Calculul lățimii de bandă utile - informatică, programare

3.1 Calculul lățimii de bandă utilă.

În prezent, termenul Ethernet utilizat pentru a descrie toate rețelele locale care utilizează acces multiplu la modul mediu cu identificarea detectarea și purtător de coliziune. Această metodă este folosită în rețelele bazate pe topologia logică și un autobuz comun. Într-o astfel de topologie, toate calculatoarele din rețea au acces direct la mediul de transmisie fizică (autobuz comun), astfel încât acesta poate fi utilizat pentru schimbul de date între oricare două noduri de rețea.

În același timp (luând în considerare o întârziere de propagare asupra mediului fizic al semnalului) toate computerele din rețea sunt în măsură să primească date de la orice calculator a început difuzarea pe un autobuz comun. Cablul, care este conectat la toate computerele care rulează în modul de acces partajat. La un moment dat pentru a transmite date la un autobuz comun poate avea doar un singur calculator în rețea. În acest caz, toate computerele din rețea au drepturi egale de acces la mediu. Pentru a aranja de calculatoare cu acces la un autobuz comun, utilizând o metodă de acces multiplu cu identificarea detectare și purtător de coliziune (CSMA / CD).

Metoda constă din două părți:

Prima parte - CSMA determină modul în care computerul poate accesa mediul înconjurător. Pentru a transmite date la un autobuz comun, un calculator ascultat prima dată la rețea pentru a determina dacă transmisã în momentul în care există date. Linia caracteristică liberă Ethernet standard este „tăcere“, adică, absența unui purtător. În cazul în care stația de lucru detectează un semnal purtător, atunci acesta este un semn al autobuzului de muncă și de transmitere a datelor este întârziată, adică, stația comută în modul de așteptare.

În caracteristica Fast Ethernet standard a unui stat liber a mediului nu este lipsa semnalelor pe autobuz, și se transferă pe specială Idle-simbol redundanța codului corespunzător.

Prin transfer cadru este complet, toate nodurile sunt necesare pentru a întrerupe, numit spațiere inter-cadru (Inter Packet Gap, IPG). Această măsură este necesară pauză pentru a asigura drepturi egale pentru toate stațiile de a transmite date, estto acolo pentru a preveni monopoliste de captare a unei stații de autobuz comun și pentru a aduce NIC la starea inițială. La sfârșitul rețelei de stații de pauză definesc mediul ca liber și poate începe transmiterea de date. Durata intervalului interframe pentru 10-megabit Ethernet este 9.6 microsecunde, în timp ce pentru 100 Mbit Fast Ethernet - 10 ori mai puțin, adică 0,96 ms. decalaj interframe este exact egal cu timpul necesar pentru a transmite 12 octeți sau 96 de biți. Dacă definim ca o unitate de timp fantă necesară pentru a transmite un bit - interval de biți (bt), intervalul inter-cadru este de 96 bt. Această metodă de determinare a intervalelor de timp nu depinde de rata de date și este adesea utilizat în standardul Ethernet.

Atunci când este posibil acces multiplu la o metodă de comunicare mediu descris ca mai multe stații decide simultan că autobuzul este liber, și va începe să transmită pe datele. Această situație se numește o coliziune (coliziune). Astfel, conținutul cadrului se confruntă cu un autobuz comun și este distorsionat informații. În principiu, kolliziya- este o situație normală și inevitabilă în rețele Ethernet.

Coliziunea are loc nu numai în cazul în care două sau mai multe stații începe complet în același timp, pentru a transmite un cadru de pe un autobuz comun, care este practic imposibil, dar atunci când o stație începe transmisia de cadru, în timp ce cealaltă stație cadru nu a fost încă răspândit, și, după ce a decis, că autobuzul este liberă, cealaltă stație începe, de asemenea, să transmită.

Kolliziya- o consecință a naturii distribuite a rețelei. Diametrul mai mare al rețelei, adică distanța dintre cele mai îndepărtate două stații distanță, cu atât mai mare probabilitatea de coliziune în rețea.

A doua parte a metodei CSMA / CD - coliziune detectăm este utilizat pentru a rezolva conflictele generate de conflictele. Toate gazdele trebuie să fie capabil să recunoască o coliziune are loc. O recunoaștere clară a conflictelor toate stațiile de pe rețeaua este esențială pentru funcționarea corectă a unei rețele Ethernet. Dacă oricare dintre stația de emisie nu recunoaște conflictul și să decidă că cadrul de date este transmis este adevărat, cadrul de date vor fi pierdute.

Datorită suprapunerii semnalelor atunci când o informație cadru coliziune va fi distorsionat și va fi aruncată de către stația de recepție (probabil din cauza unui control de nepotrivire).

Mai degrabă, informații distorsionate sunt retransmise kakim- fie protocol superior straturi, cum ar fi transportul sau aplicarea de lucru cu stabilirea conexiunii.

