Ce este debitul? Capacitatea canalului
| Numele parametrului | Sens |
| Subiect articol: | Lățimea de bandă |
| Rubrica (categoria tematica) | Tehnologii |
Sarcina principală pentru care este construită orice rețea este transfer rapid informații între computere. Din acest motiv, criteriile legate de capacitatea unei rețele sau a unei părți a unei rețele sunt un bun indicator al cât de bine își îndeplinește rețeaua funcția primară.
Există un numar mare de opțiuni pentru definirea criteriilor de acest tip, la fel ca în cazul criteriilor din clasa „timp de reacție”. Aceste opțiuni pot diferi unele de altele: unitatea de măsură aleasă pentru cantitatea de informații transmise, natura datelor luate în considerare - numai datele utilizatorului sau datele utilizatorului împreună cu cele de serviciu, numărul de puncte pentru măsurarea traficului transmis, metoda de mediere a rezultatelor pentru rețea în ansamblu. Sa luam in considerare diferite căi construind mai detaliat criteriul de capacitate.
Criterii care diferă în unitatea de măsură a informațiilor transmise. Unitatea de măsură a informațiilor transmise sunt de obicei pachete (sau cadre, ulterior acești termeni vor fi folosiți interschimbabil) sau biți. Respectiv, debitului măsurată în pachete pe secundă sau biți pe secundă.
Deoarece retele de calculatoare lucrați pe principiul comutării pachetelor (sau cadrului), apoi măsurarea cantității de informații transmise în pachete are sens, mai ales că debitul echipamentelor de comunicație care funcționează pe nivelul link-uluiși mai mare, de asemenea, cel mai adesea măsurată în pachete pe secundă. În același timp, datorită dimensiunii variabile a pachetului (aceasta este tipică pentru toate protocoalele, cu excepția ATM, care are o dimensiune fixă a pachetului de 53 de octeți), măsurarea debitului în pachete pe secundă este asociată cu o anumită incertitudine - pachete din care protocol și de ce inseamna marimea? Cel mai adesea se referă la pachete ale protocolului Ethernet, ca fiind cel mai comun, având o dimensiune minimă a protocolului de 64 de octeți (fără preambul). Ca pachete de referință au fost alese pachete de lungime minimă datorită faptului că creează cel mai dificil mod de operare pentru echipamentele de comunicație - operațiunile de calcul efectuate cu fiecare pachet care ajunge depind foarte puțin de dimensiunea acestuia și, prin urmare, procesarea pe unitatea de informații transferate Un pachet de lungime minimă necesită mult mai multe operațiuni de efectuat decât un pachet de lungime maximă.
Măsurarea lățimii de bandă în biți pe secundă (pentru rețele locale viteze măsurate în milioane de biți pe secundă - Mb/s sunt mai tipice) oferă o estimare mai precisă a vitezei de transmitere a informațiilor decât atunci când se utilizează pachete.
Criterii care diferă prin luarea în considerare a informațiilor de proprietate. Orice protocol are un antet care transportă informații de serviciu și un câmp de date care transportă informațiile luate în considerare a acestui protocol personalizat. De exemplu, într-un cadru de protocol Ethernet de dimensiune minimă, 46 de octeți (din 64) reprezintă câmpul de date, iar restul de 18 sunt informații de serviciu. Când măsurați debitul în pachete pe secundă, separați informații despre utilizator de la cea de service este imposibil, dar cu o măsurătoare pe biți se poate.
Dacă debitul este măsurat fără a împărți informațiile în utilizator și serviciu, atunci în acest caz este imposibil să se stabilească sarcina de a alege un protocol sau o stivă de protocoale pentru o anumită rețea. Acest lucru se explică prin faptul că, chiar dacă la înlocuirea unui protocol cu altul obținem un debit mai mare al rețelei, aceasta nu înseamnă că rețeaua va funcționa mai rapid pentru utilizatorii finali - dacă cota de informații de serviciu pe unitatea de date utilizator pentru aceste protocoale este diferit (și în general acest lucru este adevărat), atunci puteți alege o opțiune de rețea mai lentă ca cea optimă. Dacă tipul de protocol nu se schimbă la configurarea rețelei, atunci puteți utiliza criterii care nu separă datele utilizatorului de fluxul general.
Când testați debitul de rețea activat nivelul de aplicare Cel mai simplu mod de a măsura debitul este prin datele utilizatorului. Pentru a face acest lucru, este suficient să măsurați timpul necesar pentru a transfera un fișier de o anumită dimensiune între server și client și să împărțiți dimensiunea fișierului la timpul rezultat. Pentru a măsura debitul total de care aveți nevoie unelte speciale măsurători - analizoare de protocol sau agenți SNMP sau RMON încorporați în sistemele de operare, adaptoare de rețea sau echipamente de comunicații.
Criterii care diferă în ceea ce privește numărul și locația punctelor de măsurare. Lățimea de bandă poate fi măsurată între oricare două noduri sau puncte din rețea, de exemplu, între computerul client 1 și serverul 3 în exemplul prezentat în Figura 1.2. În acest caz, valorile debitului rezultate se vor modifica în aceleași condiții de funcționare a rețelei, în funcție de care două puncte sunt efectuate măsurătorile. Deoarece rețeaua funcționează simultan număr mare atunci computerele și serverele utilizatorilor descriere completa debitul rețelei oferă un set de debite măsurate pentru diverse combinatii calculatoare care interacționează - așa-numita matrice de trafic a nodurilor de rețea. Exista mijloace speciale măsurători care înregistrează matricea de trafic pentru fiecare nod al rețelei.
Deoarece în rețele datele de pe drumul către nodul destinație trec de obicei prin mai multe etape intermediare de procesare de tranzit, debitul unui element de rețea intermediar individual - un canal, segment sau dispozitiv de comunicație separat - poate fi considerat un criteriu de eficiență.
Cunoașterea debitului total între două noduri nu poate oferi informatii complete O moduri posibile creșterea acestuia, deoarece din cifra totală este imposibil de înțeles care dintre etapele intermediare ale procesării pachetelor încetinește rețeaua în cea mai mare măsură. Din acest motiv, datele de transfer elemente individuale rețelele pot fi utile pentru a decide cum să le optimizeze.
În acest exemplu, pachetele pe drum de la computer client 1 la serverul 3 trec prin următoarele elemente intermediare de rețea:
Segment AR SwitchR Segment BR Router R Segment CR RepeaterR Segment D.
Fiecare dintre aceste elemente are un anumit debit, prin urmare, debitul total al rețelei între computerul 1 și serverul 3 va fi egal cu debitul minim al componentelor rutei și cu întârzierea de transmisie a unui pachet (una dintre opțiunile pentru determinarea timpului de răspuns) va fi egală cu suma întârzierilor introduse de fiecare element. Pentru a crește debitul unei căi cu mai multe părți, trebuie să acordați mai întâi atenție celor mai lente elemente - în acest caz, un astfel de element va fi cel mai probabil un router.
Este logic să definiți debitul total al rețelei ca cantitatea medie de informații transmise între toate nodurile rețelei pe unitatea de timp. Debitul total al rețelei poate fi măsurat fie în pachete pe secundă, fie în biți pe secundă. La împărțirea unei rețele în segmente sau subrețele, capacitatea totală a rețelei este egală cu suma capacităților subrețelelor plus capacitatea legăturilor inter-segmente sau inter-rețele.
Debit - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Throughput” 2017, 2018.
Aproximativ 10 Mbit/s 261. O fotografie a cititorului de CD este prezentată în figură. O 4 O 1 O 2 O +3 X 228. Succesiunea cronologică a apariţiei sisteme de operare: a) MS DOS b) Windows XP c) Windows „98 d) Windows Vista O +a), c), b), d) Caracteristicile câmpului din bazele de date nu sunt... .
Este determinată de distanța dintre trenurile în mișcare adiacente. Cu cât această distanță este mai mică, cu atât capacitatea liniei este mai mare. Pe acest moment Există două tipuri de linii de metrou: linii cu blocare automată și tronsoane de protecție ale liniei cu normal... .
Este determinată de distanța dintre trenurile în mișcare adiacente. Cu cât această distanță este mai mică, cu atât capacitatea liniei este mai mare. În prezent, există două tipuri de linii de metrou: linii cu blocare automată și tronsoane de protecție ale liniei cu normal... [citește mai mult].
Debit – numărul care poate fi trecut de AD, oferind siguranța și confortul necesare pentru mișcare. PS poate fi: - teoretic; -practic. PS teoretic este definit ca raportul dintre perioada de timp T luată în considerare și timpul în care... .
Gazoduct Capacitate Direcția de export Prin Ucraina: Orenburg-frontiera de vest (Uzhgorod) Slovacia, Republica Cehă, Austria, Germania, Franța, Elveția, Slovenia, Italia Urengoy-Uzhgorod Slovacia, Republica Cehă, Austria,... .
Există mulți factori care pot distorsiona sau deteriora un semnal. Cel mai frecvent dintre acestea este interferența sau zgomotul, care este orice semnal nedorit care se amestecă cu și distorsionează semnalul care urmează să fie transmis sau primit. Pentru datele digitale, se pune întrebarea: în ce măsură aceste distorsiuni limitează rata posibilă de transfer de date? Este denumită viteza maximă posibilă în anumite condiții la care informațiile pot fi transmise de-a lungul unei anumite căi de comunicare sau canal trece abilitate canal.
Sunt patru concepte pe care vom încerca să le legăm.
Rata de transfer de date - viteza în biți pe secundă (bit/s) la care puteți
transmite date;
Lățimea de bandă - lățimea de bandă a semnalului transmis, limitată de transmisia la ohmi și de natura mediului de transmisie. Este exprimat în perioade în secunde sau hertzi (Hz).
Zgomot. Nivelul mediu de zgomot pe canalul de comunicare.
Nivel de eroare – frecvența de apariție a erorilor și a efectelor secundare. O eroare este considerată a fi recepția lui 1 și transmiterea lui 0 și invers.
Problema este aceasta: comunicațiile nu sunt ieftine și, în general, cu cât lățimea de bandă este mai mare, cu atât sunt mai scumpe. Mai mult, toate canalele de transmisie de interes practic au o lățime de bandă limitată. Limitările sunt cauzate de proprietățile fizice ale mediului de transmisie sau de limitările deliberate ale lățimii de bandă în transmițător în sine, făcute pentru a preveni interferența cu alte surse.
Desigur, am dori să folosim cât mai eficient lățimea de bandă disponibilă. Pentru datele digitale, aceasta înseamnă că pentru o anumită bandă este de dorit să se obțină rata de date maximă posibilă având în vedere nivelul de eroare existent. Principala limitare în atingerea unei astfel de eficiențe este interferența.
Metode de accesare a mediului în rețelele wireless
Una dintre principalele probleme în construirea sistemelor wireless este rezolvarea problemei accesului multor utilizatori la o resursă limitată a mediului de transmisie. Există mai multe metode de acces de bază (numite și metode de multiplexare sau multiplexare), bazate pe împărțirea unor parametri precum spațiu, timp, frecvență și cod între stații. Scopul multiplexării este de a aloca spațiu, timp, frecvență și/sau cod fiecărui canal de comunicație cu un minim de interferență reciprocă și utilizarea maximă a caracteristicilor mediului de transmisie.
Sigiliucu spațialDivizia
Bazat pe separarea semnalelor în spațiu atunci când emițătorul trimite un semnal folosind un cod Cu, timp t si frecventa fîn zonă s i. Adică, fiecare dispozitiv fără fir poate transmite date numai în limitele unui anumit teritoriu, în care oricărui alt dispozitiv îi este interzis să-și transmită mesajele.
De exemplu, dacă un post de radio emite pe o frecvență strict definită pe teritoriul său alocat și un alt post din aceeași zonă începe, de asemenea, să emită pe aceeași frecvență, atunci ascultătorii de radio nu vor putea primi un semnal „curat” de la niciun alt post. a acestor statii. Este o altă problemă dacă posturile de radio funcționează pe aceeași frecvență în orașe diferite. Nu va exista nicio distorsiune a semnalelor fiecărei stații radio din cauza gamei limitate de propagare a semnalelor acestor stații, ceea ce elimină suprapunerea acestora între ele. Un exemplu tipic sunt sistemele de telefonie celulară.
Sigiliucu sectiune de frecventalție(Multiplexarea cu diviziune în frecvență, FDM)
Fiecare dispozitiv funcționează la o frecvență strict definită, datorită căreia mai multe dispozitive pot transmite date într-un singur teritoriu (Figura 3.2.6). Aceasta este una dintre cele mai cunoscute metode, într-un fel sau altul folosită în cele mai moderne sisteme de comunicații fără fir.
Figura 3.2.6 – Principiul diviziunii în frecvență a canalelor
O ilustrare clară a unei scheme de multiplexare a frecvenței este funcționarea mai multor posturi de radio care operează la frecvențe diferite într-un oraș. Pentru a detona în mod fiabil unul de celălalt, frecvențele lor de operare trebuie separate printr-un interval de frecvență de protecție pentru a preveni interferențele reciproce.
Această schemă, deși permite utilizarea mai multor dispozitive într-o zonă dată, ea însăși duce la o risipă inutilă a resurselor de frecvență de obicei rare, deoarece necesită alocarea unei frecvențe separate pentru fiecare dispozitiv fără fir.
Sigiliucu sectiune temporaraelene(Multiplexarea cu diviziune în timp, TDM)
În această schemă, distribuția canalelor are loc în timp, adică fiecare transmițător difuzează un semnal la aceeași frecvență fîn zonă s, dar în perioade diferite de timp t i (de obicei se repetă ciclic) cu cerințe stricte pentru sincronizarea procesului de transmisie (Figura 3.2.7).
Figura 3.2.7 – Principiul diviziunii în timp a canalelor
Această schemă este destul de convenabilă, deoarece intervalele de timp pot fi redistribuite dinamic între dispozitivele de rețea. Dispozitivelor cu trafic mai mare li se atribuie intervale mai lungi decât dispozitivelor cu trafic mai puțin.
Principalul dezavantaj al sistemelor time multiplex este pierderea instantanee de informații atunci când sincronizarea în canal este pierdută, de exemplu, din cauza interferențelor puternice, accidentale sau intenționate. Cu toate acestea, experiență de succes în operarea unor sisteme TDM renumite precum cel celular retelele telefonice Standardul GSM, indică o fiabilitate suficientă a mecanismului de compactare temporară.
Sigiliuseparate prin cod(Multiplexare prin diviziune de cod, CDM)
În această schemă, toți transmițătorii transmit semnale la aceeași frecvență f , în zonă s iar în timpul t, dar cu coduri diferite c i.
Numele mecanismului de separare a canalelor bazat pe CDM (CDMA, CDM Access)
a fost chiar numit standardul de telefonie celulară IS-95a, precum și o serie de standarde pentru a treia generație de sisteme de comunicații celulare (cdma2000, WCDMA etc.).
În schema CDM, fiecare transmițător înlocuiește fiecare bit al fluxului de date original cu un simbol CDM - o secvență de cod cu lungimea 11, 16, 32, 64 etc. biți (se numesc cipuri). Secvența de cod este unică pentru fiecare transmițător. De regulă, dacă un anumit cod CDM este utilizat pentru a înlocui „1” în fluxul de date original, atunci pentru a înlocui „0” se folosește același cod, dar inversat.
