Performanse lokalnih mreža

Performanse lokalnih mrežaPerformanse lokalnih mrežaPerformanse lokalnih mrežaPerformanse lokalnih mreža

Studij FER-2Studijski program Računarstvo

VI semestarModul Telekomunikacije i informatika

Predmet Lokalne mreže

(preporučeni izborni predmet modula)

doc. dr. sc. Željko Ilić

UvodUvodUvodUvod

parametar a omjer vremena prostiranja signala prijenosnim

medijem s kraja na kraj poveznice (linka) i vremena slanja paketa na poveznicu d

dRvaL vLR

d – duljina poveznice [m], v – brzina prostiranja EM vala poveznicom [m/s], L – duljina okvira (paketa) [bit], R – prijenosna brzina [bit/s]

u LAN-ovima a unutar intervala [0.01, 0.1] u novije vrijeme, uslijed sve većih prijenosnih brzina u

lokalnim mrežama, parametar a postaje veći od 0.1

Performanse lokalnih mreža 2/23

Mjere za određivanje performansiMjere za određivanje performansiMjere za određivanje performansiMjere za određivanje performansi

D – kašnjenje (delay) [s] vrijeme koje protekne od trenutka kad je u čvoru

okvir (paket) spreman za slanje pa do trenutka kad završava uspješno slanje tok okvira (paketa)

C – kapacitet poveznice (capacity) [bit/s]

S – propusnost (throughput) [bit/s], S ≤ C količina bita koja se u jedinici vremena prenese

između dvije promatrane točke u mreži

U – iskorištenost mreže (utilization), U = S/C iskoristivost mreže = Smax/C važnija veličina u WAN-u nego u LAN-u


Mjere za određivanje performansi (II)Mjere za određivanje performansi (II)Mjere za određivanje performansi (II)Mjere za određivanje performansi (II)

G – ponuđeni promet (offered load), [bit/s] ukupan broj paketa ponuđenih mreži za prijenos uključuje korisničke okvire, sudare okvira,

ponovno poslane okvire, upravljačke okvire i dr. S ≤ G

G0 0,25 0,5 0,75 1

0,25

0,5

0,75

1

S

napomena: S i G normirani na C


Mjere za određivanje performansi (III)Mjere za određivanje performansi (III)Mjere za određivanje performansi (III)Mjere za određivanje performansi (III)

I – ulazni promet (input load), [bit/s] količina podataka koju u jedinici vremena

generiraju stanice spojene u LAN

primjer: mreža ima kapacitet 1000 okvir/s, 1% poslanih

okvira izgubljen i stanice ih šalju ponovoI S G D U

100 100 101 0,0505 0,1

500 500 505 0,2525 0,5

990 990 1000 0,5 0,99

2000 990 – – 0,99


Utjecaj propagacije i prijenosne brzineUtjecaj propagacije i prijenosne brzineUtjecaj propagacije i prijenosne brzineUtjecaj propagacije i prijenosne brzine

idealan slučaj: savršeni pristupni mehanizam omogućava samo

jedno slanje u jednom trenutku čim jedan čvor završi slanje, sljedeći započinje

ovo je scenarij sličan onom u komutiranim LAN-ovima dodatna pretpostavka: nema pretečnih (overhead) bita

a0 5 10

0,25

0,5

0,75

1

U

20151G0 0,1 0,5 0,9 1

0,1

0,5

0,9

1

S

a = 10

a = 1

a = 0,1

a = 0


Gornja granica učinkovitosti LAN-aGornja granica učinkovitosti LAN-aGornja granica učinkovitosti LAN-aGornja granica učinkovitosti LAN-a

neovisno o protokolu MAC-a

nedostaci ove pretpostavke pretpostavljeno je maksimalno vrijeme

propagacije za svako slanje okvira u mreži pretpostavljeno je samo jedno slanje okvira u bilo

kojem trenutku rada mreže ovo dvoje ne vrijedi uvijek, ali kad se uzme u

obzir i protokolni pretek, onda je tvrdnja gotovo uvijek točna

pretek je neizbježan adrese, sinkronizacijski bitovi, upravljanje poveznicom

1

1p s

L Lt tS d v L R

UR R R a


Utjecaj propagacije i prijenosne brzine (II)Utjecaj propagacije i prijenosne brzine (II)Utjecaj propagacije i prijenosne brzine (II)Utjecaj propagacije i prijenosne brzine (II)

U opada s porastom a to utječe na propusnost mreže

protokolni pretek troši raspoloživi kapacitet poveznice te smanjuje U i S

zaključak: parametar a treba bit išto manji povećanjem duljine okvira

korisna mjera samo ako je duljina poruka kreiranih u stanicama cjelobrojni višekratnik od duljine okvira (ne računajući bitove preteka)

inače velike duljine okvira predstavljaju suvišno trošenje kapaciteta poveznice

veći L znači povećanje kašnjenja u drugim stanicama koje čekaju na red za slanje


Faktori koji utječu na performanse mrežeFaktori koji utječu na performanse mrežeFaktori koji utječu na performanse mrežeFaktori koji utječu na performanse mreže

kapacitet mreže

propagacijsko kašnjenje

broj bita po okviru ova tri parametra određuju a

protokol lokalne mreže podsloj MAC

ponuđeni promet

broj stanica u mreži ove dvije varijable su međusobno neovisne


Faktori koji utječu na performanse (II)Faktori koji utječu na performanse (II)Faktori koji utječu na performanse (II)Faktori koji utječu na performanse (II)

uz fiksni ponuđeni promet po stanici, s porastom broja stanica raste i ukupni ponuđeni promet

uz fiksni broj stanica, s porastom ponuđenog prometa po stanici raste i ukupni ponuđeni promet

pogreške nastale u prijenosu utječu na performanse, ali nisu značajan čimbenik pogreška u okviru zahtijeva njegovo ponovno

slanje (ne uvijek) najčešće se u LAN-ovima koristi tehnika CRC


Granice performansi LAN-ovaGranice performansi LAN-ovaGranice performansi LAN-ovaGranice performansi LAN-ova

u svakom LAN-u postoje tri područja rada temelje se na količini ponuđenog prometa 1. područje malog kašnjenja u mreži

raspoloživi kapacitet je i više nego dovoljan za prijenos ponuđenog prometa

2. područje velikog kašnjenja u mreži mreža postaje usko grlo više se vremena troši na upravljanje pristupom mreži

nego na prijenos korisničkih informacija 3. područje neograničenog kašnjenja

ponuđeni promet raste iznad raspoloživog kapaciteta pri dizajnu mreže svakako je nužno izbjeći treće

područje rada mreže, a po mogućnosti i drugo


Metoda IEEE-aMetoda IEEE-aMetoda IEEE-aMetoda IEEE-a

problem: odrediti granice između prvog i drugog područja rada mreže

odbor IEEE 802 je definirao sljedeću metodu

1. zanemarimo protokol MAC-a i proračunajmo granice propusnosti i kašnjenja kao funkcije broja aktivnih stanica u mreži

parametri: Ti

srednje vrijeme trajanja neaktivnosti (idle) stanice između njena dva uzastopna slanja – stanica nema poruka koje čekaju na slanje


Metoda IEEE-a (II)Metoda IEEE-a (II)Metoda IEEE-a (II)Metoda IEEE-a (II)

Tm

trajanje slanja poruke (message) promatrano od trenutka kad je ostvaren pristup mediju

Td

srednje kašnjenje, mjereno od trenutka kad stanica ima paket za slanje pa sve do trenutka kad je slanje tog paketa završilo

uključuje vrijeme čekanja u repu (spremniku) te samo vrijeme slanja paketa

THRU srednja ukupna propusnost mreže [poruka/s]