Dar protocolul de comunicație de retransmisie straturile superioare au loc printr-o perioadă considerabil mai lungă de timp, în comparație cu intervalele microsecundă, care operează protocolul Ethernet. Prin urmare, în cazul în care conflictul nu va fi recunoscut în mod fiabil de către nodurile de rețea Ethernet, aceasta va duce la o reducere considerabilă a lățimii de bandă utilă a rețelei.

Pentru a fi în măsură să detecteze o coliziune, fiecare stație ascultă la rețea în timpul și după transmiterea pachetului. Detectarea unei coliziuni bazat pe o stație de comparație trimite un semnal și semnalul înregistrat. Dacă semnalul detectat este diferit de transmisie, stația determină această situație ca un conflict.

În cazul în care stația de transmisie detectează coliziune întrerupe procesul de transmitere cadru și trimite la rețea un semnal special pe 32 de biți numit gem-secvență. Scopul acestei secvențe -soobschit toate nodurile de rețea cu privire la prezența unui conflict.

După conflictele de stație, a fost descoperit, pauze, după care o altă încercare de a transmite un cadru. O pauză după ciocnire este aleatoriu și selectate de următoarea regulă:

întârzierea t- 512bt egal interval, adică la o viteză de 100 Mbit / s va fi 5.12 microsecunde.

număr aleator întreg L- ales din intervalul []

N transmisie reîncerca cameră a cadrului.

După prima pauză această încercare poate fi absentă sau să fie una sau două interval de întârziere. După a doua încercare de a sparge poate fi absentă sau să fie egală cu unu, doi, trei sau patru intervale de întârziere. După 10 minute interval această încercare, care este selectat dintr-o pauză nu este crescut. Astfel, după transmisia cadru zecea încearcă o pauză aleatoare poate lua valori 0-1024 512 524 288 bt = bt.

Pentru standardul Fast Ethernet, aceasta corespunde intervalului de timp de la 0 până la 5,24 ms.

Emițătorul are un total de 16 încercări consecutive pentru a transmite cadrul. Dacă toate încercările eșuează, coliziune de declanșare, transmițătorul va opri încercările sale de a transmite cadrul. Pentru recunoașterea sigură a conflictelor impune ca o coliziune a fost detectată în timpul transmisiei cadrului. În cel mai rău caz ar putea intra în conflict cu două cele mai îndepărtate una de cealaltă stație.

Să prima stație, gândindu-se că autobuzul este liber, începe transmisia de cadru. Pentru cel mai îndepărtat de la stația ei, rama vine nu este instantanee, dar după o anumită perioadă de timp t. Dacă în acest moment stația de la distanță, și a decis că autobuzul este liber, începe să transmită cadrul său, atunci există un conflict. informații distorsionata va ajunge la prima stație și prin timpul t. Prin urmare, ciocnirea este detectată de către prima stație într-un timp 2t după începerea unui cadru de transmisie ea. Până în momentul de stația de detectare a coliziunilor nu trebuie să termine transmisia cadrului.

Acest lucru conduce la o relație simplă între timpul necesar pentru a transmite un cadru de lungime minimă și semnal de întârziere a propagării în rețea:

T- timpul de propagare a semnalului Ethernet.

De două ori timpul de propagare a semnalului se numește timp de dublă circulație (întârziere a căii de valoare, PDV). Timpul de dublă circulație în rețeaua determinată de lungimea maximă a rețelei, și dispozitive (concentratoare, repetoare), introducând o întârziere de propagare a semnalului. Timpul minim necesar pentru transmisia cadru Ethernet, depinde de rata de transmisie și lungimea cadrului. Toți parametrii de protocol Ethernet sunt selectate în așa fel încât în ​​timpul funcționării normale nodurile de coliziune să fie întotdeauna recunoscute în mod clar.

Deci, pentru rețelele Fast Ethernet bazate pe perechea de fire răsucite și butucul, distanța maximă dintre gară și hub-ul nu ar trebui să depășească 100 m, iar între oricare două stații pe rețea ar trebui să fie nu mai mult de patru hub-uri (de obicei patru hub-uri).

Din descrierea metodei de acces multiplu la un mecanism de răspuns de conflict de autobuz și comune se poate observa că probabilitatea ca stația poate pune mâna pe un autobuz comun pentru transferul de date depinde de încărcare a rețelei, adică cât de des o necesitate la stațiile din transmisie cadre. Atunci când o sarcină de rețea mare crește riscul de coliziuni, și util tranzitată de rețea Ethernet scade datorită reîncerca transmiterea aceluiași cadru. Trebuie remarcat faptul că metoda de acces CSMA / CD-ul nu garantează stația că ea va fi vreodată capabil de a avea acces la mediu. Desigur, pentru un trafic de rețea mică, probabilitatea unei astfel de turnură a evenimentelor este mic, dar în cazul în care traficul de rețea se apropie de lățime de bandă maximă de rețea, astfel devine foarte probabil. Pentru a caracteriza factorul de încărcare de rețea este introdus conceptul de rețea congestie (utilizare). Coeficientul de încărcare a rețelei este definită ca raportul dintre traficul transmis prin rețea la capacitatea sa maximă.