Receptorul cunoaște codul CDM al emițătorului ale cărui semnale trebuie să le primească. Primește în mod constant toate semnalele și le digitalizează. Apoi, într-un dispozitiv special (corelator), efectuează operația de convoluție (înmulțire cu acumulare) a semnalului digitizat de intrare cu codul CDM cunoscut de acesta și inversarea acestuia. Într-o formă oarecum simplificată, aceasta arată ca operația produsului scalar al vectorului semnalului de intrare și vectorul cu codul CDM.
Dacă semnalul de la ieșirea corelatorului depășește un anumit nivel de prag setat, receptorul consideră că a primit un 1 sau 0. Pentru a crește probabilitatea de recepție, emițătorul poate repeta trimiterea fiecărui bit de mai multe ori. În acest caz, receptorul percepe semnalele de la alte transmițătoare cu alte coduri CDM ca zgomot aditiv.
Mai mult, datorită redundanței ridicate (fiecare bit este înlocuit cu zeci de cipuri), puterea semnalului recepționat poate fi comparabilă cu puterea de zgomot integrată. Asemănarea semnalelor CDM cu zgomotul aleator (gaussian) este realizată folosind coduri CDM generate de un generator de secvențe pseudoaleatoare. Prin urmare, această metodă este numită și metoda de răspândire a spectrului de semnal folosind secvența directă (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum), extinderea spectrului va fi discutată mai jos.
Cel mai puternic aspect al acestui sigiliu constă în securitatea sporită și secretul transmisiei de date: fără cunoașterea codului, este imposibil să primiți un semnal și, în unele cazuri, să detectați prezența acestuia. În plus, spațiul de cod este incomparabil mai mare în comparație cu schema de multiplexare a frecvenței, ceea ce face posibilă atribuirea fiecărui transmițător propriul cod individual fără probleme.
Până de curând, principala problemă a multiplexării codurilor era complexitatea implementării tehnice a receptoarelor și necesitatea asigurării unei sincronizări precise a emițătorului și receptorului pentru a asigura primirea garantată a pachetului.
Mecanism de multiplexare prin frecvențe purtătoare ortogonale (OrtogonalăFrecvențăDivisionMultiplexarea, OFDM)
Întregul interval de frecvență disponibil este împărțit în destul de multe subpurtători (de la câteva sute la mii). Un canal de comunicație (receptor și emițător) sunt alocați pentru transmitere a mai multor astfel de purtători, selectați din întregul set conform unei anumite legi. Transmisia se realizează simultan pe toți subpurtătorii, adică în fiecare transmițător fluxul de date de ieșire este împărțit în N substreams, unde N– numărul de subpurtători alocate acestui transmițător.
Distribuția subpurtătorilor se poate modifica dinamic în timpul funcționării, ceea ce face ca acest mecanism să nu fie mai puțin flexibil decât metoda de multiplexare în timp.
Schema OFDM are mai multe avantaje. În primul rând, doar unele subcanale vor fi supuse estompării selective, nu întregul semnal. Dacă fluxul de date este protejat de un cod de corectare a erorilor de transmisie, atunci această decolorare este ușor de combatet. Dar, mai important, OFDM permite suprimarea interferenței intersimbol. Interferența intersimbol are un impact semnificativ la rate de date ridicate, deoarece distanța dintre biți (sau simboluri) este mică.
În schema OFDM, rata de transmisie a datelor este redusă cu N ori, ceea ce vă permite să măriți timpul de transmitere a simbolului cu N o singura data. Astfel, dacă timpul de transmitere a simbolului pentru fluxul original este T s , atunci perioada semnalului OFDM va fi egală cu NT s. Acest lucru vă permite să reduceți semnificativ impactul interferenței intersimbol. La proiectarea unui sistem N este ales astfel încât valoarea NT s a depășit semnificativ rădăcina medie pătrată a întârzierilor canalului.
Lățimea de bandă
Lățimea de bandă- o caracteristică metrică care arată raportul dintre numărul maxim de unități care trec (informații, obiecte, volum) pe unitatea de timp printr-un canal, sistem, nod.
Folosit în diverse domenii:
- în comunicații și informatică, P.S. este cantitatea maximă de informații care poate fi transmisă;
- în transport PS - numărul de unități de transport;
- în inginerie mecanică - volumul de aer care trece (ulei, grăsime).
Se poate măsura în diverse unități, uneori foarte specializate - bucăți, biți/sec, tone, metri cubi etc.
În informatică, definiția debitului se aplică de obicei unui canal de comunicare și este definită ca cantitatea maximă de informații transmise sau primite pe unitatea de timp.
Lățimea de bandă este unul dintre cei mai importanți factori din punctul de vedere al utilizatorului. Este estimat prin cantitatea de date pe care rețeaua le poate transfera, în limita unității de timp, de la un dispozitiv conectat la acesta la altul.
Capacitatea canalului
Cea mai mare viteză posibilă de transmitere a informațiilor într-un canal dat se numește debitul său. Capacitatea canalului este viteza de transmitere a informațiilor atunci când se utilizează „cea mai bună” sursă (optimă), codificator și decodor pentru un canal dat, deci caracterizează doar canalul.
