"Методичні рекомендації до практичних занять"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Всеукраїнське    методичне   об’єднання     викладачів «Радіотехніки та телекомунікаційних технологій» Новокаховський приладобудівний технікум
СЛУЖБА СТАНДАРТИЗАЦІЇ ТЕХНІКУМУ
Циклова комісія телекомунікації та радіотехніки
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ПРОВЕДЕННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ «КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» «ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ МЕРЕЖІ»   Для студентів спеціальності: 123 «Комп’ютерна інженерія»  172 «Телекомунікації та радіотехніка»
Рекомендовано до друку Всеукраїнським методичним об’єднанням викладачів «Радіотехніки та телекомунікаційних технологій»
Протокол _1_ від 24. 10.  2019 р.
Рекомендовано до друку методичною радою Новокаховського приладобудівного технікуму
Протокол № 1  від 25.09.2019р.
ДКССНКПТ7.МР005.19 Методичні рекомендації до проведення практичних робіт з дисципліни «Комп’ютерні системи і мережі »,  «Телекомунікаційні та інформаційні мережі»  / Уклад: Ю.О.Опята — Нова Каховка:  НКПТ, 2019. -  28 с.
Навчальне видання МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО  ПРОВЕДЕННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ «КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ І МЕРЕЖІ», «ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ МЕРЕЖІ» Для студентів спеціальності: 123 «Комп’ютерна інженерія» 172 «Телекомунікації та радіотехніка»
Укладач	Опята Юрій Олександрович, Викладач спец. дисциплін, викладач вищої  категорії
Відповідальний редактор:	Л.Д.Петловнюк, завідувач методичним кабінетом Новокаховського приладо- будівного технікуму
Технічний      редактор	Г.М.Біляєва, завідуючий відділенням, викладач вищої категорії, Новокаховський приладобудівний технікум
Рецензент	С.М.Цирульник, голова Всеукраїнського методичного об’єднання викладачів «Радіотехніки та телекомунікаційних технологій»
	За редакцією укладача Надруковано з оригінал-макета замовника
Підписано до друку 30.10 Формат 600х840М1/16. Папір офсетний. Ум. друк. арк. 0,9. Гарнітура Times. Спосіб друку – ризографія. Тираж 5 прим. Зам. № __ _________________________________________________   Типографія ПІЕЛЬ. Нова Каховка. Вул. Горького 5а

Тел. +38(05549) 54–73–1 сайт 5848-ua.all.biz

ДКССНКПТ7.МР005.19

Новокаховський приладобудівний технікум

 

Зміст

 

1. Загальні положення та пояснення…………………………... 4
2. Практична робота №1…………………………….………. ….6
3. Практична робота №2……………………………...…...…….11
4. Практична робота №3………………………..……………….17
5. Практична робота №4…………………………..…………….21
6. Практична робота №5…………………………..…………….25

Перелік використаних джерел……………………..………...27

Для нотаток…………………………………………..………..28

Вступ

 

Неоціненну допомогу людям надають комп'ютерні мережі, поява яких ознаменувала нову еру в історії розвитку комунікацій. З появою комп'ютерних мереж стали говорити про комп'ютерні комунікаціях, розуміючи під цим обмін різноманітною інформацією за допомогою комп'ютерів. Вони все більше входять у наше життя, в одних випадках витісняючи, а в інших - доповнюючи вже наявні. Перебуваючи далеко один від одного, ви обмінюєтеся листами поштою - в комп'ютерній мережі такий вид комунікації відомий як електронна пошта. Для обговорення якоїсь важливої проблеми, ви організуєте збори, нарада, конференцію. Відповідний вид комунікації є і в комп'ютерній мережі. Це телеконференція. Комп'ютерні комунікації багато в чому нагадують традиційні, але при цьому істотно скорочується час доставки пошти, більш оперативно організовується зв'язок, розширюється можливість спілкування з великим колом людей, з'являється оперативний доступ до світових сховищ інформації.  Одночасно з цим

виникає нагальна потреба в перевірці максимально можливої конфігурації мережі, визначенню максимально можливої пропускної спроможності, визначенню кількості одночасних розмов в багатоканальній лінії зв’язку та багато інших питань. Практичні роботи мають за мету надати можливість студентам практично вирішити питання, які завжди виникають при проектуванні та експлуатації комп’ютерних мереж.

