Основы моделирования ЛВС

Эффективность ЛВС исследуется введением физически измеряемых критериев эффективности с учетом природы взаимодействия сети на раз­личных функциональных уровнях. Особое значение имеют физическое со­держание и характеристики системы передачи данных и сети.

Исследование эффективности глобальных вычислительных сетей (ГВС) опирается на концепцию теории сетей передачи данных. При этом конкретное содержание сети отходит на второй план, первенство приоб­ретает способ оценки вклада системы передачи данных в работу сети ЭВМ.

Моделирование ГВС проводится на основе использования теории сис­тем, теории оптимизации, теории массового обслуживания, теории графов, теории надежности, методов исследования операций. Результаты таких ис­следований распространяются в основном на макромодели по сети передачи данных как сложной многометрической системы.

В ЛВС обычно проблем маршрутизации не существует. Поэтому ис­пользование концепции моделирования ГВС при моделировании ЛВС с жестким соединением абонентов приводит к неоправданным сложностям, не учитывающим конкретные технические характеристики микропроцес­сорной элементной базы устройств сопряжения (т. е. моделирования ЛВС проводят упрощенным методом). Упрощение достигается введением кон­кретного физического содержания, критерия эффективности — пропускной способности ЛВС, сужения ее структуры и построения иерархической сис­темы моделей среды с физически измерительными характеристиками эле­ментной базы интерфейсов сети.

Основная цель моделирования ЛВС — это ее структурный анализ и синтез архитектуры. При анализе выявляется изменение пропускной способности системы передачи данных (СПД) при использовании эле­ментной базы интерфейсов с заданными техническими характеристика­ми, а при синтезе архитектуры определяются характеристики элемент­ной базы интерфейса для достижения заданной пропускной способности как основного показателя качества ЛВС.

Моделирование на функциональном уровне осуществляется в таком порядке:

определяются связи между элементами уровня функционального объекта;

находятся параметры блоков алгоритма уровня функционального объ­
екта как функции от характеристик его элементов;

определяется способ вычисления или измерения многочисленных ха­
рактеристик.

При моделировании ЛВС с топологией шины и кольца наиболее тяже­лым режимом работы моноканала является использование случайных мето­дов доступа при максимальной разгрузке — максимальное число активных

станций. Но для этих сетей проблемы создания структуры третьего уровня функционального объекта не существует, так как отсутствует маршрутиза­ция сообщений по разветвленной сети каналов связи. Первые два уровня претерпевают изменения, связанные с совместным использованием монока­нала многими станциями. Первый уровень остается практически без изме­нений, так как обеспечивает логику установления, поддержания и разъеди­нения физического канала в случае предоставления доступа к каналу. Вто­рой уровень предусматривает введение двух подуровней: один из них обес­печивает доступ к моноканалу, а другой — установление логических связей между процессами станций.

Общий критерий качества

На эффективность работы ЛВС влияют различные факторы: метод дос­тупа, физическая среда, число станций сети, параметры устройств сопряже­ния и др. Возможны различные подходы для выбора общего критерия каче­ства ЛВС. Однако наиболее приемлемым подходом для выбора общего кри­терия качества является оценка влияния основных параметров сети на ско­рость передачи сообщений в единицу времени от одной станции к другой.

При синтезе качества значения основных параметров могут быть при­няты на основании статистики и опыта проектирования, а при анализе каче­ства — замерены.

Для моноканальных ЛВС возможно использование следующего крите­рия качества:

где — стоимость разработки и стоимость эксплуатации оборудования абонентских станций для обработки информации пользователя; L — длина кабеля, соединяющего станции; — объем памяти, необходимый для размещения очереди передаваемых и принимаемых кадров инфор­мации; — число активных станций, подключенных к ЛВС; — стоимость разработки и эксплуатации среды передачи данных (физиче­ская среда, устройства сопряжения); — время передачи кадров ин­формации от станции отправителя к станции получателя с учетом упа­ковки блоков информации (пакетов) в кадры и обратной распаковки, ра­боты блоков сопряжения с моноканалом, задержек, связанных с обнару­жением конфликтов, и других задержек.

Очевидно, что чем лучше качество ЛВС, тем больше общий критерий качества , характеризующий аналог скорости передачи информации. Вы­бранные параметры, в основном, являются также комплексными сложными

функциями, зависящими от ряда аргументов. Кроме того, некоторые из них взаимозависимы. Так, параметр с одной стороны, испытывает влияние параметра , так как увеличение приводит к росту (число кадров, Кбайт), а с другой — увеличение возможно вследствие влияния факторов функциональной среды более высоких уровней (формирование пакетов, прикладных программ пользователя и т. д.). Однако выбранный критерий прост в определении и наиболее полно отражает изменение качества ЛВС при изменении ее основных параметров.

Основными характеристиками формализованных структур на каждом уровне функционального объекта являются временные задержки выполне­ния операций, влияющие на фактор