Расчет показателей качества обслуживания
При передаче голосовой информации между двумя удаленными локальными сетями по сети связи наиболее узкое место - канал связи глобальной сети,пропускная способность которого обычно существенно меньше пропускной способности локальных сетей.
Пусть рабочая станция сети передает кадр данных в сеть Ethernet. Передаваемый кадр передается из сегмента сети к мосту или маршрутизатору с той скоростью, на которой работает сеть. Попав в маршрутизатор или мост, кадр копируется из сети в буфер устройства, преобразуется в другой формат, а затем (при наличии свободного канала) передается через глобальную сеть со скоростью, гораздо меньшей, чем та, с которой кадр передавался из локальной сети на устройство маршрутизации. Если непосредственно перед текущим кадром на сетевое устройство попал другой кадр, то кадр задерживается в буфере до тех пор, пока предыдущий кадр не будет обслужен. Время обслуживания текущего кадра зависит от того, сколько кадров пришло на сетевое устройство непосредственно перед текущим и чем больше таких кадров, тем дольше время ожидания.
На противоположном конце канала глобальной сети кадр, поступая из глобальнойсетина межсетевой экран, преобразуется к формату локальной сети и передается в зональную сеть. Поскольку скорость передачи информации по глобальной сети всегда больше скоростей передачи кадров в локальной, никаких очередей при таком обслуживании не возникает. Следовательно, задержка обслуживания на втором межсетевом экране зависит от этого устройства и это лишь малая доля от времени задержки кадров на первоммежсетевом экране, поэтому для описания двухточечных линий связи между локальными сетями воспользуемсяодноканальной однофазной моделью.
Произведем расчет пропускной способности глобальной сети.
Примем для расчетов следующие исходные данные:
1. Число станций - N=510.
2. Число кадров от одной станции - К=710.
3. Режим работы круглосуточный (24 часа). В час наибольшей нагрузки передается свыше 20%от всего числа передаваемых кадров (А=0,2 – для Гауссовского распределения, А=1/24–для нормального распределения).
4. Размер кадра 80 байт.
На основании принятых исходных данных получим, что в час через маршрутизатор проходит
NЧ= N*К*А(кадров). (13.1)
При Гауссовском распределении - NЧ = 710 *510* 0,2 = 72420 кадров.
При нормальном распределении - NЧ = 710 *510 * 1/24 = 15087,5 кадра.
Скорость поступления кадров получается делением на 3600
V=NЧ/3600 (кадров/с). (13.2)
При Гауссовском распределении - V=72420 / 3600 = 20,1 кадров в секунду.
При нормальном распределении - V=15087,5 / 3600 = 4,2 кадров в секунду.
Для подсчета скорости обслуживания примем скорость обмена информацией в глобальной сети равной VГ = 64000 бит/с. Тогда время, необходимое для передачи одного кадра длиной 80 байт, составит t = 0,01 секунды, а средняя скорость обслуживания (величина, обратная к ожидаемому времени обслуживания) составляет Vcp = 100 кадров в секунду.
Получили, что скорость обслуживания выше чем скорость поступления кадров, то есть данный канал справляется с приходящим трафиком.
Степень использования технических возможностей обслуживающего устройства в одноканальной однофазной системе можно определить, поделив среднюю скорость поступления заказов на среднюю скорость обслуживания
S = V/Vcc. (13.3)
При Гауссовском распределении - S= 20,1 /100 = 0,201 (20,1 %).
При нормальном распределении - S= 4,2 /100 = 0,042 (4,2 %).
Определим вероятность отсутствия заказов (обслуживаемых кадров) в данный момент времени. Эта вероятность, равна единице минус степень использования канала
P = 1-S. (13.4)
При Гауссовском распределении - P =1 - 0,201 = 0,799 (79,9%).
При нормальном распределении - P =1 - 0,042 = 0,958 (95,8%).
Определим, каким образом задержки кадров в очередях влияют на процесс передачи кадров от одной локальной сети к другой.
Примем следующие обозначения:
- среднее число объектов (unit) в системе -L;
- среднее число объектов в очереди - Lq.
Для одноканальной однофазной системы L равняется средней скорости поступления заказов, деленной на разность между средней скоростью обслуживания и скоростью поступления заказов.
L = V/(Vcр - V) (кадров). (13.5)
При Гауссовском распределении - L = 20,1 / (100 - 20,1) = 0,252.
При нормальном распределении - L = 4,2 / (100 - 4,2) = 0,0438.
Для определения среднего числа объектов в очереди (Lq), перемножим степень использования обслуживающего устройства (S) на число объектов в системе (L).
Lq = L*S (кадров). (13.6)
При Гауссовском распределении - Lq = 0,252*0,201 = 0,0507. При нормальном распределении - Lq = 0,0438*0,042 = 0,00184.
Определим среднее время нахождения объекта в системе (W) и среднее время ожидания в очереди (Wq)
W = l/(Vcр-V) (c), (13.7)
Wq = W*S (c). (13.8)
Среднее время нахождения в системе представляет собой величину, обратную между скоростью обслуживания и скоростью поступления заказов.
При Гауссовском распределении - W = 1/ (100 -20,1) = 0,0125с.
При нормальном распределении - W = 1/ (100 - 4,2) = 0,0104с.
Время ожидания в очереди Wq равно произведению времени ожидания в системе на степень использования обслуживающего устройства:
1. При Гауссовском распределении
Wq = 0,0125 * 0,201 = 0,0025с.
2. При нормальном распределении:
Wq = 0,0104 *0,042 = 0,0004 с.