асчет сети доступа на базе Fast Ethernet
В качестве примера организации доступа с использованием Fast Ethernet рассмотрим расчет компьютерной сети, содержащей две группы рабочих станций (КГ1 – КГ2), каждая из которых соединена посредством повторителей с коммутатором. Один из портов коммутатора через SHDSL- модем по выделенной линии подключен к сети доступа.
Рис.1. Схема подключения сети Fast Ethernet
На рисунке 2 показана схема распределения потоков в сети Fast Ethernet, представленной на рисунке 1.
Рис. 2. Схема распределения потоков сети Fast Ethernet
Постановка задачи для курсового проекта
Перечень принятых обозначений:
, 
- интенсивности потоков исходящих из компьютерной группы i или из модема.
; 
- интенсивность потоков, исходящих из i-й компьютерной группы в сторону j-й компьютерной группы или модема, соответственно.
, 
- интенсивность потоков входящих в коммутатор, со стороны i-й компьютерной группы, или модема, соответственно.
- интенсивности потоков, исходящих от коммутатора в сторону i-ой компьютерной группы или модема, соответственно.
- интенсивности потоков; замыкающихся внутри модемной группы.
- интенсивность потоков, поступающих на общую шину i-го сегмента (сегмента, конфликтов, соединенного с i-ой компьютерной группой и соответствующих выходам коммутатора, при работе в полудуплексном режиме (i=1,2,3,М)).
li – длина наибольшей суммарной линии в i-ой группе (i=1,2,3,М)
- время распространения сигнала по линии li
- задержка в повторителе
- максимальная суммарная задержка в повторителе и в i-ой группе
- максимальная суммарная задержка сигналов в i-ой группе
- средняя длительность кадров по всем видам трафика для группы i
- суммарная интенсивность трафика в группе i
- вероятность того, что кадр принадлежит трафику, вида S.
- коэффициент дальнодействия для компьютерной группы i
- коэффициент загрузки средним трафиком участка сети группы i
- коэффициент пропускной способности группы i
- коэффициент использования группы i
- задержка в группе i
- задержка анализа в коммутаторе
- время обработки в коммутаторе трафика S
- дисперсия времени обработки трафика S в коммутаторе.
- коэффициент загрузки j-го выхода коммутатора
- коэффициент загрузки коммутатора с учетом приоритетов трафика
- время задержки в коммутаторе трафика, типа S, на выходе j-го канала.
- время ожидания в очереди трафика, типа S, на выходе j-го коммутатора (j=1,2,3,М)
- полное время задержки трафика, типа S, при его передаче от узла i к узлу j (j=1,2,3,М).
Задание на курсовой проект
Для сети Fast Ethernet оценить возможность доступа в Интернет.
1. Определить для каждой компьютерной подгруппы среднее значение интенсивностей поступающих кадров типа S (S=a,v,d), результаты расчета свести в таблицу.
2. Рассчитать полное максимальное время задержки сигналов в каждой компьютерной группе и среднюю длительность трафика по всем видам.
3. Оценить полную задержку по каждому виду трафика. На основании полученных результатов сделать выводы. Результаты свести в таблицу.
Исходные данные
Численность компьютеров в группах составляет 
= 40 
=110.
Размеры соединительных линий 
, 
, 
, 
Параметры, характеризующие различные виды трафиков.
| Вид трафика | 
| 
| 
|  , [Эрл]
|  , [бит]
|  , [бит]
| 
|  ,
[  ]
|  ,
[мкс]
|
| Аудио | 
| 1,0 | 0,1 | 1,19 | 30,48 | ||||
| Видео | 
| 0,1 | 0,02 | 1,05 | |||||
| Данные | 
| 1,0 | 0,01 | 1,07 | 68,48 |
Порядок расчета
1. Определяем суммарное число компьютеров в сети
2. Число абонентов в 
-той группе, обслуживающих трафик, типа S.
Для трафика типа a и d считаем 
=1, для трафика типа v считаем
=0,1
Таблица 1. 
| i S | ||
| a | ||
| v | ||
| d |
3. Определяем длительность кадров для различного типа трафика (с учетом протокольной избыточности).
4. Максимально возможная интенсивность передачи кадров от одного абонента
,
5. Определяем пачечность для различных типов трафика типа S.
