Протоколы передачи данных нижнего уровня. Управление доступом к передающей среде

ГРОЗНЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТИТЕТ

Кафедра «»

 

 

 

 

 

 

по дисциплине:

«Информационные сети и телекоммуникации»

 

на тему:

«Протоколы передачи данных нижнего  уровня.

Управление доступом к передающей среде».

 

 

 

 

                                                                  Подготовил(а):

                                                                         Студентка: ________________

                                                                  Очного отделения, 4 курса

  Специальность: _____________

 

   

 

 

                                                                             Принял(а):   ________________

 

 

 

 

Грозный

2012г.

Содержание

1. Введение (1-2 стр)

2. Основная часть

1. Теоретическая часть (15-20стр)
2. Расчетная часть (задание) (8-10 стр)

3. Заключение(1-2 стр)

4. Список использованной литературы(1-2 стр)

Теоретическая часть: Модель взаимодествия открытых систем OSI.

Задание:

I. Протоколы передачи данных нижнего уровня. Управление доступом к передающей среде.

Существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями абонентских систем сети, реализующие при этом те или иные методы доступа к передающей среде. Эти процедуры называют протоколами передачи данных (ППД). Речь идет о ППД, которые относятся к категории линейных (канальных) протоколов, или протоколам управления каналом. Такое название они получили, потому что управляют потоками трафика (данных пользователя) между станциями на одном физическом канале связи.  Это также протоколы нижнего уровня, так как их реализация осуществляется на нижних уровнях семиуровневой эталонной модели.

Один из широко распространенных подходов к управлению каналов связи  основан на использовании  протокола  типа «первичный/вторичный» или «главный/подчиненный», когда первичный (главный) узел системы определяет для всех других узлов (вторичных, подчиненных), подключенных к каналу, порядок (очередность) обмена данными.

ППД типа «первичный/вторичный» могут быть реализованы на основе нескольких технологий, образующих две  группы: с опросом и без опроса.

Задание 1.1.

Оценить Т_{р max} – максимальное время реакции на запрос абонента сети, в которой реализуется ППД (метод доступа в сеть) типа «первичный/вторичный», с циклическим опросом, если известно:

М – количество активных абонентов в сети, т.е. абонентов, готовых немедленно передать запрос на предоставление услуг, но вынужденных ожидать своей очереди;

Т_опр –   время опроса одного абонента, т.е. время на передачу сигнала опроса от центра управления сетью (ЦУС) к абоненту и получение от него ответа о готовности передачи запроса на обслуживание в центре  обработки информации (ЦОИ);

V_им – пропускная способность информационной магистрали между ЦУС и ЦОИ;

Е_к1 – длина кадра – запроса на обслуживание (для всех абонентов принимается одинаковый;

Т_оз – время обработки запроса в ЦОИ (принимается одинаковым для всех абонентов);

Е_к2 – длина кадра, передаваемого от ЦОИ  абоненту и содержащего результаты обработки запроса в ЦОИ (принимается одинаковой для всех абонентов).

Обработка запроса абонентов  осуществляется последовательно: в каждом цикле сначала полностью обслуживается запрос первого абонента, затем – второго и т.д.;  после этого начинается новый цикл.

Время на передачу информации между узлами сети определяется емкостью передаваемой информации (временем на передачу сигнала от одного узла сети к другому пренебрегаем).

Таблица 1.1.

Номер варианта	Данные задания
	М	Топр, с	Vим, бит/с	Ек1 ,бит	Тоз, с	Ек2 , бит
1	10	2	9260	4030	1	8067
2	8	2	9248	4230	1	8461
3	9	2	9190	4160	2	8310
4	13	2	9640	4080	1	8167
5	10	2	9650	4070	1	8145
6	12	2	9250	4030	1	8074
7	9	2	9290	4010	1	8014
8	14	2	9250	3960	1	7943
9	16	2	9400	4120	1	8243
10	11	2	9250	4040	1	8098
11	14	2	9750	4180	1	8376
12	13	2	9287	4060	1	8130
13	10	2	9260	4060	1	8114
13	12	2	9250	4050	1	8172

