на лабораторное занятие

Ставропольский государственный аграрный университет
Кафедра информационных систем и технологий
ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
НА ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ
по учебной дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети» для
студентов направления 240400.62 «Информационные системы и
технологии»
Занятие №4. Сравнение методов коммутации.
Обсуждено на заседании кафедры ИСиТ
“
”
2013 г.
Протокол №
Ставрополь, 2013 г.
УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ
1. Привить обучаемым практические навыки в исследовании зависимости
времени доставки информации в сетях связи различной топологической
структуры от применяемого в сети метода коммутации.
2. Закрепить навыки анализа и обобщения полученных результатов, работы
с вычислительной техникой.
ВРЕМЯ – 90 минут.
УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
1. Методические разработки.
2. ЭВМ.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАНЯТИЯ
Вступительная часть – 10 мин.
Экспериментальные исследования:
1. Исследование ВВХ сетей с коммутацией сообщений – 80 мин.
2. Исследование ВВХ сетей с коммутацией пакетов – 80 мин.
Заключение – 5 мин.
Задание студентам для самостоятельной работы – 5 мин.
ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Исследование ВВХ сетей с коммутацией сообщений.
а) Исследование влияния количества транзитных узлов в пути передачи
информации на время её доставки;
б) Исследование влияния размера передаваемого сообщения на время
доставки информации;
в) Исследование зависимости времени доставки информации от скорости
передачи информации.
2. Исследование ВВХ сетей с коммутацией пакетов.
а) Исследование влияния количества транзитных узлов в пути передачи
информации на время её доставки;
б) Исследование влияния размера передаваемого сообщения на время
доставки информации;
в) Исследование зависимости времени доставки информации от скорости
передачи информации.
ПРАВИЛА И МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ
РАБОТЫ :
При работе на ЭВМ без разрешения руководителя занятия запрещается:
- подавать (снимать) напряжение на ЭВМ и электрические розетки с
распределительного щита;
- включать и выключать питание ЭВМ и монитора;
- извлекать ЭВМ из защитного кожуха;
- устранять неисправности, возникшие в ходе выполнения
лабораторной работы.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исходные данные :
а) при выполнении п.1 программы работы количество транзитных узлов в
пути передачи информации изменять в пределах от 1 до 10,
Пз = 64 байт,
Пс = 1024 байт,
Пп = 128 байт,
Vп = 1000 бит/с;
б) при выполнении п.2 программы работы размер передаваемого сообщения
изменять в пределах от 128 до 20000 Байт (не менее 10 значений),
Пз = 64 байт,
n = 4,
Пп = 128 байт,
Vп = 1000 бит/с;
в) при выполнении п.3 программы работы скорость передачи информации
изменять в пределах от 75 до 10000 битс (не менее 10 значений),
Пз = 64 байт,
n = 4,
Пс = 1024 байт,
Пп = 128 байт;
г) при выполнении пунктов программы работы повторить п.п. а) – в)
программы работы в условиях односвязной и полносвязной сети.
n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ткк
n
1
2
3
4
5
6
7
Ткк
Ткс
Ткпв
Ткпд
N
1
Ткс
Ткпв
Ткпд
N
13
8
9
10
2. Метод коммутации сообщений.
При использовании в сети метода коммутации сообщений: абонент
передаёт на центр коммутации сообщений (ЦКС) к которому он подключён
сообщение, содержащее заголовок (адресная и служебная часть) и
информационную часть. Сообщение запоминается (записывается на какомлибо носителе информации) на ЦКС, затем производится анализ его адресной и
служебной частей, в результате которого сообщение направляется на
следующий ЦКС или ставится в очередь на ожидание при отсутствии
свободных каналов связи до нужного ЦКС.
Достоинства:
1) обеспечивает высокий коэффициент занятости каналов;
2) отсутствие отказов в обслуживании;
3) позволяет использовать в сети разнотипные каналы (по скорости передачи
информации, используемой модуляции и т. п.);
4) сравнительная простота организации передачи циркулярных и
многоадресных сообщений;
5) простота организации передачи разноприоритетных сообщений.
