Расчет сети на максимальная пропускную способность.

Количество обрабатываемых кадров Ethernet в секунду часто указывается производителями мостов/коммутаторов и маршрутизаторов как основная характеристика производительности этих устройств. В свою очередь, интересно знать чистую максимальную пропускную способность сегмента Ethernet в кадрах в секунду в идеальном случае, когда в сети нет коллизий и нет дополнительных задержек, вносимых мостами и маршрутизаторами. Такой показатель помогает оценить требования к производительности коммуникационных устройств, так как в каждый порт устройства не может поступать больше кадров в единицу времени, чем позволяет это сделать соответствующий протокол. Для коммуникационного оборудования наиболее тяжелым режимом является обработка потока кадров минимальной длины. Это объясняется тем, что на обработку каждого кадра, независимо от его длины, мост, коммутатор или маршрутизатор тратит примерно равное время, связанное с просмотром таблицы продвижения пакета, формированием нового кадра (для маршрутизатора) и т. п. Количество же кадров, поступающих на устройство в единицу времени, естественно, является максимальным при их минимальной длине.
Другая характеристика производительности коммуникационного оборудования - количество передаваемых битов в секунду - используется реже, так как она не говорит о том, какого размера кадры при этом обрабатывало устройство, а на кадрах максимального размера достичь высокой производительности, измеряемой в битах в секунду, гораздо легче.
Рассчитаем максимальную производительность сегмента Ethernet в таких единицах, как число переданных кадров (пакетов) минимальной длины в секунду.

Для расчета максимального количества кадров минимальной длины, проходящих по сегменту Ethernet, заметим, что размер кадра минимальной длины вместе с преамбулой составляет 72 байт или 576 бит (рис. 7.5), поэтому на его передачу затрачивается 57,5 мкс. Прибавив межкадровый интервал в 9,6 мкс, получаем, что период следования кадров минимальной длины составляет 67,1 мкс. Отсюда максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet составляет 14 880 кадр/с.

Рис. 6 Максимальное количество кадров

Естественно, что наличие в сегменте нескольких узлов снижает эту величину за счет ожидания доступа к среде, а также за счет коллизий, приводящих к необходимости повторной передачи кадров.

Кадры максимальной длины технологии Ethernet имеют поле длины 1500 байт, что вместе со служебной информацией дает 1518 байт, а с преамбулой составляет 1526 байт, или 12 208 бит. Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров максимальной длины составляет 813кадр/с.

Очевидно, что при работе с большими кадрами нагрузка на мосты, коммутаторы и маршрутизаторы довольно ощутимо снижается.

Теперь рассчитаем, какой максимальной полезной пропускной способностью, измеряемой в битах в секунду, обладают сегменты Ethernet при использовании кадров разного размера.

Под полезной пропускной способностью протокола понимается скорость передачи пользовательских данных, которые переносятся полем данных кадра. Эта пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости протокола Ethernet за счет нескольких факторов:

· служебной информации кадра;

· межкадровых интервалов (IPG);

· ожидания доступа к среде.

Для кадров минимальной длины полезная пропускная способность равна:

Сп = 14880 х 46 х 8 = 5,48 Мбит/с.

Это несколько меньше 10 Мбит/с, но следует учесть, что кадры минимальной длины используются в основном для передачи квитанций, так что к передаче собственно данных файлов эта скорость имеет небольшое отношение.

Для кадров максимальной длины полезная пропускная способность равна:

Сп = 813 х 1500 х 8 = 9,76 Мбит/с

Это весьма близко к номинальной скорости протокола.

Еще раз подчеркнем, что такой скорости можно достигнуть только в том случае, когда двум взаимодействующим узлам в сети Ethernet другие узлы не мешают, что бывает крайне редко.

При использовании кадров среднего размера с полем данных в 512 байт пропускная способность сети составит 9,29 Мбит/с, что тоже достаточно близко к предельной пропускной способности в 10 Мбит/с.

Описание сети.

Сеть представлена файловым сервером. Файловый сервер находится непосредственно в том же здании, что и разрабатываемая сеть. Стандарт сети 100Base-FX. От файлового сервера к основным коммутаторам протянуто оптоволокно: 1. К первому основному коммутатору подключены еще три коммутатора, соединяющие между собой три подсети. Удаление второстепенных коммутаторов от файлового сервера – от 110 до 130 метров. Физическая среда передачи данных для соединения с подсетями – витая пар. Стандарт сети – 100Base-TX. 2. К второму основному коммутатору подключены еще четыре коммутатора, соединяющие между собой четыре подсети. Удаление второстепенных коммутаторов от файлового сервера – от 210 до 250 метров. Физическая среда передачи данных для соединения с подсетями – витая пар. Стандарт сети – 100Base-TX.

Каждая подсеть основана на стандарте 1000Base-TХ. Физическая среда передачи данных – витая пара категории 5. Подсети представлены рабочими станциями в количестве от 4 до 11 штук, которые соединены с коммутаторами подсетей при помощи концентраторов. Среднее удаление рабочих станций от коммутаторов и концентраторов – от 15-30 метров.

При модернизации сети был произведен переход на стандарт Gigabit Ethernet, с учетом дальнейшего роста сети и количества передаваемых данных. Количество рабочих станций в некоторых подсетях было увеличено до 11. Концентраторы были заменены коммутаторами. К сети была подключена точка доступа ZyXEL G-3000 с направленной панельной антенной для городской сети ZyXEL EXT-118 для обеспечения работы удаленного доступа. Настройка доступа в сеть обеспечивается программным обеспечением, установленным на сервере сети.