Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 74
Текст из файла (страница 74)
При наличииN пользователей полоса пропускания делится на N диапазонов одинаковой ширины (см. рис. 2.27), и каждому пользователю предоставляется один из них. Поскольку при такой схеме у каждого оказывается свой личный частотный диапазон, то конфликта между пользователями не возникает. При небольшомколичестве абонентов, каждому из которых требуется постоянная линия связи(например, коммутаторы операторов связи), частотное уплотнение предоставляет простой и эффективный механизм распределения.Однако при большом и постоянно меняющемся количестве отправителейданных или пульсирующем трафике частотное уплотнение не может обеспечитьдостаточно эффективное распределение канала.
Если количество пользователейв какой-либо момент времени меньше числа диапазонов, на которые разделенПроблема распределения канала293спектр частот, то большая часть спектра не используется и тратится попусту. Если, наоборот, количество пользователей окажется больше числа доступных диапазонов, то некоторым придется отказать в доступе к каналу, даже если абоненты, уже захватившие его, почти не будут использовать пропускную способность.Однако даже если предположить, что количество пользователей можно каким-то способом удерживать на постоянном уровне, то разделение канала на статические подканалы все равно является неэффективным.
Основная проблемаздесь состоит в том, что если какая-то часть пользователей не пользуется каналом, то эта часть спектра просто пропадает. Они сами при этом занимают линию,не передавая ничего, и другим не дают передать данные. Кроме того, в большинстве компьютерных систем трафик является чрезвычайно неравномерным(вполне обычным является отношение пикового трафика к среднему как 1000:1).Следовательно, большую часть времени большая часть каналов не будет использоваться.То, что характеристики статического частотного уплотнения оказываются неудачными, можно легко продемонстрировать на примере простых вычисленийтеории массового обслуживания.
Для начала сосчитаем среднее время задержкиГ для канала с пропускной способностью С бит/с, по которому прибывают X кадров в секунду. Длина кадров является случайной величиной с экспоненциальнораспределенной плотностью вероятности, среднее значение которой равно1/ц бита на кадр. При таких параметрах скорость прибытия составляет X кадровв секунду, а скорость обслуживания — \х.С кадров в секунду. Теория массовогообслуживания говорит о том, что пуассоновское время прибытия и обслуживания равно\iC-kПусть, например, пропускная способность С равна 100 Мбит/с, средняя длина кадра 1/ц = 10 000 бит, скорость прибытия кадров X = 5000 кадров в секунду.Тогда Т = 200 мкс.
Обратите внимание: если бы мы не учли задержки при формировании очереди и просто посчитали, сколько времени нужно на передачукадра длиной 10 000 бит по сети с пропускной способностью 100 Мбит/с, то получили бы неправильный ответ: 100 мкс. Это число приемлемо лишь при отсутствии борьбы за канал.Теперь давайте разделим канал на N независимых подканалов, у каждого изкоторых будет пропускная способность C/N бит/с.
Средняя входная скорость вкаждом подканале теперь будет равна X/N кадров в секунду. Сосчитав новое значение средней задержки Г, получим:1NТ(4.1)= NT.\i(C/N)-(\/N) цЭто означает, что при использовании частотного уплотнения значение среднейзадержки стало в N раз хуже значения, которое было бы в канале, если бы всекадры были каким-то волшебным образом организованы в одну общую очередь.294Протоколы коллективного доступаГлава 4.
Подуровень управления доступом к средеТе же самые аргументы применимы и к временному уплотнению (TDM, TimeDivision Multiplexing — мультиплексная передача с временным разделением).Каждому пользователю в данном случае статически выделяется ЛГ-й интервал времени. Если интервал не используется абонентом, то он просто пропадает.
