Задание 4

Для выполнения задания необходимо проработать материал [1.с.46-61.]

Рассмотрим на примере передачу кадров в РНО и АСР.

Режим нормального ответа (РНО). Первичная станция передает 13 кадров. Окно передач от 0 до 7. Ошибки в 3 и в 6 кадрах.

1. Запрос каждые 4 кадра.

2. 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 4.4.

Асинхронно сбалансированный режим (АСР). 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 14.

ПС/ВС

А

ПС/ВС

В

ПС/ВС

А

ПС/ВС

В

Рисунок 14 - Диаграмма передачи кадров в РНО протокола HDLC.

1. Запрос каждые 4 кадра. 2. Сквозная передача

ПС/ВС

В

ПС/ВС

А

Рисунок 15 - Диаграмма передачи кадров в АСР протокола HDLC

Автоматический запрос на повторение

Очевидно, что эхоконтроль предполагает разумное поведение пользователя. Но очень часто пользователь не вовлечен непосредственно в процесс передачи данных, поскольку информация пересылается между двумя узлами оборудования автоматически. Хотя возможна такая программа, благодаря которой один из узлов будет функционировать как терминал и, следовательно, эхоконтроль может быть использован. На практике применяются несколько иные альтернативные методы, которые и буду рассмотрены. Общим для этих методов является то, что они требует возврата лишь небольшого сообщения или кадра, извещающего о правильности (или неправильности) поступления каждого поступившего кадра, а не повторной передачи его копии. Это особенно существенно при кадро -ориентированной передаче, поскольку в этом случае каждый пересылаемый элемент может содержать достаточно большое число байтов или символов. Та кое использование схемы извещения называется автоматическим запросом на повторение (АЗП). Возможны различные варианты этой основной схемы. Выбор зависит от относительной значимости требования к объему, необходимой буферной памяти но сравнению с эффективностью использования пропускной способности канала. Два наиболее часто реализуемых варианта называются бездействием -ЗПР(послать -и- ждать) инепрерывная передача -ЗПР Последний применяет либо стратегию выборочной повторной передачи, либо механизм возврата -к- N.

Бездействие-3 П Р.

Для простейшей схемы АЗПтребуется минимальная буферная память, но. как это можно увидеть из примера на рис.16, она же и наименее эффективно использует пропускную способность звена передачи данных. Во многих случаях передачи данных информационные кадры (I-кадры) передаются одновременно в обоих направлениях. Поэтому, чтобы отличить от правителя (источник) от получателя (приемника) I -кадров на обоих концах звена данных, мы будем называть ихпервичной (ПС)ивторичной (ВС) станциями соответственно. Для простоты вначале рассмотрим только односторонний поток.

Приинтерпретации примера на рис.16 должны быть учтены следующие моменты:

ПСможет иметь только один выделенный I-кадр (кадр, ожидающий изве­щения, т. е. ожидающий АСК - кадра);

инициируя пересылку кадра, ПСзапускает таймер;

если ВСполучаетI-кадр или ПС получает АСК- кадр, содержащие ошибки то эти кадры

аннулируются;

получив I-кадр, не содержащий ошибок,ВСвозвращает ПС кадр- АСК;

получив АСК- кадр, не содержащий ошибок, ПСможет послать следующий

I-кадр;

если ПСне получает АСК -кадра в течение некоторого, заранее определенного промежутка времени, называемогоинтервалом тайм-аута,т. он вновь посылает ожидающийI-кадр (рис.16, б).

Рис.16 Последовательность кадров в режиме “бездействия – ЗПР” при передаче без ошибок (а), при искаженномI-кадре (б) и кадре –АСК (в) .

Описанную схему называют также схемой послать -и- ждать или остановиться- и ждать.Она обеспечивает поступление, по крайней мере, одной правильной копии, пересланной ПС.Очевидно, однако, что если искажается и, следовательно, аннулируется сам кадр - АСК (см. рис.16,в},то, возможно, что ВС получит две (и более) копии одного и того жеI-кадра. Их называютдубликатами.Но каждыйI-кадр, посланный ПС, содержит уникальный идентификатор (N,N+ 1 и т. д.), а ВС хранит идентификатор последнего I-кадра, поступившего без ошибок, и аннулирует все вновь поступающие кадры, если ранее она их уже получила без ошибок. Чтобы обеспечить,ПСвозможность новой синхронизации ВС в ответ на каждый правильно поступившийI-кадр посылает кадр АСК.

