Расчет коммуникационной сети передачи данных. Определение исходных данных для расчета оптимального распределения канальных емкостей

После проведения расчетов  необходимо рассчитать величины l_i. Индекс i будет использован для обозначения номера канала. Величина l_i представляет собой среднее число сообщений, которое поступает в i канал в единицу времени. Математически величина l_i есть сумма всех , для которых путь lk включает i канал.

g₂₃⁽¹⁾

                                                                                            g₄₃⁽²⁾

                                                                                                                               -  Служба IP

                                                                      g₃₂⁽²⁾

                   g₁₂⁽¹⁾                     g₂₁⁽²⁾                                                                            g₁₄⁽²⁾

                                                                                                                                                                                                         _-    Служба передачи

                                                                                                                g₄₁⁽¹⁾                                                                                                файлов  

                                                                                                                                                                                     g₃₄⁽¹⁾

Рисунок 7 – Распределение параметра l по каналам сети.

Рассматриваемая сеть имеет 4 канала, для которых:

 

1 канал:   l₁₂ =  g₁₂⁽¹⁾ + g₂₁⁽²⁾ = 65.625 + 1120 = 1176.625    .                                                       

 

2 канал:   l₂₃ =  g₂₃⁽¹⁾ + g₃₂⁽²⁾ = 75 + 1040 = 1115    .

3 канал:   l₃₄ =  g₃₄⁽¹⁾ + g₄₃⁽²⁾ + g₄₁⁽¹⁾ + g₁₄⁽²⁾ = 56.25 + 1200 + 75 + 1200 = 2531.25    .

4 канал:   l₁₃ =  g₄₁⁽¹⁾ + g₁₄⁽²⁾ = 75 + 1200 = 1275    .

 

Общее значение величины l определяется как сумма всех l_i, т.е. используется формула:

.           (1.11)                             

Определим величину средней длины пути  по формуле:

.                                                                                              (1.12)

1.6 Определение оптимального распределения канальных емкостей

Определяем оптимальное распределение канальных емкостей C_i, . Расчет канальных емкостей выполняется для ряда коэффициентов загрузки r. Рассчитанные величины l_i могут служить основой для предварительной оценки величины каждой канальной емкости. Если в качестве канальной емкости взять величину, пропорциональную l_i, то коэффициент загрузки каналов в этом случае будет составлять 100%. При изменении маршрута следования сообщений такая сеть может оказаться неработоспособной, так как величины l_i «жестко привязаны» к определенному пути следования сообщений. Для того чтобы сеть была работоспособной необходимо обеспечить минимальную загрузку каждого канала. Уровень загрузки определяется коэффициентом загрузки r. Перед проведением расчетов оптимального распределения канальной емкости для каждого канала, необходимо предварительно рассчитать величину общей распределяемой канальной емкости. Расчет производится на основании следующих формул:

,                                                                                                                                                  (1.13)

где m - интенсивность потока обслуживания, 1/бит.

Тогда общая емкость сети вычисляется по формуле:

,                                                                                                                              (1.14)

где ρ = 0.1 ÷ 0.9 - Коэффициент загрузки, определяет уровень загрузки.                           

Рассчитаем значение общей емкости сети при r = 0,1 ÷ 0.9:

 .                                                                            

 .

 .

 .

 .

 .

 .

 .

 .

Общая емкость  С  будет распределяться по V каналам, согласно  соотношению:

   .                                                                   (1.15)

Рассмотрим канал 1:

При ρ = 0.1:

                                                                                                    

  

µ =     

                        

Далее выполняются расчеты времени задержки сообщений по формуле:

                                                                         (1.16)

Рассчитаем  время задержки передачи сообщений для канала при r = 0,1:

                           

При ρ = 0.2:

   

  

При ρ = 0.3:

   

  

При ρ = 0.4:

   

  

При ρ = 0.5:

   

  

При ρ = 0.6:

   

  

При ρ = 0.7:

   

  

При значениях ρ = 0.8÷0.9 условие  < 1. не выполняется, будут появляться отрицательные значения и в этом случае можно говорить о перегрузке в сети.

1.262 · 0.8 = 1.0096

1.0096 > 1

При ρ = 0.8:

   

  

При ρ = 0.9:

   

  

Вычисления для каналов 2,3,4 производятся аналогично, результаты сведем в таблицу 1.7.

Номер канала	Максимальная величина расчетной канальной емкости/задержки в канале		Расчетная канальная емкость и величина задержки при коэффициенте загрузки канала r , 1/c
			0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
	Мбит/c	Бит/c
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	4.0	4069831.499	4069831.499	1999559.379	1309468.672	986524.7864	757396.107	619377.9638	520793.5784	446855.2891	389347.7314
		0.005567659	0.000106135	0.000248104	0.000447737	0.000718157	0.001256657	0.002291794	0.005567659	-0.07728441	-0.00614633
2	4.0	3950147.734	3950147.734	1934819.404	1263043.294	948670.149	725622.4066	591267.1846	495299.1688	423323.1572	367341.8147
		0.005719457	0.000109029	0.000254868	0.000459944	0.000737737	0.001290919	0.002354279	0.005719457	-0.07939152	-0.006313905
3	6.3	6278621.672	6278621.672	3242101.989	2229928.762	1756258.924	1420190.18	1217755.535	1073159.359	964712.2283	880364.4594
		0.003795987	0.000072362	0.000169155	0.000305263	0.000489634	0.000856779	0.001562528	0.003795987	-0.052691926	-0.004190521
4	4.3	4255805.141	4255805.141	2100732.353	1382374.757	1046202.729	807688.6808	664017.1616	561394.6478	484427.7627	424564.6296
		0.005348582	0.000101959	0.000238341	0.000430119	0.000689899	0.00120721	0.002201617	0.005348582	-0.074243422	-0.005904484

Таблица 1.7 – Расчет оптимального распределения канальных  емкостей и задержки в канале.

Общая задержка сети рассчитывается по формуле:

                                                                                                                                                      (1.17)

Рассчитаем общую задержку сети при ρ=0.1

При ρ=0,2

Для остальных значений коэффициента загрузки рассчитанные значения задержки в сети представлены в таблице 1.8.

Таблица 1.8.

r	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
T,c	1,15816·10-4	2,70733·10-4	4,88575·10-4	7,83661·10-4	1,371277·10-3	2,50083·10-3	6,075488·10-3

Далее с использованием рассчитанных значений величины задержки в каждом канале строим график функциональной зависимости , где - общее время задержки в сети. В качестве аргумента для построения функции берется ряд значений .

Рисунок 8 – График распределения общего времени задержки в сети от коэффициента             загрузки канала   

Из графика видно, что с ростом коэффициента загрузки канала меняется время задержки передачи сообщений в сети, т.е. эффективность сети падает, а именно, при значении =0,7 максимальное время задержки передачи сообщений, при последующих значениях (=0.8÷0.9) график будет уходить в отрицательные значения оси Т . Для приемлемой работы сети необходимо, чтобы задержка по каналам составляла Т=. При значении коэффициента =0.1 у нас в сети будет самая минимальная задержка, порядка Т=, что не будет удовлетворять нормам сети.  

Таким образом мы можем сказать, что ни один из четырёх каналов нашей