 

Т_{р max} = М × (Т_опр + Е_к1/V_им + Т_оз + Е_к2/V_им) = М + Т_{р min}

Т_{р max} = 12 × (2 + 4050/9250 + 1 +8172/9250) =12 + Т_{р min}

Т_{р max} =12 × (2 +0,44 +1 +0,88) = 12 + Т_{р min;}      Т_{р max} = 51,84 (с)

Т_{р min}  = Т_{р max} – 12 = 39,84 (с)

Задание 1.2.

Оценить Т_{р max} при тех же исходных данных, что и в задании 1.1., но для другого ППД, а именно: ППД типа «первичный/вторичный» без опроса.

В соответствии с принятым ППД  из запросов абонентов в ЦУС  формируется очередь, которая «рассасывается»  по принципу «первый пришел – первым обслужен». Для первого поступившего в ЦУС запроса время обслуживания будет минимальным:

 

Т_{р. min} = Т_опр + Е_к1/V_им + Т_оз + Е_к2/V_им = 2 + 4050/9250 + 1 +8172/9250 = 4,32 (с);

 

Максимальное время  реакции на запрос будет для абонента, запрос которого оказался последним в очереди.

Следовательно,

Т_{р. max} = Т_опр + Т_{оч max} + Е_к1/V_им + Т_оз + Е_к2/V_им = Т_{р. min} + Т_{оч max}

 

где Т_{оч max} – максимальное время пребывания запроса на обслуживание очереди, причем

Т_{оч max} = (М – 1)× ( Т_{р. min} – Т_опр) = (12 – 1)∙(4,32 – 2) = 25,52 (с);

тогда

Т_{р. max} =  Т_{р. min} + Т_{оч max}

 

Т_{р. max} = Т_опр + Т_{оч max} + Е_к1/V_им + Т_оз + Е_к2/V_им = Т_{р. min} + Т_{оч max}

Т_{р. max} = 2 + 25,52 + 0,44 + 1 + 0,88 = 4,32 + 25,52

Т_{р. max} = 29,84 (с)

Задание 1.3.

По условиям заданий 1.1 и 1.2 найти максимально допустимое число активных абонентов в сети, если задано допустимое время реакции на запрос Т_{р. доп} = 60с.

По условиям задания 1.1.:

. ,

По условиям задания 1.2.:

Т_{р. доп} = Т_{р. min} + Т_{оч max} = (М – 1) × ( Т_{р. min} – Т_опр);

 

60 =4,32 +25,52 = (12 –  1) × (4,32 – 2);

60 =29,84=25,52;

 

Отсюда    ;

II. Протоколы передачи данных и методы доступа к передающей среде в ЛВС.

 

Типичными методами доступа  к передающей среде в современных  ЛВС являются:

• множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD), иначе называемый методом доступа Ethernet, так как именно в этой сети он получил наибольшее распространение;
• маркерное кольцо (метод доступа Token Ring);
• маркерная шина (метод доступа Arcnet).

Задание 2.1.

Найти максимально допустимое расстояние S_max между наиболее удаленными станциями локальной сети Ethernet, если известны величины:

Е_п.min – минимальная длина пакета (кадра);

V_к – скорость передачи данных по коаксиальному кабелю (передающей среде в сети);

V_с – скорость распространения сигнала в передающей среде;

Т_п ³ Т_с.max, т.е. время передачи пакета  (Т_п) должно быть более чем вдвое больше, чем время распространения сигнала (Т_с.max) между наиболее удаленными станциями в сети.

Условие Т_п ³ Т_с.max означает, что от длины пакета решающим образом зависит общая протяженность сети, в которой реализован метод доступа CSMA/CD.

