Розрахунок продуктивності мережі Ethernet

Для ефективної експлуатації мережі Ethernet важливо знати її пропускну
здатність, яка вимірюється у кадрах за секунду. Максимальної пропускної
здатності сегмента Ethernet можна досягнути в ідеальному випадку, коли в мережі
немає колізій і додаткових затримок, які вносяться мостами і маршрутизаторами.
Цей показник допомагає оцінити вимоги до продуктивності комунікаційних
пристроїв, оскільки до кожного порту пристрою не може надходити за одиницю
часу більше кадрів, ніж дозволяє це зробити відповідний протокол. *?

Для комунікаційного устаткування найбільш важким режимом є обробка кадрів мінімальної довжини. Це пояснюється тим, що на обробку кожного кадру міст, комутатор чи маршрутизатор витрачають приблизно однаковий час, пов'язаний з переглядом таблиці просуванням пакета, формуванням нового кадру і т. п. А число кадрів мінімальної довжини, що надходять на пристрій за одиницю часу, більше ніж кадрів більшої довжини. Іншу характеристику продуктивності комунікаційного устаткування - біт за секунду - використовують рідше, тому що вона не вказує на розміри кадрів, які обробляє пристрій. На кадрах максимального розміру досягти високої продуктивності, вимірюваної в бітах за секунду, набагато легше.

Використовуючи параметри, наведені в табл. 6.1, розрахуємо максимальну продуктивність сегмента Ethernet як число переданих кадрів мінімальної довжини за секунду. Розмір кадру мінімальної довжини разом з преамбулою становить 72 байти, чи 576 біт, тому на його передавання затрачається 57,5 мкс. Додавши міжкадровий інтервал 9,6 мкс, одержуємо, що період проходження кадрів мінімальної довжини становить 67,1 мкс. Тобто максимально можлива пропускна здатність сегмента Ethernet становить 14880 кадрів за секунду.

Наявність у сегменті декількох вузлів знижує цю величину за рахунок че­кання доступу до середовища. Це стосується і колізій, які приводять до необ­хідносте повторної передачі кадрів.

Кадри максимальної довжини технології Ethernet мають поле довжиною 1500 байт, що разом зі службовою інформацією становить 1518 байт, а з преамбулою -1526 байт, чи 12208 біт. Максимально можлива пропускна здатність сегмента

Ethernet для кадрів максимальної довжини становить 813 кадр/с. Під час роботи з великими кадрами навантаження на мости, комутатори і маршрутизатори досить відчутно знижується.

Важливою характеристикою є корисна пропускна здатність протоколу, під якою розуміють швидкість передавання даних, що переносяться полем даних кадру. Ця пропускна здатність завжди менша за номінальну бітову швидкість протоколу Ethernet за рахунок наявності службової інформації кадру, міжкадрових інтервалів і очікування доступу до середовища.

Для кадрів мінімальної довжини корисна пропускна здатність дорівнює:

С_п = 14880 х 46 х 8 = 5,48 Мбіт/с.

Це набагато менше ніж 10 Мбіт/с, але варто врахувати, що кадри мінімальної довжини використовують в основному для передачі квитанцій, так що до передачі власне даних ця швидкість відношення не має.

Для кадрів максимальної довжини корисна пропускна здатність дорівнює:

С_п = 813 х 1500 X 8 = 9,76 Мбіт/с,

що дуже близько до номінальної швидкості протоколу.

Такої швидкості можна досягти лише тоді, коли двом взаємодіючим вузлам у мережі Ethernet інші вузли не заважають, що буває вкрай рідко.

При використанні кадрів середнього розміру з полем даних довжиною 512 байт пропускна здатність мережі становить 9,29 Мбіт/с, що теж досить близько до граничної пропускної здатності в 10 Мбіт/с.

За відсутності колізій і очікування доступу коефіцієнт використання зале­жить від розміру поля даних кадру і має максимальне значення 0,976 під час передавання кадрів максимальної довжини. В реальній мережі Ethernet середнє значення коефіцієнта використання мережі може значно відрізнятися від цієї величини.

6.2. Технологія Fast Ethernet 6.2.1. Характерні особливості технології'

Технологію Fast Ethernet було розроблено на початку 90-х років неко-мерційним об'єднанням Fast Ethernet Alliance, в яке ввійшло декілька провідних фірм та інститутів в галузі технології Ethernet. Метою розробки було створення

нової недорогої технології локальних мереж, яка за великої швидкості передавання даних зберегла би особливості Ethernet, зокрема її ефективність за співвідно­шенням ціна/якість. У 1995 році комітет IEEE 802 затвердив цю технологію стандартом 802.3и.

Технологія Fast Ethernet має такі характерні особливості:

Швидкість передавання даних — 100 Мбіт/с.

Метод доступу - CSMA/CD.

Фізична топологія - ієрархічне дерево.

Специфікації фізичного рівня:

 

100Base-TX - дві скручені пари UTP 5-ї категорії або STP 1-го типу;

100Base-FX - багатомодовий оптоволоконний кабель;

100Base-T4 - чотири виті пари UTP 3-ї категорії.

 

Максимальний діаметр мережі - 200 м.

Стандарти 100Base-TX/FX можуть працювати як в напівдуплексному,
так і в повнодуплексному режимах.

Технологія Fast Ethernet використовує метод доступу CSMA/CD з тими самими алгоритмами і часовими співвідношеннями в біт інтервалах, що і технологія Ethernet. За технологією Fast Ethernet міжкадровий інтервал дорівнює 0,96MKC,albt=10ns.

Протоколи канального рівня мережі Fast Ethernet збігаються з протоколами канального рівня мережі Ethernet, а протоколи фізичного рівня визначаються специфікаціями фізичного середовища технології Fast Ethernet.