Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение




Скачать 289.44 Kb.
НазваниеЛекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение
Дата07.01.2013
Размер289.44 Kb.
ТипЛекция




Лекция 8.

Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (ЛВС), методы исследования и моделирования.


Условия распространения информации по оптическому каналу.

Введение. Поскольку свет был выбран в качестве переносчика информации, то было бы интересно выяснить почему возникают помехи при распространении света в атмосфере. Причиной этому является молекулярное поглощение [1], поглощение и рассеивание жидкими и твердыми частицами и атмосферная турбулентность [2].

Световоды. Из большого числа направляющих структур, предназначенных для передачи электромагнитного излучения в заданную область пространства, для целей, связанных с построением оптоэлектронных информационных систем, наибольший интерес представляют диэлектрические тонкопленочные волноводы и световоды [3].

Фактически как те, так и другие являются диэлектрическими волноводами. Однако вследствие разных областей их применения конструктивное оформление их различно [4]. Световоды предназначены в основном для передачи света на расстояние несколько сантиметров и больше. Их поперечные размеры много меньше их длины.

Световоды выполняются в виде стеклянных нитей, покрытых оболочкой. Для придания световодам достаточной механической прочности их толщина довольно велика (как правило, много больше длины волны распространяющегося в них света).

Что касается оптических волноводов, то по ним излучение может распространяться только на расстояния несколько сантиметров и меньше. Ширина волновода может быть сравнима с его длиной или быть много меньше ее.

При соединении световодов торец в торец возникают проблемы с потерей энергии излучения. Поэтому используются средства и методики, обеспечивающие эффективность оптической связи. Эффективность оптической связи при соединении световодов торец в торец без применения каких-либо средств всего 8%, со сферическими линзами — до 23%, с цилиндрическими линзами — до 34%, с применением иммерсионной, жидкости — до 98%. При передаче излучения через боковую его поверхность пользуются призмами (эффективность оптической связи до 80%) и дифракционными решетками (эффективность оптической связи до 100%) [5].

Волоконно-оптические линии связи.

Переход к оптическому диапазону электромагнитных волн резко увеличил пропускную способность информационных каналов и повысил их помехоустойчивость.

С появлением лазеров начались интенсивные разработки систем оптической связи. Однако открытые линии, по которым закодированная в луче света информация передавалась через воздушное пространство, оказались недостаточно надежными. Только с появлением волоконных световодов (аналоги электрических кабелей) оптические каналы связи стали реальностью.

В общем виде волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) включает входное кодирующее устройство КУ, передатчик, оптический кабель, ретранслятор P, приемник и декодирующее устройство ДКУ (Рис.1.).




Рис. 1. Структурная схема волоконно-оптической линии связи.


Закодированная в КУ информация поступает на передатчик, состоящий из источника излучения ИИ и модулятора М. В качестве ИИ в схемах оптической связи используются твердотельные (YAG:Nd) и полупроводниковые лазеры, а также светодиоды. Модулятор управляет интенсивностью излучения, поступающего от ИИ. Таким образом, по оптическому кабелю распространяется переменный оптический сигнал, несущий закодированную информацию. При большой протяженности ВОЛС наблюдается сильное ослабление светового луча, поэтому для восстановления его интенсивности используется ретранслятор. В приемнике оптическое излучение вновь преобразуется в электрический сигнал и усиливается по мощности с помощью усилителя У. Декодирующее устройство ДКУ позволяет расшифровать переданную информацию.

Реальная схема ВОЛС иногда включает не все названные элементы. При небольшой протяженности линий отпадает необходимость в применении ретранслятора Р. При использовании в качестве ИИ полупроводниковых лазеров и светодиодов управление интенсивностью излучения выполняется в самих приборах, поэтому дополнительный внешний модулятор М не нужен.

Основные преимущества ВОЛС:

1) широкий диапазон рабочих частот (до 1 ГГц), что позволяет по одному оптическому кабелю одновременно передавать до 1010 телефонных разговоров или 106 телепрограмм;

2) высокая помехоустойчивость от внешних электромагнитных воздействий и межканальных взаимных наводок, что особенно важно при высокой плотности коммуникаций;

3) малые габаритные размеры и масса из-за отказа от тяжелых экранирующих оболочек, что дает в бортовой аппаратуре выигрыш по сравнению с электрическими кабелями в 3—5 раз;

4) секретность передаваемой информации, так как ВОЛС практически не дает излучения в окружающее пространство, а изготовление отводов приводит к нарушению целостности оптического кабеля;

5) потенциально низкая стоимость вследствие замены дорогостоящих цветных металлов (медь, свинец) материалами с неограниченными сырьевыми ресурсами (стекло, кварц, полимеры).

