Atraso de propagação

Os sinais não se propagam instantaneamente nos meios de transmissão, isto é propagam-se com uma velocidade v finita.

Numa transmissão por rádio a velocidade de propagação é proxima da velocidade da luz (300.000 Km/s). Usando cabos as velocidades de propagação são inferiores. A fibra óptica monomodo permite atingir 70 % da velocidade da luz, ou seja cerca de 210.000 Km/s. A velocidade de propagação nos cabos de cobre situa-se entre 40 % e 60 % da velocidade da luz, ou seja 120.000 Km/s a 180.000 Km/s.

Ao percorrer uma distancia d o atraso de propagação será de Tprop = d / v

Esta expressão é válida para dois nós que se encontram directamente ligados ao mesmo meio físico, na prática isto nem sempre acontece. Quando o sinal passa por diversos meios físicos teremos obviamente de contabilizar os atrasos em cada um dos meios físicos.

Além dos atrasos de propagação nos meios físicos temos também de considerar os atrasos em outros elementos pelos quais o sinal passa, trata-se de tempos de atraso fixo, caracteristicos de certos tipos de equipamentos:

Repetidor, "hub"

atraso fixo na ordem dos 3 µs

Comutador "cut-through"

atraso fixo na ordem dos 30 µs

"Bridge", Comutador "store & forward"

atraso igual ao tempo de transmissão de um pacote (Tt), estes dispositivos estão ainda sujeitos a filas de espera internas associadas a cada saída.

"Router"

atraso igual ao tempo de transmissão de um pacote, mas como este dispositivo trabalha a níveis superiores não se trata de Tt, pois não se trata de pacotes de nível 2. Tal como os anteriores, estes dispositivos estão ainda sujeitos a filas de espera internas associadas a cada saída.

O atraso de propagação afecta de modo decisivo as técnicas de controlo de fluxo/erros e as técnicas de controlo de acesso ao meio em redes de "broadcast". O problema que surge deve-se a existir um desfasamento temporal entre a emissão e a recepção dos dados. Mais importante do que este desfasamento é a sua relação com o tempo de transmissão dos pacotes de dados (Tt).

O tempo de transmissão do pacote Tt depende do comprimento do pacote (L em bits) e da taxa de transmissão nominal (R em bits/seg.) sendo então Tt = L / R

Define-se atraso de propagação normalizado como sendo a razão entre o atraso de propagação e o tempo de transmissão:

As redes de MAC CSMA/CD são um exemplo tipico da importancia deste parâmetro sendo neste caso obrigatório que a < 0,5.

Numa rede local os tempos de atraso são pequenos porque as distancias são pequenas. Temos no entanto de atender a que é nas redes locais que as taxas de transmissão tendem a ser mais elevadas logo os valores do atraso de propagação normalizado não serão tão baixos como isso. Tome-se como exemplo:

• uma rede do tipo Ethernet (802.3)
• cabo de cobre com velocidade de propagação de 150.000 Km/s
• tamanho mínimo de trama é 64 bytes (imposição CSMA/CD)
• valor máximo de a é 0,5 (imposição CSMA/CD)

Uma rede Ethernet a 10 Mbps permite um comprimento máximo de 2500 metros (10base5), podemos verificar qual é o valor de a:

Tprog = 2,5 / 150.000 = 16,66 µs

Continuando com o exemplo, sendo a taxa nominal de 10 Mbit/s, se considerar-mos um pacote de tamanho mínimo de 64 bytes (512 bits) obtemos Tt = 512 / 10.000.000 = 51,2 µs.

Obtemos por isso um valor para a de cerca de 0,33 o que representa uma folga razoável relativamente ao valor máximo de 0,5.

Esta folga justifica-se pela necessidade de entrar em consideração com atrasos na sincronização e atrasos na passagem em dispositivos repetidores (por exemplo um HUB ou qualquer outro tipo de repetidor produz um atraso de cerca de 3 µs).

Supondo agora uma implementação Fast Ethernet a 100 Mbit/s, obtemos Tt = 512 / 100.000.000 = 5,12 µs.

Logicamente obtemos agora um valor para a de cerca de 3,3 não suportado pelo CSMA/CD. Esta é uma das razões pela qual as redes Fast Ethernet têm um comprimento máximo de cerca de 210 m.

Considerando 210 metros teriamos que Tprop= 0,21 / 150.000 = 1,4 µs resultando um valor de a de 0,27.

Esta folgas verificadas relativamente ao valor limite de 0,5 justificam-se pela necessidade de entrar em consideração com atrasos de propagação adicionais que se verificam em conectores e atrasos na passagem em dispositivos repetidores (por exemplo um HUB ou qualquer outro tipo de repetidor produz um atraso de cerca de 3 µs).