В. Столлингс - Современные компьютерные сети (2-е издание, 2003) (1114681), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Если ввести обозначение й!„равное среднему ко реднему количеству раз, которое приходится передавать каждый кадр, тогда среднее вр ее время, требующееся для успешной передачи кадра, равно Т='л((Т ~ 2Т„,„). П и. еняя те же преобразования, что и раньше, получим значение нормализоырименяя те ванной пропускной способности: 1 (11.3) й! (Т +2Т .„„) Ж,(1+2а) Значение !з!, несложно получить, зная значение вероятности Р повреждения отдельного кадр . о кадра.
Если мы предположим, что подтверждения никогда не повреждаются, то вероятность ровно в попыток успешной передачи кадра равна вероятности (в — 1) неуспешных попыток, за которыми последует одна успешная попытка. Вероятность этого равна произведению вероятностеи отдельных со ытии: Рг(ровно в попыток] = Рг((к — 1) цеуспепшых попыток]Рг[успенп!ой попытки] = Р'-'(1 — Р) Таким образом'. !-! ь! = цпередач] = ~(!Рг)с! передач]) = х.!(ср (1 " ) = !.—. ! 1=! Если подставить зто значение !зя в формулу (11.3), мы получим следующее выражение для пропускной способности алгоритма остановки с ожиданием: 1 — Р 1+ 2и Параметр а Ранее в этом разделе параметр а был определен следующим образом: (11А) ' Вэтой!)!ср»!улсяслсльяустсяряяслстяс «„(!Х'!)=, яяя,-! Х ). .4 ,-!«Х«!). (! — Х) Время распространения Время передачи Этот параметр очень полезен для оценки производительности различных алгоритмов уровня передачи данных, он также помогает понять„какие факторы влия!от на производительность.
Формулу (11А) можно записать иначе, используя следующие перел!енные: + !! — длина канала связи между двумя станциями; + о — скорость распространения сигнала по каналу связи (при беспроводной пе едаче по воздуху или в космосе зто скорость света в вакуу ме, то ес)ь р ЗЗа Глава 11. управление потоком н контроль ошибок на уровне передачи да>о 113 Произ д т ьностьсхемы два ЗЗ6 Го+и Т Го+ 1 й+! Т го+ и 1 +1+» т !о+ 1 +» ЕЛ Го+ 1 + 2» Т б го+1+ 2и 4 3 ° 10' м/с, при передаче по оптоволоконному кабеля> эта скорость блнзк к скорости света в вакууме, а при передаче по медному проводу она прибли вительно равна 0,67 скорости света в вакууме); + Т. — длина кадра уровня передачи данных в битах (сейча мы б с удем считать, что длина кадров постоянна); + 77 — скорость передачи данных по каналу в битах в секунду.
В реми распространения сигнала равно длине канала г>', деленно , деленной на скорость распространения ш Время передачи равно длине кадра в битах 7., деленной на скорость передачи данных 14'. Поэтому 4(,'а Лг> а= — =— Х,/ 14 оХ. Таким образом, для кадров фиксированной длины параметр а пропорционален скорости передачи данных, умноженной на длину носи еля. П ° б : т я. араметр а удобно и редставлять как отношение длины носителя в битах Л вЂ” к дл — ~ кдлинекадра(7.) Ю В соответствии с этим представлением рис.
11.8 илл>астрирует формулу (11.2). Е1а рисунке время передачи кадра приравнено к 1, поэтому время распространения сигнала, согласно формуле (11А), равно а. В случае, если а ~ 1, длина канала в битах превосходит длину кадра, Это продемонстрировано на рис. 11.8, а, который, по сути, повторяет рис. 11.4, но в данном случае время передачи подтверждения ипзорнруется. Станция А начинает передавать кадр в момент времени О. В момент времени г = 1 станция А завершает передачу. В момент времени г = 1 + а станция В принимает кадр целиком и тут же передает маленький кадр подтверждения.
Это подтверждение прибывает на станцию А в момент времени г = 1 + 2а. Таким образом, суммарное время, требующееся на передачу одного кадра, равно 1 + 2а, а скорость передачи кадров равна 1/(1 + 2а). При а с ! мы получим тот же результат, как показано на рнс. 11.8, б. Рассмотрим несколько примеров. Пусть имеется глобальная сеть, использующая технологию АТМ, с двумя станциями, разнесенными на расстояние 1000 км.
