Номинальная и эффективная пропускная способность протокола

При настройке сети необходимо различать номинальную и эффективную пропускные способности протокола. Под номинальной пропускной способностью обычно понимается битовая скорость передачи данных, поддерживаемая на интервале передачи одного пакета. Эффективная пропускная способность протокола - это средняя скорость передачи пользовательских данных, то есть данных, содержащихся в поле данных каждого пакета. В общем случае эффективная пропускная способность протокола будет ниже номинальной из-за наличия в пакете служебной информации, а также из-за пауз между передачей отдельных пакетов.

Рассмотрим подробнее разницу между номинальной и эффективной пропускными способностями на примере протокола Ethernet.

На рисунке 2.1 приведена временная диаграмма передачи кадров Ethernet минимальной длины. Номинальная пропускная способность протокола Ethernet составляет 10 Мб/с, что означает, что биты внутри кадра передаются с интервалом в 0.1 мкс. Кадр состоит из 8 байт преамбулы, 14 байт служебной информации - заголовка, 46 байт пользовательских данных и 4 байт контрольной суммы, всего - 72 байта или 576 бит. При номинальной пропускной способности 10 Мб/c время передачи одного кадра минимальной длины составляет 57.6 мкс.

Рис. 2.1. Временная диаграмма передачи кадров Ethernet

По стандарту между кадрами должна выдерживаться технологическая пауза в 9.6 мкс. Поэтому период повторения кадров составляет 57.6 + 9.6 = 67.2 мкс. Отсюда эффективная пропускная способность протокола Ethernet при использовании кадров минимальной длины составляет 46 х 8/67.2 = 5.48 Мб/c.

Реальная пропускная способность по пользовательским данным в сети может быть только меньше приведенного выше значения 5.48 Мб/с (для кадров данного размера). Отношение реальной пропускной способности сегмента, канала или устройства к его эффективной пропускной способности называется коэффициентом использования (utilization) сегмента, канала или устройства соответственно.

Эффективная пропускная способность существенно отличается от номинальной пропускной способности протокола, что говорит о необходимости ориентации именно на эффективную пропускную способность при выборе типа протокола для того или иного сегмента сети. Например, для протокола Ethernet эффективная пропускная способность составляет примерно 70% от номинальной, а для протокола FDDI - около 90%.

Пропускная способность протокола часто измеряется и в количестве кадров, передаваемых в секунду. Нетрудно подсчитать, что для протокола Ethernet эта характеристика для кадров минимальной длины составляет 14880 К/с. Понятно, что при измерении пропускной способности в кадрах в секунду, нет смысла разграничивать номинальную и эффективную пропускную способности.

Почти все протоколы канального уровня локальных сетей подерживают одну фиксированную номинальную пропускную способность: Ethernet - 10 Мб/с, TokenRing - 16 Мб/c (4 Мб/c может поддерживаться для совместимости со старым оборудованием), FDDI, FastEthernet и 100VG-AnyLAN - 100 Мб/c. Только протокол АТМ может работать с различными номинальными битовыми скоростями - 25, 155 и 622 Мб/c, хотя переход от одной скорости к другой требует замены сетевых адаптеров или интерфейсов коммутаторов или маршрутизаторов.

Поэтому, если для улучшения работы сети мы хотим варьировать номинальной пропускной способностью протокола, то для этого нам потребуется заменять один протокол на другой - мера возможная, но требующая значительных материальных и физических затрат.