Лабораторная работа № 2-8. Расчёт характеристик лвс кольцевой структуры

10.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ - приобретение навыков расчёта основных характеристик ЛВС на базе кольцевого моноканала с маркерным доступом по протоколу IEEE 802.5 (Token Ring).

10.2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ЛВС на базе кольца с маркерным доступом в простейшем случае представляет собой кольцевой моноканал, использующий те же передающие среды, что и моноканал по стандарту 802.3, но здесь все станции включены в кольцо, и станция может начать передачу кадра лишь при условии, что ей удалось захватить специальный короткий кадр - маркер - к которому она присоединяет свой кадр. Кадр с маркером последовательно проходит все станции, расположенные на кольце, со специальным взведённым флагом. По достижении адресата флаг опускается, кадр принимается адресатом, но продолжает своё движение по кольцу вместе с маркером; по достижении отправителя последний изымает свой кадр из сети и освобождает маркер. Если адресат по каким-либо причинам не принимает кадр, то этот кадр со взведенным флагом проходит по кольцу до отправителя, который даёт команду на продолжение движения кадра с маркером по кольцу до тех пор, пока либо адресат не принимает кадр, либо число “оборотов“ не достигает предельного для протокола значения; в последнем случае отправитель сигнализирует верхним уровням о нарушении связи и освобождает маркер.

Основная характеристика кольца с маркерным доступом – время реакции u - определяется как среднее время передачи кадра от источника-отправителя до адресата. Рассматривая моноканал как систему массового обслуживания M/G/1 в стационарном режиме, можно получить следующую оценку времени реакции:

(1)

где λ – суммарная интенсивность потока кадров от всех N станций на кольце; υ и υ⁽²⁾ – соответственно, среднее и второй начальный момент случайной величины – времени передачи собственно кадра по информационному каналу-кольцу; ρ – загрузка кольца как СМО, ρ = λυ; L – так называемая чистая задержка кольца – задержка, обусловленная конечностью скорости распространения сигнала плюс задержка при проходе сигнала через станцию:

(2)

Здесь τ – задержка собственно кольца, b – число задержанных битов на станции, С – пропускная способность моноканала. Оценка (1) справедлива в предположении, что все станции на кольце функционально однородны, приоритеты отсутствуют, и выполняется неравенство ρ < 1 (т.е. существует стационарный режим). Если ρ < < 1, то справедлива более простая оценка

(3)

3. ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НА ЗАНЯТИИ

Задача 1. Определить максимальное число станций, размещаемых на кольце по стандарту 802.5, если чистая задержка кольца не должна превышать 40мкс. Параметры кольца: длина - 2 км, пропускная способность - 4 мегабит/с, число b бит задержки на станцию - 1, задержка распространения τ_о - 5мкс / км.

Задача 2. Оценить среднее время доставки кадра в кольцевой ЛВС 802.5, если длина кольца - 1км, число станций - 50, поток кадров от каждой станции следует с интенсивностью 10 с-¹, а длина кадра - равномерно-случайная в интервале 1-15 килобит. Пропускная способность канала - 16 мегабит/с, задержка распространения -5 мкс/км, задержка бит на станцию - 1 бит.

Задача 3. В условиях задачи 2 определить интенсивность потока кадров от одной станции, при которой время доставки кадров в среднем не превышает 2 миллисекунды.

Задача 4. В условиях задачи 2, на сколько процентов изменится время доставки кадра, если его длина будет постоянной (не случайной), равной средней длине υ кадра в задаче 2?

Задача 5. Решить задачу 4 для случая экспоненциального распределения длины кадра со средним значением, равным 8 килобит.