Размер кадра стандарта АТМ (называемого ячейкой) равен 424 бнт. Одна нз стандартизированных скоростей передачи данных составляет 155,52 Мбит/с. Таким образом, время передачи равно 424/(155,52 ° 10') = 2,7 ° 10 о с. Если рассмотреть передачу данных по оптоволоконному каналу, то в атом случае >я о. 4 случае время распространения сигнала равно (10' м)/(2 104 м/с) = 0,5 - 1О ' с.
Таким образом, ,5 ° 1О-')/(', — ) 850, а нормализованная пропускная способность составляет всего 1/3701 = 0,00027. Другую краиность, в смысле расстояний, представляет собой локальная сеть. Расстояния в локальных сетях варьируются от 0,1 км до 10 км, а скорости передачи данных — от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с.
Как правило, более высокие скорости испольауются на более ко р ротких расстояниях. Если принять значение око ости)4=2 ° 10" м с, азме к 10 Мбит /, р' р адра равным!000 бит н скорость передачи данных ит/с, то мы получим параметр а в диапазоне от 0,005 до 0,5. Это соатвет- ствует нормализованной пропускной способности в диапазоне от 0,5 до 0,911. Для 100-мегабитной локальной сети возможно достижение сопоставимого коэффициента использования при более коротких линиях связи. Рнс. 11.8. Временная диаграмма схемы остановки с ожиданием Таким образом, локальные сети, как правило, довольно эффективны, тогда как высокоскоростные глобальные сети — нет.
В качестве последнего примера рассмот- рим передачу данных по телефонной линии с помощью модема. Типичная скорость передачи данных составляет 28,8 Кбит/с. Снова рассмотрим 1000-битовый кадр. Длина линии может быть от нескольких дгсятков метров до тысяч километров. Пусть расстояние будет коротким: а'= 1000 м. Тогда а = (28,800 бит/с 1000 м)/(2 ° 10' м/с ° 1000 бнт) = 1,44 ° 10-4, а нормализованная пропускная способность практически равна 1,0.
Д пр , .Даже иболь- ших расстояниях, например при г>'= 5000 км, мы получим а=(28800 5 ° 10')/(2 10'1000бит)=0,72 и нормализованную пропускную способность, равную 0,4. В табл. 11.1 приводятся некоторые значения параметра а. Первая группа рядов соответствует линии 15Г>Х со скоростью передачи данных 64 Кбит/с. Расстояние в 35 863 км соответствует спутниковому каналу связи.
Во второй группе рядов содержатся значения, типичные для линии сети ретрансляции кадров, ов, и последняя группа соответствует линиям локальных сетсн. ЗЗ6 Глава 11. Управление потоком и контроль ошибок на уровне передачи данных 11.3.
Производительность схемы ДНО ЗЗТ 0,1 1 35 863 0,1 1 35 863 0,0003 О,ООЗ 7,65 О,ОООООЗ 0,00003 0,77 гь 1000 1000 1000 10 000 1О 000 10 000 1 3000 35863 1 3000 35 863 0,005 15 119,5 0,0005 1,5 11,95 Линии локальных сетей 1О 10 1000 1000 10 000 10 000 1000 !0000 1000 10 000 0,05 0,5 0,05 0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0025 0,025 0,00025 0,0025 0,05 0,005 0,5 0,05 10 10 100 100 1000 1000 0,0 0.1 10 е 1000 Увеличение скорости передачи данных Увеличение расстоянии Уиеличение размера ка1Юа б Таблица 11.1.
Некоторые значения параметра и Скорость передачи данных, Мбит/с Размер кедра, бит Расстояние, км в Линии lБОИ со скоростью передачи данных 64 Кант/с 0,064 1000 0,064 1000 0,064 1000 0,064 10 000 0,064 то ООО 0,064 1О 000 Линии сетей ретренслецнн кадров 1 Еще раз про схему с остановкой и ожиданием Обе представленныс диаграммы (см. рис.
