Optimización del Tiempo de Ciclo y Utilización de Red para Tráfico de Video de Alta Prioridad (HPTHT)

Configuración Inicial del Tráfico de Video

El tráfico de video (T. de video) presenta una carga uniforme de 640,000 bps. Considerando un tamaño de datos de 3,200 bits por trama, la tasa de generación de tramas es:

640,000 bps / 3,200 b/trama = 200 tramas/s

Este flujo se clasifica como Tráfico de Alta Prioridad (T1).

Cálculo de Parámetros de Trama

El tamaño total de la trama (TamTram) incluye la carga útil (3,200 b) más la cabecera y cola (26 bytes, o 208 bits):

TamTram = 3,200 + (26 x 8) = 3,408 bits/trama

El tiempo de transmisión de la trama (T_trans) a una velocidad de 100 Mbps es:

T_trans = 3,408 b / 100 Mbps = 0.03408 ms

Determinación del Parámetro 'a'

El retardo total de propagación en el anillo es de 0.005 ms. El parámetro a, que relaciona el retardo de propagación con el tiempo de transmisión, se calcula como:

a = Retardo / T_trans = 0.005 ms / 0.03408 ms ≈ 0.1467

Puesto que a < 1, el tiempo de transmisión de la trama es mayor que el retardo de propagación. El tiempo efectivo de transmisión de la trama es de 0.03408 ms.

Gestión de Prioridad y Tiempo de Retención del Testigo (HPTHT)

Las dos estaciones que generan este tipo de tráfico tienen configurado el valor del High Priority Token Holding Time (HPTHT) en 17.04 ms. El máximo número de tramas de alta prioridad que pueden transmitir cada vez que reciben el testigo es:

Máx. Tramas = HPTHT / T_trans = 17.04 ms / 0.03408 ms/trama = 500 tramas

Cálculo de la Duración del Ciclo (C)

La duración de un ciclo (C) se define por la suma del tiempo sin transmisiones (solo paso del testigo) y los tiempos de retención de alta y baja prioridad de todas las estaciones:

C = C₀ + ∑ᵢ₍₍, ₙ THTᵢ₍₊ + ∑ᵢ₍₍, ₙ THTᵢ₍₋

Donde:

• C₀ es la duración de un ciclo sin transmisiones (solo paso del testigo), que equivale al retardo total del anillo (0.005 ms).
• THTᵢ₍₊ es el tiempo de transmisión de tramas de Alta Prioridad por la estación i.
• THTᵢ₍₋ es el tiempo correspondiente a tramas de Baja Prioridad.

Escenario de Máxima Carga Prioritaria

Cuando las dos estaciones que generan tráfico de alta prioridad están realizando 50 transmisiones de video cada una (total 100 canales), la duración del ciclo debe permitir la transmisión de todo el tráfico prioritario generado. En este caso, ambas estaciones agotarán su HPTHT:

C = C₀ + 2 × HPTHT + THT_B

Siendo THT_B el tiempo de transmisión de tráfico de baja prioridad.

C = 0.005 ms + 2 × 17.04 ms + THT_B = 34.085 ms + THT_B

Requerimientos de Tasa y Utilización

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 video (50 canales en total). Puesto que una transmisión de video 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:

200 tramas/s / 10 tramas/ciclo = 20 ciclos/s

Cada segundo, el nodo debe poder transmitir (como mínimo) 20 veces, lo que significa que deben producirse 20 ciclos en un segundo. La duración máxima permitida para cada ciclo es:

Duración del Ciclo = 1 / 20 s = 0.05 s = 50 ms

Cálculo de la Utilización de Baja Prioridad

Si la duración del ciclo es de 50 ms, podemos determinar el tiempo máximo disponible para el tráfico de baja prioridad (THT_B):

50 ms = 34.085 ms + THT_B

THT_B = 15.915 ms

Este valor supone la máxima utilización del canal por parte del tráfico de baja prioridad:

Utilización Máxima THT_B = (15.915 ms / 50 ms) × 100% ≈ 31.83 %

Conclusiones sobre la Utilización del Canal

En estas condiciones, para poder soportar la transmisión de 100 (50 + 50) canales de video, los dos nodos que generan este tráfico agotarán su HPTHT cada vez que reciban el testigo. La duración de cualquier ciclo será de C = 34.085 ms + THT_B.

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 %). 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 %.