Оцінка впливу способів організації обміну в ТКМ на час доставляння повідомлень

Найважливішою характеристикою телекомунікаційних мереж є час доставляння інформаційних об’єктів від джерела до одержувача та час затримки в їх передаванні. Попередньо відмітимо, що час доставляння інформаційних об’єктів залежить від їх обсягу, а також від швидкості передачі інформації відповідними пристроями − апаратурою передачі даних, зокрема модемами. Загальновідомо, що однією із характеристик цих пристроїв є швидкість В передачі інформаційних символів, яка часто визначається в бітах за секунду чи інших похідних одиницях інформаційної швидкості (байт/с, Кбайт/с та інш.). Ця швидкість має назву швидкості видачі символів повідомлень, чи технічної швидкості. Чи означає це, що при передачі m змістовних символів деякого інформаційного об’єкту час доставляння Т_д визначиться як

Т_д = m/В?

Зрозуміло, що це зовсім не так, оскільки у будь-якому випадку для забезпечення як достовірності інформації, так і передавання її взагалі, неминучими є витрати часу для:

1. Передавання надлишкової інформації, яка складається із надлишкових символів відповідних завадостійких кодів для виявлення (в протоколах із ВЗЗ) чи для виявлення і виправлення спотворень (в протоколах із ЗКК), а також службової інформації, необхідної для формування пакетів (кадрів, комірок та т. ін.), їх адресації в мережах передачі даних та т. п.;

2. Контролю цілісності, а в разі виявлення наявності спотворень, і для поновлення порушеної цілісності інформаційних об’єктів.

Ці витрати збільшують час доставки та затримку в доставці повідомлень (час затримки в доставці) і, як наслідок, зменшують швидкість обміну інформацією. Причому одержувача цікавлять характеристики доставки достовірної змістовної частини інформації.

Тому будемо називати швидкість передачі цієї достовірної змістовної частини інформації абсолютною швидкістю інформаційного обміну - В _а на відміну від технічної швидкості передачі В.

Як і раніше будемо вважати, що передача інформації здійснюється у вигляді кадрів чи пакетів з технічною швидкістю В, а вираз для розрахунку відносної швидкості R_j передачі на інтервалі 0 λ λ_г записується у виді:

R_j = f (λ, В),

де j − тип способу організації передачі (j = ЗКК, оч, пп, ап), а при λ > λ_г R_в = 0 для усіх способів організації передачі.

З урахуванням того, що відносна швидкість відображає частку, що належить суто інформаційним символам в загальній сукупності символів, які передаються у складі пакету (чи кадру) абсолютну швидкість інформаційного обміну - В_а можна розраховувати як

В_а = В· R_j.

Тобто, для уже розглянутих способів організації передачі

1. При використанні ЗКК

В_{а ЗКК} = В · m_k/n;

2. При використанні ВЗЗ з очікуванням

В_{а оч} = В ∙ (m/n)∙[1 −] = В ∙ (m/n)∙ ;

3. При використанні ВЗЗ з послідовною передачею

В_{а пп} = В ·(m/n)∙(1 - λ∙(t_к + t_оч));

4. При використанні ВЗЗ з адресним перезапитом

В_{а ап} В·(m/n)∙(1 - λ∙t_к).

Оскільки отримані вирази для розрахунку абсолютних швидкостей відрізняються від відповідних виразів для розрахунку відносних швидкостей тільки наявністю сталого множника В, то зберігаються і всі раніше сформовані висновки щодо їх залежності від стану каналу.

Тоді час доставки кадру (пакету) можна обрахувати як результат ділення кількості символів цієї частини кадру на абсолютну швидкість інформаційного обміну.

Т_д = n / В_а.

Неважко побачити, що час доставки може бути визначеним із виразів:

1. При використанні ЗКК

Т_дЗКК = n ²/{ В · m_k }; (5)

2. При використанні ВЗЗ з очікуванням

Т_доч = n ²/{ В · m ∙] = n ²/{ В · m ∙}. (6)

3. При використанні ВЗЗ з послідовною передачею

Т_дпп = n ²/{ В · m ∙(1 - λ∙(t_к + t_оч))}; (7)

4. При використанні ВЗЗ з адресним перезапитом

Т_дап n ²/{ В · m ∙(1 - λ∙ t_к)}. (8)

Залежності часу доставки інформації від стану каналу для кожного із способів організації обміну інформацією наведено на рис. 3.

Рис. 1. Залежність часу доставки інформації від стану каналу: 1 - СПД із коригуючим кодом, 2 - СПД із ВЗЗ та СМП, 3 - СПД із ВЗЗ та ПП, 4 - СПД із ВЗЗ та АП

Із отриманих залежностей видно, що:

1. При доброму стані каналу усі способи організації обміну із використанням ВЗЗ мають менший час доставки повідомлень, ніж спосіб організації обміну із використанням ЗКК;

2. Для усіх способів організації обміну із використанням ВЗЗ існує такі граничні значення інтенсивностей впливів, коли вони за часом доставки повідомлень починають поступатися способу організації обміну із використанням ЗКК;

3. Для усіх способів організації обміну і з використанням ВЗЗ, і з використанням ЗКК існують такі порогові значення інтенсивностей впливів, коли час доставки стрімко зростає, тобто, коли доставка інформації фактично припиняється.

Похідним від часу доставки є показник у вигляді часу затримки повідомлень. Під часом затримки повідомлень (пакетів, кадрів, та т. ін.) Δ Т_д розуміється різниця між часом фактичної доставки та його мінімально можливим значенням. Із розгляду попереднього матеріалу зрозуміло, що причиною затримки є втрати часу на забезпечення цілісності інформації в умовах впливу завад.

Як видно із виразу (1), час доставки інформації при використанні способу організації обміну із використанням ЗКК не залежить від інтенсивності впливів (звичайно, в інтервалі 0 λ λ_г), тобто Δ Т_дЗКК = 0.

Із виразів (6) − (8) витікає, що при використанні способів організації обміну із ВЗЗ мінімальні втрати часу на забезпечення цілісності інформації досягаються при ідеальному стану каналу, тобто при умові λ = 0. Отже не складно отримати вирази для визначення часу затримки у вигляді:

1. При використанні ВЗЗ з очікуванням

Δ Т_доч = n ²/{ В·m ∙(1 – (λ/ t_к)∙(t_к + t_оч)²)} − n ²/(В·m) = a/(1-a), (2)

де а = (λ/t_к)∙(t_к + t_оч)²);

2. При використанні ВЗЗ з послідовною передачею

Δ Т_дпп = n ²/{ В·m ∙(1 - λ ∙(t_к + t_оч))} − n ²/(В·m) = { n ²/(В·m)}·b/(1-b), (3)

де b = λ∙(t_к + t_оч);

3. При використанні ВЗЗ з адресним перезапитом

ΔТ_дап n ²/{ В·m ∙(1 - λ∙ t_к)} − n ²/(В·m) = { n ²/(В·m)}·(λ ∙t_к)/((1 - λ∙ t_к). (4)

Залежності часу затримки від інтенсивності впливів наведені на рис. 4.

Рис. 2. Залежність часу доставки інформації від стану каналу: 1, 3 - ВЗЗ із СМП та ВЗЗ із АП, 2 - ВЗЗ із ПП

Висновки із аналізу цих залежностей співпадають із висновками щодо часу доставки повідомлень, окрім того, що за цим показником спосіб організації обміну із використанням ЗКК не поступаються способам організації обміну із використанням ВЗЗ при будь-якому значенні інтенсивностей впливів.

Дата добавления: 2014-01-11