6. Определяем значения средних интенсивностей поступления кадров от одного абонента
7. Определяем для каждой компьютерной подгруппы i среднее значение интенсивностей поступающих кадров типа S (S=a,v,d).
Таблица 2. 
| i S | ||
| a | ||
| v | 3,2 | 8,8 |
| d | 0,6 | 1,65 |
8. Согласно принятым значениям коэффициентов тяготения между входными интенсивностями трафика 
и интенсивностями трафика 
, поступающего из сети Fast Ethernet в сторону модема сети доступа ( 
), определяем значение .
Таблица 3. 
 i
S
| ||
| a | ||
| v | 0,64 | 1,76 |
| d | 0,12 | 0,33 |
9. Согласно принятым значениям коэффициентов симметричностей определяем значения интенсивностей трафика, поступающего от модема в сторону каждой из компьютерных групп.
.
; 
; 
;
Таблица 4. 
 i
S
| ||
| a | ||
| v | 2,56 | 7,04 |
| d | 0,36 | 0,99 |
10. Определяем значения коэффициентов тяготения ij между компьютерными группами.
Значения 
сводим в таблицу. Поскольку 
приняты равными 0,2, независимо от вида трафика, значения соответствующих коэффициентов 
для всех видов трафика получаются одинаковыми, а матрица коэффициентов несимметричной.
Таблица 5. 
| j i | |||
| a | 0,16 | 0,44 | |
| 0,16 | 0,44 | ||
| v | 0,16 | 0,44 | |
| 0,16 | 0,44 | ||
| d | 0,16 | 0,44 | |
| 0,16 | 0,44 |
11. Определяем интенсивности взаимных потоков между компьютерными группами.
Таблица 6. 
| S | a | v | d | |||
| j i | ||||||
| 0,512 | 1,408 | 0,096 | 0,264 | |||
| 1,408 | 3,872 | 0,264 | 0,726 |
12. Определяем интенсивности трафика, вида S, исходящего с выходов коммутатора к компьютерным группам
Таблица 7. 
 i
S
| ||
| a | ||
| v | 3,968 | 8,448 |
| d | 0,624 | 1,254 |
13. Определяем интенсивности потоков, поступающих на общую шину сегмента i-ой компьютерной группы 
или сегмента, подключаемого к модему 
(i,j=1,2).
Таблица 8. 
.
 i
S
| m | ||
| a | |||
| v | 7.168 | 17.248 | 2,4 |
| d | 1,224 | 2,904 | 0,45 |
14. Расчет задержек в кабельных линиях производится, исходя из заданных длин линий:
Т.к. D 
= D 
=30 м, то 
м 
=50 м 
м
Задержка распространения сигнала в линиях
Для кабеля UTP-5 
; для кабеля FTP 
; B=100 Мбит/c.
Задержка распространения сигнала в линии 
15. Задержки в повторителях класса 2 составляют 92 бит. интервала (для повторителей кл. 2 (ТХ/FX)). B=100 Мбит/с
16. Задержка в повторителях i-ой компьютерной группы
В рассматриваемом случае в каждой группе по 1 повторителю и 
17. Полное максимальное время задержки сигналов в i-ой компьютерной группе
18. Определение времени распространения сигнала между двумя коммутаторами.
19. Определение средней длительности трафика по всем видам S. Для группы i (i=1,2,m)
(i=1,2,m), где 
Обозначим:
;
Таблица 9.
 i
S
| m | ||
| a | 0,995 | 0,995 | 0,996 |
| v | 0,0043 | 0,0045 | 0,003 |
| d | 0,0007 | 0,0007 | 0,0006 |
Таблица 10. 
| i | m | ||
| 30,82 | 30,84 | 30,72 |
20. Определяем коэффициенты дальнодействия для i-ой компьютерной группы и модема.
i=(1,2,m) S=(a,v,d).
Таблица 11. 
| i | m | ||
|
| 0,066 | 0,066 | 0,018 |
21. Примем, что кодеки аудио и видео трафика формируют кадры постоянной длительности так, что 
Примем также, что трафик данных, напротив, имеет кадры переменной длины с достаточно большим значением дисперсии. (Среднеквадратическое отклонение 
Коэффициент вариации 
Дисперсия 
Поскольку, 
, получим
(i=1,2,m). По известным значениям 
находим коэффициенты вариации длительности кадров для i-ой группы.
Таблица 12. 
и 
| i | m | ||
|
| 7,39 | 7,39 | 6,33 |
| 0,0078 | 0,0077 | 0,0067 |
22. Коэффициент загрузки участка сети, группы i определяется соотношением
23. Коэффициенты пропускной способности участков сети i
Коэффициенты использования участков сети
Расчеты показывают, что сеть по всем компьютерным группам загружена незначительно.
24. Рассчитаем времена задержек доставки кадров в каждой из компьютерных групп, с учетом возникающих очередей и конфликтов.
Таблица 13. 
, 
| i | m | ||
|
| 32,953 | 34,951 | 31.393 |
|
| 1,08 | 1,18 | 1,03 |
Ввиду слабой загруженности сети, задержки незначительно превышают длительность кадра.
25. Для определения задержек в каналах коммутатора определим время обработки трафика в коммутаторе.
Время задержки и анализа коммутирующей матрицы 
не зависит от вида трафика и принято равным 10 мкс.
26. Коэффициенты вариации времени обработки трафика в каналах коммутатора
(S=a,v,d)
После подстановки значений, получили
27. Определяем коэффициенты загрузки j-го выхода коммутатора
(j=1,2,m; S=a,v,d)
Таблица 14.
 j
S
| m | ||
| a | 0,0259 | 0,0401 | 0,0304 |
| v | 0,0004 | 0,0009 | 0,0003 |
| d | 0,00005 | 0,0001 | 0,00004 |
28. Определим значения
Таблица 15.
| j S | m | ||
| a | 0,0259 | 0,0401 | 0,0304 |
| v | 0,0263 | 0,041 | 0,0307 |
| d | 0,00045 | 0,001 | 0,00034 |
29. Определим времена ожидания в очередях коммутатора для кадров трафика S, с учетом обслуживания, при относительном приоритете
Время ожидания в очередях обозначим через (S=a,v,d).
; (S=a,v,d), (j=1,2,M)
; (S=a,v,d), (j=1,2,M)
; (S=a,v,d), (j=1,2,M)
Полученные соотношения определяют времена ожидания в очередях кадров на j-х выходах коммутатора.
Таблица 16. 
 j
S
| m | ||
| a | 2.116 | 2.147 | 2.125 |
| v | 2.173 | 2.239 | 2.193 |
| d | 2.117 | 2.151 | 2.127 |
Возникающие очереди и конфликты на участке незначительны и ими можно пренебречь. Следовательно, время задержки доставки кадров на данном участке
.
30. Время задержки кадра в коммутаторе определяется соотношением:
Таблица 17. 
 j
S
| m | ||
| a | 32,616 | 32,647 | 32,625 |
| v | 102,973 | 103,039 | 102,993 |
| d | 70,617 | 70,651 | 70,627 |
31. Полная задержка кадров от группы i к группе j
(i,j=1,2,m)
Учтем, что 
мкс, 
мкс,
.
Таблица 18. 
 i
j
| m | ||
| 33,18 | 134,964 | 136,862 | |
| 134,902 | 35,49 | 133,19 | |
| m | 136,862 | 133,234 | 31,45 |
Таблица 19. 
 i
j
| m | ||
| 33,18 | 275,748 | 271,616 | |
| 275,616 | 35,49 | 273,926 | |
| M | 271,576 | 274,018 | 31,45 |
Таблица 20. 
 i
j
| m | ||
| 33,18 | 210,972 | 206,884 | |
| 210,904 | 35,49 | 209,194 | |
| M | 206,864 | 209,242 | 31,45 |
Вывод: Проанализировав полученные значения, можно сказать, в связи с малой загрузкой сети наибольшие задержки незначительно отличаются друг от друга. При малой загрузке приоритетное обслуживание не дает существенного выигрыша.
Список используемой литературы
1. Методическое пособие для выполнения курсового проекта и дипломного проектирования. Составители: Лихтциндер Б.Я., Киреева Н.В., Буранова М.А.; Самара, 2009.
2. Лекционный материал