Системы доступа к компьютерным и телекоммуникационным сетям

Белорусский государственный университет 

информатики и радиоэлектроники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по курсу:

«Системы доступа к  компьютерным и

телекоммуникационным сетям»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. 600801                                       Проверил:                          Сурко А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011

Вариант 5.

 

Задание № 1

Сеть передачи данных с коммутацией пакетов  работает в режимах:

• останов с ожиданием;
• в режиме скользящего окна.

Параметры протокола  передачи данных:

• размер поля данных информационного кадра L=1500 байт;
• размер заголовка кадра L_З =40 байт;
• номинальная битовая скорость передачи в сети С =1000 Мбит/с;
• размер кадра подтверждения (положительной квитанции) – L_ПК =20 байт;
• тайм-аут времени ожидания положительной квитанции - t_ТА =1 мкс;
• суммарная задержка обработки и распространения кадра в сети t =50 мкс;
• коэффициент ошибки в канале k_ОШ =10^-8.

Рассчитать:

• вероятность потери информационного кадра;
• вероятность потери кадра подтверждения;
• пропускную способность канала передачи данных по отношению к пользовательским данным, в случаях работы:
• по каналу без ошибок в режимах:

• останов с ожиданием;
• скользящего окна;

• по каналу с заданным коэффициентом ошибок в режимах:

• останов с ожиданием;
• скользящего окна;

• привести структурную схему сети с указанием используемого коммуникационного оборудования и алгоритм обмена информацией между оконечными элементами сети для каждого режима работы.

 

 

Решение.

 

1. Рассчитаем  вероятность потери информационного  кадра:

Р_ИК = k_ОШ * N_ИК = k_ОШ  * 8 * (L+Lз) = 10^-8*8*(1500+40) = 12*10^-5

2. Рассчитаем  вероятность потери кадра подтверждения:

Р_ПК = k_ОШ* N_ПК= k_ОШ * 8 * L_ПК = 10^-8*8*20 = 160*10^-8

3. Рассчитаем  пропускную способность канала  передачи данных по отношению  к пользовательским данным, в  случаях работы:

 

3.1. По каналу  без ошибок в режиме останов  с ожиданием.

Время передачи до приемника:

t_ПЕР = [8*(L+Lз) / С]+t = [8*(1500+40)/1000*10^-6]+50*10^-6 = 62 мкс;

Время подтверждения:

t_ПОДТВ = (8*L_ПК / С)+t = (8*20/ 1000*10^-6)+50*10^-6 = 50,16 мкс;

Общее время  передачи:

t_ОБЩ = t_ПЕР + t_ПОДТВ = 62 + 50,16 = 112,16 мкс;

Пропускная  способность канала передачи данных по отношению к пользовательским данным:

С_ПОЛЬЗ = 8*L / t_ОБЩ = 8*1500/ 112,16*10⁶ = 106,99 Мбит/с;

 

3.2. По каналу  без ошибок в режиме скользящего  окна.

Общее время  передачи:

t_ОБЩ = [8*(L+Lз+ L_ПК) / С]+2t = [8*(1500+40+20)/1000*10^-6]+2*50*10^-6 = 112,48 мкс;

За время  t_ОБЩ передается W пакетов:

W =( 2*C*t_ОБЩ +8* L_ПК) / 8*(L+Lз) = 225120 / 12320 = 18,27;

Пропускная  способность канала передачи данных по отношению к пользовательским данным:

С_ПОЛЬЗ = 8*L *W/ t_ОБЩ = 8*1500*18,27 / 112,48*10⁶ = 1949,14 Мбит/с;

 

3.3. По каналу  с заданным коэффициентом ошибок  в режиме останов с ожиданием.

Вероятность правильного приема кадра:

Р_S =1- Р_ИК / 1- Р_ПК = 1 – 62*10^-5 / 1 – 0,16*10^-5 = 0,99939;

Полезная  пропускная способность:

С_БИТ = 8*L * Р_S = 8*1500*0,99939 =11992,68 бит;

Общее время  передачи:

t_ОБЩ = [8*(L+Lз+ L_ПК) / С]+2t +t_ТА = [8*(1500+40+20)/1000*10^-6]+2*50*10^-6 + +1*10^-6= 113,483 мкс;

Пропускная  способность канала передачи данных по отношению к пользовательским данным:

С_ПОЛЬЗ = С_БИТ / t_ОБЩ = 11992,68 / 113,483*10⁶ = 105,678 Мбит/с;

 

3.4. По каналу  с заданным коэффициентом ошибок  в режиме скользящего окна.

Общее время  передачи:

t_ОБЩ = [8*(L+Lз+ L_ПК) / С]+2t +t_ТА = [8*(1500+40+20)/1000*10^-6]+2*50*10^-6 + +1*10^-6= 113,483 мкс;

Количество  передаваемых кадров:

N_К =( 1/ Р_S -1) * W + 1 = (1/0,99939 – 1) * 18,27 + 1 = 1,0112;

Пропускная  способность канала передачи данных по отношению к пользовательским данным:

С_ПОЛЬЗ = 8*L *N_К/ t_ОБЩ = 8*1500*1,0112 / 113,483*10⁶ = 106,922 Мбит/с;

 

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Напомним, что сообщением называется логически завершенная порция данных — запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл и т.д. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге — узлу назначения.

