8.4. Оценка пропускных способностей каналов связи
В соответствии с принятыми выше предельными значениями нагрузочных параметров положим теперь, что каждое образовательное учреждение один раз в неделю вводит в информационную систему все оценки (по всем дисциплинам и по всем классам), полученные всеми учениками в течение прошедшей недели. При этом будем считать, что ввод оценок осуществляется в течение 6 дней по 10 часов в день, т.е. период ввода оценок составит:
.
Процесс ввода оценок предполагает формирование двух потоков данных в каналах связи:
поток таблиц оценок от сервера БД к ОУ (хотя, на самом деле, для ввода оценок в базу данных вовсе не обязательно всякий раз считывать таблицы оценок; с другой стороны, поскольку расчеты на детерминированных моделях ориентируются на наихудшие условия функционирования информационной системы, такое предположение вполне оправдано, что позволит получить гарантированно верхние оценки);
поток транзакций с оценками от ОУ к серверу БД.
Для учета накладных сетевых расходов, связанных с необходимостью передачи дополнительных данных в виде заголовков передаваемых пакетов, положим, что эти расходы составляют 20% от объема передаваемых данных. Тогда объем передаваемых данных составит:
от сервера БД к ОУ:
;
от всех ОУ к серверу БД:
g2 = 1,2 (оценки в день на 1 ученика) * 1000 (учеников в одном ОУ) * 1000 (максимальное количество ОУ, подключенных к серверу БД) * 6 (дней в неделю) * 150 (байт для одной оценки) * 1,2 (накладные сетевые расходы в 20%) = 1296 Мбайт =10,4 Гбит.
Отсюда интенсивности потоков данных:
от сервера БД к ОУ:
;от всех ОУ к серверу БД:
.
Тогда пропускная способность канала связи КСс сервера БД должна удовлетворять условию:
.
Полагая, что поток данных равномерно распределяется между всеми N образовательными учреждениями, получим требования к пропускной способности каналов КСi (i =1,…,N):
.
Отметим, что кроме рассмотренных потоков данных к серверу БД и к ОУ могут существовать другие потоки, например запросы к серверу БД от вышестоящих органов управления образованием, потоки учебно-методического характера и т.п. Полагая, что эти дополнительные потоки создают примерно такую же нагрузку, как и рассмотренные потоки данных, окончательно получим:
;
.
Таким образом, можно сделать следующий вывод.
При введенных и использованных выше предположениях о нагрузке, создаваемой в рассматриваемой интегрированной информационной системе, в качестве каналов связи КСi ОУ со средой передачи данных могут использоваться обычные коммутируемые линии связи телефонной сети общего пользования, построенные на основе модемной связи с пропускной способностью не менее 4,8 кбит/с, что не вызывает никаких проблем.
Требования к пропускной способности канала связи КСс сервера БД, естественно, более высокие и могут быть выполнены при условии использования выделенного телефонного канала с применением технологии ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line – асимметричные цифровые абонентские линии). Эта технология рассчитана на высокоскоростную передачу данных на относительно небольшое расстояние по витой паре, соединяющей компьютер (сервер БД) с ближайшей АТС с использованием специальных ADSL-модемов, подключаемых к обоим концам линии между сервером и АТС. При этом, ADSL-модемы образуют три канала: быстрый канал связи для передачи данных из сети в сервер, менее быстрый канал связи для передачи данных от сервера в сеть и простой канал телефонной связи для передачи обычных телефонных разговоров. Передача данных в таком канале связи может выполняться со скоростью от 1,5 до 6 Мбит/с в одном направлении и со скоростью от 16 кбит/с до 1 Мбит/с – в обратном направлении. В обоих случаях конкретное значение скорости передачи данных зависит от длины и качества телефонной линии.
Кроме абонентских окончаний телефонных сетей для скоростного доступа в Internet может применяться абонентское окончание кабельного телевидения с помощью специальных кабельных модемов, обеспечивающих пропускную способность канала связи до 10 Мбит/с в одну и до 30 Мбит/с – в другую сторону. При этом достигается высокое качество передаваемых сигналов.
В заключение рассмотрим другой вариант организации передачи оценок в сервер БД. Положим теперь, что каждое образовательное учреждение вводит в информационную систему все оценки не один раз в неделю, а один раз в 2 недели, т.е. вдвое реже, но при этом и вдвое больший объем данных. Тогда период ввода при тех же предположениях (12 дней по 10 часов в день) составит:
.
Объем передаваемых данных:
от сервера БД к ОУ:
(очевидно, что таблицы оценок передаются один раз, т.е. объем передаваемых данных от сервера БД к ОУ не изменится);
от всех ОУ к серверу БД увеличится вдвое, поскольку вводятся все оценки за 2 недели:
=
1,2 (оценки в день на 1 ученика) * 1000 (учеников
в одном ОУ) * 1000 (максимальное количество
ОУ, подключенных к серверу БД) * 12 (дней
в неделю) * 150 (байт для одной оценки) *
1,2 (накладные сетевые расходы в 20%) = 20,8
Гбит.
Соответственно интенсивности потоков данных:
от сервера БД к ОУ:
;
от всех ОУ к серверу БД:
.
Окончательно, с учетом дополнительных потоков данных, получим требования к пропускным способностям каналов связи:
;
.
Таким образом, если увеличивать период ввода оценок, уменьшаются требования к пропускным способностям каналов связи, что обусловлено уменьшением потока таблиц оценок за единицу времени (каждая таблица оценок перекачивается в ОУ один раз за период ввода оценок). Однако это же ведет к снижению оперативности получаемой информации, а, следовательно, и к снижению ее ценности. В то же время, уменьшение периода ввода оценок (например, увеличение частоты ввода с одного раза в неделю до одного раза в день) приводит к значительному увеличению потока данных, передаваемых между сервером БД и ОУ, и, как следствие, к необходимости увеличения пропускных способностей каналов связи, т.е. к удорожанию системы.
На рис. 8.2 показана зависимость требуемой пропускной способности КС сервера БД от периода ввода оценок.
Рис. 8.2. Зависимость пропускной способности канала связи БД от периода ввода данных