Debitul unui canal discret (digital) fără interferențe
C = log(m) biți/simbol
unde m este baza codului de semnal utilizat în canal. Viteza de transfer de informații canal discret niciun zgomot ( canalul ideal) este egală cu capacitatea sa atunci când simbolurile din canal sunt independente și toate m simbolurile alfabetului sunt la fel de probabile (utilizate la fel de des).
Lățimea de bandă a rețelei neuronale
Debitul unei rețele neuronale este media aritmetică dintre volumele procesate și informații create Retea neurala pe unitatea de timp.
Vezi si
- Lista capacităților interfeței de date
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce înseamnă „Lățimea de bandă” în alte dicționare:
Lățimea de bandă- curgerea apei prin fitingurile de scurgere atunci când pâlnia de evacuare nu este inundată. Sursa: GOST 23289 94: Fitinguri de drenaj sanitar. Specificații document original... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice
Cantitatea totală de produse petroliere care pot fi pompate printr-o conductă (printr-un terminal) pe unitatea de timp. Capacitatea de stocare a unui rezervor (tank farm) este cantitatea totală de produse petroliere care pot fi depozitate în... ... Dicţionar financiar
debitului- Consumul de greutate mediu de lucru prin supapă. [GOST R 12.2.085 2002] debit KV Debit de lichid (m3/h), cu o densitate egală cu 1000 kg/m3, trecut de organismul de reglementare cu o cădere de presiune de 1 kgf/cm2 Notă. Actual... ... Ghidul tehnic al traducătorului
Suma maximă informație care poate fi procesată pe unitatea de timp, măsurată în biți/s... Dicţionar psihologic
Productivitate, putere, impact, capacitate Dicționar de sinonime rusești ... Dicţionar de sinonime
Lățimea de bandă- - vezi Mecanismul de service... Dicționar economic și matematic
debitului- Categorie. Caracteristici ergonomice. Specificitate. Cantitatea maximă de informații care poate fi procesată pe unitatea de timp, măsurată în biți/s. Dicţionar psihologic. LOR. Kondakov. 2000... Mare enciclopedie psihologică
debitului- suma maxima Vehicul, care poate circula pe o anumită secțiune de drum într-un anumit timp... Dicţionar de Geografie
debitului- (1) drumuri cel mai mare număr unitati transport terestru(milioane de perechi de trenuri), care acest drum poate lipsi pe unitatea de timp (oră, zi); (2) P.s. canal de comunicare viteza maxima transmisie fără erori (vezi) prin acest canal… … Marea Enciclopedie Politehnică
debitului - cea mai mare viteză echipamente de transmisie a datelor din care informațiile intră în dispozitivul de stocare fără pierderi, menținând în același timp viteza de eșantionare și analogică transformare digitală. pentru dispozitive cu arhitectură magistrală paralelă, debit... ... Dicționar de concepte și termeni formulați în documentele de reglementare ale legislației ruse
Capacitatea canalului este valoarea maximă a vitezei de transmitere a informațiilor pe acest canal. Adică, debitul caracterizează posibilitățile potențiale de transmitere a informațiilor. Debitul canalului este măsurat în biți pe secundă (bps).
Din relație este clar că, dacă puterea semnalului nu ar fi limitată, atunci debitul ar fi infinit de mare. Lățimea de bandă este zero atunci când raportul semnal-zgomot P s / P w este egal cu zero. Pe măsură ce acest raport crește, debitul crește la nesfârșit.
Această expresie oferă o limită superioară, fizic de neatins, pentru rata de transfer a informațiilor, deoarece derivarea ei a făcut presupunerea unei codări ideale rezistente la zgomot, care necesită un timp de transfer de informații infinit de lung pentru implementarea sa.
Shannon a demonstrat, de asemenea, că mesajele din orice sursă discretă pot fi codificate prin semnale z(t) la intrarea canalului și reconstruite din semnale la ieșirea canalului z"(t) cu o probabilitate de eroare arbitrar apropiată de zero pentru H"(a) În primul caz, emițătorul și receptorul pot fi foarte simple și, prin urmare, ieftine, deoarece dacă capacitatea canalului depășește cu mult performanța sursei, vă puteți limita la cele mai simple metode de transmisie (codare, modulare) și recepție (circuite de decizie) și obțineți suficientă fidelitate. Cu toate acestea, acesta utilizează un canal foarte scump, deoarece o bandă de frecvență largă sau un raport semnal-zgomot ridicat este scump. În cel de-al doilea caz, se poate folosi un canal mai ieftin, cu o capacitate mai mică, dar sunt necesare metode de transmisie și recepție mai avansate, de exemplu. emițător și receptor mai scump. Din cele de mai sus rezultă că trebuie să existe un raport optim dintre C și H"(a), la care costul total al sistemului de transmitere a informațiilor discrete să fie minim. La determinarea acestui minim, trebuie avut în vedere că, cu dezvoltarea tehnologiei electronice, costul transceiverelor scade mai repede decât costul canalelor de comunicație, adică, în timp, raportul C/H"(a) scade. În acest caz, capacitatea canalului este mai mare decât capacitatea sursei, astfel încât acest canal poate fi folosit pentru a transmite semnale analogice și digitale. Rezerva de capacitate a canalului, în comparație cu capacitatea sursei, ar putea fi utilizată pentru a aplica codificare statistică sau rezistentă la zgomot. După evaluarea debitului necesar pe fiecare secțiune a rețelei IP, este necesar să se decidă cu privire la alegerea rețelei OSI și a tehnologiilor stratului de legătură. În conformitate cu tehnologiile selectate, se determină cele mai potrivite modele de echipamente de rețea. Această întrebare este, de asemenea, dificilă, deoarece debitul depinde direct de performanța hardware, iar performanța, la rândul său, depinde de arhitectura hardware și software. Să aruncăm o privire mai atentă asupra criteriilor și metodelor de evaluare a capacității canalelor și echipamentelor din rețelele IP. De la apariția teoriei teletraficului, au fost dezvoltate multe metode pentru calcularea capacității canalului. Cu toate acestea, spre deosebire de metodele de calcul aplicate rețelelor cu comutare de circuite, calcularea debitului necesar în rețelele de pachete este destul de complexă și este puțin probabil să ofere rezultate precise. În primul rând, acest lucru se datorează unui număr mare de factori (în special cei inerenți rețelelor multiservicii moderne), care sunt destul de greu de prezis. În rețelele IP, o infrastructură comună este utilizată de obicei de multe aplicații, fiecare dintre acestea putând să folosească propriul model de trafic diferit. Mai mult, în cadrul unei sesiuni, traficul transmis în direcția înainte poate diferi de traficul transmis în sens opus. În plus, calculele sunt complicate de faptul că viteza de trafic între nodurile individuale ale rețelei se poate modifica. Prin urmare, în majoritatea cazurilor când se construiesc rețele, evaluarea capacității este de fapt determinată de recomandările generale ale producătorilor, studiile statistice și experiența altor organizații. Deveniți membru al Programului de afiliere Aktiv-SB și veți primi: Plată în rate pentru articolele din depozit (sub rezerva furnizării unui pachet complet de documente); Plasarea companiei în secțiunea „Instalare”, la achiziționarea lunară de echipamente în valoare de peste 100.000 de ruble; Cashback în cadrul programului Bonus în valoare de până la 5% din suma achiziției Pentru a determina mai mult sau mai puțin precis câtă lățime de bandă este necesară pentru rețeaua proiectată, trebuie să știți mai întâi ce aplicații vor fi utilizate. În continuare, pentru fiecare aplicație, ar trebui să analizați modul în care datele vor fi transferate în perioadele de timp selectate și ce protocoale sunt utilizate pentru aceasta. Pentru un exemplu simplu, luați în considerare aplicațiile dintr-o rețea corporativă mică. Să presupunem că există 300 de computere de lucru și același număr de telefoane IP în rețea. Se preconizează utilizarea următoarelor servicii: e-mail, telefonie IP, supraveghere video (Fig. 1). Pentru supraveghere video se folosesc 20 de camere, din care sunt transmise fluxuri video către server. Să încercăm să estimăm ce lățime de bandă maximă este necesară pentru toate serviciile pe canalele dintre switch-urile de bază ale rețelei și la joncțiunile cu fiecare dintre servere. Trebuie remarcat imediat că toate calculele trebuie efectuate pentru timpul de cea mai mare activitate în rețea a utilizatorilor (în teoria teletraficului - orele de vârf), deoarece, de obicei, în astfel de perioade, performanța rețelei este cea mai importantă, iar întârzierile și eșecurile în funcționarea aplicației sunt asociate cu o lipsă de lățime de bandă sunt inacceptabile. În organizații, cea mai mare încărcare a rețelei poate apărea, de exemplu, la sfârșitul perioadei de raportare sau în timpul unui aflux sezonier de clienți, când se efectuează cel mai mare număr de apeluri telefonice și se trimit majoritatea mesajelor de e-mail. E-mail Telefonie si supraveghere video Pentru a estima debitul necesar pentru traficul de telefonie, presupunem că în timpul activității de vârf, numărul de conexiuni simultane care trec prin gateway poate ajunge la 100. Când utilizați codecul G.711 pe rețele Ethernet, viteza unui flux, ținând cont de anteturile și serviciul pachete, este de aproximativ 100 kbit/s. Astfel, în perioadele de cea mai mare activitate a utilizatorului, lățimea de bandă necesară în nucleul rețelei va fi de 10 Mbit/s. Traficul de supraveghere video este calculat destul de simplu și precis. Să presupunem că, în cazul nostru, camerele video transmit fluxuri de 4 Mbit/s fiecare. Lățimea de bandă necesară va fi egală cu suma vitezelor tuturor fluxurilor video: 4 Mbit/s x 20 camere = 80 Mbit/s. Tot ce rămâne este să adunăm valorile de vârf rezultate pentru fiecare dintre serviciile de rețea: 600 + 10 + 80 = 690 Mbit/s. Aceasta va fi lățimea de bandă necesară în nucleul rețelei. Designul ar trebui să includă și posibilitatea de scalare, astfel încât canalele de comunicare să poată servi traficul unei rețele în creștere cât mai mult timp posibil. În exemplul nostru, va fi suficient să folosiți Gigabit Ethernet pentru a îndeplini cerințele serviciilor și, în același timp, să puteți dezvolta fără probleme rețeaua prin conectarea mai multor noduri. Desigur, exemplul