Инфокоммуникационные системы и сети

Задание на практические занятия.

• 1. Разработать алгоритм и временную диаграмму процессамножественного доступа в гипотетической локальной сети, состоящей из пяти рабочих станций, для следующих методов множественного доступа: 1.1 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и ожиданием (СВД с РОС ОЖ).
• 1.2 Маркерный доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (МД с РОС НП).
• 1.3 Простая Aloha.
• 1.4 Тактированная (синхронная) Aloha.
• 1.5 Синхронно-случайный доступ (ССД).
• 1.6 Непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей (CSMA).
• 1.7 Не непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей.
• 1.8 Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD).

На временной диаграмме показать окна передачи кадров всех пяти рабочих станций и отразить при этом все возможные события, которые могут произойти при работе сети. Примером таких событий являются коллизия, искажение кадра или квитанции при передаче, потеря маркера. Последовательности появления таких событий должны быть уникальны у каждого студента.

• 2. Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритми временные диаграммы для следующих методов множественного доступа: 2.1 Метод опроса (Demand Priority).
• 2.2 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (СВД с РОС НП).
• 2.3 Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA).

Общие сведения

Каждый из методов доступа обладает подтверждением получения кадра другой станцией. Квитанция может быть положительной, в случае получения кадра без ошибки, или отрицательной, если кадр был получен с ошибкой и требуется повторная отправка. Следующая временная диаграмма описывает этот процесс:

.

Где:

;

В случае если квитанция пришла с ошибкой, используются коды, позволяющие восстановить содержимое квитанции. При невозможности восстановления полностью всей информации можно узнать содержание квитанции по косвенным признакам, т. к. в квитанции содержится строго регламентированная информация.

• 1. Разработать алгоритм и временную диаграмму
• 1.1 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и ожиданием (СВД с РОС ОЖ)

Алгоритм:

Временная диаграмма для пяти станций (в кружочках показано сколько кадров имеется у станций для передачи):

1.2 Маркерный доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (МД с РОС НП).

Алгоритм:

Временная диаграмма:

.

На диаграмме станция 4 потеряла маркер, поэтому станция 5 вычисляет свое время передачи по максимальным временным окнам, которые дается на передачу кадров (), и восстанавливает маркер.

1.3 Простая ALOHA

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.4 Тактированная ALOHA.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Где зеленый кружок — это разрешения на передачу, а красный — запрет передачи.

1.6 Непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей (CSMA)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.7 Не непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.8 Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

• 2. Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритм и временные диаграммы
• 2.1 Метод опроса

Описание:

Данная технология доступа к передающей среде применяется в многоточечных линиях глобальных сетей. Суть заключается в том, что первичный узел последовательно предлагает вторичным узлам подключиться к общему каналу передачи. В ответ на такой запрос вторичный узел, имея подготовленные данные, осуществляет передачу. Если подготовленных данных нет, выдается короткий пакет данных типа «данных нет», хотя в современных системах, как правило, реакцией в таких случаях является «молчание».

Наиболее распространенный способ организации запроса — циклический опрос, т. е. последовательное обращение к каждому вторичному узлу в порядке очередности, определяемой списком опроса. Цикл завершается после опроса всех вторичных узлов из списка. Для сокращения потерь времени, связанных с опросом неактивных вторичных узлов (т.е. узлов, по той или иной причине не готовых к передаче данных), применяются специальные варианты процедуры опроса: наиболее активные вторичные узлы опрашиваются несколько раз в течение цикла; наименее активные узлы — один раз в течение нескольких циклов; частота, с которой опрашиваются отдельные узлы, меняется динамически в соответствии с изменением активности узлов.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

2.3 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (СВД с РОС НП).

Описание:

Для каждой машины отводится определенный промежуток времени для передачи данных. Если данная машина не успела передать данные за этот интервал времени, то она останавливается и ждет следующего интервала. Так же если у машины нет кадров в буфере для передачи, то она дает сигнал следующей машине, разрешающий ей передавать данные.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Здесь «Ок» — разрешение на начало передачи для следующей станции.

2.4 Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA)

Описание:

• · используется схема прослушивания несущей волны;
• · станция, которая собирается начать передачу, посылает jam signal (сигнал затора);
• · после продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу фрейма;
• · если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, она останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку.

Избегание коллизий используется для того, чтобы улучшить производительность CSMA, отдав сеть единственному передающему устройству. Эта функция возлагается на «jamming signal» в CSMA/CA. Улучшение производительности достигается за счёт снижения вероятности коллизий и повторных попыток передачи. Но ожидание jam signal создаёт дополнительные задержки, поэтому другие методики позволяют достичь лучших результатов. Избегание коллизий полезно на практике в тех ситуациях, когда своевременное обнаружение коллизии невозможно — например, при использовании радиопередатчиков.

