计算机网络|信道利用率

假设一个10 Mb／s以太网同时有10个站点在工作，按照理论值，每个站点能够发送数据的平均速率为1 Mb／s（10 Mb／s的1／10）。在实际的应用中，因为多个站点在同时工作的过程中会发生碰撞，导致信道资源的浪费，所以，实际上每个站点发送数据的平均速率达不到1 Mbit／s，以太网的信道利用率并不能达到100%。

如图3-12所示，当某个站点在发送帧时出现碰撞，立即停止发送并在等待一个争用期2α后尝试重新发送，但可能又发生了碰撞，于是再次等待一个争用期2α。这样循环多次后，数据帧被成功发送。假定发送这一帧所需的时间为T0（T0的值等于这一帧的长度除以10 Mb／s），这一帧在信道上传输所用的时间为α，那么从发送一帧开始，到这一帧沿着信道传输到接收端，所需时间一共为T0+α，在这段时间内，信道始终被发送端占用，只有在经过T0+α的时间后，以太网的通信信道才会进入空闲状态，其他的站点才允许发送数据。

图3-12　以太网信道的有效使用时间(www.xing528.com)

若要提高以太网的利用率，就要减少争用期出现的次数，也就是要尽量降低碰撞发生的概率。而要想降低碰撞发生的概率，就需要尽量减小α与T0的比值。

选定一个参数x，使x＝α／T0，当x趋近0时，代表以太网上只要发生了碰撞，就会立即被发送端检测出来，这样一来，信道资源被浪费的时间就非常少。反之，如果x的值比较大，发生碰撞的概率就会增大，争用期出现的次数也就越多，整个信道的资源就会浪费得比较严重。x的值不可能为0，但是我们可以尽量使它的值变小，也就是减少分子α的值，增大分母T0的值。所以，当以太网的数据传输速率恒定时，要尽量缩短链路的长度，同时增大数据帧的长度。

考虑一种理想化的情况，假设以太网各个工作站所发送的数据都不会产生碰撞，且各个站的数据传输衔接得很好，没有空闲，得出极限信道利用率Smax的值，即Smax＝T0／（T0+x）＝1／（1+x）。从式中可知，当x趋近0时，信道的极限利用率趋近100%，然而，这仅是对理想状态而言的一种设想。事实上，当信道利用率达到30%时，以太网上碰撞发生的概率就已经很高了。