С темже успехом можно разделить сети физически. Если взять 100-мегабитную сеть исделать из нее десять 10-мегабитных, статически распределив по ним пользователей, то в результате средняя задержка возрастет с 200 мкс до 2 мс.Таким образом, ни один статический метод распределения каналов не годится для пульсирующего трафика, поэтому далее мы рассмотрим динамическиеметоды.Динамическое распределение каналовв локальных и региональных сетяхПрежде чем приступить к рассмотрению многочисленных методов распределения каналов, следует тщательно сформулировать решаемую проблему.
В основевсех разработок в данной области лежат следующие пять допущений.1. Станционная модель. Модель состоит из JV независимых станций (компьютеров, телефонов, персональных средств связи и т. д.), в каждой из которыхпрограмма пользователя формирует кадры для передачи.
Станции иногда называют терминалами. Вероятность формирования кадра в интервале времениAt равна Akt, где к является константой (скорость прибытия новых кадров).Как только кадр сформирован, станция блокируется и ничего не делает, покакадр не будет успешно передан.2. Предположение о едином канале. Единый канал доступен для всех. Всестанции могут передавать и принимать данные по нему. С точки зрения аппаратуры все станции считаются равными, хотя программно протокол можетустанавливать для них различные приоритеты.3.
Допущение о коллизиях. Если два кадра передаются одновременно, они перекрываются по времени, в результате сигнал искажается. Такое событие называется конфликтом, или коллизией. Все станции могут обнаруживать конфликты. Искаженный вследствие конфликта кадр должен быть переданповторно. Других ошибок, кроме тех, которые вызваны конфликтами, нет.4а. Непрерывное время.
Передача кадров может начаться в любой момент времени. Не существует никаких синхронизирущих импульсов, которые делилибы время на дискретные интервалы.46. Дискретное время. Время разделено на дискретные интервалы (такты). Передача кадра может начаться только с началом такта. Один временной интервалможет содержать 0, 1 или более кадров, что соответствует свободному интервалу, успешной передаче кадра или коллизии.5а. Контроль несущей. Станции могут определить, свободна или занята линия,до ее использования.
Если канал занят, станции не будут пытаться передавать кадры по нему, пока он не освободится.29556. Отсутствие контроля несущей. Станции не могут определить, свободна илизанята линия, пока не попытаются ее использовать. Они просто начинают передачу. Только потом они могут определить, была ли передача успешной.О приведенных ранее допущениях следует сказать несколько слов. Первоедопущение утверждает, что станции независимы и работают с постоянной скоростью.
Также неявно предполагается, что у каждой станции имеется только одинпользователь или программа, поэтому пока станция заблокирована, она не производит никакой работы. Более сложные модели рассматривают многопрограммные станции, которые могут работать в заблокированном состоянии, однако и анализ подобных станций намного сложнее.Допущение о едином канале является, на самом деле, центральным в данноймодели. Никаких внешних каналов связи нет. Станции не могут тянуть руки,привлекая к себе внимание и убеждая учителя спросить их.Допущение о коллизиях также является основным, хотя в некоторых системах (особенно в системах с расширенным спектром) данное допущение звучитне столь строго, что приводит к неожиданным результатам. Кроме того, в некоторых локальных сетях, например в сети token ring (маркерное кольцо), применяется механизм разрешения коллизий, реализуемый за счет специальных пакетов — маркеров, передающихся от станции к станции.
Помещать в канал кадрможет только тот, у кого в данный момент находится маркер. Далее мы обсудиммодель моноканала с конкуренцией и коллизиями.Для времени существует два альтернативных допущения. В одних системахвремя может быть непрерывным (4а), в других — дискретным, поэтому мы рассмотрим оба варианта.Аналогично этому, контроль несущей также реализован не во всех системах.Станции локальных сетей обычно знают, когда линия занята, однако в беспроводных сетях контроля несущей нет, потому что отдельно взятая станция не может «слышать» все остальные из-за разницы частотных диапазонов. Станциипроводных сетей с контролем несущей могут приостанавливать собственную передачу, обнаружив коллизию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
