Відмінності між версіями «Пропускна здатність мереж з комутацією пакетів»

Поточна версія на 20:14, 29 грудня 2011

Пропускна здатність мереж з комутацією пакетів

Однією з відмінностей методу комутації пакетів від методу комутації каналів є невизначеність пропускної здатності з'єднання між двома абонентами. У разі комутації каналів після утворення складеного каналу; пропускна здатність мережі при передачі даних між кінцевими вузлами відома - це пропускна здатність - каналу. Дані після затримки, пов'язаної з встановленням каналу, починають передаватися на максимальній для каналу швидкості . Час передачі повідомлення в мережі з комутацією каналів Тк.к. дорівнює сумі затримки поширення сигналу по лінії зв'язку і затримки передачі повідомлення. Затримка поширення сигналу залежить від швидкості поширення електромагнітних хвиль у конкретній фізичній середовищі, яка коливається від 0,6 до 0,9 швидкості світла у вакуумі. Час передачі повідомлення дорівнює V / C, де V - обсяг повідомлення в бітах, а C - пропускна здатність - каналу в бітах в секунду.

У мережі з комутацією пакетів картина зовсім інша.

Затримка передачі даних у мережах з комутацією каналів

Процедура встановлення з'єднання в цих мережах, якщо вона використовується, займає приблизно такий же час, як і в мережах з комутацією каналів, тому будемо порівнювати тільки час передачі даних.

Затримка при передачі даних у мережах з комутацією пакетів

Час передачі повідомлення в мережі з комутацією пакетів позначене на малюнку Тк.п. При передачі цього розбитого на пакети повідомлення по мережі з комутацією пакетів виникають додаткові затримки. По-перше, це затримки в джерелі передачі, який, крім передачі власне повідомлення, витрачає додатковий час на передачу заголовків tп.з., до того ж додаються затримки tінт, викликані інтервалами між передачею кожного наступного пакета (цей час іде на формування чергового пакета стеком протоколів).

По-друге, додатковий час витрачається в кожному комутаторі. Тут затримки складаються з часу буферизації - пакета tб.п. (Комутатор не може почати передачу пакета, не прийнявши його повністю в свій буфер) і часу комутації tк. Час буферизації дорівнює часу прийому пакета з бітовою швидкістю протоколу. Час комутації складається з часу очікування пакета в черзі і часу переміщення пакета у вихідний порт. Якщо час переміщення пакета фіксоване і, як правило, невелика (від декількох мікросекунд до декількох десятків мікросекунд), то час очікування пакета в черзі коливається в дуже широких межах і заздалегідь невідомо, тому що залежить від поточної завантаження мережі.

Проведемо грубу оцінку затримки при передачі даних в мережах з комутацією пакетів у порівнянні з мережами з комутацією каналів на найпростішому прикладі. Нехай тестове повідомлення, яке потрібно передати в обох видах мереж, має об'єм 200 Кбайт. Відправник знаходиться від одержувача на відстані 5000 км. Пропускна спроможність ліній зв'язку складає 2 Мбіт / c.

Час передачі даних по мережі з комутацією каналів складається з часу поширення сигналу, яке для відстані 5000 км можна оцінити приблизно в 25 мс (приймаючи швидкість поширення сигналу рівної 2 / 3 швидкості світла), і часу передачі повідомлення, яке при пропускній здатності 2 Мбіт / c і довжині повідомлення 200 Кбайт дорівнює приблизно 800 мс. При розрахунку коректне значення К (210), рівне 1024, округлюється до 1000, аналогічно значення М (220), рівне 1048576, округлюються до 1000000. Таким чином, передача даних оцінюється в 825 мс.

Невизначена пропускна здатність - мережі з комутацією пакетів - це плата за її загальну ефективність при деякому обмеженні інтересів окремих абонентів. Аналогічно, в мультипрограммной операційній системі час виконання додатка пророчити неможливо, оскільки воно залежить від кількості інших додатків, з якими дане додаток ділить процесор.

На ефективність роботи мережі впливають розміри пакетів, які передає мережу. Занадто великі розміри пакетів наближають мережа з комутацією пакетів до мережі з комутацією каналів, тому ефективність мережі падає. Крім того, при великому розмірі пакетів збільшується час буферизації на кожному комутаторі. Занадто маленькі пакети помітно збільшують частку службової інформації, так як кожен пакет містить заголовок фіксованої довжини, а кількість пакетів, на які розбиваються повідомлення, при зменшенні розміру пакета буде різко зростати. Існує деяка "золота середина", коли забезпечується максимальна ефективність роботи мережі, однак це співвідношення важко визначити точно, тому що він залежить від багатьох факторів, у тому числі змінюються в процесі роботи мережі. Тому розробники протоколів для мереж з комутацією пакетів вибирають межі, в яких може перебувати розмір пакета, а точніше його поле даних, так як заголовок, як правило, має фіксовану довжину. Зазвичай нижня межа поля даних вибирається рівним нулю, що дає можливість передавати службові пакети без даних користувача, а верхня межа не перевищує 4 Кбайт. Програми при передачі даних намагаються зайняти максимальний розмір поля даних, щоб швидше виконати обмін, а невеликі пакети звичайно використовуються для коротких службових повідомлень, що містять, наприклад, підтвердження доставки пакета.

При виборі розміру пакета необхідно також враховувати інтенсивність бітових помилок каналу. На ненадійних каналах необхідно зменшувати розміри пакетів, тому що це скорочує обсяг повторно переданих даних при перекручуваннях пакетів.

МЕТОДИ КОМУТАЦІЇ