11.8„а и б) состоят из последовательности кадров, отражающих состояние процесса передачи данных. В обоих случаях первые три кадра показывают процесс передачи кадра с данными, а последние два— возврат маленького кадра подтверждения. Обратите внимание на то, что для а > 1 линия всегда недоиспользуется, и даже для а с 1 линия используется неэффективно. В самом деле, при очень больших скоростях передачи данных и очень больших расстояниях между отправителем и получателем метод управления потоком с остановкой и ожиданием не обеспечивает эффективного использования линии. Чтобы понять, как параметр а влияет на нормализованную производительност~ мы можем начертить зависимость я = (1 — Р)/(1 + 2а). Хотя значение язависит ат Р, к счастью, параметр Р появляется только в выражении (1 — Р), так что Р не будет оказывать заметного влияния на результат в широком диапазоне значений Р.
Мы будем использовать значениеР= 10-'. На рис. 11.9 показан график производительности для схемы АЩ с остановкой и ожиданием как функции параметра а. При а > 1 производительность резко падает. При а > 10 алгоритм с остановкой и ожиданием настолько неэффективен, что практически бесполезен. Этот график также иллюстрирует зависимость параметра а от скорости передачи данных, расстояния и размера кадра, 1,0 Ф 9 о,в 3 8 с о О,б Б с.
и з к0,4 З Я Й и 0,2 о Рис. 11.9. Производительность протокола с остановкой н ожиданием (р = 10з8 Схема АЯЯ для скользящего окна Как и ранее, мы начнем с рассмотрения работы алгоритма в отсутствие ошибок. При этом работа данного алгориткиа не отличается от работы алгоритмов АК(4 с возвратом на Ж шагов и с селективным отказом.
Управление потоком в схеме скользящего окна при отсутствии ошибок При управлении потоком по схеме скользящего окна пропускная способность линии зависит как от размера окна )(7, так и от значения параметра а. Для удобства мы снова нормализуем время передачи кадра, приняв его за 1; при этом время распространения сигнала будет равно а. Рисунок 11.10 иллюстрирует эффективность дуплексной двухточечной линии. Станция А начинает передачу последовательности кадров в момент времени О. Передний край первого кадра достигает станции В Допустим также, что кадр подтверждения так мал, что время, требующееся для его передачи, тоже пренебрежимо мало.
В этом случае кадр подтверждения АСК1 достигнет станции А в момент времени г= 2а+ 1. Чтобы рассчитать производительность, нам нужно рассмотреть два случая; + й'> 2а + 1. Подтверждение для кадра 1 достигает станции А прежде, чем у станции А окно асойдет на нетю Таким образом, станция А может передавать без пауз, н нормализованная пропускная способность равна 1,0. + )(г( 2а+ 1, Окно станции А иссякает в момент времени г= )(г, поэтому она не может передавать ющры до момента времени г = 2а + 1.
Таким образом, нормализованная пропускная способность равна размеру окна )(г, леленному на 2а + 1 Итак, мы можем утверждать, что 1 Кадр 1 Кадр 2 Кадр 1 1, И'> 2а+1, Я= —, )(' < 2а+1. 2а+1 ° ° ° Кадр 1 Кадр (а — 1) Кадр 2 Кзд а И-; Кадр (а+ 1) Как правило, порядковый номер передается в и-битовом поле, и максимальныи размер окна равен )('= 2" — 1. На рис. 11.11 показана зависимость максимальной пропускной способности, достюкимой для окон размером 1, 7 и 127, от параметра а. Окно размером 1 соответствует простому алгоритму остановки с ожпланием.
Окно размером 7 (3 бита) годится для многих приложений. Окно размером 127 (7 бит) позволяет получить большую производительность для больших значений параметра а и применимо, например, для высокоскоростных глобальных сетей. ° ° — м Кадр а Кадр 2 а+1 2 1 Ж". Кедр (за+ 1 'А 1,0 1=0 В 0,0 Кадр 1 Кзд а — 1 ° ° ° Кадр а+1) а+1 0,0 10 100 1000 Рне. 1 1.11. Зависимость производительности протокола скользящего окна от параметра з 338 Глава 11. УпРавление потоком и контроль ошибок на у не пе в момент времени г = д. Первый кадр полностью принимается станцией В в моме омент времени г = а+ 1. Если предположить, что время обработки пренебрежимо м мало, станция В может немедленно подтвердить получение первого кадра (АС)(1) А —;; <в — Э» Кадр а) Кадр (а+ З) Кадр (а+ 2) 1В; Кадр а Кадр 3 Кадр 2 А 1:.Цг — 3» — в иг:;" кадр ау кадр(и'-1) кадр(иг- +2)кадр(иг а+1 (~з А ° ° — Ф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
