2.6. Расчет характеристик сети.

Пусть: Сеть 100Base ТХ с четырьмя хабами:

Суммируются следующие задержки:

- поля адаптеров

- два кабельных сегмента по 100 м и провод между повторителями – 5 м;

Задержка для кабеля: (100+100+50+50+5)*1,112= 327,96 bt, где 1,112 коэффициент задержки для кабеля 5 категории;

4 хаба 4*38=152 bt, где 38 – коэффициент для хаба;

Итого: 327.96+152=479.96 < 512 bt (для сети Ethernet).

Расчет надежности сети

Проектируемая ЛВС монтируется на основе готовых изделий, и время наработки на отказ берется из данных предоставляемых производителями оборудования.

Под надежностью элемента (системы) понимают его способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях. Изменение состояния элемента (системы), которое влечет за собой потерю указанного свойства, называется отказом. Системы передачи относятся восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.

Одно из центральных положений - теории надежности состоит в том, что отказы рассматривают в ней как случайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) до его первого отказа является случайной величиной, называемой "время безотказной работы". Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0...t. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна

р(t) = 1 – q(t).

Мерой надежности элементов и систем, является интенсивность отказов l(t), представляющая собой условную плотность вероятности отказа в момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями l(t) и р(t) существует взаимосвязь

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов

Оценим надежность нашей системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть p1(t), p2(t),…, pr(t)- вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0...t, r - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов

где  - интенсивность отказов системы, ч-1;

- интенсивность отказа i-го элемента, ч-1.

Среднее время безотказной работы системы tcр.сист., ч, находится по формуле

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициент готовности

где tср - среднее время восстановления элемента (системы).

Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Методика расчета основных характеристик надежности ЛВС состоит в следующем: расчет интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ тракта.

В соответствии с выражением интенсивность отказов ЛВС, ч-1, определяют как сумму интенсивностей отказов узлов сети (VPN маршрутизатор, три сервера, 10 рабочих станций) и кабеля

где  - интенсивности отказов РС, маршрутизатора, сервера, одного метра кабеля соответственно, ч-1;

- количество РС, маршрутизаторов, серверов

L - протяженность кабеля, км.

Определяем по справочникам и условиям эксплуатации значения для отдельных устройств.

Вычислим среднее время безотказной работы ЛВС по формуле

Вероятность безотказной работы ЛВС в течение заданного промежутка времени t1=24 ч (сутки), t2 = 720 ч (месяц) при 2,69•10-4 ч-1 находят по формуле:

При t = 24 ч (сутки)

При t =720 ч (месяц)

Расчет полезной пропускной способности сети

Следует различать полезную и полную пропускную способность. Под полезной пропускной способностью понимается скорость передачи информации, объем которой всегда несколько меньше передаваемой информации, так как каждый передаваемый кадр содержит служебную информацию, гарантирующую его правильную доставку адресату.

Рассчитаем теоретическую полезную пропускную способность Fast Ethernet без учета коллизий и задержек сигнала в сетевом оборудовании.

Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Так как доля служебной информации всегда одна и та же, то, чем меньше общий размер кадра, тем выше «накладные расходы». Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт (без преамбулы и стартового байта), а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Сам размер кадра меняется от 46+18=64 байт до 1500+18=1518 байт. Поэтому для кадра минимальной длины полезная информация составляет всего лишь 46/64=0,72 от общей передаваемой информации, а для кадра максимальной длины 1500/1518=0,99 от общей информации.

Чтобы рассчитать полезную пропускную способность сети для кадров максимального и минимального размера, необходимо учесть различную частоту следования кадров. Естественно, что, чем меньше размер кадров, тем больше таких кадров будет проходить по сети за единицу времени, перенося с собой большое количество служебной информации.

Так, для передачи кадра минимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 72 байта, или 576 бит, потребуется время, равное 576 bt, а если учесть межкадровый интервал в 96 bt, то получим, что период следования кадров составляет 672 bt. При скорости передачи в 100 Мбит/с это соответствует времени 6,72 мкс. Тогда частота следования кадров, то есть количество кадров, проходящих по сети за 1 секунду, составит 1/6,72 мкс = 148 810 кадр/с. При передаче кадра максимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 1526 байт или 12 208 бит, период следования составляет 12 208 bt + 96 bt=12 304 bt, а частота кадров при скорости передачи 100 Мбит/с составит 1/123,04 мкс=8127 кадр/с.

Зная частоту следования кадров f и размер полезной информации VП в байтах, переносимой каждым кадром, нетрудно рассчитать полезную пропускную способность сети:

ПП (бит/с)=VН * 8 * f.

Для кадра минимальной длины (46 байт) теоретическая полезная пропускная способность равна ППТ1= 148 810 кадр/с = 54,76 Мбит/с, что составляет лишь немногим больше половины от общей максимальной пропускной способности сети.

Для кадра максимального размера (1500 байт) полезная пропускная способность сети равна ППТ2= 8127 кадр/с = 97,52 Мбит/с.

Таким образом, в сети Fast Ethernet полезная пропускная способность может меняться в зависимости от размера передаваемых кадров от 54,76 до 97,52 Мбит/с.