1 Загальні положення та пояснення

 

Методичні рекомендації до проведення практичних робіт з дисципліни «Комп’ютерні системи і мережі» та «Організація комп’ютерних мереж» допоможуть закріпити та поглибити теоретичні знання  отримані під час вивчення теоретичної частини курсу. Кожна робота містить декілька практичних завдань направлених на засвоєння та ліпше розуміння теоретичних питань. Велику увагу в практичних роботах приділено вирішенню таких практичних завдань як:

• розрахунок конфігурації мережі Ethernet шляхом визначення максимально допустимих значень PVV  i PDV;
• протоколам передачі даних та методам доступу до передаючого середовища з розрахунком максимально допустимої відстані між найбільш віддаленими станціями, розрахунку максимального часу на запит користувача та максимально часу на передачу кадру від однієї станції до другої;
• захист інформації від помилок та систем ARQ шляхом виконання розрахунків по першому та другому варіанту систем ARQ з вибірковим повторенням та з поверненням на N_k кадрів;
• визначення пропускної спроможності ТКС в залежності від використаного коду для передачі фіксованого об’єму інформації;
• визначенню кількості одночасних розмов в багатоканальній лінії зв’язку та визначення повного циклу опитування при використанні супутниковій мережі;
• вивчення класифікації, принципів побудови локальних та глобальних комп’ютерних систем.

Всі практичні роботи оформлюються на стандартних бланках формату А4 з дотриманням діючих норм та правил по оформлення текстової документації. В кінці кожної роботи студент робить необхідні висновки про виконану роботу та надає письмові відповіді на поставлені питання.               

 

 

2 Практична робота №1

 

Тема: Розрахунок конфігурації мережі Ethernet

Мета: 

- отримати практичні навички в розрахунку часу двійного проходження сигналу PDV;

- отримати практичні навички в розрахунку скорочення між кадрового інтервалу.

 

Короткі теоретичні відомості

1 Загальні характеристики стандартів Ethernet 10 Мбит/с.

В таблицях 1.1 та 1.2 зведені основні обмеження і характеристики стандартів  Ethernet.

 

Таблиця 1.1 Загальні обмеження для всіх стандартів Ethernet

Характеристика	Значення
Номінальна пропускна здатність	10 Мбіт/с
Максимальна кількість станцій в мережі	1024
Максимальна відстань між вузлами в мережі	2500м ( в 10Base-FB 2750м)
Максимальна кількість коаксіальних сегментів в мережі	5

 

Таблиця 1.2 Параметри специфікації фізичного рівня

Параметр	10 Base-5	10 Base-2	10Base-T	10 Base-F
Кабель	Товстий коаксіальний кабель	Тонкий коаксіальний кабель	Неекранована вита пара, категорії 3, 4,5	Багатоходовий  оптоволоконний кабель
Максимальна довжина сегмента,м	500	185	100	2000
Максимальна відстань  між вузлами мережі (при використанні повторювачів), м	2500	925	500	2500 (2750 для 10 Base-FB)
Максимальна кількість станцій в сегменті	100	30	1024	1024
Максимальна кількість повторювачів між любими станціями мережі	4	4	4	4 (5 для 10 Base-FB)

 

Методика розрахунку конфігурації мережі Ethernet

Дотримання численних обмежень, встановлених для різних стандартів фізичного рівня мереж Ethernet, гарантує коректну роботу мережі (природно, при справному стані всіх елементів фізичного рівня).

Найчастіше доводиться перевіряти обмеження, пов'язані з довжиною окремого сегменту кабелю, а також кількістю повторювачів і загальною довжиною мережі.

Правила «5-4-3» для коаксіальних мереж  і «4 хабів» для мереж на основі витої пари і оптоволокна не тільки дають гарантії працездатності мережі, але і залишають великий «запас міцності» мережі. Наприклад, якщо порахувати час подвійного обороту в мережі, що складається з 4 повторювачів 10Base-5 і 5 сегментів максимальної довжини 500 м, то опиниться, що воно складає 537 бітових інтервалів. А оскільки час передачі кадру мінімальної довжини, що полягає разом з преамбулою, що становить 72 байт, рівний 575 бітовим інтервалам, то видно, що розробники стандарту Ethernet залишили 38 бітових інтервалів як запас для забезпечення надійності. Проте в документах комітету 802.3 затверджується, що і 4 додаткових бітових інтервалів створюють достатній запас надійності.

Щоб мережа Ethernet, що складається з сегментів різної фізичної природи, працювала коректно, необхідне виконання чотирьох основних умов:

• кількість станцій в мережі — не більше 1024;
• максимальна довжина кожного фізичного сегменту — не більш   за величину, визначену у відповідному стандарті фізичного рівня;
• час подвійного обороту сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома найвіддаленішими один від одного станціями мережі — не більше 575 бітових інтервалів;
• скорочення міжкадрового інтервалу IPG (Path Variability Value, PVV) при проходженні послідовності кадрів через всі повторювачі — не більше, ніж 49 бітових інтервалів (оскільки при відправці кадрів кінцеві вузли забезпечують початкову міжкадрову відстань в 96 бітових інтервалів, то після проходження повторювача воно повинне бути не менше, ніж 96 - 49 = 47 бітових інтервалів).

