Структура сети.(Где схема потоков?)

В качестве примера организации доступа с использованием Fast Ethernet рассмотрим расчет компьютерной сети, содержащей три группы рабочих станций (КГ1 – КГ2), каждая из которых соединена посредством повторителей с коммутатором (рисунок 18.1). Один из портов коммутатора через SHDSL- модем по выделенной линии подключен к сети доступа.

Рис. 18.1. Схема подключения сети Fast Ethernet

Число компьютеров (i=1, 2) в каждой из групп определяется заданием. Размеры соединительных линий от наиболее удаленного компьютера до компьютера в -й компьютерной группе – через

В сети установлена голосовая связь между абонентами с выходом на модем. Кроме того, часть абонентов пользуется мультимедийной информацией, а между всеми абонентами осуществляется обмен данными с выходом во внешнюю сеть по выделенной линии через модем.

Таким образом, в сети действует три вида трафика:

– нагрузка от аудиотрафика;

– нагрузка от передачи видеотрафика (мультимедийный трафик);

– нагрузка от передачи данных.

Обозначим через число компьютеров во всех компьютерных группах.

Обозначим через – число компьютеров в -й группе, обслуживающих трафик типа .

– доля компьютеров, обслуживающих трафик типа .

, .

Ранее, мы показали, что каждый вид трафика имеет различные статистические характеристики, а также – различия в требованиях, предъявляемых к средствам передачи. Поскольку в ЛВС трафик передается в виде пакетов (кадров), различают максимальную (пиковую) интенсивность передачи , определяемую максимальным числом пакетов, передаваемых в единицу времени, а также среднюю интенсивность .

Любой пакет (кадр), передаваемый по сети Ethernet, содержит информационную составляющую и служебную часть.

Обозначим через – полную длину кадра, а через – длину информационной части, выраженную в битовых интервалах. Тогда, коэффициент протокольной избыточности определяется соотношением:

Обозначим время, необходимое для передачи одного пакета (кадра) типа через . Указанная величина в общем случае является случайной, со средним значением и дисперсией .

Очевидно, что

; ,

где - скорость модуляции в сети.

Для сети Fast Ethernet . Обозначим через скорость генерирования информационного трафика, типа , одним компьютером, в .

Тогда скорость генерации, с учетом протокольной избыточности

С указанной скоростью пользователь генерирует трафик в периоды своей активности.

Поскольку трафик предается по сети в виде кадров, максимально возможная интенсивность передачи кадров

Как и прежде, рассмотрим мгновенную интенсивность поступления кадров как некоторую случайную величину , которая может принимать либо свое максимальное значение (в течение времени ), либо принимать нулевое значение. Тогда средняя интенсивность передачи кадров – определится соотношением

где – коэффициент загрузки канала, определяемый соотношением

Обратная величина коэффициента загрузки характеризует пачечность трафика.

Дисперсия интенсивности передачи кадров определяется соотношением

Следует подчеркнуть, что все указанные величины характеризуют трафик вида , поступающий от абонента в период его активности. За периодами активности всегда следуют периоды пауз.

Поскольку началу каждого сеанса между абонентами предшествует заявка на установление соединения, каждый вид абонентского трафика характеризуется средней интенсивностью поступления таких заявок. Активность абонентов характеризуется коэффициентом занятости канала соединениями

Учитывая, что -я группа пользователей содержит компьютеров, обслуживающих трафик типа , суммарная интенсивность заявок на установление соединений трафика , поступающих от абонентов.

На основании полученных соотношений, определим математическое ожидание и дисперсию интенсивностей потока кадров трафика, типа , поступающего от абонентов -ой группы ().

где – коэффициент пачечности трафика, типа .

Введем обозначения:

, – интенсивности потока кадров трафика типа , поступающего от -ой компьютерной группы к -ой компьютерной группе.

и – интенсивности потоков трафика, поступающего от -ой компьютерной группы в сторону модема и в обратном направлении, соответственно.

Обозначим коэффициенты тяготения трафика от группы в сторону модема через

Тяготение трафика , поступающего от модема в сторону сети Fast Ethernet, определяется коэффициентами ().

Трафик, поступающий от модема в сторону компьютерных групп и трафик, поступающий в обратном направлении, может иметь явно несимметричный характер, причем интенсивность первого их них зачастую значительно превышает интенсивность последнего.

Коэффициент симметричности трафика определяется соотношением

Опыт эксплуатации сетей показывает, что для правильно спроектированной сети, около 20 % трафика замыкается внутри сети и лишь 20% поступает наружу через модем в сеть доступа.

Примем, что это условие выполняется для всех видов трафика и для всех компьютерных групп.

; ().

Коэффициенты симметричности трафика каждого вида существенно различаются, однако для всех компьютерных групп в рамках одного вида трафика их можно принять одинаковыми.

Учитывая принятые допущения, получим

;

, ().

Примем, что трафик между компьютерными группами симметричен. Это означает, что между компьютерными группами трафик распределяется пропорционально числу компьютеров в группе. Обозначим через долю компьютеров в группе по отношению к общему числу компьютеров.

Тогда получим:

, где , ().

Определим интенсивности потоков кадров на входах коммутатора.

Обозначим через интенсивность трафика типа на входе коммутатора, обслуживающем -ю группу компьютеров, а через – интенсивность трафика, поступающего на вход коммутатора, относящийся к модему.

Очевидно, что . Интенсивность трафика меньше на ту величину, которая замыкается внутри компьютерной группы

Определим интенсивности трафика на выходах коммутатора, исходящего к компьютерным группам () и в сторону модема.

().

Наконец, определим интенсивность потока пакетов, поступающих на общую шину сегмента -ой компьютерной группы или сегмента, подключенного к модему .

18.2 Задержки в кабельных линиях

При определении корректности конфигурации сети необходимо рассчитывать время двойного оборота (PDV). Для этого служат данные об удвоенных задержках, вносимых элементами сети.

Удельные задержки в битовых интервалах на один метр кабеля приведены в таблице 15.1.

Таблица 18.1.Задержки, вносимые кабелем.

Тип кабеля	Задержка ВТ на 1 м,
UTP-3	1,14
UTP-4	1,14
UTP-5	1,112
STP	1,112
Опт.волокно	1,0

Задержка сигнала в кабеле -го сегмента в микросекундах определяется соотношением.

где – скорость модуляции в мегабитах в секунду;

– длина кабеля сегмента в метрах;

– удельная задержка в битах на метр кабеля.

Например, для кабеля UTP-5, длиной 100 м, задержка

Задержки, вносимые сетевыми адаптерами

Максимальные задержки, вносимые парой адаптеров, выраженные в битовых интервалах, приведены в таблице 18.2.

Таблица 18.2. Задержки, вносимые сетевыми адаптерами.

Тип адаптера	Задержка ВТ,
Д TX/FX
T4
Один TX/FX и один T4

Задержки, вносимые парой сетевых адаптеров, выраженные в микросекундах, определяются соотношением

где – задержка, выраженная в битах;

– скорость модуляции в мегабитах в секунду.

Например, для двух адаптеров типа TX/FX, имеющих задержку 100 битовых интервалов, задержка

Задержки в повторителях (концентраторах)

Технология Fast Ethernet, как и все некоаксиальные варианты Ethernet рассчитана на использование концентраторов-повторителей для образования связей в сети. Повторители Fast Ethernet делятся на два класса. Повторители класса I поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т. Повторители класса II поддерживают лишь какой-либо один из двух типов кодирования повторители (концентраторы), соединенные непосредственно между собой, и подключенные к ним компьютеры образуют домен коллизий.

В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя, класса I и не более двух повторителей класса II. Это связано с тем, что повторители, класса I имеет большую задержку при распространении сигнала из-за необходимости трансляции различных систем кодирования ().

Повторители класса II имеют меньшую задержку ( для портов TX/FX и для портов T4). На рис. 3 условно показана схема повторителя для стандарта 100Base-TX. С точки зрения возникновения коллизий, все входные линии объединяются в общую точку Т, а все выходные – объединяются в общую точку R. Задержки возникают при передаче сигнала с входной лини на выходную.

Последовательное соединение повторителей не приводит к разделению домена коллизий, однако, задержки в повторителях суммируются.

Рисунок. 18.2. Эквивалентная схема повторителя.

Задержки повторителей (концентраторов), выраженные в битовых интервалах, для различных классов повторителей (концентраторов) приведены в таблице 18.3.

Таблица 18.3. Задержки, вносимые повториелями.