Метод доступу.

Конкуренція. В перших системах пристрої мережі починали передачу відразу, як тільки були готові пакети даних. Дуже часто одночасова передача двох та більше пристроїв призводила до колізій. Такі колізії взагалі пошкоджують інформацію, тому реальна швидкість передачі була дуже низькою. Для розв’язку цієї проблеми були розроблені нові конкурентні системи (CSMA/CA – Carrier Sence, Multiple Access/ Collision Avoidance). CSMA/CA потребує від кожної станції, бажаючої передавати інформацію, попередньо прослухати наявність сигналу в каналі. Якщо сигнал в каналі присутній, то станція чекає, якщо ні то передає коротке повідомлення, які виконує роль детектора колізій. Пізніше була розроблена нова конкурентна система (CSMA/CD - Carrier Sence, Multiple Access/ Collision Detection). В цих системах визначення колізій проходить найбільш швидко, зберігається час, що робить використання каналу більш ефективним. Головний приклад таких систем Ethernet.

Протоколи передачі фізичного рівня.

IEEE 802.3 / Ethernet. IEEE 802.3 та Ethernet (система мереж, що була створена в кінці 70-х, на якій засновано стандарт IEEE 802.3) сумісні між собою. Вони є простими, стійкими та недорогими мережними рішеннями. Разом вони являють найбільш популярні протоколи LAN нижнього рівня. Як IEEE 802.3 так і Ethernet використовують конкурентний доступ (а саме CSMA/CD). Специфікація IEEE 802.3 пропонує п’ять різних специфікацій для фізичного рівня. Три з них підтримують типи коаксіального кабелю, два підтримують звиту пару. Ethernet підримує коаксіальний кабель. Специфікація Ethernet потребує шинної топології, в той час як IEEE 802.3 дозволяє використання різних топологій, в залежності від специфікації фізичного рівня IEEE 802.3, що використовується.

Розрахунок часу затримки виконання замовлення в мережах топології “загальна шина”

Н а рис. 3 схематично представленні варіанти побудови мереж з використанням топології загальна шина

Рис.3(а) Загальна шина на тонкому коаксиальному кабелі

Рис.3(б) Загальна шина на товстому коаксиальному кабелі

Рис.3(в) Загальна шина на звитій парі

Основні параметри, які впливають на затримку обслуговування користувача мережі:

1. Розмір завдання користувача.

2. Час, який необхідно витратити на передачу завдання по мережі.

3. Час, який необхідно витратити на обслуговування цього завдання сервером або станцією на яку це завдання спрямовувалося.

4. Густина звертання користувачів до мережі.

При цьому необхідно враховувати виникнення колізій при одночасному звертанню до передаючого середовища декількох станцій, а також виникнення колізій при звертанні станцій до мережі в проміжки менші ніж час розповсюдження сигналу від одного кінця кабелю до другого (на одному сегменті) або від однієї кінцевої станції до іншої кінцевої станції у випадку з’єднання сегментів повторювачами та посилювачами сигналів.

Перед приведенням розрахунків приймемо наступні припущення: для спрощення розрахунків будемо вважати, що якщо станція почала передавати, то колізії відсутня (інші станції мовчать). Це припущення можливо зробити виходячи з високої швидкості розповсюдження сигналу по середовищу передачі (м/с), де К – коефіцієнт дієлектричної проникливості діелектрику і відносно малою відстанню між кінцевими станціями (2500 м для товстого Ethernet).

Виходячи з цього маємо, що затримка виконання завдання визначається формулою:

, де [1]

t_д1 - час необхідний щоб станція отримала доступ до мережі для передачі завдання в мережу;

t_п1 -час необхідний для передачі завдання по мережі від машини замовника до машини виконавця;

t_в -час виконання завдання машиною виконавцем (сервером);

t_д2 - час необхідний для отримання машиною виконавцем доступу до для передачі відповіді машині замовнику;

t_п2 - час необхідний на передачу відповіді машиною виконавцем машині замовнику.