Дотримання цих вимог забезпечує коректність роботи мережі навіть у випадках, коли порушуються прості правила конфігурації, що визначають максимальну кількість повторювачів і загальну довжину мережі в 2500 м.

Розрахунок PDV

Для спрощення розрахунків зазвичай використовуються довідкові дані IEEE, що містять значення затримок розповсюдження сигналів в повторювачах, приймачах-передавач і різних фізичних середовищах. У таблиці 1.3 приведені дані, необхідні для розрахунку значення PDV для всіх фізичних стандартів мереж Ethernet. Бітовий інтервал позначений як  bt.

 

Таблиця 1.3 Дані для розрахунку значення PDV

Тип сегмента	База лівого сегменту, bt	База проміжного сегменту, bt	База правого сегменту, bt	Затримка середовища на 1м, bt	Максималь- на довжина сегмента, м
10Base-5	11,8	46,5	169,5	0,0866	500
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113	100
10Base-FB	-	24,0	-	0,1	-
10Base-FL	12,3	33,5	156,5	0,1	2000
FOIRL	7,8	29,0	152,0	0,1	1000
AUI(>2м)	0	0	0	0,1026	2+48

Комітет 802.3 прагнув максимально спростити виконання розрахунків, тому дані, приведені в таблиці, включають відразу декілька етапів проходження сигналу. Наприклад, затримки, що вносяться повторювачем, складаються із затримки вхідного трансивера, затримки блоку повторення і затримки вихідного трансивера. Проте, в таблиці всі ці затримки представлені однією величиною, названою базою сегменту.

Щоб не потрібно було двічі складати затримки, що вносяться кабелем, в таблиці даються подвоєні величини затримок для кожного типу кабелю. У таблиці використовуються також такі поняття, як лівий сегмент, правий сегмент і проміжний сегмент. Пояснимо ці терміни на прикладі мережі, приведеної на рисунку 1.1  Лівим сегментом називається сегмент, в якому починається шлях сигналу від виходу передавача кінцевого вузла. На прикладі це сегмент 1. Потім сигнал проходить через проміжні сегменти 2-5 і доходить до приймача найбільш видаленого вузла найбільш видаленого сегменту 6, який називається правим. Саме тут у гіршому разі відбувається зіткнення кадрів і виникає колізія, що і мається на увазі в таблиці.

З кожним сегментом пов'язана постійна затримка, названа базою, яка залежить тільки від типу сегменту і від положення сегменту на шляху сигналу (лівий, проміжний або правий). База правого сегменту, в якому виникає колізія, набагато перевищує базу лівого і проміжних сегментів.

Окрім цього, з кожним сегментом пов'язана затримка розповсюдження сигналу уздовж кабелю сегменту, яка залежить від довжини сегменту і обчислюється шляхом множення часу розповсюдження сигналу по одному метру кабелю (у бітових інтервалах) на довжину кабелю в метрах.

Розрахунок полягає в обчисленні затримок, що вносяться кожним відрізком кабелю (приведена в таблиці затримка сигналу на 1 м кабелю умножається на довжину сегменту), а потім підсумовуванні цих затримок з базами лівого, проміжних і правого сегментів. Загальне значення PDV не повинне перевищувати 575.

 

 

 

 

Рисунок 1.1 Приклад мережі Ethernet, що складається з сегментів різних фізичних стандартів

Оскільки лівий і правий сегменти мають різні величини базової затримки, то у разі різних типів сегментів на видалених краях мережі необхідно виконати розрахунки двічі: один раз прийняти як лівий сегмент одного типу, а в другій — сегмент іншого типу. Результатом можна вважати максимальне значення PDV. У нашому прикладі крайні сегменти мережі належать до одного типу — стандарту 10Base-T, тому подвійний розрахунок не потрібний, але якби вони були сегментами різного типу, то в першому випадку потрібно було б прийняти як лівого сегмент між станцією і концентратором 1, а в другому вважати лівим сегмент між станцією і концентратором 5.

Розрахунок PVV

Щоб визнати конфігурацію мережі коректною, потрібно розрахувати також зменшення міжкадрового інтервалу повторювачами, тобто величину PVV.

Для розрахунку PVV також можна скористатися значеннями максимальних величин зменшення міжкадрового інтервалу при проходженні повторювачів різних фізичних середовищ, рекомендованими IEEE і приведеними в таблиці 1.4

Таблиця 1.4 Зменшення між кадрового інтервалу повторювачами

Тип сегмента	Передаючий сегмент, bt	Проміжних сегмент, bt
10Base-5, 10Base-2	16	11
10Base-FB	-	2
10Base-FL	10,5	8
10Base-T	10,5	8

Практичне завдання:

 Для мережі Ethernet, зображеної на рисунку 1.1 необхідно:

1. розрахувати величину PDV;
2. розрахувати величину PVV;
3. порівняти отримані величини з максимально допустимими та зробити висновки:

• буде робота даної мережі коректною чи ні?
• відповідає наведений приклад мережі стандарту Ethernet, чи ні?
• пояснити зроблені висновки.