Pentru rețelele Ethenet Fast lățime de bandă maximă egală cu 100 Mbit / s (200 Mbit / s full duplex), iar traficul transmis prin rețea, este suma intensităților traficuri generate de fiecare client de rețea.

Spre deosebire de lărgimea de bandă utilă din capacitatea totală depinde de lungimea cadrului.

Având în vedere că ponderea informațiilor de serviciu este întotdeauna aceeași, mai mică dimensiunea totală a cadrului, cea mai mare „cheltuielile generale“. Informațiile aeriene în cadre Ethernet este de 18 octeți (excluzând preambul), iar dimensiunea câmpului cadru date variază de la 46 la 1500 octeți.

Insasi dimensiunea cadrului este schimbat:

de la 46 + 18 = 64 octeți 1500 + 18 = 1518 octeți.

Prin urmare, lungimea minimă de informații utile pentru un cadru este de doar 46/64 = 0,72 informațiilor totale care trebuie transmise, iar lungimea maximă a cadrului 1500/1518 = 0.99 informației totale.

Pentru a calcula capacitatea de rețea utilă la dimensiunea maximă și minimă de cadru, ar trebui să ia în considerare o rată de cadre diferite. Desigur, este mai mică dimensiunea cadrului, mai astfel de cadre va lua prin intermediul rețelei pe unitatea de timp, trecerea la un număr mai mare de informații de serviciu.

Astfel, pentru transmiterea unui cadru de dimensiune minimă, care, împreună cu preambulul are o lungime de 72 octeți, sau 576 de biți, să ia timp la 576 bt, și având în vedere intervalul interframe 96 bt constatăm că perioada de repetiție de 672 de cadre vor fi BT.

Cu o rată de transmisie de 100 Mbit / s, aceasta corespunde cu 6,72 microsecunde timp. Apoi, rata de cadru, adică numărul de cadre care trec prin rețea 1 secundă este de 1 / 6,72 ms = 148 809 cadre / sec.

La transmiterea cadrului dimensiunea maximă, care, împreună cu preambulul are o lungime de 1526 octeți sau 12208 biți, perioada de repetiție este de 12 208 96 bt + bt = 12304 bt, dar rata de cadru, atunci când rata de transmisie de 100 Mbit / s este 1 / 123,04 microsecunde = 8127 frame / s.

Cunoscând viteza cadrelor și cantitatea de informații utile transportate de către fiecare cadru, este ușor să se calculeze lățimea de bandă utilă.

Pentru un cadru de lungime minimă este de 46 de rata de transfer de octeți / cadru 148 809 cadre / sec = 54,76 Mbit / s, care este doar puțin mai mult de jumătate din lățimea de bandă totală maximă.

Pentru dimensiunea maximă a cadrului de lățime de bandă utilizabilă este egală cu 1500 bytes / cadru 8127 frame / s = 97,52 Mbit / s.

Astfel, un Fast Ethernet pentru rata de transfer de rețea poate varia în funcție de mărimea cadrelor transmise de la 54,76 la 97,52 Mbit / s, iar viteza de repetiție cadru este modificată în intervalul de la 8127 până la 148,809 cadre / sec.

Informații despre hârtie „Proiectare rețea locală“

pe TCP / informații bazate pe IP sunt transmise sub forma unor unități discrete numite IP-pachete (pachete IP) sau IP-datagramele (datagramele IP). Datorită software-ului TCP / IP toate calculatoarele conectate la rețea, sunt „rude apropiate“. În esență, se ascunde routere și arhitectura de bază de rețea și face astfel încât să arate ca o rețea mare.

în tehnologia Fast Ethernet este compatibil, care vă permite să utilizați diferite configurații ale Ethernet legate în rețea, în unele cazuri, chiar și fără a schimba sistemul de cablare existent. 2.4 Proiectarea logică a LAN pentru comunicațiile de control LAN și sisteme de telecomunicații să efectueze toate sarcinile, al cărui scop a fost stabilirea unei topologie de rețea a fost aleasă „pasivă.

Fiber - Cablu optic pentru tampoane externe de carte. 4 trăit 50/125 multimode. MM. de stabilire a metodei subterane. Se calculează lungimea cablului: L = 100 + 95 + 24 = 219m Server Componente instituției de învățământ. Modelul Kraftway Express Lite EL21 Server Configurare server construit pe arhitectura server Intel folosind Intel 3000 chipset-ul de server cu o frecvență.

Switch'ey selectați modul cel mai optim, adică astfel încât pozarea LAN proiectat a fost mai ieftin. 2.3 Lista și caracteristicile echipamentului asociate cu instalarea cablurilor SCS, plasarea structurată sistemul său Cablare (Cablare Structurata System, SCS) - un set de elemente de comutație (cabluri, conectori, conectori, panouri si dulapuri de patch-uri), precum și metodele lor.