Недостатки:
1) сложность оборудования ЦКС;
2) необходимо большое количество аппаратуры передачи данных для
функционирования сети;
3) принципиальные трудности в организации обмена информацией в
диалоговом режиме;
4) большая избыточность структуры сообщений;
5) относительно большое время доставки сообщений (особенно при передаче
сообщений среднего и большого размера и наличии очередей на ЦКС сети).
Одним из важнейших показателей эффективности сетей связи с
коммутацией сообщений является среднее время передачи сообщения между
абонентами. Оно складывается из следующих составляющих:
t kс  t зс  t с  t ккс
где t зс  m(n зс / V) - время передачи заголовка сообщения, V – скорость передачи
информации, m – число транзитных центров коммутации, nзс – длина
заголовка сообщения, tc = nc/V – время передачи сообщения, tkkс – время
задержки на ЦК сообщений
Подставляя показатели в формулу, получим:
t кс  m(n зс  n c ) / V  mt kkc
3. Метод коммутации пакетов.
При использовании в сети метода коммутации пакетов: каждое
сообщение, длина которого превышает определённую величину, делится на
части строго определённого размера. Каждая часть снабжается собственным
заголовком, содержащим адресную и служебную информацию, и становится
пакетом (самостоятельной кодограммой). Пакеты одного сообщения вводятся в
сеть и передаются по каналам связи независимо друг от друга. Передача
пакетов осуществляется аналогично передаче сообщений, т.е. поэтапно от
одного ЦКП к другому. В оконечном ЦКП производится сборка переданного
сообщения из отдельных пакетов, после чего сообщение передаётся адресату.
Разбиение сообщения на пакеты на передающей стороне и сборка пакетов в
сообщение на приёмной стороне может осуществляться либо абонентским
оборудованием источника и получателя информации, либо ЦКП, с которыми
связаны абоненты. Передача самих пакетов по сети может осуществляться
двумя способами:
а) передача по виртуальным соединениям ;
б) датаграммная передача.
Достоинства:
1) существенно уменьшается время задержки при передаче коротких пакетов;
2) обеспечивается существенная экономия объёма памяти на транзитных ЦКП;
3) обеспечивает более эффективное использование каналов связи (особенно
при датаграммной передаче пакетов);
4) повышается достоверность и скрытность передаваемой информации (при
датаграммной передаче пакетов);
5) появляется возможность реализации диалогового обмена (при передаче по
виртуальным соединениям).
Недостатки:
1) необходимость разбиения сообщения на пакеты с последующей сборкой
пакетов в сообщение ведёт к усложнению оборудования ЦКП (или
абонентов);
2) большая величина служебного трафика в сети;
3) сложность управления маршрутизацией и распределением пакетов в сети
(особенно при датаграммной передаче пакетов).
Одним из важнейших показателей эффективности сетей связи с
коммутацией пакетов с передачей пакетов по виртуальному каналу является
среднее время передачи сообщения между абонентами. Оно складывается из
следующих составляющих:
t kп  t кп1  t пL 1  t ккп
Определяя слагаемые, получим:
t kп  m(n зп  n п ) / V  (L  1)(n зп  n п ) / V  mt ккп
где V – скорость передачи информации, m – число транзитных центров
коммутации
na – длина адресной части, tкп1 – время передачи первого пакета, tкпL-1 – время
передачи остальных L-1 пакетов, tkкп – время обработки в ЦК
В случае датаграммного способа передачи полученное выражение
упростится и будет иметь вид:
t кп  m(n зп  n п ) / V  mt ккп
Заключение
Проведённое исследование позволяет оценить зависимость времени
доставки информации в сетях связи от применяемого в сети метода
коммутации, размеров циркулирующих в сети сообщений, скорости передачи
информации, топологии сети, что позволяет принимать при синтезе сетей связи
обоснованные решения по выбору метода коммутации, обеспечивающего в
конкретных условиях минимальное время доставки информации.
Методическую разработку составил:
доцент кафедры ИСиТ
к.т.н., доцент
Д. Гайчук