 

 

Рисунок 1 –  Схема сети передачи данных с коммутацией  пакетов.

 

 

 

 

Задание № 2

Привести  структурную схему организации  доступа к сети передачи данных по выделенной линии, указать какое  коммуникационное оборудование при  этом будет использоваться. Привести алгоритм обмена информацией между  оконечными элементами сети.

Обмен информацией  между двумя пользователями производится по выделенной линии с номинальной  битовой скоростью передачи С=1000 Мбит/с. Сеть содержит N_УК=7 узла коммутации со скоростью обработки С_УК=5000 бит/с в каждом. Для передачи используются пакеты фиксированной длины L=1500 байт, с объемом служебной информации L_З=40 байт. Средний временной интервал между пакетами t_D=10.

Определить  время, необходимое для передачи информации объемом V=20 Мбайт. Ошибки при передаче информации отсутствуют.

 

 

Решение.

 

Объем передаваемой информации:

V = 20 Мбайт = 160 Мбит;

Количество  информации, передаваемое в одном  пакете:

L_ИНФ = L – L_З = (1500 – 40)*8 = 11680 бит;

Определим количество пакетов, необходимых для передачи объема информации:

N_П = V / L_ИНФ = 160*10⁶ / 11680 = 13698,63;

Общая длительность интервалов времени между кадрами:

t_ИНТ = (N_П – 1)* t_D / С = (13698,63 – 1) * 10 / 1000*10^-6 = 0,000137 с;

Общее время передачи:

t_ПЕР = (N_П * L * 8 / С) + (N_УК * N_П * L * 8 / С_УК ) + t_ИНТ =

(13698,63 * 1500 * 8 / 1000 * 10^-6 ) 0,16438356+ (7 * 13698,63 * 1500 * 8 / 5000) 230136984+ 0,000137 = 230137,148 с;

 

Сегодня существует большой выбор выделенных каналов - от аналоговых каналов тональной  частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDN с пропускной способностью 153 и 622 Мбит/с и большое количество технологий высокоскоростной передачи данных по выделенным линиям, объединенных общим названием xDSL (Digital Subscriber Line). Наиболее распространена технология ADSL.

 

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия).

C помощью  ADSL модемов можно получать данные  со скоростью до 8 Мбит/с и передавать их со скоростью до 1,5 Мбит/с. При этом обеспечивается постоянное подключение к Интернет или корпоративной сети по обычным телефонным линиям. Скорость передачи данных по линии ADSL напрямую зависит от расстояния и состояния линии. Максимальная длина линии ADSL составляет 5400 м.        

Рисунок 2 –  Схема организации узла доступа по технологии ADSL

На рисунке 2 изображена схема подключения абонентов к сети Интернет по технологии ADSL. В узле доступа устанавливается модульный коммутатор. По мере роста числа абонентов в него добавляются необходимые модули, а пользователи приобретают только абонентские модемы. Установленные в модемах и коммутаторе разделители (Splitter), отделяют трафик Интернет от телефонного трафика, а маршрутизатор, стоящий перед коммутатором, позволяет вести подсчет трафика по каждому модему. Оборудование ADSL, размещенное на АТС, и абонентский ADSL-модем, подключаемые к обоим концам телефонной линии, образуют доступ к передаче информационных данных из общей сети в компьютер (скорость - от 1,5 Мбит/с до 8Мб/с), а также из компьютера в сеть (скорость - от 32Кбит/с до 1Мб/с). При этом у Вас есть возможность сохранить простой канал телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры.

Асимметричный характер скорости передачи данных вводится специально, т. к. удалённый пользователь Интернет обычно загружает данные из сети в свой компьютер, а в обратном направлении идут либо команды, либо поток данных существенно меньшей  скорости. Для поддержки голосовой  связи используется частотный разделитель (Splitter), который выделяет подканалы из общего канала: голосовой подканал отправляет на АТС, а высокоскоростные каналы данных направляет на маршрутизатор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание № 3

Привести  структурную схему организации  коммутируемого доступа к сети передачи данных, указать какое коммуникационное оборудование при этом будет использоваться. Привести алгоритм обмена информацией  между оконечными элементами сети.

Обмен информацией  между двумя пользователями по коммутируемой  линии производится по каналу с номинальной  битовой скоростью передачи С=64 кбит/с. Сеть содержит N_УК=8 узлов коммутации. Время обработки кадра в каждом узле коммутации составляет t_ОБР=10 мс. Определить время, необходимое для передачи информации объемом V=5000 кбайт. Ошибки при передаче информации отсутствуют.

 

 

Решение.

 

Общее время передачи:

t_ПЕР = (V / С) + (N_УК * t_ОБР) = (5000 * 10³ * 8 /64 * 10^-3 )625+ (8 * 10 * 10^-3) =    =625,08 с;

 

 

Коммутируемый доступ – это один из наиболее популярных способов доступа в интернет. Он осуществляется по коммутируемой телефонной линии, с максимальной скоростью 56 кбит/с. Организация подключения такого доступа очень проста. Пользователю необходимо иметь недорогой модем и телефонную линию.

Схема организации коммутируемого доступа к сети передачи данных представлена на рисунке 3.

 

 

 

↑

Коммутируемый доступ

 

Рисунок 3 – Схема организации коммутируемого доступа.