Основу ВОЛС составляют волоконные световоды, передача оптической энергии по которым выполняется за счет эффекта полного внутреннего отражения (ПВО). Это явление наблюдается при падения луча света на границу раздела двух сред с показателями преломления n1 и n2, когда излучение распространяется в оптически более плотном материале. При больших углах падения пад>кр, где кр=arcsin(n2/n1), вся энергия световой волны отражается в первую среду.

Принципы передачи оптического излучения в двухслойном цилиндрическом волоконном световоде заключается в следующем. Внутренняя жила оптического кабеля изготавливается из материала с большим показателем преломления, чем внешняя оболочка (n1>n2) (Рис.2a.).





Рис. 2. Распространение световых лучей и изменение показателя преломления в двухслойном волокне (a) и селфоке (б).


Для лучей входящих в световод под малыми углами, угол падения на границу раздела сердцевина—оболочка оказывается больше критического. В результате ПВО такие лучи света практически без потерь отражаются от поверхности внешнего слоя, распространяясь вдоль оси волоконного световода.

Максимальный угол отклонения от оси световода, при котором еще выполняется условие ПВО, определяется соотношением



(1)


Величина A0 называется числовой апертурой волоконного световода. Лучи, входящие в торец световода под углами >0 (внеапертурные лучи), при отражении от границы раздела внутренней жилы и оболочек частично преломляются. При этом часть энергии передается во внешний слой и там рассеивается. При многократном отражении энергия таких лучей резко уменьшается, в результате они практически не достигают фотоприемника.

В световодах другого типа, так называемых селфоках или градиентных световодах, показатель преломления изменяется не ступенчато, а постепенно (Рис.2б.). Центральная часть волокна выполнена из материала с наибольшим показателем преломления, а по мере удаления от оси оптическая плотность среды уменьшается обычно по закону, близкому к параболическому. В таких световодах направление распространения лучей меняется плавно; за счет рефракции они фокусируются вблизи осевой линии.

Важнейшей характеристикой световодов являются потери пропускания, которые оцениваются по затуханию оптического сигнала в дБ/км:





где Pвх и Pвых — мощности сигнала на входе и выходе световода;

l — длина волокна, км.

Потери при распространении излучения в оптической среде обусловлены действием двух механизмов: абсорбции и рассеяния. Абсорбционные потери вызваны поглощением излучения на ионах примесей, таких, как металлы группы медь—хром, гидроксильные группы OH и др. Рассеяние света происходит на микроскопических пузырьках, кристаллических включениях, неоднородностях плотности или состава материала по объему. Лучшие образцы кварцевых световодов имеют такую высокую чистоту волокна (B=0,5...1 дБ/км), что километровый отрезок оптического кабеля прозрачнее чисто вымытого оконного стекла.

При распространении оптического сигнала по ВОЛС происходит "размывание" его во времени. Это связано с тем, что, во-первых, лучи света проходят различный путь, во-вторых, все источники имеют конечную ширину спектра излучения и, в-третьих, наблюдается дисперсия света в материале волокна. Поэтому полное расширение импульса при передаче по оптическому кабелю определяется тремя перечисленными факторами и пропорционально длине ВОЛС.

Несмотря на значительное конструктивное разнообразие оптических кабелей, они имеют ряд общих элементов (Рис.3.).





Рис. 3. Устройство оптических кабелей различного назначения:

1 — волокно; 2 — упрочняющий элемент; 3 — внутренняя оболочка; 4 — наружная оболочка.


Волоконные световоды прежде всего покрывают тонкой защитной пленкой, исключающей влияние жил друг на друга. Затем для придания некоторой жесткости жгут световодов объединяют общей оболочкой, для увеличения усилия на разрыв в конструкцию кабеля вводят упрочняющие элементы. Снаружи кабель покрывают еще одной оболочкой, обеспечивающей высокую прочность и стойкость к внешним воздействиям. Все защитные оболочки и упрочняющие элементы — полимерные. Это обусловливает малую массу кабеля (2—200 г/м), его хорошую эластичность (радиус изгиба 5—50 см при наружном диаметре 2—20 мм) и высокую прочность на разрыв (10—100 H).

В зависимости от назначения и расстоянием между передатчиком и приемником ВОЛС подразделяют на линии большой протяженности, или магистральные; средние, или внутригородские, и короткие, или внутриобъектовые.

Магистральные линии предназначены для дальней связи (расстояние более 50 км). К ним предъявляются высокие требования по пропускной способности (не менее 108 бит/с) и малому затуханию (B=1...5 дБ/км). Этим требованиям удовлетворяют только кварцевые волокна типа селфоков. В качестве источников излучения применяют твердотельные YAG:Nd-лазеры, а приемников — лавинные фотодиоды. Для восстановления мощности сигнала через 10—20 км располагают ретрансляторы.

Внутригородские линии обеспечивают связь высокопроизводительных центральных ЭВМ с отдельными устройствами сбора и первичной обработки данных и терминалами, передачу информации между первичными вычислительными центрами, телефонную связь между абонентами и кабельные системы телевидения и радиовещания. Эти ВОЛС характеризуются средней протяженностью (1—10 км), меньшей скоростью передачи информации (до 107 бит/с), большим допустимым затуханием (до 20 дБ/км). В качестве оптических линий используют кварцевые двухслойные волокна, источников излучения — полупроводниковые лазеры, фотоприемников — PIN-фотодиоды.

Внутриобъектовые ВОЛС служат для организации связи между отдельными процессорами вычислительных комплексов, внешними устройствами и ЭВМ, отдельными блоками электронной аппаратуры и т.д. Подобные линии служат для монтажа контрольно-измерительных приборов, систем промышленного телевидения, местной телефонной и радиосвязи, устройств автоматического управления различными объектами и технологическими процессами. Наибольшая протяженность (до сотен метров) позволяет использовать простые стеклянные волокна с большим затуханием (50—100 дБ/км), GaAlAs-светодиоды, PIN-фотодиоды и другие полупроводниковые фотоэлектронные элементы.

Преимущества световодных линий связи и последние достижения в области технологии оптических материалов и оптоэлектронных устройств позволяют прогнозировать широкое применение ВОЛС в системах обработки и передачи информации [6].

Локальные вычислительные сети (ЛВС), методы исследования и моделирования.

Введение. В использовании ЛВС можно отметить две тенденции: создание мощных корпоративных сетей и переход на технологию клиент—сервер.

Корпоративные ЛВС характеризуются многосегментной структурой, большим числом рабочих станций (РС), наличием нескольких серверов (файловых, баз данных, печати, модемов), маршрутизаторов, мостов и т.п. Эффективное использование технологии клиент—сервер в таких сетях ставит ряд сложных задач перед администраторами и пользователями ЛВС. Важнейший комплекс задач — обеспечение требуемой производительности, пропускной способности сети и планирование ее мощности.

Сейчас, когда ЛВС стали определяющим компонентом в информационной стратегии большинства организаций, недостаточное внимание к оценке мощности ЛВС и ее планированию привело к тому, что сегодня для поддержки современных приложений в технологии клиент—сервер многие сети необходимо заново проектировать во многих случаях и заменять.

Производительность и пропускная способность ЛВС определяется рядом факторов: выбором серверов и рабочих станций, сетевого оборудования, операционных систем рабочих станций, серверов и их конфигураций, распределением файлов базы данных по серверам сети, организацией распределенного вычислительного процесса, защиты, поддержания и восстановления работоспособности в ситуациях сбоев и отказов и т. п. Максимальные возможности корпоративной ЛВС для конкретных приложений (банковская, офисная, проектно-конструкторская, управленческая деятельность и др.) могут быть достигнуты только на основе комплексного подхода к оптимизации ЛВС на всех этапах жизненного цикла (от технико-экономического обоснования и технического задания на разработку до эксплуатации и модернизации).

Для решения задач оптимизации производительности и пропускной способности ЛВС используются методы и средства измерения (анализа) и моделирования. Особенности трафика (от англ. traffic — количество передаваемой информации, каналов) ЛВС делают моделирование сетей более трудным, чем моделирование систем с главной машиной. В ЛВС трафик может сильно варьироваться, что определяется природой распределенной обработки. Так как такая обработка выполняется и клиентом, и сервером, есть много способов распределения обработки информации между ними, но в первую очередь необходимо знать о производительности самих приложений и влиянии приложений на общую производительность и пропускную способность сети.

Как правило, средства моделирования позволяют определить производительность и пропускную способность ЛВС на основе показателей ее фактического оцениваемого трафика, которые указываются администратором сети. Многие пакеты моделирования могут воспринимать данные и от инструментальных средств анализа сети (сетевых анализаторов), таких, например, как анализатор протокола Sniffer фирмы Network General. Для крупномасштабных моделей такая возможность имеет важное значение, поскольку в этом случае отпадает необходимость во вводе в моделирующую программу множеств данных. Установив в сети программные измерительные средства и уяснив картину полного сетевого трафика, можно использовать и данные с помощью продуктов административного управления сетью, таких, как Sun Net Manager фирмы Sun Microsystem и Open View фирмы Hewlett Packard. Другим подходом к моделированию является создание вариантов "сценариев" работы ЛВС, что позволяет программировать уровень трафика на основе действий сетевых приложений.

Средства моделирования обычно включают модули для эмуляции всех сетевых устройств. Например, пакет PlanNet фирмы Comdisco позволяет моделировать все оборудование ЛВС Token Ring и Ethernet вплоть до средств передачи речевых данных и телекоммуникаций. После того как модель сети разработана и отлажена появляется возможность проведения экспериментов, например, можно добавить в сеть пользователей сегменты, мосты, коммутаторы, концентраторы, изменить тип передающей среды или сервера и т.п. Модель покажет пропускную способность сети, уровень трафика и ошибок, время реакции.

Следует иметь в виду, что для решения задач оптимизации ЛВС необходимы точные исходные данные (например, получаемые от сетевого анализатора), правильная оценка роста трафика, генерируемого новым сетевым приложением, а также понимание возможности программы (пакета) моделирования и какие из "сценариев" жизнеспособны. Инструментальные средства не могут дать конкретных рекомендаций по поиску "узких" мест и оптимизации ЛВС, а только способны показать, как изменения могут повлиять на характеристики сети. Интерпретировать данные, полученные инструментальными средствами, разрабатывать планы устранения "узких мест" в ЛВС, сценарии для их проверки, решать оптимизационные задачи должен администратор сети.

Методы оценки эффективности ЛВС и их компонентов.

Методы исследования. На различных стадиях жизненного цикла ЛВС могут использоваться различные методы оценки ее эффективности и оптимизации.

В процессе проектирования ЛВС с использованием современной методологии проектирования и технологических комплексов (САПР) могут применяться экспериментальные методы исследования, аналитическое и имитационное моделирование.

На стадиях опытной и рабочей эксплуатации ЛВС основным методом оценки их качества следует считать экспериментальное исследование. Оно позволяет собрать статистическую информацию о действительном ходе вычислительного, процесса, использовании оборудования, степени удовлетворения требований пользователей системы и т.п. и затем, по результатам ее обработки, сделать заключение о качестве проектных решений, заложенных при создании системы, а также принять решение по модернизации системы (устранению "узких" мест). Однако не исключено и использование методов моделирования, с помощью которых можно оценить эффект от модернизации ЛВС, не изменяя рабочей конфигурации и организации работы системы [7].

Моделирование — один из наиболее распространенных методов исследования. Модель ЛВС — это такое ее представление, которое состоит из определенного количества организованной информации о ней и построено с целью ее изучения. Другими словами, модель — физическая или абстрактная система, представляющая объект исследования. При исследовании ЛВС, как правило, используются абстрактные модели, представляющие собой описания ЛВС на некотором языке. Абстрактная модель, представленная на языке математических отношений, называется математической моделью. Математическая модель М имеет форму функциональной зависимости W=Wм(Х,F), где W={W1,W2,...,Wn} — показатели эффективности системы; Х={x1,x2,...,хn} и F= {f1,f2,...,fQ} — соответственно параметры и функции, выполняемые системой.

Поскольку при исследовании ЛВС возникает много различных вопросов, для решения тех или иных задач может быть разработан ряд моделей M={M12,...,Мo}. Эти модели представляют одну и ту же систему, но разрабатываются в различных целях, представляют ВС с различных точек зрения, а потому имеют различную степень детализации. Это означает, что в некоторой модели могут отсутствовать определенные математические зависимости, а следовательно, модель М может быть неадекватной реальной ВС. Поэтому в совокупность моделей М должны входить такие частные модели, которые адекватно отражают отдельные стороны функционирования ЛВС в соответствии с целью исследования и имеют такую степень детализации, которая достаточна для решения конкретной задачи с требуемой точностью [8].