3 Практична робота №2

 

 Тема: Протоколи передачі даних та методи доступу до передаючого середовища в ЛВС

Мета: - отримати практичні навички в розрахунку максимально допустимої відстані між найбільш віддаленими станціями в локальній мережі Ethernet

•     отримати практичні навички в розрахунку максимального часу на запит користувача в локальній мережі з топологією «кільце» ;
•     отримати практичні навички в розрахунку максимального часу на передачу кадру від однієї станції до другої в мережі з топологією «зірка».

 

Короткі теоретичні відомості:

Типовими методами доступу до середовища, що передає, в сучасних ЛВС є:

•множинний доступ з контролем несучої і виявленням конфліктів (CSMA/CD), інакше званий методом доступу Ethernet, оскільки саме в цій мережі набув найбільшого поширення;

•маркерне кільце (метод доступу Token Ring);

•маркерна шина (метод доступу Arcnet).

Метод доступу Ethernet (метод випадкового доступу) розроблений фірмою Xerox в 1975 р. і використовується в ЛВС з шинною топологією, забезпечує високу швидкість передачі даних і надійність. Це метод множинного доступу з прослуховуванням тієї, що несе і вирішенням конфліктів (колізій). Кожна РС перед початком передачі визначає, вільний канал або зайнятий. Якщо канал вільний, РС починає передачу даних, здійснювану пакетами, упакованими в кадри. Із-за різних системних затримок можуть виникнути колізії. В цьому випадку станція затримує передачу на певний час. Для кожної РС встановлюється свій час очікування перед повторною передачею кадру. Колізії призводять до зниження швидкодії мережі тільки при порівняно великій кількості активних РС (до 80-100).

Метод доступу Token Ring розроблений фірмою IBM і розрахований на кільцеву топологію мережі. Це селективний метод доступу в кільцевий моноканал, що іменується «маркерне кільце». Як маркер використовується унікальна послідовність бітів. Маркер не має адреси і може знаходитися в одному з двох станів - вільному або зайнятому. Якщо жодна РС не готова до передачі даних, вільний маркер циркулює по кільцю. Станція, що має кадр для передачі, чекає підходу вільного маркера, захоплює його, змінює стан маркера на «зайнятий» і додає до нього кадр. Зайнятий маркер з кадром переміщається по кільцю і повертається до станції-відправника, причому при проходженні через вузол призначення знімається копія кадру. Станція-відправник видаляє свій кадр з кільця, змінює стан маркера на «вільний» і передає його далі по кільцю. З цієї миті будь-яка станція може змінити стан маркера на «зайнятий» і почати передачу даних. Описана процедура характерна для мережі, в якій всі станції мають однаковий пріоритет. В рамках методу «маркерне кільце» передбачається можливість передачі кадрів станції з урахуванням їх пріоритетів. Тоді станції з низьким пріоритетом можуть захоплювати кільце у разі неактивності станцій з вищим пріоритетом.

Метод доступу Arcnet розроблений фірмою Datapoint Corp і використовується в ЛВС з топологією «зірка» і «загальна шина». Це селективний метод доступу в моноканал, званий «маркерна шина». Маркер створюється однією із станцій мережі і має адресне поле, де указується номер (адреса) станції, що володіє маркером. Передачу проводить тільки та станція, яка в даний момент володіє маркером (естафетною паличкою). Решта станцій працює на прийом. Послідовність передачі маркера від однієї станції до іншої задається станцією мережі, що управляє. Станції, послідовно одержуючі маркер для передачі кадрів, утворюють «логічне кільце». Станція, що отримала маркер (повноваження на передачу інформації), передає свій підготовлений кадр в шину. Якщо кадру для передачі немає, вона відразу посилає маркер іншої станції згідно встановленому порядку передачі повноважень. Так продовжується до тих пір, поки станція, що управляє, не ініціює нову послідовність передач маркера. Станція призначення, що отримала маркер з кадром, «відчіплює» кадр від маркера і передає маркер наступної станції у встановленій послідовності передач. При такому методі доступу в моноканал є можливість забезпечити пріоритетне обслуговування абонентів, наприклад протягом одного циклу, коли маркер здійснює повний оборот по «логічному кільцю», станції з вищим пріоритетом отримують маркер не один раз, а декілька.

 

Практичне завдання:

Завдання №1

 Знайти максимально допустиму відстань S_max  між найбільш віддаленими станціями локальної мережі Ethernet, якщо відомі наступні величини : Таблиця 2.1

Таблиця 2.1

	В    А    Р    І    А    Н    Т    И
	1	2	3	4	5	6
Мінімальна довжина пакету, En.min , біт	512	512	512	512	512	512
Швидкість передачі даних по коаксіальному кабелю, Vk, Мбіт/с	10	32	52	16	24	100
Швидкість розповсюдження сигналу в середовищі передачі, Vc , км/с	50000	60000	70000	80000	90000	95000
Час передачі пакету	Tn 2Tc.max

 

Послідовність розрахунку

 Умова T_n 2T_c.max  , час передачі пакету T_n  повинен бути більшим чим вдвічі від часу розповсюдження сигналу   T_c.max між найбільш віддаленими станціями мережі. Ця умова означає, що від довжини пакету значно залежить загальна протяжність мережі, в якій реалізовано метод доступу CSMA/CD.

 Тому: S_max  = V_c * T_c.max  , або   

Завдання №2

 Визначити максимальний час реакції на запит користувача (T_pmax) в локальній мережі з кільцевою топологією, де реалізовується протокол передачі даних типа «маркерне кільце» без пріоритетів, якщо задані наступні величини:.

Таблиця 2.2

	В    А    Р    І    А    Н    Т    И
	1	2	3	4	5	6
Кількість робочих станцій в мережі, Npc	25	45	65	90	120	80
Швидкість розповсюдження сигналу в середовищі передачі, Vc , км/с	50000	60000	70000	80000	90000	95000
Час затримки маркера з кадром в одному вузлі мережі, Тз ,мкс.	1500	1000	500	750	200	100
Довжина кільцевого моно каналу, Sk , км.	12,5	10,0	15,0	7,5	5,5	20,0
Загальна довжина маркера і кадра,Ек , байт.	512	512	512	512	512	512
Швидкість передачі даних по моно каналу, Vk, Мбіт/с.	10	20	40	100	60	80
Активність абонентів.	Всі абоненти мережі активні, і кожен готовий до передачі свого кадру коли до нього дійде черга.

 

Послідовність розрахунку

 Час реакції на запит користувача – це проміжок часу між моментом готовності подати запит в мережу і моментом відповіді на запит. Тому:

Т_р.мах = Т_{ож мах} + Т_обсл..,

де Т_{ож мах} – максимальний час очікування подачі запиту (кадру) в моно канал;

     Т_обсл.. – час обслуговування запиту.

Т_{ож мах}  = (N_pc – 1) * Т_об ,

де Т_об – час, на протязі якого маркер разом з кадром здійснюють повний оборот в моно каналі . складовими цього часу будуть:

     Т_с – час розповсюдження сигналу в передаючому середовищі через весь моно канал;

Т_к – час передачі кадру через весь моно канал;

Т_cз – сумарний час затримки кадру, що передається по кільцю в вузлах мережі.

Так як           то

Обчислюємо Т_{ож мах}  та  Т_р.мах прийнявши Т_обсл = Т_об .

 

Завдання №3

Визначити максимальний час Т_мах  на передачу кадру від однієї робочої станції до другої в мережі з зіркоподібною топологією і естафетною передачею маркера по логічному кільцю (маркер переходить послідовно від однієї РС до другої в  порядку зростання їх мережевих номерів), якщо задані наступні величини:

Таблиця 2.3

	В    А    Р    І    А    Н    Т    И
	1	2	3	4	5	6
Відстань між двома РС,  Sрс, км.	0,5	0,6	0,2	0,3	0,1	0,4
Швидкість розповсюдження сигналу, Vc , км/с	50000	60000	70000	80000	90000	95000
Загальна довжина маркера і кадра, Ек, байт.	512	512	512	512	512	512
Швидкість передачі даних, Vк , МБит/с	40	10	100	20	50	60
Час затримки маркера з кадром в одному вузлі мережі, Тз ,мкс.	1500	1000	500	750	200	100
Кількість робочих станцій в мережі, Npc	125	145	165	190	220	280

 

Послідовність розрахунку

Максимальний час на передачу кадру від однієї РС в мережі до іншої буде у випадку коли передаюча станція має мінімальний порядковий номер, а станція отримувач – максимальний номер. Тоді

Т_мах = (Т_c + Т _к+ Тз )*(N_рс – 1 ) , 

де Т_c – час розповсюдження сигналу в передаючому середовищі від однієї станції до   другої;

     Т_к – час передачі кадру разом з маркером від однієї РС до другої;

Так як

  то  .

 

4 Практична робота №3

 

Тема: Захист інформації від помилок та системи ARQ.

Мета: - отримати практичні навички розрахунків для першого варіанту системи ARQ з вибірковим повторенням;

•     отримати практичні навички розрахунків для другого варіанту системи ARQ з поверненням на N_k кадрів.