dat este departe de a fi unul standard - fiecare caz trebuie luat în considerare separat. În realitate, topologia rețelei poate fi mult mai complexă (Fig. 2), iar evaluarea capacității trebuie făcută pentru fiecare secțiune a rețelei. Trebuie avut în vedere faptul că traficul VoIP (telefonia IP) este distribuit nu numai de la telefoane către server, ci și între telefoane direct. În plus, activitatea în rețea poate varia în diferite departamente ale organizației: serviciul de asistență tehnică efectuează mai multe apeluri telefonice, departamentul de proiect folosește e-mailul mai activ decât alții, departamentul de inginerie consumă mai mult trafic de internet decât alții etc. Ca rezultat, unele părți ale rețelei pot necesita mai multă lățime de bandă decât altele. În exemplul nostru, la calcularea debitului de telefonie IP, am ținut cont de codecul utilizat și de dimensiunea antetului pachetului. Acesta este un detaliu important de reținut. În funcție de metoda de codificare (codecurile utilizate), cantitatea de date transmise în fiecare pachet și protocoalele la nivel de legătură utilizate, se formează debitul total al fluxului. Este debitul total care trebuie luat în considerare atunci când se estimează debitul de rețea necesar. Acest lucru este cel mai relevant pentru telefonia IP și alte aplicații care utilizează transmisia în timp real a fluxurilor de viteză redusă, în care dimensiunea antetelor pachetelor este o parte semnificativă din dimensiunea întregului pachet. Pentru claritate, să comparăm două fluxuri VoIP (vezi tabelul). Aceste fluxuri utilizează aceeași compresie, dar dimensiuni diferite ale încărcăturii utile (de fapt, fluxul audio digital) și protocoale diferite ale stratului de legătură. Rata de transfer de date în forma sa pură, fără a ține cont de anteturile protocolului de rețea (în cazul nostru, un flux audio digital), este lățime de bandă utilă. După cum puteți vedea din tabel, cu același debit util de fluxuri, debitul lor total poate varia foarte mult. Astfel, atunci când se calculează capacitatea de rețea necesară pentru apelurile telefonice în timpul sarcinilor de vârf, în special pentru operatorii de telecomunicații, alegerea protocoalelor de canal și a parametrilor de flux joacă un rol semnificativ. Alegerea protocoalelor din stratul de legătură nu este de obicei o problemă (astazi se pune mai des întrebarea despre câtă lățime de bandă ar trebui să aibă un canal Ethernet), dar alegerea echipamentului potrivit poate cauza dificultăți chiar și pentru un inginer cu experiență. Dezvoltarea tehnologiilor de rețea, împreună cu cerințele tot mai mari ale aplicațiilor pentru lățimea de bandă a rețelei, forțează producătorii de echipamente de rețea să dezvolte arhitecturi software și hardware din ce în ce mai noi. Adesea, de la un singur producător există modele de echipamente aparent similare, dar concepute pentru a rezolva diferite probleme de rețea. Luați, de exemplu, comutatoarele Ethernet: majoritatea producătorilor, împreună cu comutatoarele convenționale utilizate în întreprinderi, au comutatoare pentru construirea rețelelor de stocare a datelor, organizarea serviciilor de operator etc. Modelele din aceeași categorie de preț diferă prin arhitectură, „personalizate” pentru sarcini specifice. Pe lângă performanța generală, alegerea echipamentului ar trebui să se bazeze și pe tehnologiile acceptate. În funcție de tipul de hardware, un anumit set de funcții și tipuri de trafic poate fi procesat la nivel de hardware fără a utiliza CPU și resurse de memorie. În același timp, traficul din alte aplicații va fi procesat la nivel de software, ceea ce reduce foarte mult performanța generală și, ca urmare, debitul maxim. De exemplu, switch-urile multistrat, datorită arhitecturii lor hardware complexe, sunt capabile să transmită pachete IP fără a reduce performanța atunci când toate porturile sunt la sarcină maximă. În plus, dacă dorim să folosim o încapsulare mai complexă (GRE, MPLS), atunci este puțin probabil ca astfel de comutatoare (cel puțin modele ieftine) să ni se potrivească, deoarece arhitectura lor nu acceptă protocoalele corespunzătoare și, în cel mai bun caz, o astfel de încapsulare va avea loc la costul procesorului central productivitate scăzută. Prin urmare, pentru a rezolva astfel de probleme, putem lua în considerare, de exemplu, routerele a căror arhitectură se bazează pe un procesor central de înaltă performanță și depinde într-o măsură mai mare de implementarea software decât hardware. În acest caz, în detrimentul debitului maxim, obținem o gamă largă de protocoale și tehnologii acceptate care nu sunt acceptate de comutatoare din aceeași categorie de preț. În documentația pentru echipamentele lor, producătorii indică adesea două valori maxime de debit: una exprimată în pachete pe secundă, cealaltă în biți pe secundă. Acest lucru se datorează faptului că cea mai mare parte a performanței echipamentelor de rețea este cheltuită, de regulă, pe procesarea antetelor pachetelor. În linii mari, echipamentul trebuie să primească pachetul, să găsească o cale de comutare adecvată pentru acesta, să genereze un nou antet (dacă este necesar) și să îl transmită în continuare. Evident, în acest caz nu volumul de date transmis pe unitatea de timp joacă un rol, ci numărul de pachete. Dacă comparați două fluxuri transmise la aceeași viteză, dar cu dimensiuni diferite de pachet, atunci fluxul cu o dimensiune mai mică a pachetului va necesita mai multă performanță pentru a transmite. Acest fapt ar trebui luat în considerare dacă, de exemplu, se presupune că se utilizează un număr mare de fluxuri de telefonie IP în rețea - debitul maxim în biți pe secundă aici va fi mult mai mic decât cel menționat. Este clar că, în cazul traficului mixt, și chiar ținând cont de serviciile suplimentare (NAT, VPN), așa cum se întâmplă în marea majoritate a cazurilor, este foarte dificil de calculat încărcarea resurselor echipamentelor. Adesea, producătorii de echipamente sau partenerii lor testează diferite modele în condiții diferite și publică rezultatele pe Internet sub formă de tabele de comparație. Familiarizarea cu aceste rezultate simplifică foarte mult sarcina de a alege modelul adecvat. Dacă echipamentul de rețea selectat este modular, atunci pe lângă configurația flexibilă și scalabilitatea promisă de producător, puteți obține multe capcane. Atunci când alegeți modulele, ar trebui să citiți cu atenție descrierea acestora sau să consultați producătorul. Nu este suficient să te ghidezi doar după tipul de interfețe și numărul acestora - trebuie să te familiarizezi și cu arhitectura modulului în sine. Pentru module similare, nu este neobișnuit ca, atunci când transmit trafic, unii sunt capabili să proceseze pachetele în mod autonom, în timp ce alții pur și simplu înaintează pachetele către modulul central de procesare pentru procesare ulterioară (în consecință, pentru modulele identice din exterior, prețul pentru acestea poate diferi de mai multe ori ). În primul caz, performanța generală a echipamentului și, în consecință, debitul maxim al acestuia sunt mai mari decât în al doilea, deoarece procesorul central își transferă o parte din munca la procesoarele modulelor. În plus, echipamentele modulare au adesea o arhitectură de blocare (când debitul maxim este mai mic decât viteza totală a tuturor porturilor). Acest lucru se datorează capacității limitate a magistralei interne prin care modulele fac schimb de trafic între ele. De exemplu, dacă un comutator modular are o magistrală internă de 20 Gbps, placa de linie Gigabit Ethernet cu 48 de porturi poate folosi doar 20 de porturi atunci când este complet încărcată. De asemenea, ar trebui să țineți cont de astfel de detalii și să citiți cu atenție documentația atunci când alegeți echipamentul. La proiectarea rețelelor IP, lățimea de bandă este un parametru cheie care va determina arhitectura rețelei în ansamblu. Pentru o evaluare mai precisă a debitului, puteți urma următoarele recomandări: Ca urmare, cu alegerea corectă a tehnologiilor și echipamentelor, puteți fi sigur că rețeaua va satisface pe deplin cerințele tuturor aplicațiilor și, fiind suficient de flexibilă și scalabilă, va dura mult timp.
Inginer de sistem la INTELCOM Line Criterii de evaluare a lățimii de bandă
Exemplu de calcul al lățimii de bandă
Revenind la exemplul nostru, luați în considerare un serviciu de e-mail. Utilizează protocoale care rulează peste TCP, ceea ce înseamnă că rata de transfer de date este ajustată în mod constant pentru a ocupa toată lățimea de bandă disponibilă. Astfel, vom începe de la valoarea maximă de întârziere pentru trimiterea unui mesaj - să presupunem că 1 secundă va fi suficientă pentru a face utilizatorul confortabil. În continuare, trebuie să estimați dimensiunea medie a mesajului trimis. Să presupunem că, în timpul activității de vârf, mesajele de e-mail vor conține adesea diverse atașamente (copii ale facturilor, rapoarte etc.), așa că, pentru exemplul nostru, vom considera dimensiunea medie a mesajului la 500 KB. În cele din urmă, ultimul parametru pe care trebuie să-l selectăm este numărul maxim de angajați care pot trimite simultan mesaje. Să presupunem că în perioadele de urgență, jumătate dintre angajați apăsă simultan butonul „Trimite” din clientul de e-mail. Debitul maxim necesar pentru traficul de e-mail ar fi atunci (500 kB x 150 gazde)/1 s = 75.000 kB/s sau 600 Mbps. De aici putem concluziona imediat că pentru a conecta serverul de mail la rețea este necesar să folosiți un canal Gigabit Ethernet. În centrul rețelei, această valoare va fi unul dintre termenii care formează debitul total necesar.
Alte aplicații - telefonie și supraveghere video - sunt similare în structura lor de transmisie în flux: ambele tipuri de trafic sunt transmise folosind protocolul UDP și au o rată de transmisie mai mult sau mai puțin fixă. Principalele diferențe sunt că în telefonie fluxurile sunt bidirecționale și limitate de timpul apelului, în timp ce în supravegherea video fluxurile sunt transmise într-o singură direcție și, de regulă, sunt continue.
Utilizabil și lățime de bandă completă
Alegerea echipamentelor
Performanța generală a echipamentului
Capcanele echipamentelor modulare
