1 / 84

Informacijske mreže Auditorne vježbe Ak.god. 2006/2007

Informacijske mreže Auditorne vježbe Ak.god. 2006/2007. 4. Komunikacija u informacijskoj mreži. Matija Mikac. Uvod 1/2. mrežom se prenosi informacijski tok informacijske jedinice komutacija kanala – poziv komutacija paketa – paket, poruka parametri

osmond
Download Presentation

Informacijske mreže Auditorne vježbe Ak.god. 2006/2007

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Informacijske mrežeAuditorne vježbeAk.god. 2006/2007

  2. 4. Komunikacija u informacijskoj mreži Matija Mikac

  3. Uvod 1/2 • mrežom se prenosi informacijski tok • informacijske jedinice • komutacija kanala – poziv • komutacija paketa – paket, poruka • parametri • prosječna duljina informacijske jedinice • vrijeme zauzimanja prometne veze • propagacija (širenje) kroz kanal (Tpi) • vrijeme obrade jedinice (Tsi=b/C) • vanjski tok jk – prenosi se među čvorovima j i k • tok kroz granu i i – sav tok koji prolazi granom • unutrašnji tok  - suma tokova grana i IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  4. Uvod 2/2 • model komunikacije – model mreže IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  5. Kriteriji vrednovanja mreže • sa strane vlasnika, dizajnera, operatera – cijena • sa strane korisnika – kvaliteta mreže, usluga • komutacija kanala (npr. klasična telefonija) • je li moguće uspostaviti vezu? • PB= vjerojatnost blokiranja, vjerojatnost da pozivajući korisnik ne dobije vezu • komutacija paketa (npr. internet) • koliko trebam čekati? • T = srednje vrijeme zadržavanja paketa u mreži IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  6. Analiza mreža. Planiranje mreža. • utjecaj mnoštva parametara na funkcioniranje i kvalitetu mreže • topologija mreže • ulazni promet • kapaciteti grana i čvorova • modeli usmjeravanja, • zaštitni mehanizmi... • projektiranje/planiranje mreže • osnovni ulazni zahtjev – PBmax ili Tmin • moguća ograničenja – cijena mreže, topologija... IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  7. Optimizacijski problemi • izbor kapaciteta (IK) – dimenzioniranje mreže • zadani tokovi, topologija, odrediti kapacitete grana (i čvorova) uz ograničenje cijene, i zadovoljavanje uvjeta • raspodjela tokova (RT) – usmjeravanje • zadani kapaciteti grana, topologija, odrediti usmjeravanje tokova uz zadovoljavanje uvjeta • izbor topologije (IT) – odrediti topologiju • najčešći problemi • IK • RT • IK-RT • IT-IK-RT IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  8. Komuniciranje postupkom komutacije kanala

  9. Komutacija kanala, kriterij vredovanja • komutacija kanala – usmjeravanje? • fiksno usmjeravanje - jk uvijek istim putem • alternativno usmjeravanje • vjerojatnost gubitka mreže = kriterij vrednovanja • PB= vjerojatnost blokiranja, vjerojatnost da pozivajući korisnik ne dobije vezu IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  10. Fiksno usmjeravanje 1/3 • vanjski tok jk uvijek putem jk– put sadrži grane Ci • ukupni tok iu i-toj grani – suma tokova • tok -> prometni intenzitet/promet – vrijeme zauzimanja? Ts • ulazni/ponuđeni promet između čvorova j i k – ajk • ulazni/ponuđeni promet na granu i - Ai • kapacitet grane Ci– višekratnik nekog osnovnog kapaciteta Ci=mi·C– sustav M/M/mi s gubicima – Erlang-B formula Pi – vjerojatnost blokiranja/gubitka grane (model) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  11. Fiksno usmjeravanje 2/3 • vjerojatnost gubitka za pozive putem jk= Yjk • 1 - vjerojatnost da sve grane nemaju gubitke (ne blokiraju) • put sadrži grane Ci, vjerojatnost gubitka po granama je Pi(kod planiranja– Pi << 1) • vjerojatnost blokiranja mreže PB • prema udjelu u ukupnom prometu... • odnos ukupno izgubljenog prometa i ukupnog ponuđenog prometa! IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  12. Usmjeravanje tokova, stablo usmjeravanja • tablica usmjeravanja – definira moguća usmjeravanja (i,j) – preko kojih čvorova od i do j • simetrično ili asimetrično – da li se koriste iste grane u oba smjera? • moguće petlje? – loše definirana tablica, sprečavanje petlji prilikom usmjeravanja IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  13. Pravila usmjeravanja 1/3 2 4 4 4 3 5 2 2 4 4 3 • Sekvencijalno usmjeravanje • prema tablici usmjeravanja, u slučaju blokiranja prva sljedeća veza 1 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  14. Pravila usmjeravanja 2/3 2 4 4 4 3 • Usmjeravanje uz upravljanje s izvorišnog čvora • prema tablici usmjeravanja, alternativa samo u izvorištu, ostalo prvi izbor 1 5 3 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  15. Pravila usmjeravanja 3/3 2 4 4 4 3 5 2 4 3 • Usmjeravanje uz upravljanje s izvorišta uz prenošenje • neki od čvorova mogu donositi odluke i usmjeravati na alternativne puteve 1 • posebno označeno u tablici • prenošenje ne mora biti važeće za sve puteve – pr. 5-4 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  16. Prošireno stablo usmjeravanja 2 4 4 4 1 3 2 2 4 3 L2 4 L1 • standardno stablo + putevi gubitaka • put gubitka – nova grana • sekvencijalno usmjeravanje – svakom čvoru koji nije odredišni • upravljanje s izvorišta, prijenos – svakom čvoru koji odlučuje • oznake u stablu • slijed puteva-gubitaka • put i – ako je odredišni čvor završni • gubitak Lj– ako je završni L 1 5 3 L slijed puteva-gubitaka 1 , 2 , 3 ,4 , L1, L2 U1, U2, U3, U4, U5, U6 L upravljanje s izvorišta + čvor 3 na putu 5-4 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  17. Primjer1. – tablica usmjeravanja 1/2(udžbenik Informacijske mreže, sl. 6.2.2., tab. 6.2.1) • moguća usmjeravanja? • tablica usmjeravanja • preko kojih čvorova kreće usmjeravanje?! • primjer – usmjeravanje 1-2 – preko čvorova 2 (direktno) ili 3 • primjer – usmjeravanje 3-5 – preko čvorova 5 (direktno),4 ili 2 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  18. Primjer1. – tablica usmjeravanja 2/2(udžbenik Informacijske mreže, sl. 6.2.2., tab. 6.2.1) • određivanje tablice usmjeravanja • pratiti moguće prijenosne grane • elementi tablice – čvorovi preko kojih usmjeravamo • simetrično (promjena kod direktnih!!!), asimetrično • primjer – usmjeravanje 3-5 – preko čvorova 5 (direktno) ili 2 • iz 3 preko 2 do 5 – kako je moguće iz 2 u 5 (prema tablici)? • 3-2 ... – 5 – preko čvora 4 • 3-2-4 ... – 5 – preko čvorova 5 i 3 3-2-4-5 i 3-2-4-3 (PETLJA!!!) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  19. Primjer2. – tablica usmjeravanja 1/2(laboratorijske vježbe, tema 4) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  20. Primjer2. – tablica usmjeravanja 2/2(laboratorijske vježbe, tema 4, usmjeravanje 1 - 7) 2 6 7 3 6 7 1 5 4 8 7 4 5 8 7 3 6 7 3 6 7 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  21. Određivanje vjerojatnosti upotrebe puteva 1/3 • slijed puteva-gubitaka (prošireno stablo usmjeravanja) • najvjerojatnije (prvi izbor) = prvi ponuđeni put • ostali putevi – manje vjerojatni • gubitak – nepoželjan, problem • vjerojatnost izbora puta – da li je slobodan/zauzet, dostupan/nedostupan • put = jedna ili više grana/veza • vjerojatnost dostupnosti grane X • vjerojatnost da je grana nedostupna/zauzeta Y = 1 – X • najjednostavniji model – M/M/m s gubicima – Erlang-B • model – put Ui sadrži grane Ck, vjerojatnosti blokiranja grana su nezavisne IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  22. Određivanje vjerojatnosti upotrebe puteva 2/3 P{Ui korišten} = P{Ui dostupan i U1,U2...Ui-1 nedostupni} P{Ui korišten} = P{Ui dostupan} ·P{U1,U2...Ui-1 nedostupni/Ui dostupan} P{Ui dostupan} = P{dostupne sve grane Ck u Ui} Uj(i) = skup grana koje su dio puta Uj, ali nisu dio puta Ui P{U1,U2...Ui-1 nedostupni/Ui dostupan} = P{nedostupni U1(i),U2(i)...Ui-1(i)} • logičan postupak – određivanje vjerojatnosti korištenja puteva prema logici kao alternativa ‘programerskom’ pristupu i korištenju formula IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  23. Određivanje vjerojatnosti upotrebe puteva 3/3 • putevi U1, U2... UN • vjerojatnost dostupnosti grane Ckxk • rekurzivna formula – složen postupak ručnog proračuna IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  24. Stupanj posluživanja u mreži • NNGOS (Node-to-Node Grade of Service) • GOS (Grade of Service) – ukupno izgubljeni promet/ukupni promet = PB Prijašnji izraz PB uz fiksno usmjeravanje! IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  25. Primjer3. – vjerojatnosti upotrebe puteva 1/3(udžbenik Informacijske mreže, sl. 6.2.2., tab. 6.2.1, pr.6.2.1) • primjer – 5-3 - upravljanje s izvorišta uz prenošenje (4) 1 5 3 • slijed puteva-gubitaka: 1 , 2 , 3 ,4 , L1, L2 U1, U2, U3, U4, U5, U6 2 3 2 L 4 3 3 L2 4 2 3 L L1 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  26. Primjer3. – vjerojatnosti upotrebe puteva 2/3(udžbenik Informacijske mreže, sl. 6.2.2., tab. 6.2.1, pr.6.2.1) 1 5 3 2 3 2 L 4 3 3 L2 4 2 3 L L1 P{1 korišten} = P{1dostupan} = x53 P{2 korišten} = P{2dostupan}·P{1nedostupan | 2dostupan} P{2} = x52x23 (1-x53)=x52x23y53 P{3 korišten} = P{3dostupan}·P{1 i 2nedostupni | 3dostupan} P{3} = x54x43 {(1-x53) [(y52x23+y52y23+x52y23)]}= = x54x43y53(1-x52x23) P{4} = x54x42x23y53y52y43 Slično i P(L1), P(L2) – grane do L su sigurni događaj! IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  27. Primjer3. – vjerojatnosti upotrebe puteva 3/3(udžbenik Informacijske mreže, sl. 6.2.2., tab. 6.2.1, pr.6.2.1) 1 5 3 2 3 2 L 4 3 3 L2 4 2 3 L L1 Korištenjem rekurzivne formule: i tako dalje... (DZ!) Određivanje NNGOS– kad se odrede sve vjerojatnosti P(k) ili P(Lj) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  28. Primjer4. – vjerojatnosti upotrebe puteva 1/2(auditorne vježbe 2005.) P{1 korišten} = P{1dostupan} = x25x56 P{2 korišten} = P{2dost.