Короткі теоретичні відомості:

Проблема забезпечення безпомилковості (достовірності) передачі інформації в мережах має дуже важливе значення. Якщо при передачі звичайної телеграми виникає в тексті помилка або при розмові по телефону чутний тріск, то в більшості випадків помилки і спотворення легко виявляються по сенсу. Але при передачі даних одна помилка (спотворення одного біта) на тисячу переданих сигналів може серйозно відбитися на якості інформації.

Існує безліч методів забезпечення достовірності передачі інформації (методів захисту від помилок), що відрізняються по використовуваних для їх реалізації засобах, за витратами часу на їх застосування на пунктах, що передають і приймальному, за витратами додаткового часу на передачу фіксованого об'єму даних (воно обумовлене зміною об'єму трафіку користувача при реалізації даного методу), по ступеню забезпечення достовірності передачі інформації.

Відмітимо, що в ЛОМ коди, що коректують, в основному застосовуються для виявлення помилок, виправлення яких здійснюється шляхом повторної передачі спотвореній інформації. З цією метою в мережах використовуються системи передачі із зворотним зв'язком (наявність між абонентами дуплексного зв'язку полегшує застосування таких систем).

Системи передачі із зворотним зв'язком діляться на системи з вирішальним зворотним зв'язком і системи з інформаційним зворотним зв'язком.

Особливістю систем з вирішальним зворотним зв'язком (інакше: систем з перезапитом) є те, що рішення про необхідність повторної передачі інформації (повідомлення, пакету) приймає приймач. Тут обов'язково застосовується перешкодостійке кодування, за допомогою якого на приймальній станції здійснюється перевірка інформації, що приймається. При виявленні помилки на сторону, що передає, по каналу зворотного зв'язку посилається сигнал перезапиту, по якому інформація передається повторно. Канал зворотного зв'язку використовується також для посилки сигналу підтвердження правильності прийому, що автоматично визначає початок наступної передачі.

У системах з інформаційним зворотним зв'язком передача інформації здійснюється без перешкодостійкого кодування. Приймач, прийнявши інформацію по прямому каналу і зафіксувавши її в своїй пам'яті, передає її в повному об'ємі по каналу зворотного зв'язку передавачу, де передана і повернена інформація порівнюється. При збігу передавач посилає приймачу сигнал підтвердження, інакше відбувається повторна передача всій інформації. Таким чином, тут рішення про необхідність повторної передачі приймає передавач.

Обидві розглянуті системи забезпечують практично однакову достовірність, проте в системах з вирішальним зворотним зв'язком пропускна спроможність каналів використовується ефективнішим, тому вони набули більшого поширення.

Постановка завдання ілюструється на рисунку 3.1

Дані передаються від вузла А до вузла В по прямому каналу. У семикадровому вікні на приймальному пункті (вузол В) в другому кадрі виявлені помилки, і сигнал про це (NAK 2) по зворотному каналу, передається у вузол А (рисунок 3.1 а). У протоколі ARQ реалізується один з двох методів виявлення і повторної передачі спотворених даних:

•   вибіркове повторення (рисунок 3.1 б), коли повторно передається тільки спотворений кадр даного вікна. Всі інші кадри цього вікна, що поступили у вузол В після спотвореного кадру (у нашому прикладі це кадри з номерами від 3 до7), тимчасово зберігаються на приймальному пункті в буферному ЗУ;

•   повернення на n_k кадрів (рисунок 3.1 в), коли повторно передається не тільки спотворений кадр, але і всі кадри даного вікна, що поступили услід за спотвореним (передбачається, що джерело, що послужило причиною спотворення другого кадру, продовжує діяти). Тут потреба в буферному ЗУ пропадає.

 

Практичне завдання

У системах з вирішальним зворотним зв'язком ARQ, де реалізуються безперервний автоматичний запит на повторення і концепція ковзаючих вікон, для двох можливих варіантів захисту від помилок (системи з вибірковим повторенням і системи з поверненням на N_K кадрів) і заданих характеристиках ліній зв'язку і об'ємі передаваної інформації, знайти час на передачу цій інформації і необхідний об'єм буферного ЗУ на приймальному пункті.

Початкові дані для розрахунків наведено в таблиці 3.1

Таблиця 3.1

Початкові дані	В   А   Р   І   А   Н   Т   И
	1	2	3	4	5	6
Об’єм інформації, що передається, Еинф; Мбит	20	15	4	48	64	32
Кількість кадрів у вікні, Lk;	9	11	7	13	17	15
Довжина кадру, Rk; біт.	8192	2024	4096	6100	8192	2024
Пропускна здібність каналу зв’язку,Vk, біт/с	9600	9600	9600	9600	9600	9600
Кількість каналів в багатоканальній лінії звязку,Mk	500	200	1000	300	600	800
Кількість кадрів у вікні прийнятих з помилками, Nош	1	1	1	1	1	1
Номер помилкового кадру.	2	4	2	5	4	6

 

Послідовність виконання розрахунків:

Розраховуємо показники для першого варіанту ARQ – з вибірковим повторенням:

1. Час на передачу заданого об’єму інформації визначаємо за формулою:

  ,

де  N_ок – кількість вікон в об’ємі інформації, що передається:

N_ок = Е_инф / L_к R_к .

