуток времени между приемом и выдачей кадра) не должна превышать 14,5 битовых интервала. Длина битового интервала составляет 100 нс.

Объединяя сегменты через ретрансляторы, можно построить сложную сеть. ЛВС Ethernet имеет топологию дерева без корня. Спецификация сети предусматривает физический канал в виде коаксиального кабеля со скоростью передачи 10 Мбит/с,

Зададим следующие исходные данные сети:

- протяженность сети S=2 км, - максимальное расстояние между двумя станциями;

- скорость модуляции В = 10 Мбит/с;

- число станций М = 50;

- скорость распространения сигнала по кабелю связи V = 2,3 ×10⁵ км/с;

- максимальное число ретрансляторов - n_р между двумя станциями n_р = 2;

- максимальная задержка одного ретранслятора в битах L_p = 14 бит;

- тип протокола, из которого устанавливается: средняя длина информационной части

кадра L_H = 1600 бит;

- средняя длина служебной части кадра L_c = 320 бит;

- закон распределения длин информационной части кадра (обычно экспоненциальный)

;

- закон распределения длин служебной части кадра (обычно детерминированный)

;

- среднее значение интенсивности сообщений, поступающих от каждой станции

l_ср =10 (1/с).

Обычно сеть принимается однородной.

На основании указанных исходных данных произведем расчет времени задержки в сети и определим ее пропускную способность.

1. Время распространения сигнала по кабелю между двумя наиболее удаленными станциями:

2. Максимальное время задержки сигналов в ретрансляторах

3. Полное время распространения сигнала

4. Длительность информационной части кадра

5. Длительность служебной части кадра.

6. Суммарная средняя длительность кадра

7. Коэффициент вариации времени передачи кадров сообщений

8. Суммарное значение интенсивности поступления сообщений

9. Суммарный коэффициент загрузки

10. Коэффициент дальнодействия, с учетом времени задержки в ретрансляторах,

11.Относительное время задержки доставки сообщения, определенное по соотношению (59)

12. Время задержки доставки

13. Пропускная способность канала

14. Предельно допустимое значение суммарной интенсивности, при котором загрузка достигает пропускной способности канала.

15. Минимальное время задержки доставки (при R = 0)

При малых значениях загрузки время доставки , рассчитанное по п. 12, незначительно превышает минимальное время

На рис. 9 (кривая 1) показана зависимость нормированного времени доставки сообщений от значения коэффициента загрузки R, рассчитанная по формуле (59).

Рассмотрим пример расчета времени доставки сообщений в шинной ЛВС с маркерным доступом. Сеть имеет топологию, аналогичную сети Ethernet, показанную на рис. 10, и характеризуется аналогичными исходными данными: S=2 км; B=10 Мбит/с; V=2,3×10⁵ км/с; n_p=2; L_p=14 бит; М=50; l_ср=10(1/с). Среднюю длину информационной части кадра L_c примем равной 1600 бит. В соответствии с ранее рассмотренным протоколом шинной сети с маркерным доступом, длина служебной части кадра L_c составляет 168 бит.

В отличие от сети Ethernet, в рассматриваемой сети с целью обеспечения бесконфликтной передачи добавляется маркерный кадр длиной в 24 бита. L_M=24 бит.

Полное время распространения сигнала с учетом ретрансляторов, как и прежде, будем считать t = 11,3мкс.

Предположим, что в сети осуществляется исчерпывающее обслуживание, при котором станция передаст все имеющиеся у нее в очереди сообщения, и лишь после этого направляет маркер следующей очередной станции.

1. Длительность информационной части кадра

2. Длительность служебной части кадра

3. Длительность маркерного кадра

4. Суммарная средняя длительность информационного кадра

5. Коэффициент вариации времени информационных кадров

6. Суммарное значение интенсивности поступления информационных сообщений

7. Суммарный коэффициент загрузки

8. Время, необходимое для подготовки станции к передаче, примем равным длительности двух бит, т.е. t_L = 0,26 мкс.

9. Латентный период T_L сети определяется соотношением

10. Параметр дальнодействия a^/ определяется соотношением

11. Нормированное время задержки сообщений определяется соотношением (43)

12. Время доставки

13. Пропускная способность сети С, согласно формуле (43), равна единице, поскольку с увеличением длин очередей доля маркерах сообщений уменьшается.

14. Минимальное время задержки сообщений (R ® 0) составляет

При малых загрузках время доставки , рассчитанное по (43), незначительно превышает минимальное время . Зависимость нормированного времени доставки сообщений для различных загрузок R показана на рис. 9 (кривая 2).

Сравнивая графики 1 и 2 на рис.9, убеждаемся, что дополнительная "плата” за бесконфликтную передачу в виде маркерных сообщений приводит к несколько большим затратам времени на доставку сообщений при малых загрузках сети, зато бесконфликтность обеспечивает устойчивую работу сети с маркерным доступом при нагрузках, существенно превышающих пропускную способность сети со случайным доступом.

Итак, сети со случайным доступом эффективнее использовать при малых загрузках, а сети с маркерным доступом - при больших загрузках.