Tất cả các trạm trong hai trờng hợp đợc thiết lập sao cho nó luôn luôn phát dữ liệu với thời gian đến đợc cho là phân bố mũ, trung bình là 0.005sec và kích thớc gói cố định là 1000 bytes. Nói cách khác, mỗi trạm tạo ra lu lợng với tốc độ trung bình 1000bytes/packet/5ms.
Hình 3.9: Số lợng xung đột và trễ của hệ thống
Lu lợng trung bình tạo ra tại mỗi trạm: 1(packet)/0.005(second) = 200 packets/s
Hay 1000(bytes/packet) * 8(bits/byte) * 1(packet) / 0.005(second) = = 1.6 Mbps.
Lu lợng tổng trên toàn mạng là:
200 (packet/s/node) * 12 (nodes) = 2400 packets/s Hay 1.6 (Mbps/node) * 12 (nodes) = 19.2 Mbps.
Do hub hoạt động với tốc độ 10Mbps trong khi tổng tải tạo ra trên mạng là 19.2 Mbps nên trễ ngày càng tăng không giới hạn và trong mạng sẽ có xung đột.
Trong khi đó Switch có thể xử lý 500000 gói/s, rất lớn so với tải tạo ra trên toàn mạng (2400 gói/s), do đó không có trễ và xung đột trong hệ thống. Hình 3.9 đã chỉ ra có gần 2000 xung đột /s đối với hệ thống dùng hub và trễ của hai hệ thống khác nhau.
Qua đó ta thấy rõ u điểm của Switch so với Hub. Tuy nhiên hiệu năng của mạng bị ảnh hởng nhiều bởi tốc độ xử lý của Switch. Sau đây ta sẽ xét các hệ thống với các tốc độ khác nhau của Switch.
Hình 3.10: Lu lợng phát, nhận và độ trễ của hệ thống khi tốc độ xử lý của Switch là 2000 gói/s
Đặt tốc độ xử lý của Switch là 2000 gói/s, tốc độ này nằm ở dới mức so với lu lợng phát ra. Do đó chỉ một phần lu lợng phát ra đợc xử lý và hệ thống lúc này sẽ xuất hiện độ trễ.
Nh đã tính ở trên, lu lợng tạo ra trên toàn mạng là 19.2Mbps, trong khi đó khả năng xử lý của Switch lúc này là:
2000(packets/sec)*1000(bytes/packet)*8(bits/byte) =16 Mbps.
Hình 3.10 đã cho chúng ta thấy lu lợng phát ra và lu lợng nhận đợc của hệ thống giống nh các kết quả đã đợc tính toán. Lu lợng phát ra không đợc xử lý hết nên độ trễ tăng không giới hạn nh mô tả trên hình bên phải.
Hình 3.11: Lu lợng phát ra và nhận đợc của hệ thống khi tốc độ xử lý của Switch là 2400 gói/s
Với lu lợng tạo ra là 2400 gói/s, tốc độ phục vụ gói của Switch ít nhất phải bằng hoặc lớn hơn 2400 gói/s để không có độ trễ trên mạng.
Thay đổi tốc độ xử lý của Switch thành 2400 gói/s, tất cả lu lợng tạo ra bây giờ sẽ đợc truyền trên mạng và lu lợng nhận đợc bằng với lu lợng phát nh thấy ở hình 3.11.
Do ta đặt thời gian đến là phân bố mũ nên các gói tạo ra một cách ngẫu nhiên và lu lợng gửi biến động rất nhỏ xung quanh giá trị trung bình 19.2 Mbps, trong khi đó lu lợng nhận là khá ổn định. Sự khác nhau tại một thời điểm nào đó sẽ tạo nên độ trễ nếu lu lợng phát lớn hơn lu lợng nhận đợc. Mô phỏng này chỉ ra độ trễ cực đại khoảng 0.45s trong thời gian 2 phút mô phỏng. Nếu thời gian mô phỏng lớn hơn, chẳng hạn là 10 phút, trễ cực đại khoảng 0.8s. Sự khác nhau của các kết quả này là do phân bố mũ của thời gian đến của các gói tin, tại một thời điểm nhất định, nếu có nhiều gói tin đến Switch cùng lúc thì Switch sẽ không có khả năng xử lý hết và độ trễ sẽ tăng lên. Trễ cực đại là 0.8s và đợc ổn định dần. Điều này đợc thể hiện nh hình 3.12.
