4 Paket- och kretskopplade nät

4 Paket- och kretskopplade nät Syfte: Syftet med detta kapitel är att förstå egenskaperna hos, och skillnaderna mellan, de tre olika kopplade nätverkstyperna kretskopplade nätverk, virtuellt kretskopplade nätverk och datagramnätverk. Kunna definitionen av nätverkstyperna nämnda ovan. För kretskopplade nätverk: Veta vad som menas med rumsväxlar ( space-division switch ) och tidsväxlar ( time-division switch ). Veta vad som menas med vägkostnad. Veta varför, var och när vägvalsalgoritmer används. (I några av övningarna används Dijkstras och Bellman-Fords algoritmer för att räkna ut minsta vägkostnaden. Kunna beskriva vägvalsstrategierna: Fast vägval ( fixed routing ) Översvämning ( flooding ) Slumpmässigt vägval ( random routing ) Adoptivt vägval ( adaptive routing ) Grundläggande kännedom om ISDN: B- och D-kanalerna och deras egenskaper. Basic service och primary service interface. ATM Veta hur ATM implementerar virtuell kretskoppling (VPI, VCI) samt känna till ATMpaketstorleken och betydelsen hos några av huvudets fält. 4.1 PAKETERING AV DATA Antag att 3200 bitar nyttoinformation ska överföras med en maximal paketstorlek av 1024 bitar inklusive overhead. Visa med en figur hur uppdelningen i paket ser ut om man antar att overhead per paket eller meddelande är 16 bitar. 4.2 FÖRDRÖJNING I ETT KRETSKOPPLAT NÄT Följande parametrar är definierade för ett paket- eller kretskopplat nätverk: N: antal hopp mellan två givna stationer L: meddelandelängd i bitar B: datahastighet i bit/s för alla länkar P: paketstorlek i bitar (fast paketstorlek) H: overhead i bitar per paket eller meddelande S: uppkopplingstid (för kretskopplat eller virtuellt kretskopplat nät) i sekunder T pr =D: propageringsfördröjning per hopp (i sekunder) a) Beräkna fördröjningen från sändare till mottagare när kretskopplat och virtuellt kretskopplat nät samt datagramnät används. Antag att det inte blir någon fördröjning i noderna. sida 1 av 6

Parametrarnas värden är N =4,L = 3200 bitar, B = 9600 bit/s, P = 1024 bitar, H = 16 bitar, S = 0,2 s och T pr = 0,001 s. Förutsätt att metoden store-and-forward används. b) Härled generella uttryck för de olika principerna; jämför dessa två i taget och visa under vilka villkor fördröjningen är lika stor. c) I uppgift a) och b) så har fördröjningen i noderna försummats. Hur påverkar det resultatet? 4.3 HUR GÖR MAN MED STORA PAKET Använd samma parametrar som i uppgift 4.2. Antag att L är mycket större än P och att T pr =D är noll. Vilket värde på P som funktion av N, B och H ger en minimal fördröjning i ett datagramnät? 4.4 VÄGVALSTABELL Ge exempel på olika metoder att uppskatta den vägkostnad som används för beräkning av innehålet i vägvalstabeller. 4.5 VÄGVALSALGORITMER - VÄGVALSTABELL a) Använd Dijkstras algoritm för att bestämma den billigaste vägen till alla andra noder för noderna 2 till och med 6 i figuren nedan. Visa resultatet i en tabell. 4.6 VÄGVALSSTRATEGIER Beskriv kortfattat följande strategier samt ge en fördel och en nackdel för vardera: a)fast vägval b) Översvämning c) Slumpmässigt vägval d) Adaptivt vägval sida 2 av 6

