Методи та засоби розрахунку характеристик каналів передачі даних
Аналіз організації сучасних каналів передачі даних, вивчення їх основних характеристик. Розгляд процесу побудови моделі конкретної комп’ютерної мережі за допомогою програмного забезпечення проектування гетерогенних мереж NetCracker Professional.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 20.06.2014 |
| Размер файла | 4,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рис. 3.1. Вікно програмного пакету NetCracker
3.2 Моделювання процесів обміну даними в гетерогенної комп'ютерної мережі
Використання можливостей NetCracker для моделювання процесів обміну даними проілюструємо на прикладі. В якості прикладу розглянемо комп'ютерну мережу підприємства, яке організаційно складається з 10 відділів, розташованих на двох поверхах будівлі (рис. 3.2), і експлуатує комп'ютерну мережу. Опишемо її більш детально.
Комп'ютерна мережа головного корпусу організації включає більше 500 комп'ютерів, і організована за технологією Fast Ethernet, по специфікаціях Fast Ethernet 100 Base-FX (на оптоволокні) - між комутаторами, Fast Ethernet 100 Base-TX (на витій парі) і - Ethernet 10 Base-5 (на коаксіальному кабелі) між кінцевими хостами мережі.
Рис. 3.2. Розташування мережі в головному корпусі в пакеті NetCracker
У апаратній головного корпусу розташовані головні мережеві вузли і лінії зв'язку, які з'єднують її з іншими корпусами (рис. 3.3). До складу мережевих засобів входить маршрутизатор Cisco 2821, який з'єднує мережу через модем з міськими лініями зв'язку і комутатор Cisco Catalyst 3560G-48TS, який з'єднує всі комутатори відділів головного корпусу оптоволоконними лініями зв'язку на основі технології Fast Ethernet специфікації 100 Base-FX.
Рис. 3.3. Склад мережевих засобів апаратної головного корпусу
На першому поверсі головного корпусу розташовані серверна, IT-відділ і комп'ютерні класи (рис. 3.4). На другому поверсі - відділ планування, лабораторія, бухгалтерія і відділ маркетингу (рис. 3.5).
Рис. 3.4. Розташування мережі першого поверху в головному корпусі
Рис. 3.5. Розташування мережі другого поверху в головному корпусі
До складу мережевих засобів "серверної" входять комутатор 2950SX-48-S4 і 8 серверів на основі станції HP Proliant DL380 G5 Server (458562-421) (рис. 3.6). На кожен вид сервера з метою моделювання трафіку мережі встановлене відповідне ПЗ (рис. 3.7).
Рис. 3.6. Склад технічних засобів "серверної" головного корпусу
Рис. 3.7. Склад технічних засобів "серверної" головного корпусу
IT-відділ включає 10 робочих станцій за технологією Fast Ethernet 100 Base-TX (на витій парі), комутатор Catalyst 2950SX-48(24)-Sl і принтер (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Склад технічних засобів IT-відділу головного корпусу
До складу технічних засобів решти відділів входять комутатор Catalyst 2950SX-48(24)-Sl, принтер і робочі станції HP DC5800 MT/AK819AW по кількості згідно завдання (рис. 3.8). Локальні мережі кожного відділу організовані за технологією Ethernet 10 Base-5 (на коаксіальному кабелі) і ідентичні між собою.
З метою економії часу на проектування моделі загальна кількість кінцевих хостів з однаковими параметрами функціонування в програмному пакеті NetCracker можна представити у вигляді одного об'єкту - робочої групи (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Склад технічних засобів на прикладі комп'ютерного класу
З метою перевірки працездатності проекту мережі промоделюємо в програмному пакеті NetCracker функціонування мережі шляхом установки трафіку і перевірки завантаженості каналів зв'язку і мережевих вузлів.
Для перевірки завантаженості максимально призначимо трафік між різними хостами і відділами (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Tрафик між різними хостами і відділами
Рис. 3.11. Приклад завантаженості сегменту мережі в IT-відділі
Висновки до розділу 3
Детальний аналіз фізичної сутності та порядку використання каналів передачі даних в гетерогенних комп'ютерних мережах дозволив зробити ряд висновків:
· використання каналів передачі даних при побудові гетерогенних комп'ютерних мережах відбувається в основному в рамках структурованої кабельної системи;
· типова ієрархічна структура структурованої кабельної системи включає: горизонтальні підсистеми; вертикальні підсистеми; підсистему кампусу.
Крім того, результати аналізу побудованої моделі комп'ютерної мережі за допомогою програмного пакету проектування і моделювання гетерогенних комп'ютерних мереж NetCracker Professional дозволили зробити висновок, про те, що вибрані технології і фізичне середовище каналів передачі даних в мережі дозволяють функціонувати даній ГКМ в повному об'ємі покладених на неї функцій по обміну інформацією між хостами мережі.
Але, з метою точного розрахунку інформаційних характеристик каналів передачі даних, які були використані в запропонованій ГКМ, проведемо їх розрахунок за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення MathCAD.
Розділ 4. Дослідження характеристик каналів передачі даних на основі їх розрахунків
4.1 Спеціалізоване програмне забезпечення MathCAD
MathCAD - популярна система комп'ютерної математики, призначена для автоматизації вирішення масових математичних задач в самих різних галузях науки, техніки і освіти. Назва системи походить від двох слів - MATHematica (математика) і CAD (Computer Aided Design - системи автоматичного проектування, або САПР). Отже цілком правомірно вважати MathCAD за математичних САПР.
Сьогодні різні версії MathCAD є математично орієнтованими універсальними системами. Окрім власне обчислень, як чисельних, так і аналітичних, вони дозволяють з блиском вирішувати складні оформлювальні задачі, які насилу даються популярним текстовим редакторам або електронним таблицям. За допомогою MathCAD можна, наприклад, готувати статті, книги, дисертації, наукові звіти, дипломні і курсові проекти не тільки з якісними текстами, але і з легко здійснюваним набором найскладніших математичних формул, вишуканим графічним представленням результатів обчислень і численними "живими" прикладами. А застосування бібліотек і пакетів розширення забезпечує професійну орієнтацію MathCAD на будь-яку галузь науки, техніки і освіти.
До важливих достоїнств MathCAD відносяться також налаштування під будь-який відомий тип друкуючих пристроїв, багатий набір шрифтів, можливість використання всіх інструментів Windows, прекрасна графіка і сучасний багатовіконний інтерфейс. У версії MathCAD включені ефективні засоби оформлення документів в кольорі, можливість створення анімованих (рухомих) графіків і звукового супроводу. Тут же текстовий, формульний і графічний редактори, об'єднані з могутнім обчислювальним потенціалом. Передбачена і можливість об'єднання з іншими математичними і графічними системами для вирішення особливо складних завдань. Звідси і назва таких систем - інтегровані системи.
Система MathCAD надає собою могутній, зручний і наочний засіб опису алгоритмів вирішення математичних задач. Система MathCAD настільки гнучка і універсальна, що може надати неоціниму допомогу у вирішенні математичних задач як школяру, що осягає ази математики, так і академікові, що працює з складними науковими проблемами.
Система має достатні можливості для виконання найбільш масових символьних (аналітичних) обчислень і перетворень.
MathCAD привносить інновації і пропонує значні переваги в підвищенні продуктивності праці як для окремих інженерів, так і робочих процесів для розробки виробів і інженерних об'єктів. На відміну від спеціальних розрахункових систем і електронних таблиць, MathCAD дозволяє інженерам проектувати і документувати інженерні обчислення одночасно зі всеосяжною функціональністю прикладної математики з динамічними обчисленнями, що враховують одиниці вимірювання.
Як інтегрована система MathCAD містить наступні основні компоненти:
1. Редактор документів - редактор з можливістю вставки математичних виразів, шаблонів графіків і текстових коментарів;
2. MathConnex - системний інтегратор, що забезпечує інтеграцію MathCAD з рядом інших програмних продуктів;
3. Центр ресурсів - система управління ресурсами системи;
4. Електронні книги - електронні книги з описом типових розрахунків в різних галузях науки і техніки;
5. Довідкова система - система для отримання довідкових даних по тематичному і індексному каталогу, а також для пошуку потрібних даних по ключовому слову або фразі;
6. Швидкі шпаргалки QuickSheets - короткі приклади з мінімальними коментарями, що описують застосування всіх вбудованих операторів і функцій системи;
7. Броузер Інтернету - власний засіб виходу в Інтернет.
Системи реалізують типові і вельми обширні можливості Windows, включаючи доступність безлічі шрифтів, роботу зі всіма типами принтерів, одночасне виконання декількох різнохарактерних завдань і реалізацію технології обміну об'єктами OLE2. У режимі редагування можлива одночасна робота з рядом документів і перенесення об'єктів з одного вікна в інше.
Передбачений також імпорт будь-яких графічних зображень -- від простих і спеціальних графіків функцій до багатобарвних репродукцій художніх творів. Введені засоби анімації малюнків і відтворення відеофайлів із звуковим стереофонічним супроводом. Це разом з покращуваною візуалізацією складних розрахунків дозволяє користувачеві готувати електронні статті і книги високої якості. Починаючи з версії MathCAD 8.0, була передбачена спрощена побудова двовимірних графіків і обертання тривимірних графіків мишею.
Особливий інтерес представляють вбудовуванні в систему електронні книги, що містять довідки і приклади застосувань системи по ряду розділів математики, механіки, фізики, електротехніки і радіотехніки, а також по інтерфейсу системи. Довідки містять математичні формули і ілюстрації.
Можна виділити потрібну довідку (формулу або малюнок) і перенести її в текст документа. Бібліотеки і пакети розширень системи MathCAD - ще один щонайпотужніший засіб розширення можливостей системи і її професійної орієнтації на вирішення завдань в різних наочних областях. Особливо треба відзначити системний інтегратор MathConnex. По суті, це окреме застосування, що забезпечує використання у складі одного документа блоків з різних систем, наприклад MathCAD, Excel, MATLAB і ін. Інтеграції різних математичних і графічних систем, поза сумнівом, належить майбутнє комп'ютерної математики, і MathConnex - хороший початок цьому.
Таким чином можна виділити такі переваги MathCAD:
· Легкий в навчанні і використанні - не вимагається спеціальних знань програмування.
· Підвищує продуктивність, економлячи час проектування і скорочуючи помилки.
· Покращує перевірку і оцінку критичних розрахунків.
· Сприяє впровадженню якнайкращих методик розрахунків і повторному використанню розрахункових методик, знань і даних.
· Надає можливість повного оформлення результатів розрахунків відповідно до нормативних вимог.
· Гнучкість у вибиранні засобів обчислення.
· Сотні вбудованих функцій, додаткові бібліотеки і пакети розширення.
· Повна математична функціональність.
· Динамічні обчислення, що враховують одиниці вимірювання.
· Інтегровані стандартні математичні позначення, тексти і графіки.
· Весь зміст розрахунку може бути представлене на єдиному робочому листі.
· Легко використовувана система допомоги.
4.2 Параметри розрахунку характеристик передачі даних
Як було раніше відзначено, серед основних характеристик каналів передачі даних виділяють імовірнісні та часові характеристики.
Найбільш важливими імовірнісними характеристиками каналів передачі даних слід вважати: імовірність правильного прийому пакета даних, імовірність правильної доставки пакета даних. Проте слід зазначити, що наведені характеристики залежать від багатьох факторів та чинників, серед яких найбільш цікавими є:
· залежність імовірності правильного прийому пакета даних Рпрп(Р0) від імовірності помилки біта Р0 при фіксованій кількості біт
· залежність імовірності правильного прийому пакета даних Рпрп(n) від кількості біт при фіксованому значенні імовірності помилки біта Р0;
· залежність імовірності правильного прийому пакета даних Рпрп(Р0) для систем з виправленням помилок циклічним кодом при фіксованому значенні кількості біт.
Найбільш важливими часовими характеристиками каналів передачі даних слід вважати залежності часу доставки пакета та його математичного очікування від цілої низки параметрів: довжини каналу зв'язку, довжини пакету, пропускної здатності каналу, імовірності помилок. Найбільш важливими та цікавими є такі залежності:
· залежність часу доставки пакета від довжини каналу зв'язку при фіксованих значеннях кількості бітів;
· залежність часу доставки пакета від довжини пакету при фіксованих значеннях довжини каналу та пропускної здатності;
· залежність часу доставки пакета від пропускної здатності каналу при фіксованих значеннях довжини каналу та кількості бітів;
· залежність математичного очікування часу доставки пакета даних від довжини каналу зв'язку при фіксованих значеннях деяких параметрів;
· залежність математичного очікування часу доставки пакета даних від довжини пакета даних при фіксованих значеннях деяких параметрів;
· залежність математичного очікування часу доставки пакета даних від імовірності помилок у каналі при фіксованих значеннях деяких параметрів.
Для проведення обчислювальних експериментів визначимо порядок та послідовність використання вихідних даних та отриманих результатів. Звичайно, для різних задач вихідні дані будуть різними, тому для всіх задач встановлена наступна послідовність дій:
· постановка задачі - мета обчислювального експерименту та які параметри досліджуються;
· вихідні дані - значення деяких параметрів та формули розрахунків;
· основні результати - графік основної залежності та значення шуканого параметра;
· висновок - що дав проведений обчислювальний експеримент.
Нижче послідовно розглянуті розрахунки всіх наведених залежностей.
4.3 Розрахунок імовірнісних характеристик передачі даних
Проведемо розрахунок імовірнісних характеристик передачі даних для гетерогенної комп'ютерної мережі, яка була запропонована і змодельована у третьому розділі, виходячи з характеристик мережевих технологій, що були використані в даній мережі. Для розв'язку цієї і наступних задач будемо використовувати пакет MathCAD.
4.3.1 Імовірність прийому пакета при фіксованій кількості біт
Дослідимо залежність імовірності правильного прийому пакета даних Рпрп(Р0) при фіксованому значенні кількості біт в пакеті даних n = 400 (для мережі, яка побудована за технологією Ethernet). Знайдемо максимальне значення імовірності Р0max помилки біта Р0, при якому виконується умова Рпрп ? 0,95.
Вихідні дані:
1. n := 400, РTр(х) := 0,95.
2. Рпрп(Ро) := (1 - Pо)n.
3. Границі значення Ро виберемо в діапазоні від 0 до 0,01.
4. Виберемо границі значення Рпрп(Ро) від 0 до 1.
5. .
Результат: отримано графік (рис. 4.1), на якому по горизонтальній вісі відкладено значення Р0, вертикальна вісь - значення Рпрп(Р0), шукане значення Р0max = 0,00128225.
Висновок: при довжині пакета n = 400 бітів максимальне значення імовірності бітових помилок Р0, при якому виконується умова за імовірністю інформації Рпрп ? 0,95, дорівнює Р0 = 0,000128225.
Рис. 4.1. Графік залежності імовірності правильного прийому пакета даних від імовірності помилки біта Рпрп(Р0) при фіксованій довжині пакета n = 400 бітів
4.3.2 Імовірність прийому пакета при фіксованому значені Р0
Дослідимо залежність імовірності правильного прийому пакета даних Рпрп(n) при фіксованому значенні Р0 = 0,01. Знайдемо максимальне значення кількості біт nmax в пакеті даних, при якому виконується умова Рпрп ? 0,95.
Вихідні дані:
1. Po: = 0,01, РTр(х) := 0,95.
2. Рпрп(Ро) := (1 - Pо)n.
3. Границі значення n виберемо в діапазоні від 0 до 500.
4. Виберемо границі значення Рпрп(n) від 0 до 1.
5. .
Результат: отримано графік (рис. 4.2), на якому горизонтальна вісь - кількість бітів в пакеті, вертикальна - значення Рпрп(Р0), значення nmax = 5.
Рис. 4.2. Графік залежності імовірності правильного прийому пакета даних від довжини пакета Рпрп(n) при фіксованій імовірності помилки біта Р0 = 0,01
Висновок: при імовірності бітових помилок Р0 = 0,01 максимальне значення довжини пакета n, при якому виконується умова за імовірністю інформації Рпрп ? 0,95, дорівнює nmax = 5.
4.3.3 Імовірність прийому пакета з виправленням помилок
Дослідимо залежність імовірності правильного прийому пакета даних Рпрп(Р0) для систем з виправленням помилок циклічним кодом та систем з вирішуючим зворотним зв'язком та безперервною передачею кадрів "Повернення-на-N" при фіксованому значенні n = 400 бітів.
Знайдемо максимальне значення Р0, при якому виконується умова Рпрп ? 0,95.
До вихідних даних додамо:
1. r := 16, t := 8, P := 0,01.
2. Функція MathCAD pbinom(k,n,p) дорівнює:
.
3. Запишемо формули:
;
;
;
;
;
;
.
4. Для того, щоб знайти максимальне значення Р0, при якому виконується умова Рпрп ? 0,95, слід помістити курсор мишки над графіком та натиснути праву кнопку. У випадаючому контекстному меню вибрано команду Trace..., та мишкою вибрано потрібний графік (наприклад, Рпр(Ро)). Після цього, натискуючи клавіші управління курсором, переміщувалися по окремих точках графіку. У вікні X-Y Trace відображалася абсциса (X-Value) та ордината (Y-Value) даної точки.
Результат: отримано графік (рис. 4.3) та значення Р0max = 0,02736.
Висновок: при застосуванні в мережі для підвищення імовірності передачі даних методу "Повернення-на-N" можливо істотно знизити вимоги до перешкодостійкості каналу передачі даних. Так, заданий рівень імовірності інформації Рпрп ? 0,95 досягається при довжині пакета даних n = 400 бітів при рівні помилок у каналі P0 = 0,02736. У порівнянні з першим прикладом, де P0 = 0,000128225, це в 213 разів вище.
Рис. 4.3. Графік залежності імовірності правильної доставки пакета даних від імовірності помилки в каналі Рпр(Р0) при фіксованій довжині пакета n = 400 бітів
4.3.4 Імовірність доставки пакета з виправленням помилок
Дослідимо залежність імовірності правильної доставки пакета даних Рпрп(n) для систем з виправленням помилок циклічним кодом та систем з вирішуючим зворотним зв'язком та безперервною передачею кадрів "Повернення-на-N" при фіксованому значенні Р0 = 0,01. Знайти максимальне значення n, при якому виконується умова Рпрп ? 0,95.
До вихідних даних додамо:
1. r := 16, t := 8, P0 :=0,01.
2. Запишемо формули:
;
;
;
;
;
.
3. Знайдемо максимальне значення n, при якому виконується умова Рпрп ? 0,95 за графіком.
Результат: отримано графіки (рис. 4.4) та значення n _max = 1099 бітів.
Рис. 4.4. Графік залежності імовірності правильної доставки пакета даних від довжини пакета Рпрп(n) при фіксованій імовірності помилки в каналі P0 = 0,01
Висновок: при застосуванні для даної мережі для підвищення імовірності передачі даних методу "Повернення-на-N" можливо істотно знизити вимоги до перешкодостійкості каналу передачі даних. Так, заданий рівень імовірності інформації Рпрп ? 0,95 досягається при рівні помилок у каналі P0 = 0,01 при довжині пакета даних n = 1099 бітів. У порівнянні з другим прикладом, де n = 5 бітів, це в 219 разів більше.
4.4 Розрахунок часових характеристик передачі даних
Проведемо розрахунок часових характеристик передачі даних для гетерогенної комп'ютерної мережі, яка була запропонована у третьому розділі, виходячи з характеристик мережевих технологій, що були використані в даній мережі.
4.4.1 Залежність часу доставки пакета від довжини каналу зв'язку
Дослідимо залежність часу доставки пакета від довжини каналу зв'язку tд(L) при фіксованих значеннях n = 400 бітів, C = 9600 біт/с, V = 3•108 м/c, tд ТР:= 0.044 с. Знайдемо максимальне значення L, при якому виконується умова tд ? tд ТР.
Вихідні дані:
1. n := 400, C := 9600, tд_тр := 0,044, V := 3·108.
2. Запишемо функцію:
.
3. Границі значення х виберемо в діапазоні від 0 до 1000000.
4. Границі значення tд(х) виберемо від 0,041 до 0,0046.
5. Запишемо формулу:
.
Результат: отримано графік (рис. 4.5) та значення Lmax = 700000 м.
Висновок: час доставки пакета даних tд прямо пропорційний довжині каналу передачі даних L. При довжині пакета n = 400 бітів, пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с, максимальне значення довжини каналу передачі даних, при якому виконується умова за часом доставки пакета tд ТР ? 0,044 с, дорівнює L = 700000 м = 700 км.
Рис. 4.5. Графік залежності часу доставки пакета даних від довжини каналу передачі даних tд(L) при фіксованих довжині пакета даних n = 400 бітів та пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с
4.4.2 Залежність часу доставки пакета при фіксованій довжини каналу зв'язку
Дослідимо залежність часу доставки пакета від довжини пакету tд(n) при фіксованих значеннях L = 10000 м, C = 9600 біт/с, V = 3 108 м/c. Знайдемо максимальне значення n, при якому виконується умова tд ? 0,044 с.
Вихідні дані:
1. L := 10000, C := 9600, tд_тр := 0,044, V := 3·108.
2. Запишемо функцію:
.
3. Границі значення х виберемо в діапазоні від 0 до 425.
4. Запишемо формулу:
.
Результат: отримано графік (рис. 4.6) та значення n_max = 422 біти.
Рис. 4.6. Графік залежності часу доставки пакета даних від довжини пакета даних tд(n) при фіксованих довжині каналу зв'язку L = 10000 м та пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с
Висновок: час доставки пакета даних tд прямо пропорційний довжині пакета даних n. При довжині каналу передачі L = 10000 м, пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с, максимальне значення довжини пакета даних, при якому виконується умова за часом доставки пакета tд ТР ? 0,044 с, дорівнює n = 422 біти.
4.4.3 Залежність часу доставки пакета від пропускної здатності
Дослідимо залежність часу доставки пакета від пропускної здатності каналу tд(C) при фіксованих значеннях L = 10000 м, n = 400 бітів, V = 3 108 м/c. Знайдемо максимальне значення C, при якому виконується умова tд ? 0,044 с.
1. Вихідні дані: L := 10000, n := 400, tд_тр := 0,044, Vр := 3·108.
2. Запишемо функцію
.
3. Границі значення х виберемо в діапазоні від 0 до 10000.
4. Запишемо формулу
.
Результат: отримано графік (рис. 4.7) та значення C_min = 9098 біт/с.
Рис. 4.7. Графік залежності часу доставки пакета даних від пропускної спроможності каналу tд(C) при фіксованих довжині пакета даних n = 400 бітів та довжині каналу зв'язку L = 10000 м
Висновок: час доставки пакета даних tд експоненційно зменшується при збільшенні пропускної спроможності каналу C. При довжині пакета n = 400 бітів, довжині каналу передачі даних L = 10000 м, мінімальне значення пропускної спроможності, при якому виконується умова за часом доставки пакета tд ТР ? 0,044 с, дорівнює C = 9098 біт/с.
4.4.4 Залежність математичного очікування від довжини каналу
Дослідимо залежність математичного очікування часу доставки пакета даних від довжини каналу зв'язку Mtд(L) при фіксованих значеннях n = 400 бітів, s := 32 біти, P0 = 0,01, r := 16, C = 9600 біт/с, V = 3 108 м/c.
До вихідних даних додамо:
1. r := 16, P0 := 0,01, s := 32.
2. Запишемо формули:
,
,
,
.
Результат: отримано графік (рис. 4.8).
Висновок: при застосуванні вирішуючого зворотного зв'язку час доставки пакета даних tд значно збільшується внаслідок повторних передач (прилизно в 70 разів) та прямо пропорційний довжині каналу передачі даних L.
Рис. 4.8. Графік залежності математичного очікування часу доставки пакета даних Mtд(L) від довжини каналу зв'язку tд(L) при фіксованих довжині пакета даних n = 400 бітів, квитанції s = 32 біти, пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с, імовірності помилок у каналі P0 = 0,01 та виявляючій спроможності коду r = 16
4.4.5 Залежність математичного очікування при фіксованій довжини каналу
Дослідимо залежність математичного очікування часу доставки пакета даних Mtд(n) від довжини пакета даних при фіксованих значеннях L = 10000 м, s :=32 біти, P0 = 0,01, r := 16, C = 9600біт/с, V = 3 108 м/c.
До вихідних даних додамо:
1. r := 16, P := 0,01, s := 32.
2. Запишемо формули:
, ,
,
.
Результат: отримано графік (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Графік залежності математичного очікування часу доставки пакета даних Mtд(n) від довжини пакета даних при фіксованих довжині каналу зв'язку L = 10000 м, пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с, довжині квитанції s = 32 біти, імовірності помилок у каналі P0 = 0,01 та виявляючій спроможності коду r = 16
Висновок: при застосуванні вирішуючого зворотного зв'язку час доставки пакета даних tд значно збільшується внаслідок повторних передач (приблизно в 2000 разів) та експоненційно зростає при збільшенні довжини пакета даних n.
4.4.6 Залежність математичного очікування від імовірності помилок
Дослідимо залежність математичного очікування часу доставки пакета даних Mtд(P0) від імовірності помилок у каналі Mtд(P0) при фіксованих значеннях L = 10000 м, n = 100 біт, s := 32 біти, P0 = 0,01, r := 16, C = 9600 біт/с, V = 3 108 м/c.
У вихідних даних змінимо:
1. Pо := 0,01 на n = 100.
2. Запишемо формули:
, ,
,
.
Результат: отримано графік (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Графік залежності математичного очікування часу доставки пакета даних Mtд(P0) від імовірності помилок у каналі при фіксованих довжині каналу зв'язку L = 10000 м, пропускній спроможності каналу C = 9600 біт/с, довжині пакета даних n = 100, квитанції s = 32 біти та виявляючій спроможності коду r = 16
Висновок: при застосуванні вирішуючого зворотного зв'язку час доставки пакета даних tд експоненційно зростає при збільшенні імовірності помилок у каналі внаслідок повторних передач і досягає порядку десятків хвилин при P0 = 0,1.
Висновки до розділу 4
Проведені розрахунки імовірносних характеристик передачі даних для гетерогенної комп'ютерної мережі, яка була запропонована у третьому розділі, виходячи з характеристик мережевих технологій, що були використані в даній мережі, показали, що при застосуванні для даної мережі для підвищення імовірності передачі даних методу "Повернення-на-N" можливо істотно знизити вимоги до перешкодостійкості каналу передачі даних. Так, заданий рівень імовірності інформації Рпрп ? 0,95 досягається при рівні помилок у каналі P0 = 0,01 при довжині пакета даних n = 1099 бітів. У порівнянні з другим прикладом, де n = 5 бітів, це в 219 разів більше.
Розрахунок часових характеристик передачі даних показав, що в даній мережі час доставки пакета даних tд прямо пропорційний довжині каналу передачі даних L, прямо пропорційний довжині пакета даних n, експоненційно зменшується при збільшенні пропускної спроможності каналу C. При застосуванні вирішуючого зворотного зв'язку час доставки пакета даних tд значно збільшується внаслідок повторних передач та експоненційно зростає при збільшенні довжини пакета даних n або збільшенні імовірності помилок у каналі внаслідок повторних передач. Тобто основний висновок - запропонована модель часу доставки пакета цілком адекватна.
Висновки
Основним результатом даної роботи є дослідження і розрахунок інформаційних характеристик каналів передачі даних для гетерогенних комп'ютерних мережах.
В роботі отримані наступні результати:
· проведено аналіз організації каналів передачі даних в гетерогенних комп'ютерних мережах;
· досліджено фізичну сутність та порядок використання каналів передачі даних в гетерогенних комп'ютерних мережах;
· досліджено математичну сутність найбільш важливих інформаційних характеристик передачі даних в комп'ютерних мережах;
· розроблено модель гетерогенної комп'ютерної мережі з різнорідними каналами передачі даних за допомогою спеціального програмного забезпечення проектування і моделювання гетерогенних комп'ютерних мереж NetCracker Professional;
· проведено розрахунки інформаційних характеристик передачі даних для розробленої моделі комп'ютерної мережі за допомогою системи MathCAD.
Результати роботи можуть бути застосовані при виконанні задач моніторингу та мережеметрії комп'ютерних мереж, а також їх аналізу та оптимізації.
Список використаних джерел
1. А.Б. Семенов, С.К. Стрижаков, И.Р. Сунчелей. "Структурированные Кабельные Системы АйТи-СКС", издание 3-е. Москва, АйТи-Пресс, 2006.
2. А.Б. Семенов. "Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях". - Москва, АйТи-Пресс, 2008.
3. PC-Week № 40, 2009. Паула Мусич. Gigabit на медном кабеле.
4. Ермаков А.Е. Основы конфигурирования коммутаторов и маршрутизаторов Cisco. - М.: РГОТУПС, 2008. - 140 с.
5. Брейман А.Д. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Учебное пособие. Часть 1. Общие принципы построения сетей. Локальные Сети: МГАПИ, 2001. - 75с.
6. Бэрри Нанс. "Компьютерные сети" - М.: БИНОМ, 2004.
7. Корнеев В.В. Вычислительные системы. - М.: Гелиос АРВ, 2004.
8. Новиков Ю. "Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование". Москва, ЭКОМ, 2000.
9. Олифер В.Г., Олифер Н.А. "Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы", 2-е изд., СПб: Питер-пресс, 2002.
10. Ретана А., Слайс Д., Расс У. Принципы проектирования корпоративных IP-сетей. - Издательский дом "Вильямс", 2002. - 368 с.
11. Танненбаум Э. Архитектура компьютера. - М.: Питер, 2003.
12. Шнитман В.З., Кузнецов С.Д. Аппаратно-программные платформы корпоративных информационных систем. www.citforum.ru.
13. В.А. Игнатов Теория информации и передачи сигналов: Учебник для вузов. - 2-ое изд. - М.: Радио и связь, 1990. - 280 с.
14. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 608 с.
15. "LAN/Журнал сетевых решений". Москва, Открытые системы, январь, 2004.
16. http://www.3com.ru.
17. http://www.apс.ru.
18. http://www.cisco.ru.
19. http://www.citforum.ru. В. Олифер, Н. Олифер. Сетевые операционные системы.
20. http://www.granch.ru.
21. http://www.sibacc.nsk.su. Киселев А.Г.
22. http://www.telpro.ru.
23. Microsoft Corporation. Компьютерные сети. Учебный курс / Пер. с англ. - М.: Издательский отдел "Русская Редакция" ТОО "Channel Trading".
24. Шнитман В.З. Архитектура PowerScale. Открытые системы. №4 (18). 1996.
25. Шнитман В.З. Отказоустойчивые серверы ServerNet. Открытые системы. №3 (17). 1996.
26. Шнитман В.З. Семейство высокопроизводительных серверов RM600E. Открытые системы. №2. 1998.
27. Шнитман В.З. Серверы баз данных: проблемы оценки конфигурации системы. - М.: СУБД, №5-6. 1996.
28. Шнитман В.З. Современные высокопроизводительные компьютеры. www.citforum.ru.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Аналіз організації передачі даних по каналах комп’ютерних мереж. Фізична сутність та порядок організації їх каналів. Сутність існуючих методів доступу до каналів комп’ютерних мереж. Місце процесів авторизації доступу при організації інформаційних систем.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 12.09.2010Мультиплексування абонентських каналів. Комутація каналів на основі поділу часу. Розбиття повідомлення на пакети. Затримки передачі даних у мережах. Високошвидкісні мережі. Типи мережевих користувацьких інтерфейсів. Локалізація трафіку й ізоляція мереж.
курс лекций [225,9 K], добавлен 28.10.2013Передача даних як важливий вид документального електрозв'язку. Розгляд особливостей та основних етапів проектування середньо-швидкісного тракту передачі даних. Аналіз системи з вирішальним зворотнім зв'язком, неперервною передачею і блокуванням приймача.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 06.04.2013Поняття сигналу, їх види - аналогові і цифрові. Фізичні процеси передачі інформації. Смуга пропускання і пропускна здатність. Цифрове та логічне кодування бітових даних. Гальванічна розв’язка електричних кіл ліній передачі даних комп’ютерних мереж.
презентация [1,3 M], добавлен 18.10.2013Комп'ютерна мережа - об'єднання деякої кількості комп'ютерів до єдиного каналу передачі даних за допомогою фізичного з'єднання. Опис топологій локальних мереж. Розробка простої комп'ютерної мережі зі стандартом 10Base-2 та перевірка її працездатності.
