Розрахунок надійності мережі
Проектована ЛВС монтується на основі готових виробів, і час напрацювання на відмову береться з даних наданих виробниками обладнання.
Під надійністю елемента (системи) розуміють його здатність виконувати задані функції з заданим якістю протягом певного проміжку часу в певних умовах. Зміна стану елемента (системи), яке тягне за собою втрату вказаної властивості, називається відмовою. Системи передачі відносяться відновлюваних систем, в яких відмови можна усувати.
Одне з центральних положень - теорії надійності полягає в тому, що відмови розглядають в ній як випадкові події. Інтервал часу від моменту включення елемента (системи) до його першої відмови є випадковою величиною, званої "час безвідмовної роботи". Інтегральна функція розподілу цієї випадкової величини, що представляє собою (за визначенням) ймовірність того, що час безвідмовної роботи буде менше t, позначається q (t) і має сенс ймовірності відмови на інтервалі 0. t. Імовірність протилежної події - безвідмовної роботи на цьому інтервалі - дорівнює
Мірою надійності елементів і систем, є інтенсивність відмов l (t), що представляє собою умовну щільність ймовірності відмови в момент t, за умови, що до цього моменту відмов не було. Між функціями l (t) і р (t) існує взаємозв'язок
У період нормальної експлуатації (після підробітки, але ще до того, як настав фізичний знос) інтенсивність відмов приблизно постійна. В цьому випадку
Таким чином, постійної інтенсивності відмов, характерною для періоду нормальної експлуатації, відповідає експоненціальне зменшення ймовірності безвідмовної роботи з плином часу.
Отже, середній час безвідмовної роботи в період нормальної експлуатації обернено пропорційно інтенсивності відмов
Оцінимо надійність нашої системи, що складається з безлічі різнотипних елементів. Нехай p1 (t), p2 (t), ..., pr (t) - ймовірність безвідмовної роботи кожного елемента на інтервалі часу 0. t, r - кількість елементів в системі. Якщо відмови окремих елементів відбуваються незалежно, а відмова хоча б одного елемента веде до відмови всієї системи (такий вид з'єднання елементів в теорії надійності називається послідовним), то ймовірність безвідмовної роботи системи в цілому дорівнює добутку ймовірностей безвідмовної роботи окремих її елементів
де - інтенсивність відмов системи, ч-1;
- інтенсивність відмови i-го елемента, ч-1.
Середній час безвідмовної роботи системи tcр.сіст. ч, знаходиться за формулою
До числа основних характеристик надійності відновлюваних елементів і систем відноситься коефіцієнт готовності
де tср - середній час відновлення елемента (системи).
Він відповідає ймовірності того, що елемент (система) буде працездатний в будь-який момент часу.
Методика розрахунку основних характеристик надійності ЛВС полягає в наступному: розрахунок інтенсивності відмов і середнього часу напрацювання на відмову тракту.
Відповідно до виразом інтенсивність відмов ЛВС, ч-1, визначають як суму інтенсивностей відмов вузлів мережі (VPN маршрутизатор, три сервера, 10 робочих станцій) і кабелю
де - інтенсивності відмов РС, маршрутизатора, сервера, одного метра кабелю відповідно, ч-1;
- кількість РС, маршрутизаторів, серверів
L - протяжність кабелю, км.
Визначаємо за довідниками і умов експлуатації значення для окремих пристроїв.
В результаті отримуємо:
Обчислимо середній час безвідмовної роботи ЛВС за формулою
Імовірність безвідмовної роботи ЛВС протягом заданого проміжку часу t1 = 24 год (доба), t2 = 720 ч (місяць) при 2,69 * 10-4 ч-1 знаходять за формулою:
При t = 24 год (доба)
При t = 720 ч (місяць)
Розрахунок корисною пропускну здатність мережі
Розрахуємо теоретичну корисну пропускну здатність Fast Ethernet без урахування колізій і затримок сигналу в мережевому обладнанні.
Відмінність корисної пропускної здатності від повної пропускної здатності залежить від довжини кадру. Так як частка службової інформації завжди одна і та ж, то, чим менше загальний розмір кадру, тим вище "накладні витрати". Службова інформація в кадрах Ethernet становить 18 байт (без преамбули і стартового байта), а розмір поля даних кадру змінюється від 46 до 1500 байт. Сам розмір кадру змінюється від 46 + 18 = 64 байт до 1500 + 18 = 1518 байт. Тому для кадру мінімальної довжини корисна інформація становить всього лише 46/64 = 0,72 від загальної переданої інформації, а для кадру максимальної довжини -1500 / 1518 = 0,99 від загальної інформації.
Щоб розрахувати корисну пропускну здатність мережі для кадрів максимального і мінімального розміру, необхідно врахувати різну частоту проходження кадрів. Природно, що, чим менше розмір кадрів, тим більше таких кадрів буде проходити по мережі за одиницю часу, переносячи з собою велику кількість службової інформації.
Так, для передачі кадру мінімального розміру, який разом з преамбулою має довжину 72 байта, або 576 біт, буде потрібно час, рівне 576 bt, а якщо врахувати міжкадровий інтервал в 96 bt, то отримаємо, що період проходження кадрів становить 672 bt. При швидкості передачі в 100 Мбіт / с це відповідає часу 6,72 мкс. Тоді частота проходження кадрів, тобто кількість кадрів, що проходять по мережі за 1 секунду, складе 1 / 6,72 мкс = 148 810 кадр / с. При передачі кадру максимального розміру, який разом з преамбулою має довжину 1526 байт або 12 208 біт, період проходження становить 12 208 bt + 96 bt = 12 304 bt, а частота кадрів при швидкості передачі 100 Мбіт / с складе 1 / 123,04 мкс = 8127 кадр / с.
Знаючи частоту проходження кадрів f і розмір корисної інформації VП в байтах, яку переносять кожним кадром, неважко розрахувати корисну пропускну здатність мережі:
ПП (біт / с) = VН * 8 * f. (15)
Для кадру мінімальної довжини (46 байт) теоретична корисна пропускна здатність дорівнює ППТ 1 = 148 810 кадр / с = 54,76 Мбіт / с, що становить лише трохи більше половини від загальної максимальної пропускної здатності мережі.
Для кадру максимального розміру (1500 байт) корисна пропускна здатність мережі дорівнює ППТ 2 = 8127 кадр / с = 97,52 Мбіт / с.
Таким чином, в мережі Fast Ethernet корисна пропускна здатність може змінюватися в залежності від розміру переданих кадрів від 54,76 до 97,52 Мбіт / с.