Узел, желающий отправить информацию, посылает RTS-кадр. Целевой узел отвечает CTS-кадром. Любой другой узел, получивший CTS-кадр, должен воздержаться от отправки информации на заданное время (решение «Проблемы скрытого узла»). Любой другой узел, получивший RTS-кадр, но не CTS-кадр от передачи информации воздерживаться не должен (решение «проблемы незащищенного узла»). Количество времени, которое должен ожидать другой узел перед попыткой доступа к эфиру, записано и в RTSи в CTS-кадре.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

3. Вероятностно-временные характеристики инфокоммуникационной сети с синхронным временным доступом с решающей обратной связью и ожиданием.

локальный сеть инфокоммуникационный Задание к лабораторной работе. Изучить протокол, алгоритм и временную диаграмму передачи сообщения в инфокоммуникационной сети передачи данных с синхронным временным доступом.

По исходным данным определить следующие вероятностно временные характеристики: *среднее время задержки передачи сообщения;

• *вероятность своевременной доставки сообщения;
• *информационные скорости сети общего применения и реального времени.

Для построения графиков изменять интенсивность поступающего потока сообщений.

ВВХ системы множественного доступа.

• *Среднее время задержки передачи сообщенияэто время, которое проходит с момента отправки сообщения исходящей рабочей станцией до момента принятия этого сообщения приемной станцией
• *Вероятность своевременной доставки сообщенияэто вероятность того, что сообщение будет доставлено от передающей к приемной станции за допустимое время *Информационная скорость сети общего примененияэто количество бит, переданных через общую среду в единицу времени
• *Информационная скорость реального времениэто количество бит, переданных через общую среду в единицу времени кадрами, доставленными за допустимое время.

Временная диаграмма:

Описание объекта исследования.

T _ок— временнойинтервал, зарезервированный закаждойстанцией[c].

t_дкк— время декодирования кадра[c].

t_дккв— времядекодированияквитанции[c].

V_c— скорость передачи сигналов в сети [бит с].

t_расп— времяраспространениясигнала[c]отi-й к j-й станций.

n_k-длина кадра[бит]n_кв— -длина квитанции[бит].

D-расстояниемеждупередающей и приемной станциями [км].

Описание объекта исследования

Модель массового обслуживания Представленную этой временной диаграммой систему множественного доступа называется синхронно-временной доступ. Адекватной его моделью является СМО M/G/1. Напомню, что в обозначениях Кенделла первая буква задает тип поступающего потока заявок (кадров), М означает, что входной поток является пуассоновским, т. е. интервалы времени между передаваемыми кадрами распределены по экспоненциальному закону. Вторая буква G означает, что функция распределения времени обработки (обслуживания) может иметь произвольное (любое) распределение. Цифра один говорит о том, что мы имеем один обслуживающий прибор. Будем предполагать, что это общая шина, к которой подключены все N рабочих станций, и в каждый момент времени по шине может передаваться один кадр.

Модель массового обслуживания Для того, чтобы найти искомые среднее время и вероятность своевременной доставки кадра, необходимо знать функцию распределения вероятностей времени ожидания кадром начала передачи в буфере рабочей станции и время передачи кадра по шине. Для системы M/G/1 известно уравнение Полянчика-Хинчина для преобразования Лапласа-Стилтьесса функции распределения времени ожидания. Напомню, что преобразование Лапласа — это интегральное преобразование с параметром s. Уравнение Полянчика-Хинчина выглядит следующим образом W (s). Для того чтобы вычислить W (s) необходимо знать преобразование Лапласа времени обработки сообщений B (s). Найдем его исходя из следующих соображений: время доставки одного кадра равно T OK. Для того, чтобы передача кадра началась, необходимо дождаться соответствующей этой станции временного окна. Время ожидания будет равно OK (TN ?? 1) поскольку мы рассматриваем СВД. Таким образом время ожидания начала передачи является константой. Преобразование Лапласа постоянного времени-B_(s)=e^-s*(N-1)*T_ok

Модель массового обслуживания Преобразования Лапласа-Стилтьеса некоторых случайных функций

Описание объекта исследования Вероятностно-временные характеристики Вероятностно-временные характеристики Вероятностно-временные характеристики.

Методические указания к выполнению работы.

Общий характер зависимости времени задержки пакета от интенсивности поступающего потока.

Общий характер зависимости вероятности своевременной доставки от интенсивности поступающего потока.

Общий характер зависимости информационной скорости сети от интенсивности поступающего потока.