курсовая работа [880,9 K], добавлен 14.09.2012Аналіз місця розташування комп’ютерної мережі та потреби в централізованому збереженні даних. Необхідність автоматизації. Вимоги безпеки. Проектування топології локальної мережі. Domain Name Service та Email Service. Адміністративний та інші сервери.
курсовая работа [33,7 K], добавлен 04.10.2013Поняття, сутність, призначення і класифікація комп’ютерних мереж, особливості передачі даних в них. Загальна характеристика локальних комп’ютерних мереж. Етапи формування та структура мережі Інтернет, а також рекомендації щодо збереження інформації у ній.
реферат [48,1 K], добавлен 05.12.2010Розробка структурної, функціональної та принципової електричної схеми каналу послідовної передачі даних. Моделювання каналу послідовної передачі даних. Розрахунок параметрів і часових характеристик каналу, токів і потужності та надійності пристрою.
курсовая работа [208,4 K], добавлен 20.01.2009Загальні вимоги до волоконно-оптичної системи передачі даних. Послідовність та методика інженерного розрахунку. Вибір елементної бази: оптичного кабелю, з`єднувачів та розгалужувачів, випромінювача, фотодетектора. Розрахунок параметрів цифрових ВОСП.
курсовая работа [142,4 K], добавлен 11.08.2010Характеристика організації. Аналіз вимог до комп’ютерної мережі, опис інформаційних ресурсів і служб, принципи адміністрування. Обґрунтування фізичної топології комп’ютерної мережі. Розрахунок варіантів технічних засобів комунікацій. Технічний проект.
курсовая работа [97,8 K], добавлен 11.03.2013Можливості технології синхронної ієрархії SDH по створенню транспортних мереж даних і формуванню цифрових каналів в широкому діапазоні швидкостей. Техніка комутації каналів з двоточковою топологією між користувацькими пристроями, підключеними до мережі.
реферат [158,9 K], добавлен 05.02.2015Принципи побудови й основні особливості волоконнооптичних систем передачі в міських телефонних мережах. Загальні розуміння з розрахунку принципової схеми пристрою. Методи побудови структурних схем оптичних систем передачі. Розрахунок ємностей фільтрів.
курсовая работа [251,0 K], добавлен 15.03.2014Основні терміни і поняття: складання глосарію. Сучасний рівень документних комунікацій у розвитку підприємництва. Характеристика основних каналів передачі ділової інформації. Схема еволюції комунікаційних каналів за період соціального розвитку людства.
контрольная работа [79,3 K], добавлен 10.03.2010Специфіка різних сфер застосування систем зв'язку. Структурні схеми каналів передачі інформації, перетворення інформації в кодуючому пристрої. Поняття детермінованого, недетермінованого, випадкового сигналу. Особливості передачі і збереження інформації.
реферат [286,2 K], добавлен 03.04.2010Характеристика типової системи передачі даних, яка складається з трьох компонентів: передавача, каналу передачі даних і приймача. Принцип дії каналу зв'язку. Класифікація модемів за областю застосування; за методом передачі; за конструктивним виконанням.
реферат [56,6 K], добавлен 15.01.2011Схема цифрової системи передачі інформації. Кодування коректуючим кодом. Шифрування в системі передачі інформації. Модулятор системи передачі. Аналіз роботи демодулятора. Порівняння завадостійкості систем зв’язку. Аналіз аналогової системи передачі.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.02.2013- Проектування та розрахунок параметрів кабельної мережі між населеними пунктами Радехів-Горохів-Луцьк
Характеристика системи передачі Flex Gain Megatrans. Розрахунок протяжності всіх трас, параметрів симетричного кабелю, надійності кабельної траси. Вибір волоконно-оптичного кабелю. Визначення відстані між ретрансляторами ВОЛЗ і швидкості передачі даних.
курсовая работа [770,1 K], добавлен 30.04.2013 Базові принципи, що лежать в основі технології ATM. Мережі з встановленням з'єднання. Рівень адаптації ATM і якість сервісу. Типи віртуальних каналів. Стандарти моделі АТМ, архітектура, фізичний рівень. Функції передачі сигналів і управління трафіком.
реферат [395,7 K], добавлен 05.02.2015Методи й засоби комп'ютерної обробки зображень. Розгляд двох існуючих методів покращення якості зображень, основаних на суб’єктивному сприйнятті роздільної здатності і кількості кольорів. Порівняльна характеристика вейвлет-методу та градієнтського потоку.
реферат [317,1 K], добавлен 03.12.2009Різноманітність галузей застосування систем передачі інформації і використаних каналів зв’язку. Структурна схема цифрової системи передачі інформації, її розрахунок. Розрахунки джерел повідомлень, кодеру каналу, модулятора, декодера, демодулятора.
контрольная работа [740,0 K], добавлен 26.11.2010
