<< prev | ^up^ | next >>

6.2. Методы доступа к передающей среде и их анализ.

1. Управляемый доступ или опрос.

Данный метод используется в системах с централизованным управлением: в ЛВС и ГВС с общей шиной и кольцевой структурой. (см. рис. 4, 5).

Рис. 6.4                                                                    Рис. 6.5.

Центральное устройство управления (ЦУУ) последовательно опрашивает все станции. И если очередная опрошенная станция имеет данные для передачи, то она осуществляет передачу этих данных.

Анализ опроса методом переклички.

Произведем расчет задержки доступа, которую испытывают пользователи на каждой станции. Эта задержка определяется временем от момента поступления.   

Рис. 6.6.

Время, необходимое для одного обхода N станций - время цикла t_c, состоит из двух составляющих: первая составляющая - это время, требуемое для передачи разрешения на опрос от одной станции к другой- t_w называют временем перехода, а другие составляющие - это время собственно передачи кадров t_i, i=1,N. Тогда полное время цикла

                                                                                                                                        (6.1)

оно является случайной величиной.

Переходя к средним значениям, получаем

                                                                                                              (6.2)

где L - полное время перехода по всей системе опроса.

Основные допущения.

Рассмотрим аналитическую модель при следующих допущениях: 

накопители во всех станциях имеют бесконечную емкость, а все накопленные данные при поступлении считываются.

Пусть интенсивность поступления пакетов на станцию i равна l_i, средняя длина кадра (длительность) - , где d - пропускная способность канала связи бит/с.

Тогда среднее число пакетов, ожидающих передачи на станцию i в момент ее опроса равно li`t_c, а среднее время для их передачи

,                                                                                                                           (6.3)

где - загрузка канала, создаваемая станцией i. Подставляя (6.3)  в (6.2), и произведя упрощения, получим:

,                                                                                                                 (6.4)

где .

Время цикла t_c играет критическую роль при определении задержек доступа, в частности, при малых значениях r, средняя задержка доступа должна составлять .

Рассмотрим частный случай системы с опросом.

Пусть каждая станция характеризуется одной и той же интенсивностью l_i одной и той же статистикой длин кадров`m, т. е. `m_i=`m, l_i=l, w_i=w  и одним и тем же временем перехода w.

При этом предполагается, что поступление пакетов кадров на каждой станции описывается независимым Пуассоновским потоком, а длины пакетов распределены геометрически, т. е. длина пакета является кратной некоторому интервалу , l_пак=k , p(k )=p( )(1- p( ))^k-1, k=1,2...

При этом средняя задержка доступа определится как

                                                      (6.5)

где`m² - второй момент распределения длин кадров (в с²)

r=N l`m.

Задержка доступа - это среднее время, в течение которого пакет должен ждать на станции с момента его поступления до начала передачи. Т. о. задержку доступа можно поставить в соответствие со средним временем ожидания в СМО M/G/1 и 2-й член формулы (6.5).

Т.о. вся система опроса ведет себя как эквивалентная СМО M/G/1, в которой сообщения объединены в 1 поток и передаются по дисциплине F/F₀. Единственное отличие - это то, что добавляется время ожидания запроса`t_c/2.

Для использования формул (6.4) и (6.5) в конкретных случаях необходимо рассчитать время`t_c, что в свою очередь зависит от времени перехода L. В случае управляемого опроса (перекличка) время перехода определяется временем передачи опрашиваемого сообщения (пакета) - t_p, временем синхронизации станции - t (оно называется латентным временем) и временем распределения сигнала t¢.

Тогда полное время перехода будет равно

L = Nt_p +N t +t¢,                                                                                                             (6.6)

где t¢ - время распространения сигнала в канале, которое зависит как от скорости распространения электромагнитной энергии, так и схемы соединения N станций.

Пусть станции отстоят друг от друга на одинаковом расстоянии и круговая задержка (в обе стороны) распространения сигнала между РС N и контроллером составляет t_с.

Тогда можно легко проверить, что t¢=t/2(N+1)                                             (6.7)

Пример 1.

Рассмотрим случай сети с опросом, состоящий из 10 станций, расположенных на одинаковом расстоянии 200 миль (320 км) друг от друга. Это может быть, например, система резервирования авиабилетов. Пусть задержка в распространении сигнала в линии составляет 2мс/100миль, а время синхронизации t =10 мс. Круговая задержка распространения в линии t=80 мс. Если станции развернуты с контроллером на конце сети опроса, то на основе формулы (7) : t¢=t/2(N+1)=400 мс. Полное время синхронизации Nt₁=100 мс.

Пусть длина опрашиваемого кадра l`=48 бит (протокол HDLC) и скорость передачи С_пер=2400 бит/с.

Тогда для передачи опрашивающего сообщения требуется             t_p= 20 vc/t

Следовательно, L= Nt_p +Nt_{s -}+t¢=740 мс.   

Для вычисления средней задержки доступа E(D) требуется статистика распределения длин кадров. Пусть длина кадров распределена по показательному закону со средним l_p=1200 бит. Тогда вместо`m<sup>2</sup> можно взять 2(`m²) и выражение для средней задержки доступа E(D) упрощается так:

                                                              (6.8)

       где , а`t_c находится из вышеизложенного выражения.

Результаты расчетов по ф-ле (8) для исходных данных примера 1 приведены в табл.6.1. 

Таблица 6.1.

	Скорость передачи С=2400 бит/с			С=4800 бит/с
r	L	`tc	E(D)	L	`tc	E(D)
0	0,74	0,74	0,37	0,64	0,64	0,32
0,5	0,74	1,48	1,2	0,64	1,28	0,86
0,8	0,74	3,70	2,70	0,64	3,20	2,47

2. Опрос с передачей управления + маркерный метод доступа.

Этот метод относится к системам с децентрализованным управлением. В частности, ЦУУ может отсутствовать или быть одной из рабочих станций. Время анализа стратегии опроса с передачей управления аналогичен циклическому опросу (т.е. справедливы ф-лы (6.4), (6.5)). Единственное различие состоит в том, что полное время перехода L уменьшается за счет передачи маркера (управления). Это объясняется следующими двумя причинами.

1) во-первых уменьшается время распространения сигнала за счет отсутствия прямого и обратного опроса станций;

2) кроме того, специальное опрашивающее сообщение может не применяться, т.к. маркер, который дает разрешение, на передачу следующей станции входит в поле регулярного кадра, передаваемого по линии. Т.о. при опросе с передачей управления (маркера) время распространения в точности равно круговой задержке t. Тогда

    L_мера= Nt_s + t                                                                                                                    (6.9)  

Пример 2.

Рассмотрим теперь ту же сеть, что и в примере 1. Для сети  протяженности 2000 миль с равномерным распределением N=10 станций величина t распространения равна: 4000 миль´2 мс/200 миль=80 мс.

Величина t_s=10 мс, как и ранее.

Тогда для маркерного метода доступа согласно ф-ле (9) L=180 мс.

Соответствующие данные расчета E(D) для маркерного метода доступа и сравнение с циклическим опросом для скорости передачи V=4800 бит/с приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2.

	Скорость передачи С=2400 бит/с			С=4800 бит/с
r	L	`tc	E(D)	L	`tc	E(D)
0	0,18	0,18	0,09	0,64	0,64	0,32
0,5	0,18	0,36	0,42	0,64	1,28	0,86
0,8	0,18	0,90	1,41	0,64	3,20	2,47

Как следует из табл. 2, маркерный метод уменьшает среднее время задержки доступа к сети E(D) по сравнению с циклическим, причем с ростом загрузки r этот эффект становится все более значительным.