6 Лабораторная работа. Определение основных характеристик цифровой системы
6.1 Цель работы: определение основных характеристик цифровой системы связи путем моделирования и с помощью теоретических методов.
6.2 Подготовка к работе
6.2.1 Изучить и освоить материал об основных характеристиках цифровой системах связи.
6.2.2 Изучить инструменты системы NetCracker, необходимые для моделирования цифровой системы.
6.3 Задание к работе
6.3.1 Выполнить моделирование цифровой сети, представленной на рисунке 6.1, с заданными параметрами ПРВ трафика.
6.3.2 Определить среднюю загруженность канала связи, среднее время передачи одного пакета и величину нагрузки в сети.
6.3.3 Сравнить полученные результаты моделирования с результатами расчетов.
6.3.4 Изменить параметры ПРВ трафика таким образом, чтобы вероятность потери пакетов РВ < 0,1.
6.3.5 Выполнить моделирование цифровой сети с новыми параметрами ПРВ и на основе полученных результатов вычислить величину потерь.
6.3.6 Составить отчет о проведенных исследованиях.
6.4 Порядок выполнения работы
6.4.1 Получить задание и вариант у преподавателя.
6.4.2 Построить модель в NetCracker по пунктам, указанным в 6.5.2.
6.4.2 Получить результаты моделирования.
6.4.3 Сделать сравнительный анализ результатов, полученных расчетным путем и с помощью моделирования.
6.4.4 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить результаты моделирования, расчетов и анализ полученных данных.
6.5 Материал для предварительной подготовки
6.5.1 Теоретические сведения
Рассмотрим цифровую сеть связи на базе протокола TCP/IP, состоящую из двух персональных компьютеров (ПК) соединенных между собой через Hub (рисунок 6. 1).
Рисунок 6.1 - Простая цифровая сеть связи
При расчете характеристик такой сети необходимо знать закон распределения длин передаваемых пакетов и распределение интервалов времени между ними. Считается, что эти ПРВ известны. Тогда можно определить среднюю длину передаваемых пакетов как математическое ожидание (МО):
и средний интервал времени между двумя соседними пакетами:
В таблице 11 приведены наиболее часто используемые в цифровых системах ПРВ с их основными числовыми характеристиками.
Т а б л и ц а 11 Наиболее используемые ПРВ в цифровых системах связи
На основе величин mx и mt определяется средняя загруженность канала связи по формуле
где
-
интенсивность генерации пакетов сетевой
платой ПК. Анализ данного выражения
показывает, что загруженность линии
связи зависит как от размеров передаваемых
пакетов, так и от интенсивности их
генерации сетевой картой. Если величина
-
предельная скорость передачи данных
по линии связи, то некоторые из переданных
пакетов будут теряться с вероятностью
.
Среднее время передачи пакета по каналу связи определяется по формуле
где µ - интенсивность передачи пакетов по линии связи. Зная величины λ и µ, можно определить нагрузку в цифровой системе как Z = λ / μ .
6.5.2 Методические указания по выполнению работы
Для создания сети связи, представленной на рисунке 6.1, в браузере программы NetCracker нужно перейти на закладку «LAN workstations» и в панели устройств выбрать «PC». Разместить два ПК, как показано на рис. 10 и перейти на закладку «Hubs». В раскрывающемся списке выбрать опцию «Shared media» и из панели устройств перенести в рабочую область «Ethernet Hub». Затем в браузере перейти на закладку «LAN adapters», в раскрывающейся ветви выбрать «Ethernet» и в ней отметить фирму изготовителя «3Com Corp.». В панели устройств найти сетевую плату «Fast EtherLink 10/100 PCI» и с помощью указателя мыши переместить ее сначала на первый ПК, а затем на второй. В результате компьютеры будут иметь данную сетевую плату и возможность подключения к «Ethernet Hub». Для этого в режиме «Link devices» нужно соединить компьютеры с «Ethernet Hub» и в появившемся диалоговом окне нажать кнопку «Link». Построенная сеть связи будет иметь канал с пропускной способностью 10 Мбит/с. Будем полагать, что трафик в анализируемой цифровой системе движется от первого ПК, который обозначен как PC, ко второму – PC (2). Для этого выбирается режим «Set Traffic» и с помощью указателя мыши отмечается сначала первый, а затем второй ПК. В появившемся диалоговом окне отметим пункт «Small office» и нажмем кнопку «Edit». В новом диалоговом окне выберем экспоненциальное распределение для размеров передаваемых пакетов с МО равным 500 байт. Для моделирования интервалов времени также укажем экспоненциальную ПРВ с параметром 10-3 с.
Перед началом моделирования зададим следующую отображаемую информацию. Для линии связи в диалоговом окне «Statistical Items» отметим пункты «Average workload» и «Current utilization». Для первого ПК в аналогичном диалоговом окне отметим пункты «Transactions send» и «Average transaction length». Для второго выберем пункт «Transactions recived».
Запустим процесс моделирования сформированной схемы на некоторое время. При этом на экране будет отображаться средняя длина передаваемого пакета, средняя загруженность линии, величина текущей загрузки линии связи в процентах и общее число переданных и принятых пакетов.
6.6 Варианты заданий
Т а б л и ц а 12
-
Вариант
ПРВ размера/ПРВ интервала
Параметры ПРВ (байт/сек)
1
Равномерный/Экспоненциальный
a = 500; b = 1000/mt = 0,001
2
Экспоненциальный/ Экспоненциальный
mx = 500/ mt =0,04
3
Гамма/ Экспоненциальный
α = 50; β =4 / mt =0,001
4
Логарифмически-нормальный/ Экспоненциальный
a = 4; σ = 2/ mt =0,01
5
Вейбулла/ Экспоненциальный
m1 = 500; μ2 = 100/ mt = 0,05
6
Экспоненциальный/Равномерный
mx = 400/ a = 10-6; b = 10-3
7
Экспоненциальный/Константа
mx = 300/ a = 10-3
8
Экспоненциальный/ Экспоненциальный
mx = 600/ mt =0,001
9
Равномерный/Константа
a = 200; b = 400/ a=10-2
10
Гамма/ Экспоненциальный
α = 60; β =10 / mt =0,002
11
Экспоненциальный/
Логарифмически-нормальный
mx = 350/ a = 6; σ = 3
12
Вейбулла/Константа
m1 = 400; μ2 = 50/ mt = 0,03
13
Вейбулла/Равномерный
m1 = 300; μ2 = 80/a =100; b=300
14
Равномерный/
Логарифмический-нормальный
a = 300; b = 600/ a = 7; σ = 3
15
Экспоненциальный/ Экспоненциальный
mx = 300/ mt =0,002
6.7 Контрольные вопросы
6.7.1 Как определяется среднее время передачи пакета по каналу связи?
6.7.2 Чем определяется пропускная способность канала связи?