Расчет времени двойного оборота сигнала сети (PDV).

Соблюдение многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet, гарантирует корректную работу сети (естественно, при исправном состоянии всех элементов физического уровня).

При любом случайном методе управления обменом, использующем детектирование коллизии (в частности, при CSMA/CD), возникает вопрос о том, какой должна быть минимальная длительность пакета, чтобы коллизию обнаружили все начавшие передавать абоненты. Ведь сигнал по любой физической среде распространяется не мгновенно, и при больших размерах сети (диаметре сети) задержка распространения может составлять десятки и сотни микросекунд. Кроме того, информацию об одновременно происходящих событиях разные абоненты получают не в одно время. С тем чтобы рассчитать минимальную длительность пакета, следует обратиться к рис. 3.

 

Рис. 3. Расчет минимальной длительности пакета

 

Пусть L – полная длина сети, V – скорость распространения сигнала в используемом кабеле. Допустим, абонент 1 закончил свою передачу, а абоненты 2 и 3 захотели передавать во время передачи абонента 1 и ждали освобождения сети.

После освобождения сети абонент 2 начнет передавать сразу же, так как он расположен рядом с абонентом 1. Абонент 3 после освобождения сети узнает об этом событии и начнет свою передачу через временной интервал прохождения сигнала по всей длине сети, то есть через время L/V. При этом пакет от абонента 3 дойдет до абонента 2 еще через временной интервал L/V после начала передачи абонентом 3 (обратный путь сигнала). К этому моменту передача пакета абонентом 2 не должна закончиться, иначе абонент 2 так и не узнает о столкновении пакетов (о коллизии), в результате чего будет передан неправильный пакет.

Получается, что минимально допустимая длительность пакета в сети должна составлять 2L/V, то есть равняться удвоенному времени распространения сигнала по полной длине сети (или по пути наибольшей длины в сети). Это время называется двойным или круговым временем задержки сигнала в сети или PDV (Path Delay Value). Этот же временной интервал можно рассматривать как универсальную меру одновременности любых событий в сети.

Стандартом на сеть задается как раз величина PDV, определяющая минимальную длину пакета, и из нее уже рассчитывается допустимая длина сети. Дело в том, что скорость распространения сигнала в сети для разных кабелей отличается. Кроме того, надо еще учитывать задержки сигнала в различных сетевых устройствах.

В данном дипломном работе для соединения рабочих станций с концентратором и соединения концентратора с коммутатором используем кабель категории 5. Он был специально разработан для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. Большинство высокоскоростных стандартов ориентируются на использование витой пары категории 5. На этом кабели работают протоколы со скоростью передачи 100 Мбит/с – Fast Ethernet, Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с

Для кабеля категории 5 задержка на 1 м. кабеля составляет 0,55 битовых интервала, а для оптоволоконного сегмента задержка на 1 м. составляет 0,1 битовых интервала. Задержка на концентраторе составляет 140 битовых интервала.

Теперь можно рассчитать значение PDV для максимального участка исходной сети. На нём время двойного оборота сигнала будет наибольшим. Данное значение и будет определять критическое время оборота сигнала для нашей сети.

Рис.4. Максимальный участок не модернизированной сети

 

Расчет исходной сети:

 

o Задержка начального сегмента 100Вase-T: 15,3 bt.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 50 * 1,1 = 55 bt.

o Концентратор 1 класса: 140 bt.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 40 * 1,1 = 44 bt.

o Коммутатор не вносит задержек.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 50 * 1,1 = 55 bt.

o Концентратор 1 класса: 140 bt.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 70 * 1,1 = 77 bt.

o Задержка конечного сегмента: 165 bt.

 

Сумма задержки равна 691,3 bt > 512 bt, это говорит о том, что сеть некорректна.

Для приведения сети к корректной структуре концентраторы заменим коммутаторами.

 

Рис.5. Максимальный участок модернизированной сети

 

Расчет модернизированной сети:

 

o Задержка начального сегмента 100Вase-T: 15,3 bt.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 50 * 1,1 = 55 bt.

o Коммутатор не вносит задержек.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 40 * 1,1 = 44 bt.

o Коммутатор не вносит задержек.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 50 * 1,1 = 55 bt.

o Коммутатор не вносит задержек.

o Сегмент кабеля 100Вase-TХ: 70 * 1,1 = 77 bt.

o Задержка конечного сегмента: 165 bt.

 

Сумма задержки равна 411,3 bt < 512 bt, что говорит о том, что сеть корректна.