网络规划设计师考试中信道利用率知识

2014年8月6日 作者： 来源：

一个帧从开始发送，经碰撞后再重传数次，到发送成功且信道转为空闲(这里考虑最极端的情况，发送站在传输媒体的一端，即再经过时间t使得信道上无信号在传播)时为止，共需平均时间为 Tav。  
我们应当注意到，成功发送一个帧需要占用信道的时间是T0 + t，比这个帧的发送时间要多一个单程端到端时延t。这是因为当一个站发送完最后一个比特时，这个比特还要在以太网上传播。如果这时有其他站发送数据，就必然产生碰撞。因此，必须在T0 +t以后才允许其他站发送数据。
要提高以太网的信道利用率，就必须减小t与T0之比。在以太网中定义了参数a，它是以太网单程端到端时延t与帧的发送时间T0之比：
a=t/T0 
当a→0时，表示只要一发生碰撞，就立即可以检测出来，并立即停止发送，因而信道资源不会被浪费。反之，参数a越大，表明争用期所占的比例增大，这就使得信道利用率降低。因此，以太网的参数a的值应当尽可能小些。
从上式可看出，这就要求分子t的数值要小些，分母T0的数值要大些。这就是说，当数据传输速率一定时，以太网的连线的长度受到限制（否则t的数值会太大），同时以太网的帧长不能太短（否则T0的值会太小）。
现在考虑一种理想化的情况。假定以太网上的各站发送数据都不会产生碰撞（这显然已经不是CSMA/CD而是需要使用一种特殊的调度方法），并且能够非常有效地利用网络的传输资源，即总线一旦空闲就有某一个站立即发送数据。这样，发送一帧占用线路的时间是T0 + t，而帧本身的发送时间是T0。于是我们可计算出极限信道利用率Smax为：
Smax=T0/(T0+t)=1/(1+a)
 该式指出了参数a远小于1才能得到尽可能高的极限信道利用率。反之，若参数a远大于1，则极限信道利用率就远小于1，而这时实际的信道利用率就更小了。