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