Проблема распределения канала. Статическое распределение канала в локальных и региональных сетях.

Статическое распределение канала в локальных и региональных сетях

Традиционным способом распределения одного канала — например, телефонного кабеля — между многочисленными конкурирующими пользователями является FDM (Frequency Division Multiplexing — частотное уплотнение). При наличии N 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 небольшом количестве 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 отправителей данных или пульсирующем трафике частотное уплотнение не может обеспечить достаточно эффективное распределение канала. Если количество пользователей в какой-либо момент времени меньше числа диапазонов, на которые разделен спектр 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 проблема здесь 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 вычислений теории массового обслуживания. Для начала сосчитаем среднее время задержки Т для канала с пропускной способностью С бит/с, по которому прибывают лямда кадров в секунду. Длина кадров является случайной величиной с экспоненциально распределенной плотностью вероятности, среднее значение которой равно 1/мю. бита на кадр. При таких параметрах скорость прибытия составляет лямда кадров в секунду, а скорость обслуживания — мюС кадров в секунду. Теория массового обслуживания говорит о том, что пуассоновское время прибытия и обслуживания равно

Пусть, например, пропускная способность С равна 100 Мбит/с, средняя длина кадра 1/мю = 10 000 бит, скорость прибытия кадров лямда = 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 передачу кадра 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.

Это означает, что при использовании частотного уплотнения значение средней задержки стало в N раз хуже значения, которое было бы в канале, если бы все кадры были каким-то волшебным образом организованы в одну общую очередь.

Пропускная способность любого канала локальной сети ограничивается максимальной эффективной пропускной способностью используемого канального протокола. Если же часть этой пропускной способности используется не для передачи пользовательских данных, а для передачи служебного трафика, то эффективная пропускная способность сети еще уменьшается.

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: