Математика. Компьютерные науки. Кафедра систем телекоммуникаций

Скачать 364.95 Kb.

Название	Математика. Компьютерные науки. Кафедра систем телекоммуникаций
страница	6/9
Дата публикации	14.01.2015
Размер	364.95 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Информатика > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Динамическое предоставление канала

Прежде чем перейти к описанию многочисленных динамических способов предоставления канала сформулируем основные пять предположений, которые мы будем использовать:

Многостационная модель. Модель состоит из независимых станций (компьютеров, телефонов, факс-машин и т.п.). На каждой работает пользователь или программа, которые генерируют кадры для передачи. Вероятность, появления кадра в интервале равна , где v константа. Предполагается, что если кадр сгенерирован, то новый не появится, пока не будет передан первый.
Модель единого канала. Канал один и он доступен всем станциям. Все станции равноправны. Они получаю кадры и передаю кадры только через этот единственный канал. Аппаратные средства всех станцией для доступа к каналу одинаковы, но программно можно устанавливать приоритеты.
Модель с коллизиями. Если две станции передают кадры в одно и то же время, то сигналы накладываются и разрушаются. Этот случай будем называть коллизией. Любая станция может обнаружить коллизию. Кадры, столкнувшиеся в коллизии, должны быть посланы повторно позднее. Кроме коллизий других ошибок передачи нет.
Временные модели:

Непрерывное время. Передача кадра может начаться в любой момент. Нет единых часов в системе, которые разбивают время на слоты.
Дискретное время. Время разбивается на дискретные интервалы - слоты. Кадр начинает передаваться только в начале слота. Слот может соответствовать нескольким кадрам, если это слот ожидания, он может содержать коллизию, либо успешную передачу.

Модели с несущей:

Обнаружение несущей. Станция всегда определяет занят ли канал прежде, чем использовать его. Если он занят, то ни одна станция не начинает передачу.
Отсутствие несущей. Станция ничего не знает о состоянии канал пока не начнет использовать его. Она сразу начинает передачу и лишь позднее обнаруживает коллизию.

Первое предположение означает, что станции независимы и на каждой работает только одна программа или пользователь. Есть и более сложные модели. Единый канал передачи - это краеугольное предположение. Нет иного способа передать кадр - только по каналу. По отношению к времени может быть использовано одно из двух предположений. Позднее мы рассмотрим оба. Точно также сеть может использовать предположение об обнаружении несущей, а может и не использовать.

Протоколы множественного доступа.
1. Семейство протоколов ALOHA.

В 70-хгодах Норман Абрамсон со своими коллегами из университета Гаваи предложил простой способ распределения канала. Абрамсон назвал систему ALOHA - это приветствие по гавайски, состоявшей из наземных радиостанций, связывающих острова между собой. Идея была позволить в вещательной среде любому количеству пользователей неконтролируемо использовать один и тот же канал.

Мы здесь рассмотрим два варианта системы: чистая ALOHA и слотированная, т.е. разбитая на слоты. Основное различие - в первом случае никакой синхронизации пользователей не требуется, во втором она нужна.

Чистая ALOHA
Идея чистой ALOHA проста - любой пользователь пытается передать сообщение. Благодаря тому, что в вещательной среде он всегда имеет обратную связь, то он видит возникновение конфликта при передаче. Эта обратная связь в среде LAN происходит практически мгновенно, в системах спутниковой связи задержка составляет около 270 mсек.

Обнаружив конфликт, пользователь ожидает некоторый случайный отрезок времени после чего повторяет попытку. Ожидание должно быть случайным, иначе конкуренты будут повторять попытки в одно и то же время, что приведет к блокировке. Системы подобного типа, где пользователи конкурируют за получение общего канала, называются системами с состязаниями.

Неважно когда произошел конфликт когда первый бит одного кадра наложился на последний бит другого кадра или как-то иначе, оба кадра считаются испорченными и должны быть переданы повторно. Контрольная суммам не позволяет различать разные случаи наложения.

Какова эффективность системы ALOHA? Какая часть кадров избежала коллизий? Рассмотрим следующую модель. Есть неограниченное число пользователей, работающих на компьютерах. Все что они могут делать это - либо набирать текст, либо ждать пока набранный текст передается. Когда пользователь заканчивает набирать очередную строку, он останавливается и ждет ответа от системы. Система пытается передать эту строку. Когда она сделает это успешно, пользователь видит отклик и может продолжать работу.

Назовем временем кадра - время необходимое на передачу кадра стандартной фиксированной длины. Предполагаем, что пользователей не ограниченное число и они порождаю кадры по закону Пуассона со средним

кадров за время кадра. Поскольку при

очередь на передачу будет только расти и все кадры будут страдать от коллизий, то мы будем предполагать,

.

