Основы теории коммутации пакетов
Как уже отмечалось, коммутация
пакетов заключается в размещении принятых пакетов в буфере, в определении
адресатов, которым необходимо выслать эти пакеты, и в пересылке последних.
Поэтому основная характеристика устройства коммутации пакетов (число пакетов,
которое можно пересылать в единицу времени) зависит от объема буфера этого
устройства, от скорости обработки пакетов, а также от пропускной способности
тракта передачи.
При проектировании системы с коммутацией пакетов прежде
всего необходимо определить время задержки. Для сети время задержки
определяется как
где d—время задержки для одного устройства коммутации (d == d\ + d-i, здесь d\—время обработки пакета, dy.—время ожидания передачи), п\—число последовательно расположенных
устройств коммутации, t\—время передачи пакета (длина пакета/скорость канала),
ty.—время
задержки пересылки в тракте передачи, па—число
переходов в этом тракте.
В общем случае время d\ обработки пакетов устройством коммутации значительно
меньше времени dz,
в течение которого пакет ожидает на выходе тракта передачи. Поэтому время задержки d на одном устройстве можно оценить,
используя методы теории массового обслуживания, если известны время
прохождения пакета по выходному тракту (т. е. отношение средней длины пакета к
скорости передачи) и трафик пакетов в выходном тракте (т. е. вероятность
поступления пакетов). Если суммарное время задержки во всей сети в целом превышает
допустимый для системы предел, то необходимо повысить быстродействие тракта
передачи. Если суммарная задержка слишком мала, необходимо уменьшить скорость
передачи, чтобы обеспечить более экономичный режим сети.
Рассмотрим требования, предъявляемые к объему памяти буфера.
Объем памяти буфера зависит от времени хранения информации и вероятности
поступления новых пакетов. Время хранения информации в буфере включает время
обработки пакета, время ожидания вывода в капал и время прохождения капала.
Двумя последними величинами, как правило, можно управлять. Будем считать, что
время ожидания вывода в канал определяется временем задержки внутри устройства
коммутации, которое оценивается в первую очередь. Следовательно, число
буферов, требуемых одному устройству коммутации, определяется вероятностью
поступления пакетов и временем хранения информации в буфере (т. е. суммарной
продолжительностью задержки внутри устройства коммутации пакетов и вывода в
канал).
Проанализируем зависимость затрат на передачу пакетов от их
длины. Для передачи пакетов используются запоминающее устройство (буфер),
процессор и тракт передачи. Рост объема информации при однократной передаче
пакета вызывает увеличение емкости запоминающего устройства. Это связано с
тем, что при увеличении длины пакета возрастает время выхода его в тракт
передачи, а вместе с ним и время хранения пакета в запоминающем устройстве.
Объем обработки зависит от длины пакетов и от их количества. Поэтому при
фиксированном объеме посланных данных с увеличением длины пакета уменьшается
требуемое для передачи число пакетов и снижается стоимость их обработки.
Вместе с тем снижается стоимость тракта передачи, так как с увеличением длины
пакета обычно повышается эффективность использования канала. Указанные
взаимосвязи представлены на рис. 2.12. В
соответствии с рекомендациями Х.25 CCITT стандартная максимальная длина
пакета составляет 128 байт. Если наблюдаемая
в настоящее время тенденция сокращения затрат на обработку сохранится, то
можно будет эффективно использовать
Рис.
2.12. Зависимость затрат на пересылку пакета от его длины.
1—суммарные затраты; 2_— затраты на
запоминающее устройство: 3 — затраты на
передачу пакета; 4_— затраты на обработку пакета.
Рис^
2.13. Области использования систем с коммутацией пакетов с учетом
особенностей источника информации.
1-передача речевой информации; 2-передача
фототелеграмм; 3-телетекст-4 — видеотекст.
пакеты длиной по 4096 байт. На рис. 2.13 приведены области использования систем с коммутацией пакетов в зависимости от их длины. Очевидно, что с увеличением длины пакета расширяется область использования таких