2. Знаходимо необхідний об’єм буферного ЗП:

Е_зу =L_зу *R_k *M_k ;

де     L_зу – кількість кадрів даного вікна, які тимчасово зберігаються в буферному ЗУ.

3. Для другого варіанту системи ARQ з поверненням на N_k  кадрів, визначаємо тільки час на передачу інформації:

               

4. За результатами розрахунків визначити, який з варіантів на передачу заданого об’єму інформації буде більш прийнятним, та пояснити чому.

 

5 Практична робота № 4

 

 Тема: Визначення пропускної спроможності ТКС в залежності від використаного коду

Мета: - отримати практичні навички розрахунків часу на передачу фіксованого об’єму інформації в залежності від різних кодів;

•     отримати практичні навички розрахунків кількості одночасних розмов в багатоканальній лінії зв’язку;
•     отримати практичні навички розрахунків в визначенні повного циклу опитування при використанні супутникової мережі.

 

Короткі теоретичні відомості:

NRZ - код відрізняється простотою кодування і низькою вартістю при його реалізації. Проте при передачі серій однойменних бітів (одиниць або нулів) рівень сигналу залишається незмінним для кожної серії, що істотно знижує якість синхронізації і надійність розпізнавання бітів, що приймаються (можуть відбутися розузгодження таймера приймача по відношенню до сигналу, що поступає, і невчасний опит лінії). Для цього коду мають місце співвідношення:

, 

де: V1- швидкість зміни рівня сигналів в лінії;

      V2 - пропускна спроможність лінії зв'язку, битий /с.

      RZ - код відрізняється тим, що за час передачі одного інформаційного біта рівень сигналу міняється двічі незалежно від того, чи передаються серії однойменних бітів або бітів, що по черзі змінюються. Цей код володіє хорошими властивостями синхронізації, але вартість його реалізації досить висока, оскільки необхідно забезпечити співвідношення V1 = 2V2.

Манчестерський код забезпечує зміну рівня сигналу при представленні кожного біта, а при передачі серій однойменних бітів - подвійну зміну. Володіє хорошими синхронізуючими властивостями. Застосовується в техніці запису інформації на магнітних стрічках, при передачі інформації по коаксіальних і оптоволоконным лініям. Співвідношення швидкостей для цього коду таке:  

Біполярний код володіє хорошими синхронізуючими властивостями при передачі серій одиниць. При передачі нулів синхронізація відсутня. Порівняно простий в реалізації. Для цього коду 

 

Практичне завдання для виконання

Завдання №1

 Оцінити  час на передачу фіксованого об’єму інформації в ТКС з використанням різних кодів, що самі синхронізуються, якщо відомо: Дані для проведення розрахунків наведені в таблиці 4.1

 

  Таблиця 4.1

	В    А    Р    І    А    Н    Т    И
	1	2	3	4	5	6
Об’єм інформації, що передається Е, Мбіт	4	24	36	520	140	213
Швидкість зміни рівня сигналів в лінії зв’язку, V1, бод	9600	10200	8400	9600	10200	8400

 

Послідовність розрахунку

1. Спочатку визначаємо фактичну пропускну спроможність ТКС з використанням різних кодів:

• Для ТКС з кодом NRZ :

V₂₁ = 1, 5 V₁ .

• Для ТКС з кодом RZ :

V₂₂ = 0, 5 V₁ .

• Для ТКС з Манчестерським кодом:

V₂₃ = 0, 75 V₁ .

• Для ТКС з біполярним кодом:

V₂₄ =  V₁ .

2. Визначаємо час на передачу заданого об’єму інформації:

Т₁ = Е / V₂₁ ;

Т₂ = Е / V₂₂ ;

Т₃ = Е / V₂₃ ;

Т₄  = Е / V₂₄ ;

Виконавши розрахунки зробити висновок якому коду необхідно віддати перевагу з точки зору швидкості передачі інформації, якості синхронізації, надійності розпізнавання і виділення прийнятих інформаційних бітів.

