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局域网性能评价

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:LAN的性能主要是指吞吐率和延迟。影响LAN性能的因素是:网络硬件特性,包括介质上的延迟和发送的频率;资源分配策略,特别是介质访问控制以及网络的负载即通信量。LAN两个最重要的网络特性参量是介质上的传输延迟D和数据率R。变量a决定了LAN利用率的上限值。

局域网性能评价

LAN的性能主要是指吞吐率和延迟。影响LAN性能的因素是:网络硬件特性,包括介质上的延迟和发送的频率;资源分配策略,特别是介质访问控制以及网络的负载即通信量。

1.基本参量

LAN常用的一些参量是:D为延迟,也称传输延迟,指从一个站点准备好发送帧到完成发送之间的时间;S为吞吐量,在各站之间传送的全部数据量;C为容量,在一定的控制协议下,信道所能达到的最大信息速率;U为利用率,指吞吐和系统总容量之比;G为局域网的负载,即存在于网络中的全部数据率。

2.性能评价

(1)传输延迟和数据率。LAN两个最重要的网络特性参量是介质上的传输延迟D和数据率R。传输延迟反应了传输介质的长度,在环形网络中还要考虑中继器的数目及延迟特性。数据率即信息速率,单位为bps。将两个参量相乘(D×R),就成为决定LAN性能的一个重要参数。

若用变量a表示传输介质长度和分组长度L之比,也就是a=介质传播时间/分组发送时间。变量a决定了LAN利用率的上限值。在理想状态下,并且假定传输的全是数据,则网络的最大利用率U可以表示成系统吞吐量S和系统的容量之比,U=S/C=1/(1+a)。

由此可见,随a的增加,利用率下降。对令牌总线和令牌环,如有些站没有数据传送,要浪费令牌传送时间。为了提高利用率U和吞吐率S,应尽可能减少a。增加分组长度可以减小a,但如果报文长度不是分组长度的整数倍,会增加额外的开销。

(2)吞吐率特性。吞吐率即单位时间内的吞吐量,为了简化分析,假定网络中有N个站准备发帧,由此可以导出最大吞吐率。

当a增加时,吞吐率降低。不同的a对令牌环影响不大,但对CSMA/CD却有很大的影响。当N增加时,对令牌而言,由于只有比较少的时间花费在传送令牌上,因而吞吐率增加;但对CSMA/CD来说,由于冲突或无帧发送的概率增加,因而吞吐率下降。(www.xing528.com)

(3)最大数据率的分析。对令牌环、令牌总线、CSMA/CD三种不同介质访问控制方法的最大数据率不同。

在给定参数下,平均帧的长越短,令牌环、令牌总线和CSMA/CD的最大数据率差别就越大。令牌环的性能对负荷的影响最不敏感,令牌总线的影响也不太敏感。在轻负载下,CSMA/CD提供了最小延迟,但在重负载下,它的功能对负载的影响最敏感。对于CSMA/CD,在速率较低时最大平均吞吐率随着系统容量的增加而增加;但随着网络数据率的不断增加,实际数据率将趋于饱和,这是由于CSMA/CD的冲突效应引起的,以致系统趋于不稳定。

(4)延迟特性。令牌环的延迟特性很容易计算,一旦一个站发送数据帧后,就要等待环上所有站发送一次,该站才能再发送一次。所以延迟应等于N-1个周期加上本站传往下一站的周期。周期发送一帧加上将令牌传递给下一个站的时间。

(5)延迟—吞吐率特性。不同的介质访问控制方式提供不同的服务,延迟—吞吐率特性是一个很重要的特性。

1)CSMA/CD的延迟—吞吐率特性。延迟—吞吐率特性和信息的平均长度有很大关系。帧长越短,在吞吐率小的情况下,延迟也越小。但是最大吞吐率值越小,则当吞吐量增加时,延迟也增加很快,这是由于随着帧长和时间片长度之比减少,协议开销增加,因而延迟也增大。

2)令牌环的延迟—吞吐率特性。令牌环的基本操作可以用一个排队模型来描述,即将所有活动构成一个发送队列,对站的服务取决于那个站得到令牌。环中各个站依次取得令牌权,因此,在队列中的站也依次得到服务。令牌从一个站传到下一个站的时间,是一个常数,相当于两个站之间的传递延迟加上中继器延迟和一些附加操作。一般情况下,当吞吐率增加时,在重负载下,延迟随之增加;在轻负载下,即使吞吐率很大,延迟的增加却很小。因为在这种情况下,令牌环介质访问协议对环上各站点提供了公平的服务。另外,令牌保持时间可以控制服务质量,但也大大影响性能。

3)令牌总线的延迟—吞吐率特性。令牌总线和令牌环有些相似之处,因此也可用类似的性能模型来描述。不同之处在于,令牌传递的开销比令牌环大很多。对于令牌总线,将令牌从一个站传递到下一个站,需要发送一个控制帧,还要等待下一个站的响应。所延迟时间由发送控制帧,传递控制帧的传递延迟,以及响应时间三部分组成。在对称通信负载的情况下,即各站通信负载相同,令牌保持时间足够长,每个站都将队列中所有的帧全部发送完,故平均延迟相当大。在不对称的通信负载下,帧的平均传递时间略有减少。

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