Optimización del Rendimiento de Redes: Cálculo de Ciclos y Prioridad de Tráfico de Vídeo

Cálculo de Rendimiento y Prioridad de Tráfico en Redes de Token Passing

1. Definición y Características del Tráfico de Alta Prioridad (T. Vídeo)

El tráfico de vídeo (T. Vídeo) presenta una carga uniforme de 640.000 bps. Esto resulta en la siguiente tasa de generación de tramas:

• Tasa de Tramas: $640.000 / 3.200 = 200$ tramas/segundo.
• Este es el tráfico de alta prioridad ($T_1$).

Cálculo del Tamaño y Tiempo de Transmisión de la Trama

El tamaño de la trama es $3.200 + (26 \times 8) = 3.408$ bits/trama. Su tiempo de transmisión ($T_{trans}$) a 100 Mbps es:

$$T_{trans} = 3.408 \text{ bits} / 100 \text{ Mbps} = 0,03408 \text{ ms}$$

Determinación del Retardo y el Factor 'a'

El retardo total en el anillo es de $0,005$ ms. Por lo tanto, el valor del factor "a" para estas tramas es:

$$a = 0,005 / 0,03408 \approx 0,1467$$

Dado que $a < 1$, las tramas no caben en el anillo y su tiempo efectivo de transmisión es de $0,03408$ ms.

2. Capacidad Máxima de Transmisión por Estación

Puesto que las dos estaciones que pueden generar este tipo de tráfico tienen configurado el valor de PTT (Token Holding Time) en $17,04$ ms, el número máximo de tramas de alta prioridad que pueden transmitir cada vez que reciben el testigo es:

$$\text{Máximo de Tramas} = 17,04 \text{ ms} / 0,03408 \text{ ms/trama} = 500 \text{ tramas}$$

3. Ecuación General de la Duración del Ciclo

La duración de un ciclo ($C$) se define mediante la siguiente fórmula:

$$C = C_0 + \sum_{i=1}^{n} T_{ti-a} + \sum_{i=1}^{n} T_{ti-b}$$

Donde:

• $C_0$: Duración de un ciclo sin transmisiones (solo paso del testigo).
• $T_{ti-a}$: Tiempo de transmisión de tramas de alta prioridad por parte de la estación $i$.
• $T_{ti-b}$: Tiempo correspondiente a tramas de baja prioridad.

4. Cálculo de la Duración del Ciclo para Tráfico de Vídeo

Cuando las dos estaciones que generan tráfico de alta prioridad están realizando 50 transmisiones de vídeo cada una, la duración de los ciclos debe permitir la transmisión de todo el tráfico prioritario generado. La ecuación simplificada del ciclo es:

$$C = C_0 + 2 \times PTT + T_{tb}$$

Siendo $T_{tb}$ el tiempo de transmisión de tráfico de baja prioridad.

Sustitución de Valores

Sustituyendo los valores conocidos ($C_0 = 0,005$ ms y $PTT = 17,04$ ms):

$$C = 0,005 + 2 \times 17,04 + T_{tb} = 34,085 + T_{tb} \text{ (ms)}$$

Determinación de la Duración Mínima del Ciclo

Durante un ciclo, un nodo puede transmitir un máximo de 500 tramas de alta prioridad, lo que equivale a 10 tramas de cada canal de vídeo. Puesto que una transmisión de vídeo genera 200 tramas por segundo, para soportar esta tasa de generación de tráfico, el nodo debe ser capaz de transmitir las 200 tramas en un segundo. Por lo tanto:

1. $200 / 10 = 20$ (Veces que el nodo debe transmitir por segundo).
2. Deben producirse 20 ciclos en un segundo.
3. La duración de cada ciclo es: $1/20 = 0,05$ s $= 50$ ms.

5. Tiempo Máximo de Tráfico de Baja Prioridad

Utilizando la duración mínima requerida del ciclo ($C = 50$ ms), podemos calcular el tiempo máximo disponible para el tráfico de baja prioridad ($T_{tb}$):

$$50 = 34,085 + T_{tb}$$

$$\mathbf{T_{tb} = 15,915 \text{ ms}}$$

Utilización del Canal

Este valor de $T_{tb}$ supone el 31,83 % de la duración de un ciclo ($15,915 / 50 \times 100$).

6. Conclusiones sobre la Utilización del Canal

En estas condiciones, independientemente del tráfico de baja prioridad generado, para poder soportar la transmisión de 100 (50 + 50) canales de vídeo, los dos nodos que generan este tráfico agotarán su PTT cada vez que reciban el testigo. La duración de cualquier ciclo será $C = 34,085 + T_{tb}$.

• Máxima Utilización: Puesto que deben producirse un mínimo de 20 ciclos por segundo (ciclos de 50 ms), se produce la máxima utilización del canal por parte del tráfico de baja prioridad (31,83 %).
• Mínima Utilización: La utilización mínima se produciría cuando, en un ciclo, no se transmitiese ninguna trama de baja prioridad, dando lugar a un ciclo de $34,085$ ms y a una utilización mínima del 0 %.