Аналитическое моделирование. Использование аналитических методов связано с необходимостью построения математических моделей ЛВС в строгих математических терминах. Аналитические модели ВС носят обычно вероятностный характер и строятся на основе понятий аппарата теорий массового обслуживания, вероятностей и марковских процессов, а также методов диффузной аппроксимации. Могут также применяться дифференциальные и алгебраические уравнения.

При использовании этого математического аппарата часто удается быстро получить аналитические модели для решения достаточно широкого круга задач исследования ЛВС. В то же время аналитические модели имеют ряд существенных недостатков, к числу которых следует отнести:

— значительные упрощения, свойственные большинству аналитических моделей (представление потоков заявок как простейших, предположение об экспоненциальном распределении длительностей обслуживания заявок, невозможность обслуживания заявок одновременно несколькими приборами, например процессором и оперативной памятью, и др.). Подобные упрощения, а зачастую искусственное приспособление аналитических моделей с целью использования хорошо разработанного математического аппарата для исследования реальных ЛВС ставят иногда под сомнение результаты аналитического моделирования;

— громоздкость вычислений для сложных моделей, например, использование для представления в модели процесса функционирования современной ЛВС по методу дифференциальных уравнений Колмогорова требует (для установившегося режима) решения сложной системы алгебраических уравнений;

— сложность аналитического описания вычислительных процессов ЛВС. Большинство известных аналитических моделей можно рассматривать лишь как попытку подхода к описанию процессов функционирования ЛВС;

— недостаточная развитость аналитического аппарата в ряде случаев не позволяет в аналитических моделях выбирать для исследования наиболее важные характеристики (показатели эффективности) ЛВС. Особенно большие затруднения при аналитическом моделировании связаны с учетом в процессах функционирования ЛВС программных средств операционных систем и другого общего ПО.

Указанные особенности позволяют заключить, что аналитические методы имеют самостоятельное значение лишь при исследовании процессов функционирования ЛВС в первом приближении и в частных, достаточно специфичных задачах. В этих случаях возможности исследования аналитических моделей ЛВС существенно расширяют приближенные методы, например методы диффузионной аппроксимации, методы операционного анализа и аналитические сетевые модели.

Позднее будет рассмотрено аналитическое моделирование ЛВС на основе теории систем массового обслуживания.

Имитационное моделирование. В отличие от аналитического, имитационное моделирование снимает большинство ограничений, связанных с возможностью отражения в моделях реального процесса функционирования исследуемой ЛВС, динамической взаимной обусловленности текущих и последующих событий, комплексной взаимосвязи между параметрами и показателями эффективности системы и т.п. Хотя имитационные модели во многих случаях более трудоемки, менее лаконичны, чем аналитические, они могут быть сколь угодно близки к моделируемой системе и просты в использовании.

Имитационные модели представляют собой описание объекта исследования на некотором языке, которое имитирует элементарные явления, составляющие функционирование исследуемой системы, с сохранением их логической структуры, последовательности протекания во времени, особенностей и состава информации о состоянии процесса. Можно отметить имеющуюся аналогию между исследованием процессов методом имитационного моделирования и экспериментальным их исследованием.

Описания компонентов реальной ВС в имитационной модели носят определенный логико-математический характер и представляют собой совокупность алгоритмов, имитирующих функционирование исследуемой ВС. Моделирующая программа, построенная на основе этих алгоритмов (т. е. на основе математической модели), позволяет свести имитационное моделирование к проведению экспериментов на ЭВМ путем их "прогона" на некотором множестве входных данных, имитирующих первичные события, которые происходят в системе. Информация, фиксируемая в процессе исследования имитационной модели, позволяет определить требуемые показатели, характеризующие качество исследуемой ВС.

Основными недостатками имитационного моделирования, несмотря на появившиеся в последнее время различные системы моделирования, остаются сложность, высокая трудоемкость и стоимость разработки моделей, а иногда и большая ресурсоемкость моделей при реализации на ЭВМ.

Хотя существующие сегодня продукты моделирования способны помочь квалифицированному инженеру ЛВС моделировать и планировать сеть, они, по мнению экспертов, все еще слишком сложны в использовании и порой неадекватно моделируют вычислительную среду клиент—сервер. Специалисты считают, что необходимы новые модели распределенной обработки, в которых основное внимание уделялось бы пропускной способности сети одного узла к другому.

