effektive Übertragungsrate einer Übertragungsstrecke

[steckl]

Hi,

ich habe hier eine Aufgabe zu meiner Kommunikationssysteme-Vorlesung, bei der ich keine Ahnung habe wie ich sie angehen soll. Ich bin mir zwar nicht sicher ob mir hier jemand helfen kann, aber ich stelle sie hier einfach mal:

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Eine Sendestation verschickt Datenpakete über einen Satelliten, der eine maximale Übertragungsrate von 64 kBit/s aufweist.
Die Framegröße betrögt 512 Byte und jeder Frame, den der Satellit von einem Sender erhalten hat, wird vom Satellit mit einem sehr kurzen Antwortframe über einen separaten Rückkanal bestätigt.
In diesem Szenario soll das Sliding-Window-Verfahren eingesetzt werden, um die Flusskontrolle zu ermöglichen.Es sollen folgende Annahmen gelten:
Die Signalverzögerung (propagation delay) zwischen Sender und Satellit beträgt 310 ms.
      - Es handelt sich um einen idealen Satellitenkanal, d.h. es soll kein Frame verloren gehen.
      - Jeder Frame wird einzeln bestätigt.

Berechnen Sie jeweils die maximale effektive Übertragungsrate in kBit/s, wenn die
Fenstergröße folgende Werte annimmt:
      - 1 Frame
      - 7 Frames
      - 15 Frames

Geben Sie zusäzlich die Nutzungseffizienz des Kanals in Prozent an!
Berechnen Sie die minimale Fenstergröße, mit der die Nutzungseffizienz des Satellitenkanals von 100% erreicht wird?
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Soweit so gut. Da es keinen Datenverlust gibt, glaube ich, dass die Information mit Sliding-Window-Verfahren keine Rolle spielt.
Aber wie gehts jetzt weiter?
Ich denke es geht darum, wie gut die Leitung ausgelastet ist. Aber dann würde ich doch nie 100% schaffen, weil die Leitung ja erst frühestens nach 310ms die ersten Bits beim Satelliten ankommen. Und somit innerhalb der ersten Sekunde nie 64kBit ankommen.
Oder deute ich den Begriff effektive Übertragungsrate falsch? Ich finde dafür weder in unseren Slides noch im Internet eine Formel.

mfG,
steckl

[Der Martin]

Hallo,

Eine Sendestation verschickt Datenpakete über einen Satelliten, der eine maximale Übertragungsrate von 64 kBit/s aufweist.
Die Framegröße betrögt 512 Byte und jeder Frame, den der Satellit von einem Sender erhalten hat, wird vom Satellit mit einem sehr kurzen Antwortframe über einen separaten Rückkanal bestätigt.
In diesem Szenario soll das Sliding-Window-Verfahren eingesetzt werden, um die Flusskontrolle zu ermöglichen.Es sollen folgende Annahmen gelten:
Die Signalverzögerung (propagation delay) zwischen Sender und Satellit beträgt 310 ms.
      - Es handelt sich um einen idealen Satellitenkanal, d.h. es soll kein Frame verloren gehen.
      - Jeder Frame wird einzeln bestätigt.

Berechnen Sie jeweils die maximale effektive Übertragungsrate in kBit/s, wenn die
Fenstergröße folgende Werte annimmt:
      - 1 Frame
      - 7 Frames
      - 15 Frames

na, das ist doch mal eine interessante und anspruchsvolle Aufgabenstellung!

Soweit so gut. Da es keinen Datenverlust gibt, glaube ich, dass die Information mit Sliding-Window-Verfahren keine Rolle spielt.

Das ist falsch. Stell dir vor, der Sender würde für jeden Frame erst auf die Quittierung warten, bevor er den nächsten Frame sendet. Das würde bedeuten, dass nur alle 620ms ein Frame mit 512 Bytes versendet werden könnte (310ms hin, 310ms für die Quittierung zurück). Man hätte dann also eine effektive Übertragungsrate von 825 Byte/s, die Nutzungseffizienz beträgt nur 825/64k, also etwa 1.3%.
Der Trick besteht ja gerade darin, dass der Sender in der Zeit, in der er auf die Quittierung wartet, bereits die nächsten Frames verschickt - in der Hoffnung, dass alles gut geht.

Geben Sie zusäzlich die Nutzungseffizienz des Kanals in Prozent an!

Das dürfte trivial sein: Setze die berechnete effektive Übertragungsrate zu den theoretisch möglichen 64kbit/s ins Verhältnis.

Berechnen Sie die minimale Fenstergröße, mit der die Nutzungseffizienz des Satellitenkanals von 100% erreicht wird?

Du müsstest also berechnen, wieviele Frames der Sender schon verschicken könnte, bis der erste Quittungsframe eintrifft (also 620ms nach dem ersten gesendeten Frame). Das sind bei den gegebenen Werten eine ganze Menge ...

Aber wie gehts jetzt weiter?

Das könntest du jetzt selbst hinkriegen. :-)

Ich denke es geht darum, wie gut die Leitung ausgelastet ist. Aber dann würde ich doch nie 100% schaffen, weil die Leitung ja erst frühestens nach 310ms die ersten Bits beim Satelliten ankommen. Und somit innerhalb der ersten Sekunde nie 64kBit ankommen.

Okay. Den Beginn der Übertragung lassen wir mal außen vor. Man geht hier vom "eingeschwungenen" Zustand aus, also im Prinzip nach unendlich lange andauernder Übertragung.

So long,
 Martin

[steckl]

Hi,

vielen Dank für die Antwort.

na, das ist doch mal eine interessante und anspruchsvolle Aufgabenstellung!

Allerdings. Ich hoffe, dass es bei der Klausur etwas "uninteressanter" wird. ;)

Soweit so gut. Da es keinen Datenverlust gibt, glaube ich, dass die Information mit Sliding-Window-Verfahren keine Rolle spielt.

Das ist falsch. Stell dir vor, der Sender würde für jeden Frame erst auf die Quittierung warten, bevor er den nächsten Frame sendet. Das würde bedeuten, dass nur alle 620ms ein Frame mit 512 Bytes versendet werden könnte (310ms hin, 310ms für die Quittierung zurück). Man hätte dann also eine effektive Übertragungsrate von 825 Byte/s, die Nutzungseffizienz beträgt nur 825/64k, also etwa 1.3%.

Du hast nen kleinen Fehler. Du vergleichst Byte mit bit. Also hätte man ca 10%. (825*8/(64*1024))

Das wäre dann Stop & Wait, also das Ergebnis bei einem Frame, oder?

Für 7 Frames hätte ich dann 7*512byte/620ms. Heißt ich hab eine Bandbreite von 7*512*8/0,62s = 46245Bit/s = 45kBit/s -> ungefähr 70% Auslastung.

Bei 15 wärens dann theoretisch 45/7*15 kBit/s, aber weil das größer als 64kBit/s ist haben wir hier 100% überschritten. Also haben wir 64kBit/s.

Der Trick besteht ja gerade darin, dass der Sender in der Zeit, in der er auf die Quittierung wartet, bereits die nächsten Frames verschickt - in der Hoffnung, dass alles gut geht.

Geben Sie zusäzlich die Nutzungseffizienz des Kanals in Prozent an!

Das dürfte trivial sein: Setze die berechnete effektive Übertragungsrate zu den theoretisch möglichen 64kbit/s ins Verhältnis.

Berechnen Sie die minimale Fenstergröße, mit der die Nutzungseffizienz des Satellitenkanals von 100% erreicht wird?

Du müsstest also berechnen, wieviele Frames der Sender schon verschicken könnte, bis der erste Quittungsframe eintrifft (also 620ms nach dem ersten gesendeten Frame). Das sind bei den gegebenen Werten eine ganze Menge ...

Wenn ich eine Effizient von 100% haben möchte muss ich also rausbekommen, wie viele Frames ich brauche, dass ich so viele Daten auf einmal schicken kann, dass die Übertragung 620 ms dauert.

Also 64kBit/1000*620 (=406323,2 Bit = 50790,4 Byte). Und dann noch auf Pakete umrechnen (50791/512), dann komm ich auf 100 Pakete/Frames.

Aber wie gehts jetzt weiter?

Das könntest du jetzt selbst hinkriegen. :-)

Denke schon. Ich stand total auf dem Schlauch. Liegt wohl dran, dass ich heute schon zuuuu lange gelernt habe ...
Ich hab die Aufgabe ganz falsch aufgefasst. Ich dachte ich muss insgesamt nur 1 bis 15 Frames schicken.

mfG,
steckl

[steckl]

Hi,

Wenn ich eine Effizient von 100% haben möchte muss ich also rausbekommen, wie viele Frames ich brauche, dass ich so viele Daten auf einmal schicken kann, dass die Übertragung 620 ms dauert.

Also 64kBit/1000*620 (=406323,2 Bit = 50790,4 Byte). Und dann noch auf Pakete umrechnen (50791/512), dann komm ich auf 100 Pakete/Frames.

Hier ist noch ein Fehler, weil irgendwas zwischen 7 und 15 rauskommen muss. Aber hab grad keine Zeit um den zu suchen.

mfG,
steckl

[Der Martin]

Moin,

na, das ist doch mal eine interessante und anspruchsvolle Aufgabenstellung!
Allerdings. Ich hoffe, dass es bei der Klausur etwas "uninteressanter" wird. ;)

ja, wenn man es vom dem Standpunkt betrachtet, ist das verständlich.

Du hast nen kleinen Fehler. Du vergleichst Byte mit bit. Also hätte man ca 10%. (825*8/(64*1024))

Hast Recht, da habe ich nicht aufgepasst. Dann werden auch die abgeleiteten Ergebnisse nicht mehr so dramatisch.

Das wäre dann Stop & Wait, also das Ergebnis bei einem Frame, oder?

Die Schlagworte, die für die diversen Verfahren verwendet werden, kenne ich nicht. Im Prinzip ist das aber richtig.

Für 7 Frames hätte ich dann 7*512byte/620ms. Heißt ich hab eine Bandbreite von 7*512*8/0,62s = 46245Bit/s = 45kBit/s -> ungefähr 70% Auslastung.
Bei 15 wärens dann theoretisch 45/7*15 kBit/s, aber weil das größer als 64kBit/s ist haben wir hier 100% überschritten. Also haben wir 64kBit/s.

Ja. Und bei wievielen Frames wäre es *gerade so* ausreichend? Da gehe ich einfach her und teile die Gesamt-Umlaufzeit von 620ms durch die Zeitspanne, die ich zur Übertragung eines Frames mit 512 Byte brauche. Das sind rund 64ms, somit kann ich sagen: Ab einer Fenstergröße von 10 kann die Übertragungsstrecke optimal ausgenutzt werden.
Mehr schadet natürlich nicht, erfordert aber wieder mehr Pufferspeicher beim Sender, der ja alle gesendeten, aber noch nicht quittierten Frames irgendwo zwischenspeichern muss - er muss ja auch einkalkulieren, dass der Empfänger mal sagt: "Frame Nr. 781 habe ich nicht korrekt erhalten, schick den nochmal".
Das Fenster größer, den Sender also toleranter gegen "verspätetes" ACK zu machen, hat aber noch einen weiteren Vorteil: Man kann die Strecke immer noch voll ausnutzen, auch wenn z.B. die interne Latenzzeit des Empfängers (die Zeit, die er nach dem Eintreffen eines Pakets braucht, bis er ein ACK raushaut) mal geringfügig wächst.

Berechnen Sie die minimale Fenstergröße, mit der die Nutzungseffizienz des Satellitenkanals von 100% erreicht wird?

Ah, hier steht's nochmal ausdrücklich: Die *minimale* Fenstergröße. Also nicht nur mit den gegebenen Werten 7 und 15 abschätzen.

Wenn ich eine Effizient von 100% haben möchte muss ich also rausbekommen, wie viele Frames ich brauche, dass ich so viele Daten auf einmal schicken kann, dass die Übertragung 620 ms dauert.

Genau.

Also 64kBit/1000*620 (=406323,2 Bit = 50790,4 Byte). Und dann noch auf Pakete umrechnen (50791/512), dann komm ich auf 100 Pakete/Frames.

Hä? Jetzt hast *du* dich mit Bits und Bytes vertan[1]. 64kbit/s mal 620ms sind 39680bit = 4960 Byte. Also 4960/512 = 9.69 Frames zu je 512 Bytes.

Ich habe andersrum gerechnet:

1 Frame à 512 Byte = 4096bit: 4096bit / 64000bit/s = 64ms
Frames pro Umlauf:            620ms / 64ms = 9.69   (qed)

Schönes Wochenende erstmal,
 Martin

[1] Außerdem rechnest du 64kbit als 65536bit. Die Programmierer würden dich dafür lieben, aber die Kommunikationstechniker rechnen das kbit mit 1000bit.

[steckl]

Hi,

Also 64kBit/1000*620 (=406323,2 Bit = 50790,4 Byte). Und dann noch auf Pakete umrechnen (50791/512), dann komm ich auf 100 Pakete/Frames.

Hä? Jetzt hast *du* dich mit Bits und Bytes vertan[1]. 64kbit/s mal 620ms sind 39680bit = 4960 Byte. Also 4960/512 = 9.69 Frames zu je 512 Bytes.

Ja, das hab ich heute auch gemerkt, dass ich da so ziemlich alles durcheinander gebracht hab was geht.
Aber ist auch irgendwie verständlich. Bin gestern ab 10 Uhr Vormittag den ganzen Tag vor dem Zeug gehockt. Irgendwann gehts dann einfach nicht mehr.

die Kommunikationstechniker rechnen das kbit mit 1000bit.

Gut zu wissen.
Sie gehören wohl zur gleichen Spezies wie die Festplatten-Bauer. ;)

mfG,
steckl