2 Технологія виконання розрахункової роботи

2.1 Оформлення індивідуального завдання

2.1.1 Вихідні данні

Данні до індивідуального завдання наведені в таблицях № 1, 2, 3. Згідно з кількістю студентів в групах номера індивідуальних завдань приведені в таблиці № 4. Перший номер з журналу відповідає першим номерам, приведеним в стовпцях 4, 5 і 6 таблиці № 4.

Таблиця № 4

Група	Кількість студентів	Номер будинку для створення СКС	Порядкові номера з таблиць
			Таблиця № 1	Таблиця № 2	Таблиця № 3
1	2	3	4	5	6
КІТЗ-19(1ч)		2	19 - 34	19 - 34	19 - 34
КІТЗ-19(2ч)		3	35-47	35 - 47	35 - 47
КІТЗ-29		2	48 – 50; 1 - 16	48 – 50; 1 - 16	48 – 60; 1 - 7

Створити свої таблиці за структурою таблиць № 1, 2 і 3 і заповнити їх даними відповідно свого індивідуального номеру. Окремо відобразити вихідні данні стовпця 3.

2.1.2 Прийняття додаткових умов

2.1.2.1 До додаткових умов відноситься вибір розміщення фрагментів мережі де будуть виконуватися обов’язкові для всіх розрахункових завдань фрагменти топологій і типи Ethernet. Нижче наведені обов’язкові типи мереж та фрагменти топологій.

ETHERNET,

FAST ETHERNET,

GIGABIT ETHERNET,

Топологія ШИНА с застосування тонкого кабелю,

Топологія ЗІРКА с застосуванням скрученої пари.

2.1.2.2 Самотужки сформулювати вимоги до надійності окремих фрагментів мережі або всій мережі. Застосувати ці вимоги до пояснення використання прийнятих фрагментів топологій та типів Ethernet на окремих ділянках мережі. При застосуванні Fast Ethernet і Gigabit Ethernet задати швидкість передачі даних.

2.2 Розробка топології мережі

Провести розробку схеми повної топології мережі з поясненням окремих її дільниць. Виконати рисунки окремих фрагментів топологій і рисунок схеми топології всієї мережі. Особливу увагу звернути на вимоги до вибору комутаційного обладнання.

При виконанні цього розділу використати матеріали Додатка В.

2.3 Вибір пасивного та активного обладнання

2.3.1 Вибір пасивного обладнання

Сформулювати вимоги до вибору пасивного обладнання. Виділити окремі дільниці, де застосовується однотипне пасивне обладнання (електричний кабель, скручена пара, оптоволокно та з’єднувальні елементи для них). Створити список потрібного пасивного обладнання з урахуванням вимог для створення СКС. Враховуючи існуючи в м. Харкова ціни на це обладнання (вказати джерело цих цін – назви фірм) скласти таблицю використовуваного пасивного обладнання, яка повинна вмістити всі потрібні для подальшого застосування (для розрахунків затухань, затримань, енергетичного балансу, вартості) параметри. При виконанні цього розділу слід використовувати матеріали, приведені в Додатку А.

2.3.2 Вибір активного обладнання

Сформулювати вимоги до вибору активного обладнання, яке застосовується в топології, приведеної в п.2.2. Привести обгрунтування вибору цього обладнання (наприклад, обмеження довжини лінії, обмеження площі поверху або кімнати та інше). Враховуючи існуючи в м. Харкова ціни на це обладнання (вказати джерело цих цін – назви фірм) скласти таблицю використовуваного активного обладнання, яка повинна вмістити всі потрібні для подальшого застосування (для розрахунків затухань, затримань, енергетичного балансу, вартісті) параметри. Зміст таблиці узгодити з керівником роботи. При виконанні цього розділу слід використовувати матеріали, які приведені в Додатку Б.

2.4 Виконання розрахунків параметрів комп’ютерної мережі

2.4.1 Розрахунок довжин з’єднувальних ліній

З’єднувальні лінії з’єднують персональні комп’ютери і активне обладнання. Для заданого розміщення комп’ютерів (згідно даних таблиці № 2) довжина ліній залежить від розміщення комутаторів (switches). Розміщення останніх повинно забезпечувати мінімальну загальну ціну всіх з’єднувальних ліній. Ціна окремих дільниць ліній може залежати від типу ліній (електричний кабель, скручена пара, оптоволокно – індекс i), номеру будинку (індекс j), номера поверху (індекс к), номеру дільниці (індекс n) і мати позначення як елемент масиву _ijkn , де

_i = _ijkn - загальна довжина типу лінії в мережі, і = 1, 2, 3

_{j k n}

_ijkn = _ijkn - загальна довжина і-й лінії мережі в n-у будинку, n=1,2,3,4 і т.д.

_{k n}

З урахуванням вихідних даних (таблиці № 1, 2) та обраної топології мережі оптимізація (мінімізація) довжини з’єднувальних ліній пов’язана з відповідним розміщенням активного обладнання (хабів або інших комутаторів). Рекомендується розміщати комутатори поряд з сервером або в дозволених містах (в углах або в середині кімнати) відповідних поверхах.

2.4.2 Розрахунок первинних параметрів

До первинних параметрів можна віднести:

t_п – час передачі кадру (с) від передавача до приймача,

t_р – час затримання (с) передачі біта від передавача до приймача,

Т_міn – мінімальний час до передачі поточного кадру після отримання підтвердження (с).

Для цього застосовуються такі рівняння:

t_п = Lп/ Vп -

t_р = /C -

Т_міn = t_п + 2* t_р + 2*t_о + t_аск

де t_о– час обробки кадру приймачем і передавачем;

t_аск – час передачі відповідного кадру.

Потрібні вихідні дані наведені в таблиці № 3 та в результаті виконання п.2.4.1. Приведені первинні параметри можуть бути елементами відповідних масивів (t_рi), які відображають сегментацію лінії з’язку. При цьому загальні значення первинних параметрів знаходяться як сума відповідних значень для кожного послідовного сегмента.

2.4.3 Розрахунок затримання

Під затриманням визначається максимальне значення із всіх затримань, які знаходяться в п.2.4.2 для сегментів лінії, яка зв’язує найбільш віддалені комп’ютери.

t_p.max = Max{t_рi}

Виконати перевірку працездатності створеної локальної мережі Ethernet, завдяки якої буде здійснюватися розпізнавання появи колізії двома найбільш віддаленими комп’ютерами, які обмінюються інформацією. Для цього конче потрібно виконання умови

t_п.min> 2* t_p.max

При невиконанні цієї умови треба змінювати топологію або параметри мережі.

2.4.4 Розрахунок загасання

Загасання сигналу розраховується між двома найбільш віддаленими комп’ютерами в мережі. Ці комп’ютери визначаються за допомогою моделювання (див. п.2.5). Для виділеної лінії зв’язку скласти таблицю всього пасивного обладнання (самих ліній та їх з’єднань), в якій указати всі можливі утрати, пов’язаних з різними явищами. Потрібні дані можна знайти в матеріалах Додатка А.

2.4.5 Розрахунок ефективності застосованого режиму обміну

Далі наведені основні рівняння розрахунку ефективності передачі інформації в залежності від застосованих протоколів обміну даними та імовірності помилок. Розглядаються протоколиABP (Alternating Bit Protocol), SRP (Selective Repeat Protocol) іGBN (Go Back N).

4.5.1 Ефективність при застосуванні протоколу ABP

Ефективність протоколу при відсутності помилок передачи (імовірність  = 0):

(АВР,0) = t_п/Т_міn

Ефективність протоколу при наявності помилок:

(АВР, ) = (1-)* t_п.max/((1-)*Т_міn + *T_out) –

де - імовірність помилки,

T_out – час до повторної передачі кадру при відсутності підтвердження з боку приймача про прийом попереднього кадру.

Кінцеві рівняння розрахунку ефективності

• для повного дуплекса (full-duplex - FD) при T_out = t_п.max

_fd(АВР, ) = (1-)* Т_міn +* t_п.max )

• для полудуплекса (half-duplex - HD) при T_out = Т_міn

_hd(АВР, ) = (1-)* t_п.max/Т_міn

2.4.5.2 Ефективність при застосуванні протоколуSRP

(SRР,0) = min{W* t_п.max/ Т_міn,1}

де W – ширина вікна, кількість передаваємих кадрів без підтвердження з боку приймача.

При W =  час передачі кожного пакету буде дорівнювати t_п.max/(1-), тоді верхня границя ефективності при SRP буде дорівнювати

_(SRР, ) = 1 - 

Для випадку прямої і зворотної передачі (round-trip - RT) при Т_міn = T_out = W*t_п при виконанні умови, що *W  10% маємо

_rt(SRР, )  (2 + *(W - 1))/ (2 + *(3*W - 1))

2.4.5.3 Ефективність при застосуванні протоколуGBN

Для протоколу GBN аналогічна ефективність при W = Т_міn / t_п дорівнює

_rt(GBN, ) = 1/(1 + *W/(1 - ))

Зверніть увагу, що при *W  10% має місце

_rt(SRР, )  _rt(GBN, )  1 - *W

Висновки:

- Зростання ефективності протоколів обміну такий: ABP, GBN, SRP.

- При збільшенні розміру вікна W і відсутності помилок ефективність протоколів

SRP і GBN збільшується в W раз.

- Розмір вікна вибирається W  Т_міn /t_п.max

2.4.5.4 Ефективність застосування прийнятої структури кадру

Ефективність структури кадру (_k) визначається як відношення довжини інформаційного поля кадру Liп (в байтах) до загальної довжини кадру Lz (в байтах)

_k = Liп/Lz

2.4.5.5 Загальна ефективність роботи мережі

Загальна ефективність (_z) роботи мережі знаходиться як результат множення відповідного значення ефективності протоколу обміну ((АВР)|(SRР)|(GBN) – враховується одне із значень) і ефективності структури кадру (_k), отож

_z = ((АВР)|(SRР)|(GBN)*_k

13