 

Завдання №2

 Визначити час повного циклу запит / вибір в супутниковій мережі за наступних умов: умови відповідно до таблиці 4.2

Таблиця 4.2

	В    А    Р    І    А    Н    Т    И
	1	2	3	4	5	6
Керування мережею здійснюється	С у п у т н и к о в а     Е В М
Віддаленість супутника від землі, Нсп, км.	36000	26000	32000	28000	30000	42000
Швидкість розповсюдження, Vc ,км/с	295000	300000	298000	297000	296000	299000
Кількість станцій, що опитуються. Nнс	100	200	250	300	350	400

 

Послідовність розрахунку

 

1. Визначаємо час повного циклу, на протязі якого відбувається опитування усіх наземних станцій:

Т_пц = Т_ц * N_нс ,

де Т_ц – час одного циклу на протязі якого здійснюється опитування однієї наземної станції: за цей час сигнал запит / вибір від супутника дістанеться станції і сигнал відповіді на запит від станції дійде до супутника:

Т_ц  = 2 Н_сп / V_c .

 

Завдання №3

 Скільки одночасних розмов N_p  може забезпечити багатоканальна лінія зв’язку в цифровій мережі зв’язку, якщо задані наступні величини: дані взяти з таблиці 4.3

Таблиця 4.3

	В    А    Р    І    А    Н    Т    И
	1	2	3	4	5	6
Сумарна пропускна спроможність лінії в’язку, Vпс , Мбіт/с	1,536	4,238	8,164	10,128	14,584	96,512
Швидкість відображення аналогових сигналів при перетворенні їх в цифрові, Vот , відобр/с	8000	9000	10000	12000	24000	15000
Розрядність двійкового коду, що представляє в лінії зв’язку одне відображення, ne , біт	8	16	32	64	32	16

 

Послідовність розрахунку

1.      Сумарна пропускна спроможність ліній зв’язку в цифровій системі зв’язку визначається за формулою:

V_пс  = N_кс  * V_от *  n_e ,

де  N_кс – кількість каналів в багатоканальній лінії зв’язку.

Так як по усім каналам можна вести розмову одночасно незалежно,то

N_p  =  N_кс ,

тому V_пс  =   N_p * V_от *  n_e

З даної формули визначаємо N_p .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Практична робота №5

 

Тема: «Локальні та глобальні комп'ютерні мережі»

Мета роботи: вивчити класифікацію, принцип побудови ЛКМ і ГКМ

  

Матеріальне забезпечення: ПК

 

Послідовність виконання роботи

 

1. Вивчити, використовуючи електронний підручник, теоретичний матеріал по пропонованих розділах:

- принцип побудови комп'ютерних мереж;

• локальні комп'ютерні мережі (ЛКМ);
• глобальні комп'ютерні мережі.

 

 2.Здійсніть оцінку отриманих знань шляхом письмової відповіді на поставлені теоретичні питання. Звіт оформити на бланках розміру А4.

 

3. Контрольні питання:

1. Як називаються мережі, що перекривають територію не більше 10 м2?

2. Як називаються мережі, розташовані на території міста чи області?

3. Як називаються мережі, розташовані на території держави або групи держав?

4. Який тип середовища застосовується в комп'ютерних мережах?

5. Яку топологію використовують комп'ютерні мережі?

6. Як поділяються за ознакою швидкості комп'ютерні мережі?

7. Наведіть основні технології ЛКМ.

8. Назвіть основні протоколи доступу.

9. Дайте характеристику ЛКМ типу тонкий Ethernet.

10. Дайте характеристику ЛКМ типу товстий Ethernet.

11. Як називаються заглушки, які встановлюються на кінцях шини?

12. За допомогою чого ПК підключається до шини?

13. За допомогою чого подовжується кабельний сегмент шини?

14. Яку топологію має ЛКС типу Ethernet на кручений парі?

15. Як називається пристрій, що є основним вузлом на кручений парі?

16. Яку топологію має АТМ?

17. За допомогою чого в мережі АТМ здійснюється комутація?

18. Вкажіть типи пакетів, що застосовуються в АТМ.

19. Вкажіть тип протоколу в мережі Internet.

20. Як називається локальна мережа, що входить до складу глобальної?

21. Вкажіть способи адресації в Internet.

22. Якому номеру аналогічний IP-адресу?

23. Скільки груп десяткових цифр містить IP-адрес?

24. Перерахуйте російські мережі протоколу Х.25.

 

 

 

 

Перелік використаних джерел

1. Кулаков Ю.О., Луцький  Г.М.  Комп’ютерні мережі   - Київ.: Юніор, 2003.  с.398
2. Новиков В.В., Кондратенко С.В. Локальні мережі, архітектура, алгоритми, проектування – Москва.: видавництво ЕКОМ. 2001. с. 312
3. Оліфер В.Г., Оліфер Н.А.  Комп’ютерні мережі, принципи, технології, протоколи – Київ.: видавництво “Пітер”. 2003. с. 643
4. Офіційний посібник Microsoft  для самостійної підготовки, Комп’ютерні мережі +, видавництво торговий дім “Російська редакція”. с. 
5. Internet ресурси

 

Для нотаток

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………….