電路交換,報文交換,分組交換

2021-08-22 19:46:39 字數 2180 閱讀 3244

首先我們來看看三種交換方式的示意圖

對照上面的圖,給出三種交換方式在資料傳輸階段的主要特點:

接下來介紹幾種衡量計算機網路效能的指標

位元是計算機中的最小單位,乙個位元組(byte)=8個bit。 

1kb = 1024bit 

1kb = 1024byte 

1mb = 1024 kb 

1mb = 1024kb 

所以有 1 mb = 0.125 mb (1/8 * mb) 

(注意上面的大小寫)

處理時延:主機或者路由器在接受到分組時候要話費一定的時間進行處理,例如分析分組的首部,從分組中提取資料部分,執行差錯檢驗或者查詢適當的路由等等。

排隊時延:分組在進入路由器後要先在輸入佇列中等待處理。在路由器確定了**介面後還需要在輸出佇列中等待**,所以就產生了排隊時延。

這樣,資料在網路中經歷的種時延就是以上四種時延之和:

種時延 = 傳送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延

時延頻寬積:表示乙個鏈路可以容納的最多位元,其計算公式如下:

時延頻寬積 = 傳播時延 * 頻寬

我們用下面的的示意圖來表示時延頻寬積: 

鏈路像一條圓柱形的空心管道,管道的長度來表示鏈路的傳播時延,而管道的橫截面積表示頻寬,所以時延頻寬積就是表示這個管道的體積,表示這樣的鏈路可容納的位元數。

講了那麼多的概念,最後我們來看一下例項問題吧:

要傳輸的報文一共 x(bit)。從源點到終點共經歷k段鏈路,每段鏈路的傳播時延為 d(s),資料率為 b(b/s)。在電路交換時電路的建立時間為 s(s)。在分組交換時分組的長度為 p(bit),且各個結點的排隊等待時間可以忽略不計。 

問:在怎樣的條件下,分組交換的時延比電路交換的要小?

我們看一下解題過程:

對於分組交換或許會複雜些,我們參照下面的這個圖: 

上圖中a c都是表示的傳送分組的時延 ,b表示的傳播時延。上圖是在4個報文,三條鏈路的情況下的示意圖,對於本題,一共有k段鏈路,每個分組長度為p的情況下,響應a b c的資料為:

a:報文總長度 / 資料率 即 x/b (s) 

b:鏈路數目 * 每段鏈路的傳播時延 即 k*d (s) 

c:(鏈路數目 - 1) * 單個分組長度 / 資料率 即 (k-1)*(p/b) (s) 

所以分組交換的總時延為: x/b + k*d + (k-1)*(p/b) (s)

只要滿足:(k-1)p/b < s 即可

上面的題目就算是解完了,現在我們在上題的基礎下,看一下下面的問題:

在上題的分組交換網中,假設報文長度和分組長度分別為 x 和 (p+h)(bit),其中p和h分別是單個分組的資料部分長度和分組頭部首席資訊官度(h和p之間沒有聯絡)。也是共經過k段鏈路。鏈路的資料率為 b (b/s),但是 傳播時延和排隊時延都是不做計算的。 

若要使得總時延最小,那麼p的值應該取多大?

我們來分析一下這個問題:

首先每個分組的資料部分為p,那麼分組的個數不就是 x/p,那麼得到了分組的個數,不就的得到了要傳送的總長度為:(p+h)*(x/p)。那麼時延就為(p+h)*(x/p)/b (s),這就相當於上面的a,因為傳播時延b已經不計算,那麼c的值為 (k-1)*(p+h)/b (s)。 

所以:總時延=(p+h)*(x/p)/b + (k-1)*(p+h)/b (s) 

我們運用微分方程的一些知識,很容易得到 p = ((h∗x)k−1−−−−√)

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