Критерии эффективности ЛВС (Информатика и вычислительная техника)

Наиболее часто используемые критерии эффективности работы сети делятся на две группы. Одна группа характеризует производительность сети, вторая - надежность.

Производительность сети изменяется с помощью показателей двух типов – временных, оценивающих задержку, вносимую сетью при выполнении обмена данными, и показателей пропускной способности, отражающих количество информации, переданной сетью в единицу времени.

Расчет PDV (Path Delay Value). При работе в полудуплексном режиме возникает необходимость расчета времени двойного оборота сигнала между двумя самыми удаленными станциями сети. Для скорости 100 Мб/с PDV рассчитывается из предпосылки, что время обнаружение коллизии не должно превышать времени, равное 512 битовыми интервалам на передачу кадра без преамбулы с минимальной длиной в 512 бит. Для расчета PDV необходимо знать, задержки, вносимые кабелем, адаптером и коммутаторами при передаче кадра. Все величины задержек описаны в стандарте IEEE 802.3.

На кафедре самый длинный сегмент располагается между аудиториями 301 и 412. Данный сегмент состоит из двух витых пар UTP 5е категории, двух повторителей первого класса, а также одного сетевого адаптеров TX типа. Задержка для кабеля будет равна tк =1,112 bit на метр, для адаптеров – tА =100bit, для повторителей – tR =140 bit. Длина кабеля между аудитории 301 и 412 равна L =50 м с учетом того, что кабель проходит через кабель – каналы, а также длина кабеля в аудитории в среднем равна 3 метрам. Отсюда следует:

Задержки сегментов tзс= tк×L=1,112 * 50 = 55,6 bit.

Задержка пары сетевых адаптеров 100Base – TX: tза= tA×L= 100bit.

Удвоенная задержка повторителя первого класса: tзп= tR×L= 140bit.

Таким образом, суммарная задержка в домене коллизий составляет tзΣ= (55,6 + 100 + 140)= 339,6 bit, что не превышает допустимого значение в 512 bit. Запас прочности составляет 172 bit, это говорит о том, что в данной сети возможно удлинение сегментов. PVV< 47bt.

Расчет коэффициента задержек. Для сетевой технологии Ethernet стандартов 100 Base-ТХ (на кабеле витая пара), 100 Base-FL (на оптическом кабеле) можно рассчитать скорость распространения сигнала νi и соответствующие значения коэффициентов задержек ki, т.е. уменьшения скорости передачи сигнала в кабеле по сравнению со скоростью света в вакууме на основе представленных в таблице 4 значений задержек распространения сигнала.

Таблица 4

Значения задержек для кабелей 100Base-X

Для кабеля витая пара 100 Base- TX скорость распространения сигнала νВП и коэффициент задержек для витой пары kВП рассчитываются по формуле (1):

 

 

Здесь τ – величина битового интервала, 100Base-ТХ, τ=0,01 мкс, С – скорость света, С = 300 000 км/с.

Для кабеля оптоволокно 100 Base-FX скорость распространения сигнала νОК и коэффициент задержек для оптоволокна kОК равны:

Здесь τ – величина битового интервала, 100Base-FХ, τ=0,01 мкс, С – скорость света, С = 300 000 км/с.

Производительность сети. Для кадров минимальной и максимальной длины рассчитаем производительность сети в кадрах/с.

Используя эту формулу, легко определить полезную (эффективную) пропускную способность и коэффициент использования канала связи при передаче кадров минимальной длины

Полезная (эффективная) пропускная способность и коэффициент использования канала связи при передаче кадров максимальной длины:

Полученный расчет показывает, что при увеличении размера кадра эффективная пропускная способность Ethernet существенно, почти в 2 раза, увеличилась - с 5.48 Мб/с до 9.76 Мб/с, т.е. размер кадра это параметр, который в наибольшей степени влияет на производительность сети.

Работа с кадрами больших размеров повышает производительность сети не только за счет уменьшения расходов на служебную информацию заголовка и концевика. При использовании больших пакетов повышается производительность коммуникационного оборудования, работающего с кадрами и пакетами, то есть мостов, коммутаторов и маршрутизаторов. Это происходит потому, что при передаче одного и того же объема информации количество используемых больших кадров меньше, количества маленьких, а так как коммуникационное оборудование тратит время на обработку каждого кадра, то временные потери при продвижения больших кадров (пакетов) мостами, коммутаторами и маршрутизаторами будут меньше

Для кадров максимальной длины рассчитаем длину кадра в битах, время передачи кадра, пропускную способность

Пропускная способность сети - это параметр, влияющий на такой критерий эффективности, как производительность. В главе 5 для технологии 100Base – TX были рассчитаны эффективная пропускная способность и производительность сети для кадров максимальной 1518 бит и минимальной 576 бит длины.

Эффективные пропускные способности (без учета служебной информации) для кадров максимальной и минимальной длины равны:

Cn max =Lкадра max/Tmax=(1500 х 8)/1230.4 = 9.75 Мбит/c.

Cn min =Lкадра min/Tmin=(46 х 8)/67.2 = 5.48 Мбит/c.

Коэффициент использования канала связи при передаче кадров минимальной и максимальной длины равны:

где С – пропускная способность канала связи, 100 Мбит/с.

При использовании больших пакетов повышается производительность коммуникационного оборудования, работающего с кадрами, то есть мостов, коммутаторов и маршрутизаторов.

Оптимизация затрат на организацию ЛВС

Расчет стоимости разработки сети. Оптимизация затрат на сеть включает в себя процесс оптимизации структуры, т.е. обоснование программной и аппаратной составляющей сети. Определяем общие затраты на оборудование для реализации сети. Расчет производится по спецификации, представленной в таблице 5.

Таблица 5