Оценка эффективности алгоритмов передачи данных
Эффективность алгоритмов передачи данных может оцениваться такими параметрами, как достоверность, относительная скорость передачи и время задержки.
Достоверность оценивается вероятностью выдачи получателю информации искаженного кадра. Этот параметр определяется вероятностью необнаруженных ошибок в блоке данных длиной n бит, которая зависит от свойств применяемого кода, обнаруживающего ошибки.
Относительная скорость передачи данных определяется как отношение скорости передачи полезной информации (данных) R к скорости передачи двоичных элементов (пропускной способности канала) C, то есть R0=R/C. Иными словами, это отношение длины информационного сообщения (бит) к общему количеству двоичных элементов, переданных по каналу для того, чтобы на приемной стороне было безошибочно восстановлено переданное сообщение. Среднее значение этого параметра определяется на достаточно больших временных интервалах.
Время задержки сообщения является случайной величиной, которая характеризуется функцией распределения Fm(t), равной вероятности задержки сообщения длиной m бит на время меньше t.
Параметры алгоритмов передачи данных могут быть определены на основе логики его функционирования с использованием реализации последовательности ошибок, полученной в результате статистического моделирования дискретного канала. При этом формируется последовательность искаженных кадров. В процессе имитации фиксируются величины, необходимые для определения требуемых параметров алгоритма.
Например, для вычисления относительной скорости передачи, являющейся основным параметром, характеризующим эффективность алгоритмов передачи данных, фиксируются следующие величины: общее число переданных кадров N; число переспросов V.
Относительная скорость передачи данных для протоколов с остановкой и ожиданием рассчитывается по формуле
где a=ctож – константа, определяемая техническими средствами, используемыми при передаче данных; k – число информационных элементов в блоке данных; (k+l) – общее число элементов в блоке данных; tож=2tр+tпп+tак+tап; tр – время распространения сигнала по каналу связи; tпп – время передачи подтверждения; tак – время анализа кадра; tап – время анализа подтверждения.
Для процедуры с возвращением на N кадров
,
а с селективным повторением
,
M – емкость накопителя, равная числу повторяемых при переспросе комбинаций.
Анализ выражений для R0 показывает, что при прочих постоянных параметрах можно выбрать длину блока, оптимальную для конкретного качества канала, то есть обеспечивающую максимальную скорость передачи информации.
Следует отметить, что в приведенных примерах используются следующие допущения: вероятность необнаруженной ошибки принимается равной нулю; кадры подтверждения не искажаются.
Задание
1. На основании статистического моделирования алгоритмов передачи данных получить зависимость относительной скорости передачи от длины кадра. При этом длина поля данных k изменяется от 10 до 2000 с шагом 10 (k<100) и 100 (k>100). Ошибки в канале независимы. tак=tап=0.
№ п/п |
Алгоритм передачи данных |
l |
C(бит/с) |
tр(мс) |
tпп(мс) |
рош |
M |
1 |
С остановкой и ожиданием |
16 |
1200 |
15 |
20 |
10-5 |
- |
2 |
С остановкой и ожиданием |
16 |
2400 |
20 |
10 |
5 10-5 |
- |
3 |
С остановкой и ожиданием |
16 |
4800 |
25 |
5 |
10-4 |
- |
4 |
С N- возвращениями |
24 |
- |
- |
- |
10-5 |
5 |
5 |
С N- возвращениями |
24 |
- |
- |
- |
5 10-5 |
8 |
6 |
С N- возвращениями |
24 |
- |
- |
- |
10-4 |
11 |
7 |
С селективным повторением |
16 |
- |
- |
- |
10-5 |
- |
8 |
С селективным повторением |
16 |
- |
- |
- |
5 10-5 |
- |
9 |
С селективным повторением |
16 |
- |
- |
- |
5 10-5 |
- |
2. Сравнить эффективность процедуры с остановкой и ожиданием и процедуры с N-возвращениями. Ошибки в канале независимы. Канал характеризуется большим временем распространения сигнала.
|
k |
l |
C(бит/с) |
tр(мс) |
tпп(мс) |
рош |
M |
10 |
1200 |
32 |
9000 |
120 |
10 |
10-5 |
40 |
11 |
1000 |
40 |
19200 |
250 |
5 |
10-5 |
80 |
12 |
800 |
48 |
48000 |
250 |
2 |
10-5 |
128 |
3. Для процедуры с N-возвращениями исследовать зависимость относительной скорости передачи от величины M-1. Ошибки в канале независимы.
|
k |
l |
рош |
Mнач |
Mкон |
13 |
240 |
16 |
7 10-4 |
3 |
10 |
14 |
320 |
24 |
5 10-4 |
3 |
10 |
15 |
400 |
32 |
2 10-4 |
3 |
10 |
16 |
480 |
24 |
10-4 |
3 |
10 |
Для всех вариантов заданий объяснить полученные результаты.
Теория информации
Составители Б а р и н о в Валерий Викторович
Б о д р о в Олег Анатольевич
П а р ф и л о в а Надежда Ивановна
Редактор Н.А. Орлова
Корректор С.В. Макушина
Подписано в печать Формат бумаги 60´84 1/16.
Бумага газетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 4,0.
Уч.-изд. л. 4,0. Тираж 150 экз. Заказ ____
Рязанская государственная радиотехническая академия.