Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные мультисервисные сети широкополосного доступа и требования к их системному анализу. Учебное пособие
.pdf
4
7,14 10
−
4
1,12 10
−
«рассасываются», и вклад удаленных от ЦМУ ветвей в общую задержку сокращается.
Выше было отмечено, что наибольшие очереди пакетов, а следовательно, и задержки имеют место на направлениях (1->-2) и (1->-8). Поэтому естественным предложением сокращения задержек является увеличение пропускной способности именно на этих участках. Такое увеличение может быть осуществлено путем организации дополнительного физического канала с последующим объединением его с уже существующим каналом в единый логический канал. Возможен также переход на предусмотренную стандартом новую скорость передачи.
Оценим эффект от увеличения скорости на участках (1->-2) и
(1->-8) в 2 раза (см. рис. 7.4). Заметим, что поскольку канал является
дуплексным, то удвоятся также и скорости передачи на участках
(2->-1) и (8->-1). Удвоение скорости привело к тому, что уровень загрузок наиболее загруженных участков уменьшился с 0,790 до 0,395,
что привело к уменьшению очередей на этих направлениях с 3,76 до
0,649 пакетов. Столь существенное сокращение очереди уменьшило
время передачи пакетов между ЦМУ 1 и МУ 2 с
⋅
[c], что, в свою очередь, привело к сокращению задержек меж-
⋅
[c] до
ду ЦМУ 1 и всеми другими узлами сети.
Обратим внимание также на то, что после удвоения пропускной
способности на участках (1->-2) и (1->-8) наиболее загруженными
стали ветви (2->-3) и (8->-7). Уровень их загрузки составляет 0,553, а
размер очереди – 1,24.
101
[ ]
x hop
[ ]
x hop
ij
ρ
10 [ / ]
пак с
15 10 [ / ]
пак с
10 10 [ / ]
пак с
5 10 [ / ]
пак с
10 [ ]
t c
1; [2,8]
10 10 [ / ]
пак с
5 10 [ / ]
пак с
5 10 [ / ]
пак с
[ ]
пак
15 10 [ / ]
пак с
[ ]
x hop
[ ]
x hop
[ ]
x hop
o
2
λ
⋅
ij
5
−
⋅
k l= =
= ⋅
λ
= ⋅
k l
,
3
= ⋅
2
3
= ⋅
3
λ
,
k l
λ
,
k l
λ
,
k l
= ⋅
3
λ
,
k l
λ
,
k l
= ⋅
3
λ
,
k l
= ⋅
3
Рис. 7.3. Накопление задержек при передаче пакета по магистрали
транспортной сети при 3-х значениях нагрузки
102
2 / , 1 /
налов Гбит с
= = = = −
1 /
т с
[ ]
x hop
[ ]
x hop
[ ]
x hop
[ ]
x hop
[ ]
x hop
10 [ / ]
пак с
[ ]
пак
10 [ ]
t c
ij
ρ
15 10 [ / ]
пак с
o
4
λ
⋅
ij
3
−
⋅
λ
= ⋅
,
k l
Пропускная способность всех каналов равна Гби
Пропуснаяспособностьc c c c Гбит с остальных ка
1,2 2,1 8,1 8,1
3
Рис. 7.4. Исследование влияния увеличения пропускной способности канала
на самом перегруженном участке сети
103
4
1,5 10
= ⋅
5
7 10
= ⋅
10
ω
=
7.4. Исследование влияния на характеристики сети места
отказа каналов
Ранее уже отмечалось, что кольцевая топология наиболее часто
используется при построении сетей на базе оптоволоконных линий
связи. Обрыв волокна в одном месте или выгорание порта не приводит к нарушению связности сети, поскольку трафик может быть перенаправлен по обходному маршруту. При обрыве кольца в двух местах сеть теряет связность, однако, если линейные сооружения спроектированы правильно, вероятность такой ситуации минимальна. Поэтому при расчете будем исследовать влияние места обрыва кольца
на характеристики сети при условии, что обрыв произошел в одном
месте. Возможные варианты обрыва кольца приведены на рис. 7.5.
Вариант А соответствует случаю, когда все ветви находятся в рабочем состоянии, а остальные варианты соответствуют обрыву одной из
ветвей кольца. Результаты расчета: зависимости задержек доставки
пакетов между ЦМУ и МУ от места обрыва кольца (для нисходящего
потока) приведены в табл. 7.2.
При расчете приняты следующие исходные данные:
• топология – кольцевая;
• число узлов – 8;
• характер тяготения – централизованный;
• количество центров тяготения – 1, номер ЦМУ – 1;
• число классов обслуживания – 1;
• тип СМО, описывающей СБК – M/D/1/N;
• длина пакета
l
pak
бит;
• нагрузка на сеть – фиксированная. Интенсивность поступления
пакетов между ЦМУ и каждым МУ
λ
пак/с;
• пропускная способность каналов на каждом участке
с = 1 Гбит/с;
• число буферов на каждое направление
.
Ниже приведены результаты расчета:
• зависимость задержек доставки пакетов между ЦМУ и МУ от
места обрыва кольца (для нисходящего потока);
104
• зависимость расстояния в числе переприемов между ЦМУ и
МУ от места обрыва кольца;
• распределение уровней загрузки каналов при исходной тополо-
гии и обрыве ветвей (1-2), (2-3), (3-4), (4-5), (5-6), (6-7), (7-8)
(рис. 7.6-7.8).
Рис. 7.5. Варианты обрыва кольца
105
1,94 10 [ ]
t c
1,59 10 [ ]
t c
[ ]
t c
[ ]
t c
[ ]
t c
[ ]
t c
[ ]
t c
[ ]
t c
[ ]
t c
Обратим внимание на то, что при обрыве той или иной ветви может измениться и число переприемов между ЦМУ и МУ. Зависимость расстояния в числе переприемов между ЦМУ и МУ от места
обрыва кольца представлена в табл. 7.3.
Используя табл. 7.2, сравним задержки в передаче пакетов по магистрали для вариантов А (все ветви находятся в рабочем состоянии)
и В, при котором ветвь (1-8) оборвана. Особенно резко увеличились
задержки при передаче пакетов между узлами 1 и 8. Если для вариан-
5
та А они составляли
4
росли до
Зависимость задержек доставки пакетов между ЦМУ и МУ
= ⋅
1,8
−
= ⋅
1,8
, т.е. в 8,2 раза.
−
, то для варианта В задержки воз-
Таблица 7.2
A
B
C
D
E
F
G
1,2
1,94⋅10
3,61
⋅10
2,79
⋅10
2,33
⋅10
2,04
⋅10
1,84
⋅10
1,70
⋅10
от места обрыва кольца (для нисходящего потока)
–5
–5
–5
–5
–5
–5
–5
1,3
3,70⋅10–5 5,34⋅10–5 6,88⋅10–5 5,34⋅10–5 3,70⋅10
6,39
5,12
4,37
3,89
3,54
3,29
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
–5
8,72
–5
7,16
–5
6,22
–5
5,59
–5
5,13
–5
9,51
1,4
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
–5
1,08
–5
9,00
–5
7,92
–5
7,18
–5
7,18
–5
7,92
1,5
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
–4
1,26
–5
1,07
–5
9,51
–5
5,13
–5
5,59
–5
6,22
1,6
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
–4
1,43
–4
1,23
–5
3,29
–5
3,45
–5
3,89
–5
4,37
1,7
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
–5
1,94⋅10
–4
1,59
–4
1,59
–5
1,70
–5
3,34
–5
3,54
–5
2,33
1,8
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
–5
–4
–5
–5
–5
–5
–5
H
I
1,59
1,59
⋅10
⋅10
–5
–4
1,23
1,43
⋅10
⋅10
–4
1,07
–4
1,26
⋅10
⋅10
–4
9,00
–4
1,08
106
⋅10
⋅10
–5
7,16
–4
8,72
⋅10
⋅10
–5
5,12
–5
6,39
⋅10
⋅10
–5
2,79
–5
3,61
⋅10
⋅10
–5
–5
1,94 10 [ ]
t c
3,61 10 [ ]
t c
1,2
x
1,3
x
1,4
x
1,5
x
1,6
x
1,7
x
1,8
x
В меньшей степени возросли задержки при передаче пакетов
5
между узлами 1 и 2. Для варианта А они составляют
5
для В –
1,2
= ⋅
−
, т.е. возрастают в 1,86 раза.
= ⋅
1,2
−
,
Просматривая строчку таблицы с задержками, видим, что в
наибольшей степени задержки возросли для МУ 6,7,8; в наименьшей
степени – для МУ 1,3,4,6. Объясняется это следующим образом. Если
до обрыва расстояние между ЦМУ 1 и МУ 8 составляло 1 переприем,
то после обрыва кольца связность сети не потерялась, но число переприемов увеличилось до 6. С 2 до 6 единиц возросло число переприемов между узлами ЦМУ 1 и МУ 7 и с 3 до 4 переприемов между
ЦМУ 1 и МУ 6. Увеличение числа переприемов между ЦМУ 1 и
МУ 8,7,6 является главной причиной резкого увеличения задержек
при передаче пакетов между указанными узлами.
Таблица 7.3
Зависимость расстояния в числе переприемов между ЦМУ и МУ
от места обрыва кольца
A 1 2 3 4 3 2 1
B 1 2 3 4 5 6 7
C 1 2 3 4 5 6 1
D 1 2 3 4 5 2 1
E 1 2 3 4 3 2 1
F 1 2 3 4 3 2 1
G 1 2 5 4 3 2 1
H 1 6 5 4 3 2 1
I 7 6 5 4 3 2 1
обрыва ветви (1->-8) расстояние между ними и ЦУ 1 не изменилось, а
задержки при передаче пакетов существенно возросли. Для того чтобы объяснить этот эффект, рассмотрим изменение распределения
уровней загрузок ветвей до и после обрыва ветви (1->-8). Уровень за-
Далее рассмотрим узлы МУ 2, МУ 3, МУ 4 и МУ 6. В результате
107
1,8
t
5
1,94 10
−
1,59 10 [ ]
c
1,7
t
5
3,70 10
−
5
3,29 10
−
грузок ветвей (1->-2), (2->-3), (3->-4) практически удвоился, а следовательно, резко возросли очереди для передачи пакетов по этим
направлениям. Таким образом, резкое увеличение задержек между
ЦМУ 1 и МУ 2, МУ 3, МУ 4 и МУ 5 обусловлено перераспределением потоков и связанным с ним увеличением загрузки каналов.
Перераспределением уровней загрузок ветвей сети можно объяснить и такой факт, что при обрыве некоторых ветвей сети задержки в
доставке пакетов между ЦМУ и некоторыми МУ могут уменьшаться
по сравнению с задержками, которые имели место, когда все ветви
были целы.
В качестве примеров таких случаев можно привести варианты C
и D. В варианте C задержки
8 по сравнению с вариантом А сократились с
варианта D задержки
уменьшились с
в передаче пакетов между ЦМУ и МУ
5
⋅
до
⋅
до
⋅
⋅
[c].
−
. Для
Заметим также, что если при целом кольце ветви (5->-6),
(6->-7), (7->-8) использовались только для передачи восходящего
трафика, объем которого был в 5 раз меньше объема нисходящего, то
после обрыва кольца (вариант В) по этим ветвям будет передаваться
и нисходящий трафик, чем и объясняется увеличение уровня загрузки
этих ветвей.
Оценивая приведенные в этом пункте результаты расчета, отметим, что наибольшее влияние на характеристики сети оказывает обрыв кольца на участках (1->-2) и (1->-8), а наименьшее – на участках
(4->-5) и (6->-5). Объясняется это тем, что ветви (1->-2) и (1->-8) используются для передачи транзитного трафика, в то время как ветви
(4->-5) и (6->-5) задействованы только для доставки пакетов к МУ 5.
108
ij
ρ
ij
ρ
ij
ρ
ij
ρ
Рис. 7.6. Распределение уровней загрузки каналов при исходной
топологии и обрыве ветвей (1-8) и (8-7)
109
ij
ρ
ij
ρ
ij
ρ
Рис. 7.7. Распределение уровней загрузки каналов при обрыве ветвей
(7-6), (6-5) и (5-4)
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]