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 ;
б) при выполнении п.2 программы работы размер передаваемого сообщения изменять в пределах от 128 до 20000 Байт (не менее 10 значений);
в) при выполнении п.3 программы работы скорость передачи информации изменять в пределах от 75 до 10000 бит¤с (не менее 10 значений);
г) при выполнении п.4 программы работы повторить п. п. 1 – 3 программы работы в условиях односвязной и полносвязной сети.
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 каком-либо 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:
|
где 
- 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:
|
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:
|
Определяя слагаемые, получим:
|
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:
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