Также будем предполагать что вероятность k попыток послать как новые, так и ранее не прошедшие кадры за время кадра распределена по закону Пуассона со средним

попыток. Понятно, что

. При слабой загрузке (

приближенно равно нулю) будет не много передач, а следовательно и коллизий - G приближенно равно

. При высокой загрузке

. При любой нагрузке пропускная способность это - число кадров, которые надо передать, умноженное на вероятность успешной передачи. Если обозначить

- вероятность успешной передачи, то

.

Рассмотрим внимательно сколько времени надо отправителю, чтобы обнаружить коллизию. Пусть он начал передачу в момент времени

и пусть требуется время

, чтобы кадр достиг самой отдаленной станции. Тогда если в тот момент, когда кадр почти достиг этой отдаленной станции она начнет передачу ( ведь в системе ALOHA станция сначала передает, а потом слушает), то отправитель узнает об этом только через

.

Вероятность появления k кадров на передачу при распределении Пуассона равна

поэтому вероятность, что появится 0 кадров равна

. За двойное время кадра среднее число кадров будет

, отсюда

,

а так как

, то

Рис.3.1 Зависимость производительности канала от предлагаемого трафика для систем ALOHA

Зависимость между нагрузкой и пропускной способность показана на Рис.3.1. максимальная пропускная способность достигается при

при

, что составляет примерно 18%. Результат не очень вдохновляющий.

Слотированная ALOHA.
В 1972 году Робертс предложил модификацию чистой ALOHA. Все время разделяют на слоты - один кадр на слот. Ясно, что это требует синхронизации. Одна станция должна испускать сигнал начала очередного слота. Поскольку передачу теперь можно начинать не в любой момент, а только по специальному сигналу, то время на обнаружение коллизии сокращается в двое. Отсюда

.

Как видно из рис. 1 максимум пропускной способности слотированной ALOHA наступает при

, где

, т.е. около 0,37, что в двое больше чем у чистой ALOHA.

Рассмотрим как

влияет на пропускную способность подсчитаем вероятность успешной передачи за

попыток. Так как

вероятность отсутствия коллизии при передаче, то вероятность что кадр будет передан ровно за

попыток, равна

Среднее ожидаемое число повторных передач будет

Эта экспоненциальная зависимость показывает, что с ростом

резко возрастает число повторных попыток, а следовательно и общая пропускная способность канала.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Похожие:

	Математика компьютерные науки Кафедра систем телекоммуникаций Конец 80-х годов ознаменован широким распространением персональных компьютеров во всех сферах человеческой деятельности. Не удивительно,...		Учебно-методический комплекс для студентов не психологических специальностей... Гидрология 010100. 62 Математика 010101. 65 Математика 010101. 65 Математика 010101. 65 Математика 010300. 62 Математика. Компьютерные...
	Пояснительная записка рабочая программа дисциплины «Иностранный язык... «Математика и компьютерные науки», 010500. 62 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем», 230100. 62...		Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направление... Иванов Д. И. Криптография и криптоанализ. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направления...
	Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направление... Иванов Д. И. Дополнительные главы дискретной математики. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы...		Сети и системы телекоммуникаций Целью курса является введение учащихся в предметную область современных систем и сетей телекоммуникаций
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ «Математика и компьютерные науки» по профилю подготовки «Вычислительные, программные, информационные системы и компьютерные технологии...		Г. Л. Воронин Н. В ларшина социология учебно-методическое пособие Программа предназначена для бакалавров очной формы обучения механико-математического факультета математика 010100, математика и компьютерные...
	Рабочая программа для студентов направления 010200. 62 Математика... Девятков А. П. Банаховы алгебры и гармонический анализ. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...		Рабочая программа и методические указания для студентов очной формы... Рабочая программа и методические указания для студентов очной формы обучения направлений 010300. 62 «Математика. Компьютерные науки»...
	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... Математика и компьютерные науки по профилю подготовки: «Вычислительные, программные, информационные системы и компьютерные технологии»...		Диссертация на степень магистра наук по направлению «Математика, компьютерные науки» Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Литература Погрешности вычислений Программа предназначена для подготовки к вступительным испытаниям в аспирантуру по направлению 02. 06. 01 «Компьютерные и информационные...		Гоу впо «алтайский государственный университет» Кафедра информационных... Фгос впо по направлению подготовки 080200 «Менеджмент» (квалификация (степень) "бакалавр"), утвержденный Министерством образования...
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Учебно-методический комплекс Программа для студентов направления... Рассмотрено на заседании умк института математики и компьютерных наук, протокол №2013 г

Школьные материалы

Математика. Компьютерные науки. Кафедра систем телекоммуникаций

Динамическое предоставление канала

Протоколы множественного доступа.

Семейство протоколов ALOHA.

Похожие: