Файл: Должность, уч степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия пояснительная записка к курсовому проекту проектирование кольцевой лвс по дисциплине Сети эвм и телекоммуникации.docx

Анализ представленной модели основан на декомпозиции полной модели кольца в более простую подмодель. Затем производится анализ подмодели и вычисляются значения задержек полной модели на основании результатов, полученных для подмоделей.

Простейший вариант декомпозиции полной модели — это рассмотрение подмодели, содержащей только одну дугу кольца, буфер передачи буфер транзита и блок задержки.

Анализ подмодели упрощается при использовании вытекающих из сделанных ранее следующих предположений:

входной поток буфера транзита является пуассоновским;
время поступления кадра и время обработки, т. е. время его передачи, взаимно независимы.

Действительное время задержки кадра данных определяется суммой трех слагаемых: времени задержки в очереди в буфере передачи, времени передачи, времени суммарных задержек в кольцевых адаптерах кольца.

Необходимо отметить два обстоятельства:

очередь имеется только в станции-источнике;
подмодель имеет ненулевую задержку в каждом адаптере кольца, следовательно, сумма всех задержек в очереди зависит от среднего числа кольцевых адаптеров, через которые должен пройти кадр.

Кроме предположений, введенных ранее, дополнительно вводятся следующие:

момент поступления кадра на блок задержки станций идентичен началу его передачи по дуге (i — 1) — i;
время распространения по различным дугам одинаково.

Это достигается включением в подмодель станции i следующих компонентов: очередей на станции i, дуги i — (i + 1), очередей на станции (i — 1), дуги (i — 1) — i. Подмодель станции i показана на рис. 3

Рисунок 3 - Подмодель станции с очередями

Подмодель станции i используется только для определения величин задержек очередей в буфере передачи W_t(i) и в буфере транзита W_r(i), но не для определения задержек очередей на станции (i — 1). Целью включения очередей станции (i — 1) и дуги (i — 1) — i в подмодель станции i является точное описание действительного процесса поступления кадров на станцию i и его взаимозависимости с процессом передачи кадров по дуге i — (i + 1).

Интерфейс подмодели станции i к общей модели кольца дается определением входного потока к буферу транзита станции (i — 1). Предполагается, что этот поток пуассоновский.

Для того чтобы определить задержки в подмодели станции i, можно использовать упрощенную интерпретацию этой подмодели (на рис. 5 это сделано с помощью пунктирных рамок). Это упрощение делается в три этапа:

без потери общности можно считать, что задержка равна нулю, поскольку задержка приводит просто к временному сдвигу;
все кадры, поступающие на станцию i, рассматриваются как транзитные кадры;
входной процесс поступления кадров к входному (фиктивному) буферу станции I не подчиняется действию обычных правил приоритета, применяемых к буферу передачи и буферу транзита станцию (i — 1).

Следовательно, можно соединить оба буфера на станции (i — 1) в один буфер и организовать одну очередь. В упрощенном варианте подмодели на рис. 3 она обозначена как а-очередь. Объединенный входной поток кадров в очереди будет пуассоновским с интенсивностью

. Все другие компоненты подмодели станции i являются неизменными в упрощенной подмодели станции i (рис. 3). При этом дуги кольца являются обслуживающими приборами:

обслуживающий прибор A описывает действия дуги (i — 1) — i;
обслуживающий прибор B - дуги i — (i + 1).

В упрощенном варианте буфер передачи станции i носит название «очередь», буфер транзита - «r-очередь».

Основные свойства упрощенной подмодели станции i следующие:

кадры, полученные для приема в r-очередь, начинают обслуживаться прибором A;
время обслуживания кадров в обслуживающих приборах A и B идентично.

Входной поток, поступающий в очередь на рис. 4, является составным, так как его слагаемые поступают от буфера передачи и буфера транзита станции (i — 1). Суммарная интенсивность этого потока A_r(i).

2. Анализ эквивалентной модели станции ЛВС

Необходимо отметить, что наличие прибора A обслуживания в подмодели не оказывает влияния на процесс обслуживания в приборе B. Таким образом, обслуживающий прибор B будет вести себя так же, как если бы кадры кольца вместо того, чтобы поступать в

-очередь, направляются в прямо к r-очереди, как это показано в «эквивалентной модели» на рис. 4.