}·P{1nedost | 2dost} P{2} = x21x13x36 (y25x56+y25y56+x25y56)= =x21x13x36(1-x25x56) P{3 korišten} = P{3dostupan}·P{1 i 2nedostupni | 3dostupan} P{3} = x21x14x46 {(y25x56+y25y56+x25y56)(y13x36+y13y36+x13y36)} = x21x14x46(1-x25x56)(1-x13x36) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  29. Primjer4. – vjerojatnosti upotrebe puteva 2/2(auditorne vježbe 2005. – korištenje rekurzivne formule) (DZ!) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  30. Zadatak 1(auditorne vježbe 2005) Zadana je mreža s komutacijom kanala, u kojoj se koristi upravljanje s izvorišta uz mogućnost prenošenja. Vaš je zadatak da izračunate GOS za komunikaciju između čvorova 1 i 2. Blokiranja grana su 0.15, a alternativno usmjeravanje je zadano strelicama uz početni i čvor s mogućnošću odluke (4*). Izračunajte preneseni promet za svaki od puteva, te potreban broj snopova za svaku granu koja sudjeluje u komunikaciji između navedenih čvorova. 1 2 4* 3 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  31. Zadatak 1 1/3RJEŠENJE 2 2 4 • stablo usmjeravanja (Pi=yjk=0.15, xjk=0.85) P{1} = x12 = 0.85 1 P{2} = x14x42 (1-x12)= 0.108375 P{3} = x14x45 x52(1-x12)(1-x42) = 0.013818 2 1 P{L1} = x14(1-x12)(1-x42)(1-x43x32) = 0.005307 L 3 2 3 L L2 L1 P{L2} = (1-x12)[(1-x14)+x14(1-x42)(1-x43x32)]-P{L1} = = (1-x12)(1-x14)=0.0225 • NNGOS - trebamo vjerojatnosti korištenja puteva ili gubitaka IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  32. Zadatak 1 2/3RJEŠENJE a(1) = a12P{1}= 18,7 erl a(1-2)= a(1) = 18,7 erl a(2) = a12P{2}= 2,384 erl a(1-4)= a(2)+a(3)+a(L1) = 2,805 erl a(3) = a12P{3}= 0,304 erl a(4-2)= a(2) = 2,384 erl a(4-3)= a(3-2) = a(3) = 0,304 erl a(L1) = a12P{L1}= 0,117 erl a(L2) = a12P{L2}= 0.495 erl • preneseni promet po putevima i granama? • dio prometa ovisno o vjerojatnosti korištenja puta • broj snopova – svaki kanal sadrži određeni broj snopova • M/M/m s gubicima, Erlang – B, vjerojatnost blokiranja je 0.15 • promet koji smo izračunali je preneseni promet, mi trebamo ponuđeni promet IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  33. Zadatak 1 3/3RJEŠENJE a0(1-2)= a(1-2)/0.85=22 erl a0(1-4)= 3,3 erl a0(4-2)= 2,805 erl a0(4-3)= a0(3-2) = 0,358 erl • PRENESENI PROMET = (1-x) PONUĐENI PROMET (a=0.85·a0) Pm<=0,15; m=? m12 = 23(tablica m=21 – A=20) m14 = 5 (tablica m=5 – A=3.4) m42 = 5 m43 = m32 = 2 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  34. Zadatak 1 RJEŠENJE – REKURZIVNA FORMULA IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  35. Zadatak 2 1/2(auditorne vježbe 2005) U telefonsku mrežu s komutacijom kanala spojeno je 6 telefonskih centrala. Topologija mreže je prikazana slikom, a pravila usmjeravanja prometa između parova čvorova definirana je tablicom usmjeravanja. Prometno opterećenje mreže u toku glavnog prometnog sata (GPS) prikazano je prometnom matricom. Tok poziva u mreži opisan je Poissonovom razdiobom. Potrebno je: • napraviti proširena stabla putova za sve parove čvorova uz sekvencijalno usmjeravanje (SOC), odnosno upravljanje s izvorišnog čvora (OOC) • za OOCS upravljanje prometnim tokovima definirajte vjerojatnosti korištenjem putova • odrediti raspodjelu prometa po putovima za par čvorova 2-6 i 3-2 ako su vjerojatnosti blokiranja svih snopova iste i iznose 0.05. Pretpostaviti da su blokiranja snopova međusobno nezavisna, i da je tok prometa u svakom snopu Poissonov tok • odredite NNGOS za parove iz c) dijela zadatka • odredite potreban broj kanala na snopovima prvog puta IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  36. Zadatak 2 2/2(auditorne vježbe 2005) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  37. Komuniciranje postupkom komutacije paketa