Пакетная ориентация существующих моделирующих программ означает, что архитектор сети или инженер должен сам определить, позволит ли убыстрение конвейерной передачи улучшить время реакции. Это справедливо для любого вида приложений, но особенно важно для программ класса клиент—сервер. Поскольку есть много способов обработки распределения между клиентом и сервером, производительность нужно измерять на основе влияния приложения, а не только пропускной способности каналов связи. Например, приложение, которое выполняет большую часть своей обработки со стороны клиента, может создавать впечатление интенсивного использования. Однако реально основной объем использования сети происходит при загрузке программы, а здесь приемлемое время реакции — 20 или 30 с. Напротив, для совместно используемой базы данных может потребоваться более быстрый конвейер.

Средства моделирования обычно включают в себя модули обработки, эмулирующие сетевые устройства (мосты и концентраторы), так что моделируемый трафик будет подвергаться той же обработке, что и реальный.

Например, в пакете моделирования PlanNet фирмы Comdisco имеется возможность эмуляции всего оборудования — от сети Token Ring и сегментов Ethernet до средств передачи речевых данных и телекоммуникационных линий Т-З.

После того как модель сети построена и работает, можно поэкспериментировать, добавляя в нее протоколы, пользователей или сетевые сегменты. Можно разбить сеть на дополнительные сегменты, применив в них, например, линию связи Т-1, и посмотреть, что произойдет. Средство моделирования покажет коэффициент использования сети в процентах от ее пропускной способности, уровни трафика и ошибок, время реакции.

Все это требует времени. Построение точной модели сложной сети может занять месяц или более. Следует принимать во внимание также значительную стоимость подобных пакетов (порядка 10 000 дол.).

Эти продукты настолько сложны, что многие специалисты по ЛВС занимают выжидательную позицию.

Однако хороший пакет моделирования сети поможет не только найти "узкие" места и помочь в инсталляции нового сетевого оборудования, но и реально сэкономить средства. Точно предсказав трафик ЛВС, можно избежать неправильного построения своей сети или отказаться от приобретения ненужного оборудования.

Финансовые аспекты моделирования являются решающими. Продукт NetMaker фирмы MakeSystems включает в себя шаблоны трафика для всех основных типов кабелей, что позволяет прикинуть, поможет ли MCI реально сэкономить средства для установления конкретной связи.

Продукт NetMaker уникален еще и тем, что в нем используются указываемые поставщиком характеристики производительности. Такие фирмы-поставщики, как Wellfleet Communications и CiscoSystems, подготавливают для Maker детальные таблицы производительности, на основе которых и производится моделирование. Этот процесс настолько отличается от других средств моделирования, что NetMaker является скорее не программой моделирования, а профайлером приложений [9].

Экспериментальные методы. Практическое использование моделей ЛВС во многих случаях предполагает наличие информации о реальных характеристиках вычислительного процесса. Такая информация может быть получена эмпирическими методами, на основе которых в настоящее время создаются средства для исследования аппаратно-программных компонентов ЛВС. Необходимая информация собирается с помощью специальных средств, которые обеспечивают измерение параметров, характеризующих динамику функционирования ЛВС в режимах опытной и нормальной эксплуатации. К таким средствам относятся сетевые анализаторы, анализаторы протоколов и т.п.

Создание средств для измерений параметров функционирования ЛВС, в том числе и операционных систем ЛВС, относится к числу новых задач в вычислительной технике.

Экспериментальные методы позволяют создать основу количественной оценки эффективности ВС для достижения следующих практических целей: анализа имеющихся ЛВС, выбора наилучшей и синтеза новой ЛВС. Оценка характеристик аппаратно-программных средств связана с проведением экспериментов и измерений, которые с практической точки зрения могут рассматриваться как процесс получения полезной информации.

Данные измерений представляются в виде, пригодном для последующего анализа. Это выполняют с помощью специальных средств обработки, создание которых связано с разработкой анализаторов. Эта взаимосвязь касается, например, выбора единых форматов данных, удобных не только для измерений, но и для обработки их результатов. В общем случае этап измерений предшествует этапу обработки, и средства обработки должны быть рассчитаны на эффективное применение к большим массивам информации, поскольку для измерений на ЛВС характерны, как правило, большие объемы и высокая плотность регистрируемых данных.

На завершающем этапе экспериментальных исследований проводится анализ результатов измерений, который состоит в получении содержательных выводов об исследуемой ЛВС. Важным условием для формирования таких выводов является удачное представление результатов измерений.