Hình 3.12: Trễ của hệ thống với các thời gian mô phỏng khác nhau
Để tối thiểu hoá độ trễ của hệ thống thì tốc độ phục vụ gói tin của Switch sẽ phải lớn hơn lu lợng phát ra trên hệ thống. Đặt tốc độ phục vụ là 2600 gói/s, nhanh hơn không đáng kể so với lu lợng tạo ra, trễ cực đại lúc này giảm mạnh từ 0.45s xuống còn có 8ms (giảm hơn 50 lần). Vì vậy lu l- ợng phát ra sẽ đợc xử lý ngay lập tức và lu lợng nhận đợc tơng tự nh lu lợng gửi, chỉ khác nhau chút ít, nh hình 3.13.
Hình 3.13: Lu lợng phát, nhận và độ trễ của hệ thống khi tốc độ xử lý của Switch là 2600 gói/s
Hình 3.14: Lu lợng phát, nhận và độ trễ của hệ thống khi tốc độ xử lý của Switch là 2400 gói/s và thời gian đến là hằng số
Các gói đến một cách ngẫu nhiên có thể làm giảm hiệu năng của Switch do thỉnh thoảng tải vẫn vợt quá khả năng xử lý của nó. Nếu tốc độ đến cố định thì Switch có thể xử lý lu lợng một cách dễ dàng hơn.
Bây giờ tất cả các trạm sẽ đợc đặt thời gian đến là hằng số với tốc độ t- ơng tự nh lần trớc (5ms giữa các lần đến) nhng tốc độ phục vụ gói tin của Switch vẫn là 2400 gói/s, ta sẽ thu đợc lu lợng tổng giống nh các kết quả tr- ớc. Trạng thái có nhiều gói đến Switch một lúc là không xảy ra, do đó độ trễ sẽ ổn định, lu lợng phát ra và nhận vào bằng nhau. Điều này đợc thể hiện nh hình 3.14.
Nh vậy với cùng Switch hiệu năng của mạng sẽ tốt hơn nếu các trạm nguồn phát ra dữ liệu đều đặn hơn.
Nhận xét
Nh đã đề cập từ trớc, do làm việc ở lớp vật lý nên hoạt động của Ethernet hub là khá đơn giản. Nó chỉ đơn thuần là phát lại bất kỳ gói tin nào mà nó nhận đợc trên một cổng ra tất cả các cổng khác làm cho hoạt động của chúng giống nh một đoạn đơn lẻ. Do đó môi trờng truyền của mạng phải chia sẻ giữa tất cả các nút kết nối với hub này. Các nút phải phát hiện các xung đột và phải truyền lại các gói bị xung đột đó, do đó tại một thời điểm
chỉ có một nút phát gói tin thành công. Hub cũng chỉ cho phép kết nối rất hạn chế số segment mạng.
Không giống nh hub, các Switch xử lý các gói tin nhận đợc và chỉ phát chúng ra cổng nối trực tiếp với trạm đích và mỗi một kết nối với trung tâm là một miền xung đột riêng nên tránh tối đa các xung đột, và thông l- ợng của hệ thống đợc cải thiện. Nó có thể cho phép kết nối nhiều segment mạng với nhau hơn hub tuỳ thuộc vào số cổng trên Switch.
Hub đơn giản, vì vậy nó tơng đối rẻ và việc lắp đặt một hub cũng không tốn kém nh Switch, nhng hiệu năng của hệ thống mà nó cho phép đạt đợc lại kém hơn. Hiện nay việc giảm giá thành của Switch đã làm cho nó đ- ợc sử dụng rộng rãi hơn trong các mạng mới cài đặt. Tuy nhiên trong một số trờng hợp đặc biệt thì hub vẫn có hiệu quả sử dụng hơn ví dụ nh trong các mô hình quảng bá.