2.5 Tính tốn băng thơng mạng ATN
2.5.1 Thời gian truyền
Khi tính tốn băng thơng cần thiết, ta cần quan tâm đến các yếu tố - Lưu lượng mà mạng có thể điều khiển được.
- Chi phí hoạt động tương ứng với lưu lượng. - Tốc độ mạng để truyền điện văn.
Ba yếu tố này liên hệ chặt chẽ với nhau và ta quan tâm chủ yểu đến tham số thời gian chuyển tiếp điện văn, đây là yếu tố quan trọng nhất đối với người sử dụng mạng.
Người sử dụng quan tâm khoảng thời gian từ khi điện văn từ người gửi truyền đi cho đến khi nó đến được tay người nhận. Trong mạng ATN, khoảng thời gian này được xem xét từ khi nó được mạng ATN tiếp nhận cho đến khi nó đến trạm ATN tiếp nhận điện văn. Điện văn được đưa đến vào thời điểm ngẫu nhiên mà khơng biết mạng có bận hay khơng. Khoảng thời gian trễ của điện văn này có thể giảm được nhưng với một sự cân bằng giữa chi phí và tốc độ.
Bởi vì bản chất tự nhiên thay đổi của khoảng trễ, nên khoảng trễ có thể được dự báo trên cơ sở thống kê. Trên thực tế, người sử dụng sẽ đưa ra một yêu cầu về đặc tính thời gian truyền tại một vị trí nào đó. Ta có thể thiết lập một kênh truyền để đảm bảo 90% điện văn đến nơi nhận trong khoảng thời gian 10 phút. Khi yêu cầu tăng lên 95% sẽ cần gấp đôi số kênh truyền. Và khi yêu cầu là 100% ta cần đến 20 kênh truyền để thực hiện. Rõ ràng điều này là không kinh tế và khơng có một nhu cầu thực tế như vậy.
Ta cần nhận thấy rằng thời gian truyền trong mạng ATN quan trọng trong giờ cao điểm cũng như trong bất kỳ thời gian nào. Trong việc đánh giá việc chiếm giữ mạch tối đa cho phép, ta cần chú ý đến tình trạng giờ cao điểm. Độ chiếm giữ là 0,4 trung bình trong ngày sẽ khơng thỏa mãn nếu giờ cao điểm tiến tới 1 Cũng cần thiết xem xét độ chiếm giữ tối đa cho phép với giá cao điểm trong ngày trong mùa cao điểm của năm. Chỉ số chiếm giữ tối đa cho phép không được vượt quá giờ cao điểm trong những ngày cao điểm.
Do các yếu tố trên người sử dụng mạng ATN nên đưa ra yêu cầu dưới dạng "trong những giờ cao điểm của ngày cao điểm trong năm, ít nhất 95% điện văn của lớp ưu tiên cao (độ ưu tiên SS, DD, FF), đi từ nơi gửi đến nơi nhận với thời gian truyền nhỏ hơn bao nhiêu phút". Điều này khơng có nghĩa là 5% điện văn cịn lại muốn đến lúc nào thì đến. Người quản trị mạng sẽ xem xét khoảng thời
gian quá mức này trong chừng mực có thể. Ta cũng có thể phát biểu yêu cầu với các lớp ưu tiên khác.
2.5.2 Thời gian trễ tắc nghẽn
Khi các điện văn được đưa đến một kênh truyền (kênh truyền mất một khoảng thời gian nào đó để xử lý một điện văn) vào các thời điểm ngẫu nhiên, các điện văn sẽ được truyền từng cái một, một số điện văn đến vào các thời điểm mà kênh truyền đang xử lý điện văn trước. Do đó sẽ có sự tắc nghẽn và khoảng trễ này gọi là trễ tắc nghẽn. Việc xem xét thời gian trễ tắc nghẽn có thể tiếp cận từ thực tế hoặc tiếp cận trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê. Sẽ không thực tế nếu ta cố gắng thu thập nhiều hiện tượng tắc nghẽn trong thực tế, mỗi trường hợp có đặc tính riêng và ta khơng thể xem xét tất cả các trường hợp. Tuy nhiên ta có thể tiếp cận theo cách thường dùng.
Trễ tắc nghẽn chỉ xảy ra khi các điện văn đến kênh truyền vào những thời điểm ngẫu nhiên. Nếu các điện văn đến theo một lịch trình định trước thì sẽ khơng có trễ tắc nghẽn.
Đơn giản ta giả sử rằng các điện văn đến kênh truyền hoàn toàn ngẫu nhiên. Thực ra có một số giới hạn các đầu vào nên khơng thể hồn tồn ngẫu nhiên, nhưng việc đơn giản hóa khơng gây ra nhiều sai số. Các điện văn được giả sử đến kênh truyền ngẫu nhiên theo phân bố Poisson. Qui luật này nói rằng nếu các điện văn đến với một tốc độ trung bình n điện văn trên một đơn vị thời gian và có thể đến một lúc một hay nhiều vào các thời điểm ngẫu nhiên, khi đó xác xuất q điện văn đến trong một đơn vị thời gian là:
q -n
(q,n)
n ×e
p =
q! (2.1)
Đơn vị thời gian thường được tính theo giờ. Hàm phân bố xác suất Poisson với
n=5; 10; 20 được vẽ như hình 2.9 và hàm phân bố xác suất và phân bố xác suất
tích luỹ được vẽ ở hình 2.10.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
dien van/don vi thoi gian
x a c s u a t
Phan bo xac xuat tich luy Poisson voi n=10
Ham phan bo xac suat Poisson Ham phan bo xac suat tich luy Poisson
P=0.95;q=15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
dien van/don vi thoi gian
x a c s u a t
Phan bo Poisson cua dien van n=5
n=10
n=20
Hình 2.9 Hàm phân bố Poisson của điện văn
Từ đồ thị này ta nhận thấy, với tốc độ trung bình 10 điện văn trên một đơn vị thời gian thì có đến 95% xác suất xuất hiện từ 0 đến 15 điện văn trên một đơn vị thời gian.
Giả sử tất cả điện văn có cùng mức ưu tiên và được xử lý theo thứ tự đến. Thời gian trễ tắc nghẽn trung bình được tính là:
P 1
t = D× × ×T
l 1- w (2.2)
Trong đó :
- t : Là thời gian trễ trung bình của điện văn theo giờ.
- D: Là tham số thời gian mà kênh truyền xử lý điện văn không đổi hay biến
đổi, nó phụ thuộc vào cách biến đổi.
- P: Là tỉ lệ điện văn mà khi đến thì tất cả kênh đều bận nên chúng bị trễ.
- l: Là số kênh truyền.
- w: Là tỉ lệ thời gian chiếm giữ của các kênh, từ 0 đến 1 .
- Do đó trễ tắc nghẽn phụ thuộc các yếu tố sau: