49146 (Станция ЛВС с маркерным доступом на структуре шина), страница 3

Схема синхронизации (СИ), предназначена для выработки серий импульсов синхронизации и обеспечения возможности внешней синхронизации от принимаемой информации.

Буферный регистр принимаемой информации необходим для согласования скорости обмена буферной памяти станции и скорости передачи информации в физической среде. Этот регистр преобразует последовательный код в параллельный.

Буферный регистр выдаваемой информации предназначен для сопряжения скорости обмена буферной памяти со скоростью передачи в физической среде и преобразования параллельного кода в параллельный.

Схема дешифрации манчестерского кода обеспечивает выделение информационных разрядов "данные" и "не данные" из манчестерского кода принимаемого кадра и синхронизацию станции от внешних принимаемых кадров.

Порт ввода-вывода станции обеспечивает сопряжение станции с абонентом, который данная станция обслуживает.

4. ОПИСАНИЕ ГРАФ - СХЕМЫ РЕЖИМА РАБОТЫ ЛЛС

Алгоритмы работы станции в режиме ЛЛС описаны в /2/.

Граф-схемы алгоритма работы станции в фазе ликвидации логического соединения представлены на рис.4.1 и рис. 4.2 для инициирующей и приемной стороны соответственно. Опишем работу этих граф-схем.

Ликвидация логического соединения:

Она может быть осуществлена по инициативе любой из взаимосвязанных станций. Инициирующая станция посылает команду DISC (disconnect) и запускает таймер T1. После получения ответа UA (или DM) от удаленной станции таймер T1 выключается и процедура переходит в фазу разъединения. Если время таймера T1 истекло, то инициирующая станция повторяет передачу команды DISC до N2 раз.

Фаза разъединения заканчивается:

у инициирующей станции после получения ответа UA или DM;

у удаленной станции после отправки согласия UA на разъединение.

Функционирование станции в режиме разъединения:

В режиме разъединения станция должна отвечать на команды обычным образом и посылать ответ DM при получении DISC (disconnect). При получении любой команды с битом P=1 станция посылает ответ DM с битом F=1.

Все другие команды, принимаемые станцией по логическому каналу, игнорируются.

Примечание:

DISC разъединение (U-кадр);

DM режим разъединения (U-кадр) (Disconnect Mode),используется для сообщения удаленной станции о статусе местной станции, если она логически отсоединена от ЗПД и находится в фазе разъединения.

Программа ликвидации логического соединения, представлена в Прил.1.

Рис.4.1. Инициирующая станция

Рис.4.2. Приемная сторона

5. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ ЛВС

Расчет объема буферного накопителя [4].

Объем буферного накопителя должен выбираться из условия обеспечения заданной вероятности потери пакета. Воспользуемся формулой из /4/:

,

где N – емкость накопителя ( в числе пакетов ) буфера;

– загрузка системы.

Вероятность потери определяется по формуле:

Допустимое значение вероятности потери пакетов в реальных сетях, как правило, не превышает .

Примем P_пот равной , а = 0.5, тогда:

17.61 18.

Исходя из того, что максимальный размер пакета, используемого данной станцией, равен 2048, получаем требуемый объем ОЗУ:

Vозу = 18 2048 4 Кбайт.

6. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СТАНЦИИ

Эффективность методов доступа к среде определяется как среднее время задержки, зависящее от коэффициента загрузки среды передачи. Модель сети на структуре шина приведена на рис.6.1 [1].

Пусть имеется N узлов с очередями, которые подключены к общей среде передачи. На каждый узел от абонента поступает пуассоновский поток пакетов с интенсивностью ₀ [пакетов/с]. Эти пакеты обслуживаются с интенсивностью ₀ [пакетов/с]. Пусть известны времена распространения сигналов _ij между узлами i и j и максимальное время распространения сигналов в среде _m. Пусть заданы средняя длина пакета T_p и скорость передачи в среде fd [бит/с].

Необходимо определить зависимость среднего времени задержки пакетов в узле (от момента поступления пакетов от абонента в узел до передачи его в среду) от коэффициента использования среды передачи

, (6.1)

где S - средняя (эффективная) скорость передачи информации в среде (бит/с).

Предполагаем, что коэффициент загрузки каждого узла равен ₀, среднее время передачи пакета активным узлом получившим управление равно Тр, среднее время передачи управления от пассивного узла составляет время , среднее время передачи управления от активного узла равно .

Рис.6.1. Модель сети на структуре шина

Имеем следующие зависимости для коэффициента использования среды и среднего времени задержки пакетов в узле:

, (6.2)

. (6.3)

6.1 МД при произвольном расположении узлов на структуре шина

Здесь среднее время распространения между парой узлов:

.

Следовательно,

С учетом этого выражения и выражений (6.2) и (6.3) получим:

6.2 ИМД при произвольном расположении узлов на структуре шина

Среднее время распространения сигнала между парой узлов будет:

Среднее время передачи управления от активного узла:

.

Среднее время передачи управления от пассивного узла:

.

Тогда, подставляя полученные выражения в (6.2) и (6.3), получим:

6.3 Сравнение МД и ИМД на структуре шина

Разрабатываемая ЛВС в соответствии с техническим заданием имеет следующие параметры:

• скорость передачи данных по каналу связи fd = 1 Мбит/с;

• длина кадра – 512, 1024, 2048 бит;

• число станций в сети N = 75 шт.;

• длина сети L = 1 км.

В этих условиях при длине пакета 2048 бит и длине кабеля 1000 м отношение максимального времени распространения сигнала к времени передачи пакета данных составит:

Будем предполагать, что длительность маркера составляет 5% от средней длины пакета, т.е.

Программа сравнения ИМД и МДШ для данной ЛВС приведена в Прил.2 вместе с результатами ее работы. По полученным результатам было построено семейство кривых для двух способов доступа, которые приведены на рис.6.2. Из анализа графиков следует, что:

• при малом коэффициенте загрузки канала среднее время задержки пакетов у маркерного и интервально-маркерного доступа отличается незначительно;

• при увеличении коэффициента загрузки канала задержки начинают расти, причем скорость роста графика для маркерного доступа несколько выше, чем для интервально-маркерного;

• существенное увеличение времени задержки зависит от длины кадра и появляется при коэффициенте использования канала выше 0,6 - 0,8 для МДШ и 0.8 - 1.0 для ИМДШ;

• при высоком коэффициенте использования канала (0.9 и выше) маркерный доступ проигрывает интервально-маркерному по времени задержки.

Р ис. 6.2. Сравнение МД и ИМД на структуре шина

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с техническим заданием в курсовом проекте была разработана станция локальной вычислительной сети с маркерным доступом на структуре шина. Была проведена оценка эффективности ЛВС с МД и ИМД при упорядоченной нумерации узлов.

Результаты расчетов показали, что более эффективным является ЛВС с ИМ доступом.

По заданной граф-схеме алгоритма работы станции была написана программа на языке команд микроконтроллера PIC16C64.

Программа представляет собой набор ассемблерных команд для приемной и передающей станций.

Была разработана принципиальная электрическая схема станции.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Крылов Ю.Д. Локальные вычислительные сети с маркерными способами доступа: Учеб. пособие. СПбГААП, СПб., 1995.

2. Стандарты по локальным вычислительным сетям: Справочник / Щербо В.К. и др.; под ред. С.И. Самойленко. М.: Радио и связь, 1990.

3. Протоколы информационно-вычислительных сетей : Справочник / Под ред. Мизина И.А. и Кулишова А.П., М.: Радио и связь, 1990.

4. Зелигер Н.Б., Чугреев О.С., Янковский Г.Г. Проектирование сетей и систем передачи дискретных сообщений”, М. Радио и связь, 1984.

5. Microchip PIC16/17. Микроконтроллер, Data Book 1996, Microchip Technology Inc.

Приложение 1

Программа ликвидации ЛС

Title “Ликвидация ЛС”

List p=16C64

ErrorLevel 0 ; вывод всех ошибок при компиляции

N2 equ H’A’ ; число попыток разъединения

N equ H’1’ ; начальное значение счетчика

Tzad equ H’FF’ ; заданное значение таймера

Org 0 ; вектор сброса

Clrf IntCon ; очистка регистра IntCon

Clrf PCLath ; очистка регистра хранение старших бит для PC

Clrf Status ; очистка регистра состояния

Call InitPort ; инициализация портов

Goto Begin

InitPort

Bsf Status, RP0 ; выбор банка 1

Clrf PortC ; инициализация порта С

MovLW 0хFF ; значение, используемое для инициализации

; направления обмена данными

MovFW TrisC ; установка RC как входов

Clrf PortD ; инициализация порта D

MovLW 0х00 ; значение, используемое для инициализации

; направления обмена данными

MovWF TrisD ; установка RD как выходов

Bсf Status, RP0 ; выбор банка 0

Return ; возврат из подпрограммы

; Для инициирующей станции:

Begin

Call P_DISC ; передача команды DISC

Bsf Status, RP0 ; выбор банка 1

Clrf TMR0 ; сброс таймера

MovLW B’00000101’ ; выбор TMR0, новой величины

; предделителя, источника синхронизации

MovWF Option

Bсf Status, RP0 ; выбор банка 0

L1: MovF PortC, 0 ; чтение порта С ( UA или DM )

SubLW H’C8’, 0 ; сравнение значения с протокольным значением

Btwss Status, 2 ; проверка результата

GoTo LLS ; если UA то LLS

MovF TMR0, 0 ; иначе проверяем таймер

SubLW Tzad, 0 ; сравниваем с заданным

Btwss Status, 2 ; проверка результата

GoTo L1 ; если время не истекло, то опять

; получаем кадр

Incf N, 1 ; иначе N:=N+1

Movf N, 0 ; N в аккумулятор

SubLW N2, 0 ; W:=W-N2

Btwss Status, 2 ; сравниваем N и N2

GoTo Begin ;если N < N2 идем на начало

GoTo Error ; иначе ошибка

LLS:Clrf TMR0 ; сброс таймера

Call Ust_R_Raz ; вызов процедуры “установление режима

; разъединения “

GoTo End

End: Nop

; Для приемной станции:

Begin: Movf PortC, 0 ; чтение порта С

MovWf R1 ; значение в R1

Decfsz R1, 1 ; сравнение с протокольным значением

GoTo UA ; if <> 0, то передача UA

GoTo DM ; передача DM

UA: Call F_Reg ; процедура формирования КД для UA

Movf R_Apr ; адрес приемной стороны загруж-ся в ак-

MovWf PortD ; кумулятор и передается в порт D

Movf R_APer ; адрес передающей стороны

MovWf PortD

Movf R_DSAP ; запись команды DSAP

MovWf PortD