4.1.2 Управление связью
Прежде чем передать какую-либо информацию (данные), между первичной станцией (ПС) и вторичной станцией (ВС) как на многоточечной линии, так и между двумя станциями, соединенными звеном данных, должно быть установлено логическое соединение. Это достигается обменом двумя ненумерованными кадрами.
При многоточечной связи сначала ПС посылает кадр УРНО (установить режим нормального ответа), в котором бит опроса равен 1, а в поле адреса стоит ее собственный адрес. Процедура установления соединения включает также инициализацию идентифицирующих переменных каждой станции. Эти переменные используются в процедурах управления ошибками и потоком. В заключение после передачи всех данных ПС прерывает связь, посылая для этого кадр РЗД (разъединить) и получая от ВС ответный кадр НИЗ (ненумерованное извещение).
Процедура установления двухточечной связи совпадает с процедурой установления связи на многоточечной линии.
4.1.3 Передача данных
В режиме РНО пересылкой всех данных (I-кадров) управляет ПС. Для опроса ВС первичная станция обычно использует кадр ненумерованного опроса, в котором бит опроса равен 1. Если у ВС нет готового для отправки кадра, то она посылает кадр ПНГ (получатель не готов), в котором бит З равен 1. Если же у нее есть готовые данные, он посылает их и, как правило, в виде цепочки I-кадров, установив, в последнем из этой цепочки кадре бит, З равным 1.
Двумя другими более важными аспектами фазы передачи данных являются управление ошибками и управление потоком. Управление ошибками реализуется в основном с помощью процедуры “Непрерывная передача - ЗПР” с использованием либо стратегии “возврат-к-N”, либо стратегии выборочной повторной передачи. Управление потоком осуществляется с помощью механизма окна.
Рассмотрим основную процедуру посылки извещений и повторных передач с использованием стратегии “возврат-к-N” (рисунок 14). Пусть поток кадров движется только в одном направлении, при этом вся извещающая информация должна возвращаться с помощью специфических извещающих супервизорных кадров. Как видно, каждая сторона связи формирует обе переменные, управляющие порядком отправлений и поступлений. Переменная V(S) задает порядковый номер N(S) следующего отправления; при этом номер N(S) помещается в I-кадр, посылаемый станцией. Переменная V(R) задает тот порядковый номер, который ожидает получатель приемная станция в ближайшем I-кадре.
Каждый супервизорный кадр типа ПГ (положительное извещение) содержит порядковый номер N(R) поступления, извещая, таким образом, о правильном поступлении всех кадров, номера которых были меньше или равны [N(R) – 1]. Аналогичным образом каждый супервизорный кадр ОТК (негативное извещение) содержит значение N(R), которое указывает, что был получен I-кадр, нарушающий порядок, и отправитель должен возобновить повторную передачу кадров, начиная с того, у которого N(S) = N(R).
Как видно из рисунка 14, порядковые номера возрастают по модулю 8. Кроме того, когда получатель обнаруживает, что кадр I (2,0), то есть последний кадр в цепочке, в котором бит О = 1, нарушает порядок, то он посылает кадр ОТК, в котором бит З равен 1. Отправитель вновь посылает кадры I(1,0) и I(2,0), причем в кадре I(2,0) бит опроса равен 1. Получатель извещает о правильном поступлении каждого кадра, установив, в последнем кадре ПГ бит, З равным 1. При выборочной повторной передаче был бы принят кадр I(2,0), но возвращен кадр ОТК, чтобы запросить повторную передачу кадра I(1,0).
Последовательность кадров на рисунке 14 характерна для типичной передачи информации по многоточечной линии в режиме РНО. В двухточечном же звене, функционирующем в режиме АСР, возможен поток кадров в обоих направлениях, и поэтому извещающие кадры, относящиеся к потоку I-кадров в одном направлении, могут быть присоединены к I-кадрам, передаваемым в другом направлении (извещение с прицепом). Процедура извещения с прицепом показана на рисунке 15.
Из полученного очередного I-кадра извлекаются содержащиеся в нем N(S) и N(R). Сначала N(S) сравнивается со значением переменной N(R) получателя; если они совпадают, то поступивший кадр не нарушил порядка и будет воспринят. В противном случае кадр будет аннулирован и возвращен кадр ОТК или ВОТК. После этого проверяется значение N(R), извещающее об одном из выделенных кадров, находящихся в списке повторных передач. Под конец, если нет больше I-кадров, ожидающих отправки, используется кадр ПГ, с помощью которого посылается извещение обо всех выделенных, еще не получивших извещения кадрах, находящихся в списке повторных передач.
Управление потоком особенно важно при одновременной передаче в обоих направлениях, то есть при использовании режима АСР. Ясно, что если при режиме РНО ПС оказывается в каких-либо обстоятельствах перегрузки, она может просто отсрочить выполнение операций опроса, снизив, таким образом, перегрузку. Если, однако, обе стороны связи работают независимо, то должен быть предложен какой-то альтернативный механизм. Процедура управления потоком в протоколе HDLC основана на механизме окна.
Как мы видим, в приведенных примерах порядковые номера отправлений и поступлений возрастали по модулю 8, и, следовательно, наибольшее значение окна К, которое может быть использовано, равно 7. Отсюда в свою очередь следует, что в любой момент времени в списке повторных передач может находиться не более 7 кадров, ожидающих извещения.
Рисунок 14 - Использование кадров извещение
Каждая из сторон связи обеспечивает отдельную переменную СчетПовтПос, называемую счетчиком повторных посылок; при начальном установлении логической связи их значение принимается равным нулю. Значение счетчика увеличивается на единицу при каждой посылке I-кадра, то есть при каждом помещении I-кадра в список повторных передач, и уменьшается на единицу при каждом поступлении положительного извещения, то есть каждый раз, когда кадр удаляется из списка повторных передач.
Каждый раз, когда счетчик повторных посылок становится равным окну К, ПС прекращает отправку I- кадров и не возобновляет ее, пока не получит положительного извещения либо в виде самостоятельного супервизорного кадра РР, либо присоединенного к I-кадру, перемещающемуся в обратном направлении. Таким образом, можно сделать заключение, что посылка I-кадров прекращается, когда
V(S) = последнему полученному N(R)+K.
Следует отметить, что механизм окна управляет потоком I-кадров только в одном направлении и что супервизорные и ненумерованные кадры не попадают под действие этого механизма. Следовательно, I-кадры могут передаваться и тогда, когда окно задействовано.
Применение механизма окна означает, что порядковые номера во всех поступающих кадрах ограничены. Получив очередной кадр, ВС может проверить выполнение этого условия и при необходимости осуществить некоторую коррекцию.
Совершенно
очевидно, что если N(S)=N(R), то все благополучно
и кадр будет воспринят. Если N(S)
N(R),
но находится в допустимых пределах, то
кадр был просто искажен и будет возвращен
кадр ОТК (возврат-к-N) или кадр ВОТК
(выборочная повторная передача), извещая
ПС о том, что нарушен порядок, и о том, с
какого кадра начать повторную передачу.
Если, однако, N(S) или N(R) находятся вне допустимых пределов, то это означает, что нарушена синхронизация порядковых номеров в двух концах связи. Следовательно, ВС должна выполнить повторную инициализацию (установку). Для этого полученный кадр аннулируется, и ПС посылает либо ответ КО (кадр отвергнут), либо ответ КМНО (команда отвергнута). Таким образом, ПС аннулирует все ожидающие передачи кадры и приступает к повторному установлению связи, посылая для этого УАСР и ожидая ответа НИЗ (ненумерованное извещение). После получения этого ответа обе стороны связи сбрасывают свои переменные, управляющие порядковыми номерами и окнами, и возобновляется передача I-кадров. На самом деле это только одна причина, по которой связь приходится устанавливать заново; другой причиной является получение ненумерованного кадра, такого как НИЗ в фазе передачи данных, что свидетельствует о наступлении рассинхронизации между ПС и ВС.
Описанную процедуру управления потоком I-кадров по звену реализует ПС. Однако может случиться так, что ВС в силу каких-то событий, наступивших на ее стороне, потребуется прекратить поток I-кадров. Например, при стратегии “возврат-к-N” повторных передач окно поступлений равно 1 и поэтому не трудно обеспечить наличие у получателя достаточного объема буферной памяти. При использовании же режима выборочной повторной передачи возможна ситуация, при которой у ВС не хватит объема памяти для приема новых кадров. В такой ситуации ВС направит ПС супервизорный кадр ПНГ, сообщая ей о необходимости прекратить посылку I-кадров. Конечно, это не влияет на извещающие кадры, следовательно, как только буферная память освободится до заранее установленного предела, ВС возвратит ПС кадр ПГ, в котором установлен N(R), указывающий ПС, с какого кадра она должна возобновить повторную передачу.
Рассмотрим на примере передачу кадров в РНО и АСР.
Режим нормального ответа. Первичная станция передает 13 кадров. Окно передач от 0 до 7. Ошибки в 3 и в 6 кадрах.
Запрос каждые 4 кадра.
Сквозная передача. (При сквозной передаче передаются все 7 кадров, а только в последнем запрос.)
Диаграмма передачи кадров в режиме нормального ответа протокола HDLC приведена на рисунке 16.
Асинхронно сбалансированный режим. От станции А передается 10 кадров, во 2 ошибка. Окно передач от 0 до 7. Сквозная передача. От станции В передается 6 кадров. Ошибок нет. Сквозная передача.
Диаграмма передачи кадров в асинхронно сбалансированном режиме показана на рисунке 17. В СПД могут использоваться иные протоколы информационного канала, отличающиеся структурой кадра и составом процедур управления взаимодействия станций и передачею данных. Для разделения данных на кадры используются различные схемы. В процедуре HDLC кадр выделяется флагами “01111110”,
отмечающими начало и конец кадра. Эта схема построения кадра предполагает использование битстаффинга для обеспечения прозрачности канала. Другая схема – указание в заголовке кадра длины поля данных. В этом случае приемник принимает n байтов, следующих за заголовком, как данные, вложенные в кадр. В протоколе двоичной синхронной связи (BSC) кадр формируется парами специальных знаков начала и окончания кадра. При передаче данных станция анализирует последовательность символов и, если встречается пара символов, тождественных окончанию кадра, разделяет эти символы, вставляя между ними первый из них. При приеме кадра выполняется обратное преобразование данных.
Рисунок 15 - Процедура извещения с прицепом
Рисунок 16 - Диаграмма передачи кадров в РНО протокола HDLC.