4.7 ADRESSERING Förklara grundligt hur adressering (vid uppkopplings- och dataöverföringsfas) Hanteras på nätverksnivå i följande tre fall: a) Datagramnät b) Virtuellt kretskopplat nät c) Kretskopplat nät 4.8 JÄMFÖRELSE AV KOPPLINGSMETODER Ange en fördel med kretskopplade nät jämfört med datagramnät och en (och endast en) fördel med datagramnät jämfört med kretskopplade nät. 4.9 PAKET- RESPEKTIVE KRETSKOPPLING Betrakta två noder (N 1 och N 5 ) förbundna via tre noder (N 2, N 3 och N 4 ) i ett nätverk (se figur nedan). Nätet kan vara antingen av typen datagramnät eller virtuellt kretskopplat nät. Följande parametrar är definierade: L: meddelandelängd i antal bitar B: datahastighet i bit/sekund för alla länkar P: paketstorlek i bitar (fast paketstorlek) H: overhead i bitar per paket S: uppkopplingstid för virtuellt kretskopplat nät i sekunder T pr : propageringsfördröjning per länk i sekunder N DG : nodfördröjning för datagramnät N VC : nodfördröjning för virtuellt kretskopplat nät Nodfördröjningar (N DG och N VC ) omfattar all fördröjning för vägval och felhantering, etc. Antag att dessa funktioner kan överlappa transmissionen av det föregående paketet. Antag att B=10 Mbit/s, P=1000 bit, H=60 bit, S=0,2 s, T pr =1 ms, N DG =1 ms, N VC =0,1 ms. sida 3 av 6

a) Härled ett uttryck för totala fördröjningen från N 1 till N 5 (tid från det att N 1 börjar sända ett meddelande tills dess att N 5 har tagit emot hela meddelandet) för fallen datagramnät och virtuellt kopplat nät. b) Beräkna totala fördröjningen för ett meddelande om 3200 bitar i fallen datagramnät och virtuellt kopplat nät. c) Vid vilken meddelandelängd (uttryckt i antal paket) är virtuell kretskoppling att föredra framför datagramnät? 4.10 Vägval i kretskopplade nät Figuren nedan visar en del av ett kretskopplade nät där noderna är hopkopplade med (full duplex) synkrona TDM-länkar. På varje länk är kapaciteten uppdelad i fyra tidsluckor per ram. Tillstånd i växlarna (mappning av inport:tidslucka->utport:tidslucka) a) Vem är A kopplad till? b) Sätt upp en kanal mellan B och D. Visa vägen. c) Behöver man skicka med adressinformation i dataöverföringsfasen? sida 4 av 6

4.11 Vägval för virtuell koppling Låt nätet i övning 4.10 vara ett virtuellt kretskopplat nät istället för ett kretskopplat nät asynkron TDM istället för synkron TDM). a) I virtuell kretskoppling delas tiden inte in i fasta tidsluckor. Mappningstabellen ser likartad ut, men istället för att beskriva fasta tidsluckor på inporten och utporten så beskriver informationen något annat:. Vad beskriver den? b) Behöver man skicka med någon adressinformation i dataöverföringsfasen? 4.12 ISDN - BASIC SERVICE / PRIMARY SERVICE Beskriv ISDN:s basic service och primary service. 4.13 ATM VÄGVAL Visa hur byte av VCI/VPI går till i en ATM-väljare. 4.14 ATM - FÖRDRÖJNING Hur lång fördröjning får man vid segmentering av telefonsamtal då ATM används? 4.15 ATM - LAST Hur stor del av en ATM länks totala kapacitet utnyttjas av ATM cellernas huvud? 4.16 Fördröjningsvariation hos ATM Beräkna minimal och maximal fördröjning över nätverket i följande överföring: CCITT H.261-kodad video med p =8 (data hastighet 8*64 kb/s = 512 kb/s) skickas över en rutt med tre STM-1 (155 Mb/s) nätverkslänkar. Anslutningen hos både sändaren och mottagaren består av förhyrda förbindelser med hastigheten 2 Mbit/s. Anslutningar till och från nätet sker via koncentratorer. Dessa och växlarna har köer som har plats för 20 ATM- celler per utgång. Antag att AAL-1 används och bortse från fördröjning på grund av bearbetning och SDH:s kontrollinformation. Rutten är 80 km lång och utbredningshastigheten i ledningarna är 2*10 8 m/s. Hur stor buffert behövs hos mottagaren för att absorbera fördröjningsvariationerna? sida 5 av 6

4.17 Kapacitetsberäkning Antag att ett telefonsamtal kräver en överföringskapacitet på 64 kbit/s och att det finns 5 783 000 telefonabonnemang i Sverige. a) Gör en uppskattning av den totala överföringshastigheten, uttryckt i bitar per sekund, för hela Sverige under den bråda timmen. Antag att varje telefon genererar en trafik på 0,2 Erlang. b) Gör en uppskattning av den totala överföringshastigheten, uttryckt i bitar per sekund, för hela Sverige om bildtelefon används. Antag att det krävs en överföringskapacitet på 1,5 Mbit/s för konferenskvalitet och 100 Mbit/s för högkvalitativ överföring. sida 6 av 6