Модель кольцевой сети с тактируемым доступом

Рассмотренный ранее способ тактируемого доступа предусматривает использование последовательного канала, замкнутого в кольцо. Передача данных осуществляется синхронно по сегментам ("тактам"). В канале помещается целое число сегментов, которые постоянно вращаются по кольцу.

Любой источник, имеющий информацию, занимает проходящий мимо него свободный сегмент, о чем свидетельствует специальный признак (разряд) занятости сегмента. Для освобождения сегмента необходимо установить признак занятости в состояние "свободно". Это может сделать либо приемник кадра, либо сам источник. В первом случае каждый абонент должен задержать сегмент на время, равное длительности головной части, содержащей адрес приемника. Во втором случае необходима задержка всего лишь на один разряд. В первом случае за один оборот сегмента в него может быть помещено поочередно несколько сообщений (кадров), во втором случае любой сегмент может переносить за один оборот всего лишь один кадр.

В первом случае кольцо называют кратным, во втором случае простым. В простом кольце для каждого источника осуществляется пропорциональный доступ, аналогичный кольцу с маркерным доступом. Роль маркера здесь выполняет признак занятости сегмента.

В простом кольце может циркулировать одновременно несколько сегментов, однако освобождение каждого сегмента осуществляется всегда только тем источником (станцией), который поместил в него свое сообщение.

Модель ЛВС с тактируемым доступом может быть представлена в виде кольца СМО, как это показано на рис. 12.

Каждая станция рассматривается как прибор обслуживания, который передает по кольцу сегменты. Сегмент, поступивший в станцию П_i либо выбирает из очереди O_i сообщение (если он свободен), либо передается следующей станции. Поскольку сегмент освобождается только той станцией, которая его заполнила, то при установившемся режиме интенсивность сообщений, поступающих на каждую станцию, должна быть равна интенсивности сообщений, освобождаемых этой станцией.

Предположим, что по кольцу циркулирует одновременно N сегментов. Полное время движения одного сегмента вдоль всего кольца составляет цикл кольца - Т_ц. В сегментном кольце сообщение, находящееся в очереди O_i источника, всегда имеет более низкий приоритет, чем сообщение, циркулирующее вместе с сегментом. Станция, заполняющая своим сообщением сегмент, не задерживает его движения по кольцу. Поэтому суммарная длительность всех сегментов не должна превышать полное время Т_ц их движения по кольцу. Обозначим через - среднюю длительность одного сегмента, а через - среднюю длительность его информационной части.

Предельное значение длительности одного сегмента

(75)

В течение времени Т_ц каждый сегмент производит по одному опросу миникадра. При циркуляции по кольцу N сегментов интенсивность опроса возрастает в N раз, а время между двумя соседними опросами во столько же раз уменьшается

Как и в ЛВС с маркерным доступом, время опроса T₀, которое в данном случае является постоянным, может рассматриваться как эквивалентное время обслуживания миникадров.

Если средняя длительность передаваемых сообщений превышает среднюю длительность сегмента, то передаваемые сообщения разбиваются на части, называемые минипакетами. Каждый минипакет размещается в свободном сегменте и вместе с ним перемещается по кольцу. Поскольку длительность каждого сегмента t, помимо информационной части t_d содержит еще и длительность адресной и служебной части, среднее эквивалентное время передачи сообщений должно быть увеличено по сравнению с

(7б)

В этом случае эквивалентный коэффициент загрузки сети, определяющий время ожидания сообщений в очереди

(77)

Поскольку длительность сегмента всегда больше длительности его информационной части, пропускная способность такой сети всегда меньше единицы. Так, например, для сети Cambridge Ring число разрядов в мини-пакете составляет g=38, а число разрядов, отводимых на его информационную часть d = 16, что при скорости модуляции В = 10⁷ 1/с соответствует значениям = 3,8 мкс и = 1,6 мкс.

Пропускная способность такой сети

(78)

имеет значение С = 0,42.

Среднее время ожидания сообщения в очередях можно оценить соотношением

(79)

Среднее время обработки сообщения равно среднему времени обработки одного сегмента умноженному на число сегментов, необходимых для размещения сообщения.

Следовательно, полное время доставки сообщения в сети при экспоненциальном потоке сообщений

(80)

Время доставки сообщения, нормированное по отношению к среднему времени сообщения

(81)

Очевидным способом улучшения характеристик сети является увеличение поля данных в минипакете, однако при этом появляется возможность неполного заполнения сегмента данными, и формула (81.) требует уточнения.

Из соотношения (75) следует, что предельное значение длительности пакета определяется временем цикла Т_ц, которое для рассматриваемой сети полностью совпадает с её латентным периодом, определяемым соотношением (61)

(82)

где, как и прежде, b - число разрядов регистра, осуществляющего в каждой станции задержку передаваемого сегмента;

- время распространения сигнала между соседними станциями.

Следовательно, предельное значение длительности сегмента

(83)

где, как и прежде, N - число сегментов, циркулирующих по кольцу. Поскольку рассматриваемая сеть является простой, т.е. в течение одного цикла каждый сегмент заполняется всего лишь один раз, то регистр задержки в каждой из станций может содержать всего лишь один разряд (b = 1). Например, при скорости модуляции В = 10⁷ 1/с для сети, содержащей М = 50 станций с временем задержки передачи сигнала между двумя соседними станциями = 0,2 мкс, значение длительности, каждого из

N = 3 циркулирующих по кольцу сегментов,

что соответствует числу разрядов сегмента g = 50.

В рассматриваемой выше реализации сети Cambridge Ring длина сегмента g составила 38 разрядов, что несколько меньше предельно допустимой. Это означает, что при движении сегментов по кольцу между ними существуют некоторые промежутки, заполняемые сигналами, отделяющими один сегмент от другого.

Разделительные промежутки увеличивают эквивалентную загрузку сети, уменьшают её пропускную способность и должны учитываться при определении общей длины сегмента g

где h - длина служебной части сегмента;

г - число разделительных разрядов, приходящихся на каждый сегмент.

Если обозначить эквивалентное число разрядов в кольце через

(84)

то допустимое число N сегментов, циркулирующих по кольцу, определится соотношением

(85)

где - целая часть числа x.

Эквивалентное число разрядов сегмента с учетом разделительных разрядов

(86)

Именно указанное значение g необходимо подставить в соотношение (81) при определении нормированного времени доставки сообщений.