最大信道利用率计算


假设主机甲采用停-等协议向主机乙发送数据帧,数据帧长与确认帧长均为1000B,数据传输速率是10kbps,单向传播延时是200ms。则甲的最大信道利用率为多少?

停-等协议是一种简单的面向连接的数据链路层协议,每次发送一个数据帧后,发送方需要等待接收方的确认帧,才能发送下一个数据帧。因此,信道利用率的计算与传输时间和等待时间密切相关。

已知条件:

  • 数据帧长度 $L_d = 1000B = 8000 , bits$
  • 确认帧长度 $L_{ack} = 1000B = 8000 , bits$
  • 传输速率 $R = 10 , kbps = 10,000 , bits/s$
  • 单向传播延时 $t_p = 200 , ms$

信道利用率计算

信道利用率定义为有效传输数据的时间与整个发送周期的比值。首先,我们来计算发送一个数据帧和一个确认帧所需要的总时间。

  1. 传输时间: 传输数据帧的时间 $t_{trans_data}$ 为:

    \[ t_{trans\_data} = \frac{L_d}{R} = \frac{8000 \, bits}{10,000 \, bits/s} = 0.8 \, s \]

    传输确认帧的时间 $t_{trans_ack}$ 为:

    \[ t_{trans\_ack} = \frac{L_{ack}}{R} = \frac{8000 \, bits}{10,000 \, bits/s} = 0.8 \, s \]
  2. 传播延时: 发送和接收过程中,信号需要传播到对方。因为有单向传播延时,整个周期中需要考虑两次传播延时,即发送数据帧和接收到确认帧的延时:

    \[ t_{prop} = 2 \times t_p = 2 \times 200 \, ms = 0.4 \, s \]
  3. 总周期时间: 总时间 $t_{total}$ 包括传输数据帧、确认帧,以及两次传播延时:

    \[ t_{total} = t_{trans\_data} + t_{prop} + t_{trans\_ack} = 0.8 \, s + 0.4 \, s + 0.8 \, s = 2.0 \, s \]
  4. 最大信道利用率: 信道利用率是传输数据帧的时间与整个周期时间的比值:

    \[ U = \frac{t_{trans\_data}}{t_{total}} = \frac{0.8 \, s}{2.0 \, s} = 0.4 \]

因此,主机甲的最大信道利用率为 40%

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