  38. Komutacija paketa, kriterij vredovanja • model - pretpostavljamo fiksno usmjeravanje • informacijska jedinice = paket • srednje vrijeme zadržavanja informacijske jedinice u mreži = kriterij vrednovanja • T= srednje vrijeme zadržavanja jedinice u mreži IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  39. Parametri modela mreže 1/3 • vanjski tok jk uvijek putem jk– put sadrži grane Ci • ukupni tok iu i-toj grani – suma tokova • Zjk – srednje kašnjenje informacijske jedinice na putu j-k • Ti – prosječno potrošeno vrijeme za čekanje i prijenos na i-toj grani • grana – model = M/M/1 s čekanjem IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  40. Parametri modela mreže 2/3 • M/M/1 s čekanjem • intenzitet nailazaka (Poisson) i, eksponencijalna raspodjela vremena posluživanja sa srednjom vrijednosti 1/Ci=1/bsr • srednje vrijeme zadržavanja jedinice Tq = srednje vrijeme kašnjenja Ti • duljina puta njk = broj grana uključenih u put jk • prosječna duljina puta – prinos ovisi o prometnom opterećenju IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  41. Parametri modela mreže 3/3 • kašnjenje u mreži • svaka grana utječe – zastoj na jednoj = zastoj na putu! • grana i0 je “usko grlo”, * opterećenje zasićenja • model kašnjenja – oštrije od M/M/1, prema D/D/1 • T0– kašnjenje “neopterećene” mreže (0, i0, ali i/ ima konačnu vrijednost) IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  42. Pronalaženje opterećenja zasićenja * • grana i0 koja je usko grlo – tok kroz granu je najbliži kapacitetu, kad postane jednak - zasićenje (i0=Ci0) POSTUPAK: • fiksno usmjeravanje, odrediti unutrašnje tokove i za bilo koju vrijednost opterećenja <* • za sve i=1,2,..M odrediti i/Ci i pronaći i0 za koju je najveće • povećavati vanjski tok dok se ne postigne uvjet – odrediti faktor x - x·i0=Ci0 • tok zasićenja je *= x·* NEMA PREUSMJERAVANJA! PREUSMJERAVANJE MIJENJA PROMETNU MATRICU! IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  43. Primjer 5. Određivanje graničnog opterećenja(udžbenik Informacijske mreže, pr.6.3.1) ŠTAMPARSKA GREŠKA Ulazni tok u mrežu s komutacijom paketa je zadan matricom. Zadani su kapaciteti grana, topologija i fiksno usmjeravanje. Potrebno je odrediti granu koja predstavlja usko grlo granično opterećenje mreže! Tok je simetričan. Ukupni tok  = 2*175 erl/s Prosječna duljina paketa 1000 bit, =1/1000 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  44. Primjer 5. Određivanje graničnog opterećenja 1/2(udžbenik Informacijske mreže, pr.6.3.1) - RJEŠENJE 1. Prema usmjeravanju određujemo unutrašnji tok i za svaku granu! 2. Odrediti granu koja je usko grlo (najveći i/Ci) - grana i0 i0 = 4 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  45. Primjer 5. Određivanje graničnog opterećenja 2/2(udžbenik Informacijske mreže, pr.6.3.1) - RJEŠENJE 3. Odrediti za koliko je moguće povećati tok a da je moguć prijenos i/Ci=1 4. Tok zasićenja/graničnog opterećenja = ? Proračun ostalih parametara IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  46. Zadatak 3 1/5(auditorne vježbe 2005) U mreži s komutacijom paketa, zvjezdaste strukture, povezano je 5 čvorova. Veze između čvorova ostvarene su modemima (modemi su full-duplex). S obzirom na zadanu topologiju i prometno opterećenje mreže odredite potrebnu brzinu prijenosa (tj. kapacitet) kako bi vrijeme posluživanja bilo 1/10 prosječnog boravka na grani. Izračunajte prosječno vrijeme kašnjenja u mreži i odredite usko grlo i graničnu vrijednost toka. Prosječna dužina paketa je 1000 bita, a raspodjela vjerojatnosti dužina je eksponencijalna. IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  47. Zadatak 3 2/5(auditorne vježbe 2005) Određivanje unutrašnjih tokova – odrediti puteve i sumirati tokove od-do promet grane 1-2 2 1 1-3 3 2 1-4 2 3 1-5 2 4 2-3 2 1,2 2-4 2 1,3 2-5 1 1.4 3-4 1 2,3 3-5 2 2,4 4-5 1.5 3,4 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  48. Zadatak 3 3/5(auditorne vježbe 2005) Kapaciteti grana? Na temelju uvjeta o odnosu vremena posluživanja i boravka M/M/1 sustav s čekanjem! Realizacija nekim standardnim modemima (npr. 9.6kbit/s, 14.4kbit/s...) Full-Duplex modem istovremeni prijenos u oba smjera, ovisno o izvedbi isti kapaciteti u oba smjeta... IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  49. Zadatak 3 4/5(auditorne vježbe 2005) 1. Znamo unutrašnji tok/intenzitet nailazaka i za svaku granu! Ukupno kašnjenje u mreži 2. Odrediti granu koja je usko grlo (najveći i/Ci) - grana i0 i0 = 2 IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

  50. Zadatak 3 5/5(auditorne vježbe 2005) 3. Odrediti za koliko je moguće povećati tok a da je moguć prijenos i/Ci=1 4. Tok zasićenja/graničnog opterećenja = ? IM - Auditorne vježbe - Ak.god. 2006/2007

More Related