2015-02-04
2178
Для получения сложных конфигураций Fast Ethernet, помимо повторителей (концентраторов) для передачи информации между сегментами применяются коммутаторы. В отличие от концентраторов, коммутаторы разделяют зону возникновения конфликтов. Конфликты разрешаются в отдельных сегментах на месте и не распространяются по сети. Это позволяет снять ограничения на размеры сети, налагаемые методом случайного доступа. Коммутирующая матрица коммутатора (рисунок 15.3) направляет поток пакетов с входов коммутатора на его выходные линии, причем направления передачи управляются, в соответствии с адресом получателей пакетов.
Рисунок. 18.3. Переключение пакетов коммутатором.
Разделение зон конфликтов в коммутаторе происходит вследствие того, что поступающие пакеты вначале буферизируются, и лишь после соответствующего анализа направляются на соответствующие выходы коммутатора. Режим коммутации с буферизацией («store-and-forward») применяются в большинстве магистральных коммутаторов. Входящий кадр при приеме полностью помещается во входной буфер порта коммутатора (рисунок 18.4.).
|
|
|
Рисунок. 18.4. Задержки в коммутаторе.
Затем процессор проверяет буферизированный кадр на наличие ошибок (проверка производится по контрольной сумме) и обрабатывает заголовок, определяя выходной порт. И только, если ошибки не были обнаружены и требуемый канал коммутирующей матрицы оказался свободным, начинается процесс коммутации – кадр передается в выходной буфер. Этот режим гарантирует полную фильтрацию кадров и позволяет управлять всеми кадрами, проходящими через коммутатор.
На рисунке 18.4. показано, что кадр, поступающий на вход ТХ3 коммутатор через время 
(время передачи кадра) полностью окажется во входном буфере. Спустя время 
, необходимое для анализа и осуществления коммутации, кадр поступает в соответствующий выходной буфер коммутатора (буфер выхода RX1). Если в буфере имеются другие кадры, то на выход коммутатора они поступают в соответствии с имеющимися у них приоритетами. Внутри каждого из приоритетов кадры поступают на выход RX1 в соответствии с дисциплиной FIFO (первым пришел – первым обслуживается). Будем считать, что кадры имеют три приоритета в соответствии с типом трафика 
. Наивысший приоритет 1 имеют кадры аудиотрафика (
).
Пакеты видеотрафика (
) имеют второй, а пакеты трафика данных – третий (низший) приоритет. Поскольку, при нормальной работе сети, процент теряемости пакетов весьма невелик, коммутатор можно рассматривать как несколько независимых одноприборных систем массового обслуживания, каждая из которых обслуживает разнородный трафик, поступающий на соответствующий выход коммутатора.
|
|
|
На рисунке 18.5. схематически показана система массового обслуживания (СМО), для 
-го выходного канала коммутатора.
– очередь на выходе 
-го канала.
– прибор массового обслуживания.
Время обслуживания пакетов каждого типа складывается из двух составляющих (рисунок 18.5.).
Рисунок. 18.5. Система массового обслуживания,
моделирующая 
-й канал коммутатора.
Первая составляющая 
– среднее время передачи кадра типа 
, которое было определено нами ранее. Вторая составляющая – время анализа и задержка коммутационной матрицы, не зависят от вида трафика. Суммарное время обработки трафика вида :
.
Кадры трафика, типа 
, поступающие на выход коммутатора, загружают канал прибора. Коэффициент загрузки канала трафиком типа 
определяется соотношением
,
где, как и прежде 
интенсивность потока кадров, исходящих от коммутатора в сторону -й компьютерной группы.
.
Кадры, поступающие на выход коммутатора, соединенный с модемом (выход М), загружают указанный выход. Коэффициент загрузки
,
где 
.
Если в коммутаторе происходит обслуживание кадров с относительными приоритетами (обслуживание кадра, попавшего на передачу, не прерывается кадром, имеющим более высокий приоритет), то время ожидания для кадров различных приоритетов будут различны. Кадры, имеющие более высокий приоритет, ожидают очередь меньше времени.
Обозначим время ожидания в очереди кадров, типа 
, через 
.
Учитывая известные соотношения, получим для каждого вида трафика
, где 
, 
.
; 
.
; 
.
Здесь принято допущение, что интервалы между соседними кадрами распределены экспоненциально, а 
– коэффициент вариации длительности 
времени обслуживания кадров, типа 
.
Время задержки пакета в коммутаторе 
определяется простым соотношением.
Указанное время определяет задержки в каналах коммутатора. Как видно, задержки существенно различаются для различных видов трафика 
.
Значения 
при 
определяют задержки трафика, исходящего от выхода коммутатора в сторону модема.
Полная задержка доставки трафика исходящего от компьютеров, группы 
и поступающего в компьютерную группу 
определяется как сумма
.
Следует подчеркнуть, что ввиду несимметричности трафика, задержки 
не равны задержкам 
. По полученным данным следует определить наибольшие задержки для каждого вида трафика 
.