N broj aktivnih stanica u mreži


Metoda IEEE-a (III)Metoda IEEE-a (III)Metoda IEEE-a (III)Metoda IEEE-a (III)

pri pronalaženju gornje granice propusnosti mreže razmatramo idealan slučaj sve stanice su aktivne i generiraju jednaki promet nema kašnjenja u spremnicima svaka stanica šalje okvir (paket) čim je spremna

svaka stanica alternira između dva stanja: stanje neaktivnosti i stanje slanja paketa

propusnost stanice

maksimalna propusnost mreže

gornja granica = kapacitet

i m

1sTHRUT T

i mm

NTHRU

T T

m

1mTHRUT


Metoda IEEE-a (IMetoda IEEE-a (IVV))Metoda IEEE-a (IMetoda IEEE-a (IVV))

rješenje dviju nejednadžbi

postoje dvije regije rada mreže broj stanica je manji od N

sustav ne generira dovoljno poruka kako bi iskoristio raspoloživi kapacitet mreže

broj stanica je veći od N mreža je u zasićenju

donja granica kašnjenja

i m m

1N

T T T

i m

m

T TN

T

d mT T


Metoda IEEE-a (Metoda IEEE-a (VV))Metoda IEEE-a (Metoda IEEE-a (VV))

nadalje, pretpostavimo da pri bilo kojem opterećenju vrijedi

pri tome je propusnost stanice određena izrazom

kombinirajući izraze

dobivamo donju granicu kašnjenja

i dm

NTHRU

T T

i d

1sTHRUT T

m

1mTHRUT

i d

m

NTHRU

T T

d m iT NT T


Metoda IEEE-a (Metoda IEEE-a (VIVI))Metoda IEEE-a (Metoda IEEE-a (VIVI))

gornja granica kašnjenja kašnjenje je maksimalno ako svih N stanica želi

istovremeno slati poruku

kombinirajući ovaj izraz s

dobivamo

d mT NT

i dm

NTHRU

T T

mi m

NTHRU

T NT


Metoda IEEE-a (Metoda IEEE-a (VIIVII))Metoda IEEE-a (Metoda IEEE-a (VIIVII))

Tsystem = Tm + protokolni pretek po paketu

Number of Terminals

SystemT

SystemNT

IdleSystem TNT

System

SystemIdle

T

TT

FeasibleOperating

Region


Primjer 1Primjer 1

stanica je spojena u LAN kapaciteta R = 1 Mbit/s

generira prosječno 3 paketa po minuti prosječna duljina poruke iznosi L = 500 bita dakle, trajanje slanja poruke Tm = L/R = 500 μs

Ti = 60 s/3 poruke = 20 s u stvari, Ti = 20 s – Tm (ali je Tm zanemariv)

broj stanica u LAN-u iznosi N = Ti/ Tm = 40.000 stanica preciznije, N = (Ti + Tm)/Tm = 40.000 stanica

t0 20

Tm Ti

10


Primjer 2Primjer 2

skup stanica koje generiraju digitalizirani PCM govor LAN-om kapaciteta R = 10 Mbit/s

podaci su generirani brzinom Rd = 64 kbit/s

stanica šalje paket svakih 0,1 s N = (Ti + Tm)/Tm i Ti = 0,1 – Tm

dakle, N = 0,1/Tm

s obzirom da u 0,1 s stanica pošalje L = 6.400 bita

Tm = L/R = 640 μs N = 156 stanica


Usporedba raznih protokola LAN-aUsporedba raznih protokola LAN-a

1 N

Ideal Zero Overhead

Number of Active StationsOut of N Total Stations

Token Ring

Token Bus

Carrier Sense CollisionDetection Bus

Mea

n P

ack

et D

elay

Reservation Bus


Usporedba CSMA/CD i Token RingaUsporedba CSMA/CD i Token RingaUsporedba CSMA/CD i Token RingaUsporedba CSMA/CD i Token Ringa

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Graf propusnosti (U) u ovisnosti parametra "a"

a

Pro

pusn

ost

(U)

CSMA/CD N=2

CSMA/CD N=10Token N=1

Token N=10


Usporedba CSMA/CD i Token Ringa (II)Usporedba CSMA/CD i Token Ringa (II)Usporedba CSMA/CD i Token Ringa (II)Usporedba CSMA/CD i Token Ringa (II)

Token Ring

0 5 10 15 20 250.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Graf propusnosti (U) u ovisnosti broja stanica (N)

broj stanica (N)

Pro

pusn

ost

(U)

CSMA/CD a=0.1

CSMA/CD a=1Token a=0.1

Token a=1

1 1lim 1

1N

aS

aa

CSMA/CD

1lim

1 3,44NS

a

1 1

1

N a aD

aN a


Performanse lokalnih mreža

Documents