Лабораторная работа. Моделирование простой сети связи

8.1 Цель работы: моделирование и расчет основных характеристик простой сети связи.

8.2 Подготовка к работе

8.2.1 Изучить материал для предварительной подготовки.

8.3 Задание к работе

8.3.1 Выполнить моделирование и определить основные характеристики простой сети связи.

8.3.2 В зависимости от значения нагрузки Z (задается вариантом) вычислить среднюю интенсивность λ и привести три варианта значений параметров трафика для средней длины пакета и среднего интервала времени между пакетами.

8.3.3 С помощью построенной модели получить вероятность потерь для трех вариантов значений параметров трафика.

8.3.4 Вычислить среднюю интенсивность передачи пакетов µ по каналу связи с пропускной способностью 10 Мбит/c и заданной вариантом работы.

8.3.5 Определить с помощью модели размер буфера и найти вероятность потерь, при котором среднее число потерянных пакетов за одну секунду будет находиться в пределах от 0 до 10.

8.3.6 Составить отчет о проведенных исследованиях.

8.4 Порядок выполнения работы

8.4.1 Получить задание и вариант у преподавателя.

8.4.2 Построить модель в NetCracker по пунктам, указанным в 8.5.2.

8.4.2 Получить результаты моделирования.

8.4.3 Сделать сравнительный анализ результатов, полученных расчетным путем и с помощью моделирования.

8.4.4 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить результаты моделирования, расчетов и анализ полученных данных. Представить в отчете используемые формулы, расчетное значение средней интенсивности потока λ и три варианта значений параметров трафика для средней длины пакета и среднего интервала времени между пакетами.

8.5 Материал для предварительной подготовки

8.5.1 Теоретические сведения

Рассмотрим простую локальную сеть связи, состоящей из двух компьютеров, одного роутера, хаба, рабочей станции и рабочей группы, соединенных между собой линиями связи с пропускной способностью по 10 Мбит/с каждая (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 - Простая сеть связи

Трафик в данной сети движется от узлов «PC» и «PC (2)» к узлам «Ethernet Workstation» и «Workgroup». Полагая, что потоки данных являются простейшими со средними интенсивностями λ каждый, можно определить вероятность потерь пакетов от узлов «PC» и «PC (2)» с помощью формулы (2).

Возможность применения данной формулы объясняется тем, что условно узлы «PC» и «PC (2)» образуют две независимые системы цифровых сетей с буфером и одним сервером. Действительно, переданные пакеты от узла «PC» узлу «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» попадают в отдельный буфер приема и затем передаются узлу «Ethernet Hub». Аналогично формируется трафик от узла «PC (2)» к узлу «NETBuilder II Chassis, 4-Slot», в котором пакеты попадают в другой буфер, а затем передаются узлу «Ethernet Hub». Таким образом, получаются две цифровые системы с общим выходным каналом связи.

Для того, чтобы вычислить нагрузку в канале связи между компьютерами и роутером такой системы необходимо знать интенсивность потока пакетов λ в данных линиях связи и интенсивность µ их передачи по ним. Полагая потоки системы простейшими, величина λ может быть определена по формуле

где m_t - среднее время между пакетами, которое задается в диалоговом окне выбора параметров трафика. Учитывая, что каждый компьютер формирует два простейших потока один к узлу «Ethernet Workstation», второй к узлу «Workgroup», то общая интенсивность будет равна сумме интенсивностей каждого потока, т.е. λ ₂. Среднюю интенсивность передачи пакетов по каналу связи µ можно найти как

μ =

где L - средняя длина пакета, которая также задается в диалоговом окне рисунке 5.5;

- скорость передачи линии связи выраженная в бит/c и для данной работы составляет величину 1024* 1024* 10. В результате величина нагрузки определяется выражением

Учитывая свойства простейшего потока, общая нагрузка в линии связи между узлами «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» и «Ethernet Hub» будет равна сумме всех входящих нагрузок, т.е. Z₂.

Зная величины нагрузок в каждой линии связи можно по формуле (2) найти вероятность потерь пакетов в роутере. При этом вероятность Bp будет характеризовать потери только для одной логической схемы, а общие потери будут складываться из потерь для каждой схемы.

8.5.2 Методические указания по выполнению работы

Для создания сети связи, представленной на рисунке 8.1 в браузере программы NetCracker нужно перейти на закладку «LAN workstations» и разместить два ПК и один «Ethernet Workstation» как показано на рисунке 8.1, а затем 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. После этого перейти на закладку «Routers and bridges» и в раскрывающейся ветви выбрать «Backbone». В списке «Backbone» найти фирму «3Com Corp.» и выделить пункт «NETBuilder II Chassis, 4-Slot». Из панели устройств перенести роутер «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» на рабочую область как показано на рисунке 13. Затем в панели устройств найти плату «NETBuilder II MP Ethernet 10BASE-T Module, 6-Port» и с помощью указателя мыши переместить ее на роутер «NETBuilder II Chassis, 4- Slot». В результате роутер будет иметь 4 порта со скоростью передачи 10 Мбит/с и буферами входных и выходных данных размером в 100 Кб каждый. Затем перейти на закладку «Hubs», в раскрывающемся списке выбрать опцию «Shared media» и из панели устройств перенести на рабочую область «Ethernet Hub». Наконец в браузере найти пункт «Buildings, campuses and LAN workgroups» и из панели устройств перенести на рабочую область элемент «Workgroup» в соответствии с рисунке 8.1. После этого необходимо соединить все узлы системы в режиме «Link devices» как показано на рисунке 8.1.

Для задания движения трафика от первого компьютера «PC» к «Ethernet Workstation» выбирается режим «Set Traffic» и с помощью указателя мыши отмечается узел источника, а затем узел приемника данных. В появившемся диалоговом окне (рисунке 8.1) отметим пункт «Small office» и нажмем кнопку «Edit».

В новом диалоговом окне выберем экспоненциальное распределение для размеров передаваемых пакетов с МО равным 200 байт. Для моделирования интервалов времени также укажем экспоненциальную ПРВ с параметром 3 10− с. Аналогично создается движение трафика от узла «PC» к узлу «Workgroup», от узла «PC (2)» к узлу «Ethernet Workstation» и от узла «PC (2)» к узлу «Workgroup».

Для указания размера используемого буфера необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на роутере и в появившемся диалоговом окне нажать на кнопку «Device Setup». В окне свойств выбрать закладку «Ports» и отметить первый используемый порт, через который происходит соединение первого компьютера с роутером. При нажатии на кнопку «Setup» появится диалоговое окно, в котором на закладке «Telecom» устанавливаются размеры входного и выходного буферов передачи (рисунок 7.1).

Перед началом моделирования зададим следующую отображаемую информацию. Для линий связи в диалоговом окне «Statistical Items» (рис. 6) отметим пункты «Average workload». Для компьютеров в аналогичном диалоговом окне отметим пункт «Average transaction length». Для роутера выберем пункт «Packets dropped for last s».

Запустим процесс моделирования сформированной схемы на некоторое время. При этом на экране будет отображаться средняя загруженность линий связи, средняя длина переданных пакетов и число потерянных пакетов за последнюю секунду.

8.6 Варианты заданий

Т а б л и ц а 14

8.7 Контрольные вопросы

1. Как зависит величина нагрузки от размера передаваемых пакетов?

2. Запишите выражение для вычисления средней интенсивности передачи пакетов µ по каналу связи.

3. Как зависит вероятность блокировки от увеличения пропускной способности линий связи?

4. В чем заключается функциональное отличие между роутером и хабом?

5. Запишите выражение для вычисления средней интенсивности потока пакетов λ.

6. Как зависит величина нагрузки от среднего интервала времени между передаваемыми пакетами?

7. Запишите выражения для вычисления среднего числа потерянных пакетов за единицу времени.

Список литературы

1. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика. -М.: Радио и связь, 1996.

2. Крылов В, В., Самохвалова С.С. Теория телетрафика и её приложения. – СПб., 2005.

3. Лагутин В.С., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000.

4. Ершов В.А., Кузнецов Н.А. Теоретические основы построения цифровой сети с интеграцией служб. - М.: Институт проблем передачи информации РАН, 1995.

5. Теория телетрафика. Методические указания к выполнению расчетно – графических работ. / Сост. Туманбаева К.Х. – Алматы: АИЭС, 2007.

6. Теория телетрафика. Конспект лекций. / Сост. Туманбаева К.Х. – Алматы: АИЭС, 2007.

Содержание

Введение 3

1 Лабораторная работа. Моделирование простейшего потока 4

2 Лабораторная работа. Суммирование случайных потоков 8

3 Лабораторная работа. Анализ полнодоступной системы с явными

потерями 10

4 Лабораторная работа. Работа с главным меню в системе моделирования NetCracker Professional 4.0 13

5 Лабораторная работа. Моделирование трехзвенной схемы 19

6 Лабораторная работа. Определение основных характеристик цифровой системы 24

7 Лабораторная работа. Моделирование цифровой сети с буфером и одним сервером 28

8 Лабораторная работа. Моделирование простой сети связи 34

Список литературы 38

Сводный план 2010г., поз. 161

Кумысай Хасеновна Туманбаева