Очевидно, что

 

Таблица 2.1

Последняя цифра студ. билета	Данные задания
	Еп.min, бит	Vк, Мбит/с	Vс, км/с
1	520	15	55
2	493	15	55
3	730	15	55
4	516	15	55
5	512	15	55
6	547	15	55
7	519	15	55
8	537	15	55
9	520	15	55
10	513	15	55
11	547	15	55
12	524	15	55
13	546	15	55
образец	519	15	55

 

 

S_max = V_с  × Т_с.max

или

S_max £ 0,5 × V_с  × Т_п

    => Т_п =Е_п.min/ V_к

S_max £ 0,5 × V_с  (Е_п.min/ V_к)

 

Т_п =519/15×10⁶=34,6×10^-6 (с)

Т_п =2∙Т_с.max

Т_с.max= Т_п/2=34,6×10^-6/2=17,3×10^-6 (с)

 

S_max = 55× Т_с.max=55×10³× 17,3×10^-6 =951,5×10^-3 (м)

 

S_max £ 0,5×55×10³× 34,6×10^-6 (м)

S_max £ 951,5×10^-3 (м)

 

951,5×10^-3 = 951,5×10^-3 (м)

 

Задание 2.2.

Определить максимальное время реакции на запрос пользователя  (Т_р.max) в локальной сети с кольцевой топологией, где реализуется ППД типа «маркерное кольцо» без приоритетов, если заданы величины:

N_р.с – число рабочих станций в сети;

V_с – скорость распространения сигнала по коаксиальному кабелю (передающей среде);

Т_з – время задержки маркера с кадром в одном узле (рабочей станции) сети;

S_к – длина кольцевого моноканала;

Е_к – общая длина маркера и кадра;

V_к – скорость передачи данных моноканалу.

 

Все абоненты сети активные, т.е. каждый из них готов к передаче своего кадра и выполняет эту  операцию, когда подходит его очередь.

Время реакции на запрос пользователя – это промежуток времени между моментом готовности подать запрос в сеть (т.е. готовности передать кадр в моноканал)  и моментом получения ответа на запрос (т.е. возвращения отправленного кадра, что является подтверждением в получении этого кадра адресатом).

Следовательно,

Т_{р. max} = Т_ож.max + Т_обсл,

где

Т_ож.max – максимальное время ожидания подачи запроса (кадра) в моноканал;

Т_обсл – время собственно обслуживания запроса.

Очевидно, что

Т_ож.max = (N_р.с – 1)Т_об,

 

где Т_об – время, в течение которого маркер вместе с кадром совершает полный оборот в моноканале. Составляющими этого времени будут:

Т_с – время распространения сигнала в передающей среде через весь моноканал;

Т_к – время передачи кадра через весь моноканал;

Т_оз – время суммарное время задержки передаваемого по кольцу кадра в узлах сети.

Так как

Т_с = S_к / V_с;

Т_к = Е_к / V_к;

Т_сз = N_р.с × Т_з ,

то 

Т_об = S_к / V_с +  Е_к / V_к + N_р.с × Т_з;

тогда

Т_ож.max = (N_р.с – 1)Т_об

 

Можно считать, что Т_обсл = Т_об, поэтому

Т_р.max = Т_ож.max + Т_об

 

Таблица 2.2.

Номер варианта	Данные задания
	Nр.с	Vс, км/с	Тз, мкс	Sк, км	Ек, байт	Vк , Мбит/с
1	10	49945	1465	11,6	505	2,9
2	11	49956	1479	11,5	505	3.0
3	15	49916	1436	11,7	505	1.9
4	14	49879	1456	11,5	505	2.1
5	11	49957	1478	11,6	505	3.0
6	12	49949	1474	11,7	505	3,1
7	11	49937	1476	11,5	505	3,1
8	13	49832	1437	11,6	505	2,8
9	14	49834	1478	11,5	505	2,8
10	15	49934	1476	11,7	505	3,1
11	11	49884	1436	11,7	505	2,8
12	12	49913	1457	11,6	505	2,9
13	13	49932	1476	11,7	505	3,0
образец	15	49934	1491	11,7	505	3,1