Эффективность экспериментальных методов в значительной степени зависит от качества планирования экспериментов и правильности выбора типа нагрузки. Эксперимент состоит из набора тестов, выполняемых в процессе исследований, а тест, в свою очередь, состоит из ряда сеансов или "прогонов". Термин "сеанс" чаще применяется для измерений, а "прогон", как правило, — для имитационного моделирования. В течение сеанса или прогона накапливается информация о поведении системы и, возможно, рабочей нагрузке. Поскольку рабочая нагрузка меняется, число наблюдений, которое требуется получить для каждой интересующей пользователя величины, должно быть таким, чтобы распределения для этих величин и их моменты могли быть оценены с требуемой точностью. Поэтому продолжительность сеанса зависит от необходимого числа наблюдений.

Эксперимент длительностью в один сеанс достаточен для оценки, если нужно, рассмотреть только одну конфигурацию системы и один тип, рабочей нагрузки. Например, если измерения производятся для того, чтобы выяснить, обеспечивает ли данная ЛВС при заданной рабочей нагрузке (трафике) удовлетворительную производительность, т. е. отвечает ли она определенным требованиям. Эксперименты длительностью в несколько сеансов необходимы, если предстоит определить влияние определенных факторов на производительность системы или производится оптимизация системы последовательными итерациями. Основной проблемой, которая возникает при планировании этих экспериментов, является определение состава и требуемой точности регистрации измеряемых параметров.

Сбор данных для моделирования. Средства моделирования сети вычисляют ее производительность на основе показателей ее фактического и оцениваемого трафика, указываемых администратором сети. Многие программы моделирования воспринимают данные и от инструментальных средств анализа сети, таких, как анализатор протокола Sniffer фирмы Network General. Для крупномасштабных моделей такая возможность имеет важное значение: без нее пришлось бы подсчитывать передаваемые пакеты и вводить множество данных. Установив программные датчики, которые дают картину полного сетевого трафика, можно использовать и данные, получаемые с помощью продуктов административного управления сетью, таких, как SunNet Manager фирмы Microsystems и Open View фирмы Hewlett Packard.

Другим подходом к моделированию сети является создание вариантов сценария работы ЛВС, что позволяет программировать уровень трафика на основе действий сетевых приложений. Разница между этими подходами состоит в том, что в первом случае просто используется экстраполяция на основе измеренного трафика, а второй позволяет управлять масштабом операций. Он будет срабатывать тем эффективнее, чем больше сценарии приближены к реальности.

Даже при помощи такого измерительного инструмента, как Sniffer, моделирование позволяет получить лишь ту точность, которую дают базовые данные. Если при измерении трафика не охвачен адекватный диапазон сетевой активности или неверны оценки роста объема трафика, генерируемого новым приложением, получить реалистичное описание производительности невозможно.

Необходимы не только точные данные, но и определенная подготовка экспериментатора, понимание того, что означает программа моделирования и какие сценарии более жизнеспособны. Хотя инструментальные средства являются графическими и с ними легко работать, эти средства не дают конкретных рекомендаций, например, как "выделить этот сегмент сети" или "уменьшить здесь длину кабеля".

Средства моделирования способны показать, каким образом изменения могут повлиять на производительность, но интерпретировать данные, разрабатывать план устранения "узких" мест и готовить сценарии для проверки этих планов должен администратор сети.


Контрольные вопросы.

  1. В чем состоит отличие между световодом и волноводом?

  2. Чем обусловлено изменение эффективности оптической связи при использовании соединения торец в торец?

  3. Какие средства используются для получения максимальной эффективности оптической связи? Какие средства связи используются для ввода излучения через боковую поверхность?

  4. Охарактеризуйте функции передатчика и приемника в волоконно-оптических линиях связи.

  5. В каких случаях отсутствует необходимость в использовании дополнительного внешнего модулятора в ВОЛС?

  6. Сравните ВОЛС с кабельными линиями по диапазону рабочих частот, устойчивости к внешним электромагнитным воздействиям.

  7. Чем обусловлена низкая стоимость ВОЛС? Считают ли возможным перехват информации по побочным излучениям ВОЛС без нарушения целостности оптического кабеля?

  8. Каким способом оценивают потери пропускания световодов?

  9. Какое явление используют для передачи оптической энергии по волоконному световоду? В чем заключается отличие градиентных световодов (селфоков) от двухслойных цилиндрических?

  10. Чем обусловлено “размывание” оптического сигнала во времени?

  11. Какое значение имеет полимерная база компонентов ВОЛС?