Рисунок 4 - Эквивалентная модель станции
В упрощенном варианте подмодели на рис. 3 обслуживание кадра в приборе A начинается либо намного раньше, чем обслуживание в приборе B (при наличии кадров в очереди r), либо точно в тот же самый момент времени (если нет кадров в очереди r). Следовательно, если допускается, что модели на рис. 5 и 6 управляются идентичными входными потоками, обслуживающий прибор B всегда будет обрабатывать те же самые кадры из r- или t-ей, как и обслуживающий прибор B на рис. 4, если рассматривается начало нового обслуживания, т. е. если нет остаточных кадров в r-очереди.

Дисциплина обслуживания кадров в каждой очереди - FIFO («первый пришел - первый обслужен»). Поэтому процессы обработки в обслуживающем приборе B в подмоделях (рис. 3 и 4) идентичны. Таким образом, задержка d_r(i) от момента поступления кадра в

-очередь (рис. 3) до того, как его обслуживание начнется в обслуживающем приборе B, равна задержке в объединенной r-очереди (рис. 4). Отсюда вытекает, что эквивалентная модель станции i — это система массового обслуживания класса M|G|1 (пуассоновский входной поток, произвольное время обслуживания, один обслуживающий прибор), свойства которой хорошо известны.

Определить функциональные зависимости основных характеристик проектируемой ЛВС

3.1 Исходные данные

Поток симметричен.
Тактовая частота сдвига Fт = 1МГц.
Разрядность буферного регистра последовательного интерфейса ω = 8.
Расстояния между станциями одинаковы.
Направление передачи – в сторону увеличения номеров.
Число станций ЛВС N равно 100.
Интенсивность входного потока кадров λt равна 20 с^-1.
Длина кадр b равна 800 бит.
Приоритет станции выше приоритета кольца.
Длина сети L равна 4км.
Метод контроля ошибок в кадре по модулю 256.
Алгоритм, программная модель узла сети: Ист-к ЕдП – алгоритм единичной передачи типа «точка-точка».

Найти:

Среднюю величину задержки передачи кадра (70, 100).
Интенсивность поступления кадров в буфер транзита станции ЛВС в зависимости от вероятности Q (80, 30).

Рисунок 5 – Схема ЛВС

3.2 Теоретические сведения

Требуется определить характеристики проектируемой ЛВС, таких как средняя величина задержки передачи кадра Tf(i,j) и интенсивность

поступления кадров в буфер транзита станции ЛВС в зависимости от вероятности Q(i, к).

Интенсивность поступления кадров в буфер транзита может быть определена по формуле

Для симметричного потока в системе, содержащей N станций, справедливо:
P

.
Вероятность передачи кадра из станции i самой себе считаем равной нулю и в случае симметричного потока

. Тогда

Для определения интенсивности

потока кадров у каждой станции в кольце, содержащем всего N станций, необходимо определить вероятность Q (i, к) того, что кадр, сформированный на станции i, проходит транзитом через станцию k, при этом

для всех j, которые определены на множестве

. Здесь

где М - множество целых чисел

, X - множество целых чисел

или X - множество целых чисел

.

Средняя величина задержки передачи кадра

, сформированного на станции i и предназначенного для станции j, определяется следующим выражением:

где W_t(i) - среднее время ожидания в t - очереди у передающей станции, то есть в буфере передачи; Σ (W_r (п) +

) - суммарная задержка передачи кадра данных в буферах транзита и блоках задержки транзитных станций; M(i,j) - множество транзитных станций между станциями i и j; - время задержки у приемной станции; Е[Тр] - среднее время передачи в кольцо кадра данных.

Здесь

где NS - множество станций в кольце, NS = {1, 2, ..., N}.

где

- активная составляющая задержки,

- задержка передачи по каналу, ω - разрядность буферного регистра последовательного интерфейса, F_T - тактовая частота сдвига, L - длина сети, N - число станций ЛВС, с = 200000 (км/с) - скорость распространения сигнала по кабелю.

Ожидание начала обслуживания в t-очереди в случае приоритета станции (s) будет следующим: