Performanse lokalnih mreža

1. Performanse lokalnih mreža Studij FER-2 Studijski program Računarstvo VI semestar Modul Telekomunikacije i informatika Predmet Lokalne mreže (preporučeni izborni predmet modula) doc. dr. sc. Željko Ilić

2. Uvod • parametar a • omjer vremena prostiranja signala prijenosnim medijem s kraja na kraj poveznice (linka) i vremena slanja paketa na poveznicu • 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

3. Mjere za određivanje performansi Performanse lokalnih mreža • 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

4. Mjere za određivanje performansi (II) napomena: S i G normirani na C Performanse lokalnih mreža • 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

5. Mjere za određivanje performansi (III) Performanse lokalnih mreža • 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 ponovo

6. Utjecaj propagacije i prijenosne brzine Performanse lokalnih mreža • 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

7. Gornja granica učinkovitosti LAN-a Performanse lokalnih mreža • 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

8. Utjecaj propagacije i prijenosne brzine (II) Performanse lokalnih mreža • 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

9. Faktori koji utječu na performanse mreže Performanse lokalnih mreža • 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

10. Faktori koji utječu na performanse (II) Performanse lokalnih mreža • 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

11. Granice performansi LAN-ova Performanse lokalnih mreža • 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

12. Metoda IEEE-a Performanse lokalnih mreža • 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

13. Metoda IEEE-a (II) Performanse lokalnih mreža • 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

14. Metoda IEEE-a (III) Performanse lokalnih mreža • 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

15. Metoda IEEE-a (IV) 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 Performanse lokalnih mreža

16. Metoda IEEE-a (V) nadalje, pretpostavimo da pri bilo kojem opterećenju vrijedi pri tome je propusnost stanice određena izrazom kombinirajući izraze dobivamo donju granicu kašnjenja Performanse lokalnih mreža

17. Metoda IEEE-a (VI) gornja granica kašnjenja kašnjenje je maksimalno ako svih N stanica želi istovremeno slati poruku kombinirajući ovaj izraz s dobivamo Performanse lokalnih mreža

18. Metoda IEEE-a (VII) Tsystem = Tm + protokolni pretek po paketu Performanse lokalnih mreža

19. Primjer 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 Performanse lokalnih mreža

20. Primjer 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 Performanse lokalnih mreža

21. Usporedba raznih protokola LAN-a Performanse lokalnih mreža

22. Usporedba CSMA/CD i Token Ringa Performanse lokalnih mreža

23. Usporedba CSMA/CD i Token Ringa (II) • CSMA/CD Performanse lokalnih mreža Token Ring