  12. Какие требования предъявляются к магистральной, городской, и внутриобъектовой ВОЛС?

  13. Каковы основные факторы, определяющие производительность и пропускную способность локальной вычислительной сети?

  14. Какие задачи решаются с помощью методов моделирования и анализа в ЛВС?

  15. В чем заключаются различия подходов к моделированию?

  16. Какие методы применяются для оценки эффективности ЛВС и их компонентов? Какой метод является основным при опытной и рабочей эксплуатации?

  17. Какие требования предъявляются к частным моделям разработанного ряда моделей? Какой язык используется для создания математической модели?

  18. С чем связано понятие аналитического моделирования? В чем заключаются преимущества и недостатки данного метода?

  19. Что представляет собой имитационная модель ЛВС? В чем заключаются ее преимущества и недостатки?

  20. Определите значение термина пакетная ориентация моделирующих программ.

  21. Какие факторы являются решающими при выборе метода моделирования?

  22. Охарактеризуйте основные требования к экспериментальным методам?


Список литературы.

1. Келих С. Молекулярная нелинейная оптика: Пер. с польского А.И.Маслова/Под ред. И.Л.Фабелинского. — М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981. — 672 с.: с ил.

2. Оптические свойства горячего воздуха/Под ред. Л.М.Бибермана. — М.: Наука, 1970. — C. XXIV—XXXVIII.

3. Клэр Ж.-Ж. Введение в интегральную оптику: Пер. с франц. Н.Г.Соколовой/Под ред. В.К.Соколова. — М.: Сов. радио, 1980. — 104 с. с ил.

4. Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М. Оптика и связь: Оптическая передача и обработка информации/Пер. с франц. — М.: Мир, 1984. — 504 с., ил.

5. Голубков В.С., Евтихеев Н.Н., Папуловский В.Ф. Интегральная оптика в информационной технике. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 152 с., ил.

6. Миловзоров В.П. Элементы информационных систем. — М.: Высшая школа, 1989. — C. 401—406.

7. Феррари Д. Оценка производительности вычислительных систем/Пер. с англ. — М.: Мир, 1981.

8. Локальные вычислительные сети/Под ред. Назарова С.В., Книги 1—3. — М.: Финансы и статистика, 1995.

9. Максименков А.В., Селезнев М.Л. Основы проектирования информационно-вычислительных систем и сетей ЭВМ. — М.: Радио и связь, 1991.

Похожие:

Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение icon«Передача информации»
Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 215 бит в секунду....
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconВ современном обществе наличие возможности доступа к информации и осуществления коммуникации по всему миру являются важной предпосылкой для дальнейшего
Однако одним из отрицательных последствий расширения сферы распространения икт является увеличивающийся разрыв между теми, кто имеет...
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconПрограмма по дисциплине «Сетевые технологии»
Коммутация и маршрутизация в телекоммуникационных системах. Локальные вычислительные сети: основные понятия и определения, аппаратное...
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconСпособы передачи информации. Основные принципы организации и функционирования компьютерных сетей. Локальные и глобальные компьютерные сети
Процесс передачи информации, источник и приемник информации, канал передачи информации. Скорость передачи информации
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconПорядок инженерно-технической защиты коммерческой тайны при ее обработке с применением средств вычислительной техники Компании Общие положения
Персональные компьютеры (далее по тексту пк) и локальные вычислительные сети (далее по тексту лвс), применяемые в самостоятельных...
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconТребования к уровню подготовки студента по дисциплине «Информатика»
Источники информации, носитель полезной для человека информации, способы обмена информацией, приспособления для хранения, обработки...
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconПравовое регулирование распространения информации в сети интернет
Работа выполнена на кафедре правовой информатики, информационного права и математики Российской академии правосудия
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconАнализ угроз утечки информации по телефонному каналу связи из защищаемого помещения
Целью работы является анализ возможных угроз утечки информации по телефонной линии из защищаемого помещения и разработка учебно-методического...
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение icon2 Геолого-структурные и литологические условия локализации аргиллизитов Основные особенности распространения аргиллизитов рассматривались ранее первая часть
Основные особенности распространения аргиллизитов рассматривались ранее (первая часть научного отчёта). Ниже рассматриваются особенности...
Лекция Условия распространения информации по оптическому каналу. Локальные вычислительные сети (лвс), методы исследования и моделирования. Условия распространения информации по оптическому каналу. Введение iconПлан. Введение. Защита информации в глобальной сети. Проблема защиты информации

Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница