Асчет сети доступа на базе Fast Ethernet

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

Рис.1. Схема подключения сети Fast Ethernet

На рисунке 2 показана схема распределения потоков в сети Fast Ethernet, представленной на рисунке 1.

Рис. 2. Схема распределения потоков сети Fast Ethernet

Постановка задачи для курсового проекта

Перечень принятых обозначений:

, - интенсивности потоков исходящих из компьютерной группы i или из модема.

; - интенсивность потоков, исходящих из i-й компьютерной группы в сторону j-й компьютерной группы или модема, соответственно.

, - интенсивность потоков входящих в коммутатор, со стороны i-й компьютерной группы, или модема, соответственно.

- интенсивности потоков, исходящих от коммутатора в сторону i-ой компьютерной группы или модема, соответственно.

- интенсивности потоков; замыкающихся внутри модемной группы.

- интенсивность потоков, поступающих на общую шину i-го сегмента (сегмента, конфликтов, соединенного с i-ой компьютерной группой и соответствующих выходам коммутатора, при работе в полудуплексном режиме (i=1,2,3,М)).

l_i – длина наибольшей суммарной линии в i-ой группе (i=1,2,3,М)

- время распространения сигнала по линии l_i

- задержка в повторителе

- максимальная суммарная задержка в повторителе и в i-ой группе

- максимальная суммарная задержка сигналов в i-ой группе

- средняя длительность кадров по всем видам трафика для группы i

- суммарная интенсивность трафика в группе i

- вероятность того, что кадр принадлежит трафику, вида S.

- коэффициент дальнодействия для компьютерной группы i

- коэффициент загрузки средним трафиком участка сети группы i

- коэффициент пропускной способности группы i

- коэффициент использования группы i

- задержка в группе i

- задержка анализа в коммутаторе

- время обработки в коммутаторе трафика S

- дисперсия времени обработки трафика S в коммутаторе.

- коэффициент загрузки j-го выхода коммутатора

- коэффициент загрузки коммутатора с учетом приоритетов трафика

- время задержки в коммутаторе трафика, типа S, на выходе j-го канала.

- время ожидания в очереди трафика, типа S, на выходе j-го коммутатора (j=1,2,3,М)

- полное время задержки трафика, типа S, при его передаче от узла i к узлу j (j=1,2,3,М).

Задание на курсовой проект

Для сети Fast Ethernet оценить возможность доступа в Интернет.

1. Определить для каждой компьютерной подгруппы среднее значение интенсивностей поступающих кадров типа S (S=a,v,d), результаты расчета свести в таблицу.

2. Рассчитать полное максимальное время задержки сигналов в каждой компьютерной группе и среднюю длительность трафика по всем видам.

3. Оценить полную задержку по каждому виду трафика. На основании полученных результатов сделать выводы. Результаты свести в таблицу.

Исходные данные

Численность компьютеров в группах составляет = 40 =110.

Размеры соединительных линий , , ,

Параметры, характеризующие различные виды трафиков.

Вид трафика				, [Эрл]	, [бит]	, [бит]		, [ ]	, [мкс]
Аудио			1,0	0,1			1,19		30,48
Видео			0,1	0,02			1,05
Данные			1,0	0,01			1,07		68,48

Порядок расчета

1. Определяем суммарное число компьютеров в сети

2. Число абонентов в -той группе, обслуживающих трафик, типа S.

Для трафика типа a и d считаем =1, для трафика типа v считаем

=0,1

Таблица 1.

i S
a
v
d

3. Определяем длительность кадров для различного типа трафика (с учетом протокольной избыточности).

4. Максимально возможная интенсивность передачи кадров от одного абонента

,

5. Определяем пачечность для различных типов трафика типа S.

6. Определяем значения средних интенсивностей поступления кадров от одного абонента

7. Определяем для каждой компьютерной подгруппы i среднее значение интенсивностей поступающих кадров типа S (S=a,v,d).

Таблица 2.

i S
a
v	3,2	8,8
d	0,6	1,65

8. Согласно принятым значениям коэффициентов тяготения между входными интенсивностями трафика и интенсивностями трафика , поступающего из сети Fast Ethernet в сторону модема сети доступа ( ), определяем значение .

Таблица 3.

i S
a
v	0,64	1,76
d	0,12	0,33

9. Согласно принятым значениям коэффициентов симметричностей определяем значения интенсивностей трафика, поступающего от модема в сторону каждой из компьютерных групп.

.

; ; ;

Таблица 4.

i S
a
v	2,56	7,04
d	0,36	0,99

10. Определяем значения коэффициентов тяготения α_ij между компьютерными группами.

Значения сводим в таблицу. Поскольку приняты равными 0,2, независимо от вида трафика, значения соответствующих коэффициентов для всех видов трафика получаются одинаковыми, а матрица коэффициентов несимметричной.

Таблица 5.

j i
a		0,16	0,44
	0,16	0,44
v		0,16	0,44
	0,16	0,44
d		0,16	0,44
	0,16	0,44

11. Определяем интенсивности взаимных потоков между компьютерными группами.

Таблица 6.

S	a	v	d
j i
			0,512	1,408	0,096	0,264
			1,408	3,872	0,264	0,726

12. Определяем интенсивности трафика, вида S, исходящего с выходов коммутатора к компьютерным группам

Таблица 7.

i S
a
v	3,968	8,448
d	0,624	1,254

13. Определяем интенсивности потоков, поступающих на общую шину сегмента i-ой компьютерной группы или сегмента, подключаемого к модему

(i,j=1,2).

Таблица 8. .

i S			m
a
v	7.168	17.248	2,4
d	1,224	2,904	0,45

14. Расчет задержек в кабельных линиях производится, исходя из заданных длин линий:

Т.к. D = D =30 м, то

м =50 м м

Задержка распространения сигнала в линиях

Для кабеля UTP-5 ; для кабеля FTP ; B=100 Мбит/c.

Задержка распространения сигнала в линии

15. Задержки в повторителях класса 2 составляют 92 бит. интервала (для повторителей кл. 2 (ТХ/FX)). B=100 Мбит/с

16. Задержка в повторителях i-ой компьютерной группы

В рассматриваемом случае в каждой группе по 1 повторителю и

17. Полное максимальное время задержки сигналов в i-ой компьютерной группе

18. Определение времени распространения сигнала между двумя коммутаторами.

19. Определение средней длительности трафика по всем видам S. Для группы i (i=1,2,m)

(i=1,2,m), где

Обозначим:

;

Таблица 9.

i S			m
a	0,995	0,995	0,996
v	0,0043	0,0045	0,003
d	0,0007	0,0007	0,0006

Таблица 10.

i			m
	30,82	30,84	30,72

20. Определяем коэффициенты дальнодействия для i-ой компьютерной группы и модема.

i=(1,2,m) S=(a,v,d).

Таблица 11.

i			m
	0,066	0,066	0,018

21. Примем, что кодеки аудио и видео трафика формируют кадры постоянной длительности так, что

Примем также, что трафик данных, напротив, имеет кадры переменной длины с достаточно большим значением дисперсии. (Среднеквадратическое отклонение

Коэффициент вариации

Дисперсия

Поскольку, , получим

(i=1,2,m). По известным значениям находим коэффициенты вариации длительности кадров для i-ой группы.

Таблица 12. и

i			m
	7,39	7,39	6,33
	0,0078	0,0077	0,0067

22. Коэффициент загрузки участка сети, группы i определяется соотношением

23. Коэффициенты пропускной способности участков сети i

Коэффициенты использования участков сети

Расчеты показывают, что сеть по всем компьютерным группам загружена незначительно.

24. Рассчитаем времена задержек доставки кадров в каждой из компьютерных групп, с учетом возникающих очередей и конфликтов.

Таблица 13. ,

i			m
	32,953	34,951	31.393
	1,08	1,18	1,03

Ввиду слабой загруженности сети, задержки незначительно превышают длительность кадра.

25. Для определения задержек в каналах коммутатора определим время обработки трафика в коммутаторе.

Время задержки и анализа коммутирующей матрицы не зависит от вида трафика и принято равным 10 мкс.

26. Коэффициенты вариации времени обработки трафика в каналах коммутатора

(S=a,v,d)

После подстановки значений, получили

27. Определяем коэффициенты загрузки j-го выхода коммутатора

(j=1,2,m; S=a,v,d)

Таблица 14.

j S			m
a	0,0259	0,0401	0,0304
v	0,0004	0,0009	0,0003
d	0,00005	0,0001	0,00004

28. Определим значения

Таблица 15.

j S			m
a	0,0259	0,0401	0,0304
v	0,0263	0,041	0,0307
d	0,00045	0,001	0,00034

29. Определим времена ожидания в очередях коммутатора для кадров трафика S, с учетом обслуживания, при относительном приоритете

Время ожидания в очередях обозначим через (S=a,v,d).

; (S=a,v,d), (j=1,2,M)

; (S=a,v,d), (j=1,2,M)

; (S=a,v,d), (j=1,2,M)

Полученные соотношения определяют времена ожидания в очередях кадров на j-х выходах коммутатора.

Таблица 16.

j S			m
a	2.116	2.147	2.125
v	2.173	2.239	2.193
d	2.117	2.151	2.127

Возникающие очереди и конфликты на участке незначительны и ими можно пренебречь. Следовательно, время задержки доставки кадров на данном участке

.

30. Время задержки кадра в коммутаторе определяется соотношением:

Таблица 17.

j S			m
a	32,616	32,647	32,625
v	102,973	103,039	102,993
d	70,617	70,651	70,627

31. Полная задержка кадров от группы i к группе j

(i,j=1,2,m)

Учтем, что мкс, мкс,

.

Таблица 18.

i j			m
	33,18	134,964	136,862
	134,902	35,49	133,19
m	136,862	133,234	31,45

Таблица 19.

i j			m
	33,18	275,748	271,616
	275,616	35,49	273,926
M	271,576	274,018	31,45

Таблица 20.

i j			m
	33,18	210,972	206,884
	210,904	35,49	209,194
M	206,864	209,242	31,45

Вывод: Проанализировав полученные значения, можно сказать, в связи с малой загрузкой сети наибольшие задержки незначительно отличаются друг от друга. При малой загрузке приоритетное обслуживание не дает существенного выигрыша.

Список используемой литературы

1. Методическое пособие для выполнения курсового проекта и дипломного проектирования. Составители: Лихтциндер Б.Я., Киреева Н.В., Буранова М.А.; Самара, 2009.

2. Лекционный материал