Виходячи з того, що в мережі з загальним середовищем передачі станції рівноправні в доступі до середовища передачі, то маємо змогу прирівняти t_д1 та t_д2 і формула буде мати вигляд

, де [2]

t_д – час необхідний для отримання доступу до мережі (середовища передачі).

Час передачі залежить від пропускної можливості середовища передачі; довжини пакету, який передається по мережі (залежить від максимальної довжини пакету для даного стандарту); довжини завдання; часу між початком передачі машиною замовником та початком прийому машиною виконавцем.

У випадку коли довжина пакету і довжина завдання співпадають t_п1 обчислюється за формулою:

,де [3]

t_зс – час затримки сигналу між початком передачі та початком прийому;

t_пп – час, який витрачається на передачу пакету , де V – довжина (обсяг) пакету (біт), Р_к – пропускна спроможність середовища (швидкість передачі) (біт/с).

Якщо довжина пакету менше довжини завдання в n раз, то формула 3 матиме вигляд:

[4]

Причому t_д необхідно враховувати, так як кожний пакет при передачі поставлено в рівні умови.

, де [5]

d – середня відстань між робочими станціями , де d_ij – відстань між i-ю та j-ю станціями ( у випадку коли станція i не передає пакети станції j, то d_ij = 0, а n(n-1) зменшують на 1;

v – швидкість розповсюдження сигналу в середовищі передачі, , де С – швидкість світла, К – діелектрична проникливість діелектрика.

Отже: [6]

При розрахунку d у випадку товстого коаксіалу необхідно також враховувати довжини трансиверних кабелів.

Аналогічно для t_п2 матимемо:

, де [7]

m – в скільки разів довжина відповіді більше довжини пакету.

Формула 2 буде мати вигляд:

[8]

При розрахункові t_д необхідно враховувати: кількість станцій в мережі, які звертаються до середовища передач; інтенсивність з якою ці станції звертаються до мережі; довжину замовлень та відповідей які станції виставляють в мережу, що впливає на збільшення трафіку мережі (в скільки разів довжина замовлення та довжина відповіді більше довжини пакету).

Інтенсивність звертання станції до мережі в проміжок часу, розраховуємо виходячи з завдань, які виконує користувач.

, де [9]

N – кількість запитів (замовлень) які виникають до мережі за час t_o.

Якщо довжина замовлень та довжина відповідей більше довжини пакету, то

[10]

Отже t_д дорівнюю часу необхідному на передачу замовлень, які вже уснують в ситемі на момент виникнення необхідності доступу до мережі:

, [10*]

де , S –кількість станцій в мережі

На час t_в , необхідний для виконання замовлення впливають наступні фактори: потужність та швидкодія машини виконавця; швидкодія програмного забезпечення встановленого на машині виконавцеві; кількість та клас задач, які вирішуються на машині виконавцеві. Отже якщо i машина виконавець (сервер) виконує в одиницю часу завдань, що і є ії потужністю, то при звертанні в одиницю часу до виконавця X_i замовлень, час їх виконання

При цьому розрахункові в X_і необхідно враховувати не тільки замовлення які приходять по мережу, а також і завдання які виконує станція виконавець в процесі своєї роботи.

Отже для всієї мережі, яка складається з М^* виконавців (серверів), маємо

[11]

Після підстановки розрахункових формул в формулу 8 матимемо:

[12]

Або в розгорнутому вигляді:

[12^*]

Мережа, яку ми розраховуємо, буде ефективна за умови, що час затримки не буде перебільшувати допустимого часу реакції t_р відповіді на замовлення (запит) користувача (замовника). Бажано щоб W << t_р, що дозволить нарощувати мережу та ускладнювати клас задач (замовлень).

Мережа буде не роботоспроможньою, якщо час затримки W буде перебільшувати мінімальний період виникнення задач (замовлень), так як у цьому випадку замовлення, що чекають своєї черги на обслуговування, будуть накопичуватися, W рости, а система через певний проміжок часу, за який W перебільшить максимальний період виникнення замовлень, прийде до зупинки. Мережа також не буде роботоспроможньою якщо