Из рис.16 можно увидеть, что метод «бездействие -ЗПР» неэффективно использует пропускную способность звена, поскольку в лучшем случае полное время ожидания первичной станцией

Т_п=Т_пк+Т_ок+Т_оАСК+2*Т_з+Т_пАСК.

Только по истечении этого времени ПСможет послать новыйI-кадр, даже если предшествующий кадр был правильно полученВС.В худшем случае задержка равняется полному времени плюс интервал тайм-аута. Очевидно, что этот интервал должен быть больше времени поступления кадра АСК кПС в наихудшем предполагаемом случае. В силу этого некоторые схемы «бездействие-ЗПР» используют дополнительно кадрнегативного извещения(NAK), позволяющийВСнемедленно сообщить о поступлении искаженного кадра, а не ожидать, пока механизм тайм-аута инициирует повторную посылку новой копии кадра.

0тносительное значение различных компонент, составляющих Т_п, различно для различных типов звена данных. Оно определяется такими факторами, как физическая удаленность друг от друга систем связи(ПСи ВС) и скорость передачи данных по звену. Практически время Т_окобработки кадра и время Т_оАСКобработки связанного с ним кадра АСК относительно мало по сравнению со временем передачи. Кроме того, так как АСК- кадр значительно корочеI-кадра, то временем Т_пАСКможно пренебречь по сравнению со временем Т_пк. Поэтому полное время, которое истекает до того, как может быть передан следующий кадр, зачастую считают приближенно равным Т_пк+2*Т_з.

Эффективность Uиспользования имеющейся пропускной способности звена данных принимается равной

время, требуемое передатчику для передачи кадра

U= время ожидания передачи следующего кадра

В отсутствие ошибок передачи

Задержка передачи Т_з, равна времени, требуемому электрическому сигналу, чтобы достичь другого конца звена. Следовательно, оно будет одинаковым для обоих направлений и для обоих кадров:Iи АСК. Скорость распространения в лучшем случае равна скорости распростра­нения света, но в реальных проводниках она на самом деле меньше и, как правило, равна 2*10⁸. Таким образом, задержка передачи равна физическому расстояниюSмежду станциями, поделенному на скорость передачиV.

Большие значение имеет отношение T_З/T_пктак как оно соотносит время задержки передачи сигнала (а, следовательно, расстояние между двумя станциями) со временем, требуемым на ввод кадра (а, следовательно, с пропуски он способностью звена или плотностью передачи данных по звену). Обычно это отношение обозначают череза, и, оно колеблется от небольшого дробного числа для коротких звеньев и относительно низких плотностей передач вплоть до большего целого значения для длинных звеньев и высоких плотностей.

Пример. Пусть требуется передать цепочку кадров, каждый длиной 1000 бит, используя протокол « Бездействие -ЗПР». Определить эффективность звеньев следующих типов: а) кабель из витой пары длиной 1 км; б) арендованная линия длиной 200 км, в) звено до спутника длиной 50000 км, принимая пропускную способность равной 1 кбт/с(1) и 1 Мбит/с(2). Скорость распространения по звену равна 2*10⁸м/с, и ошибками в Битах можно пренебречь.

Время Т_пк требуемое для передачи одного кадра,

Тпк= _____число битов в кадре (бит)

пропускная способность звена(бит / с)'

При 1 кбит/с Т_пк =1000/10³ =1с .

При 1Мбит/с Т_пк =1000/10⁶ =10^-3с. .

Поскольку Тз=S/v,

то для случая а)

для случая б

с,

для случая в

Сводка результатов для этого примера приведена в форме диаграммы на рис7. из которого можно сделать некоторые интересные выводы. Для относительно коротких звеньев, для которых а<1, эффективность звена с большей степенью точности равна 100%,и не зависит от пропускной способности звена данных. Это означает, что протокол «Бездействие - ЗПР» весьма удовлетворителен для коротких звеньев и умеренных плотностей данных. Для более длинных наземных кабелей эффективность звеньев высока при низкой пропускной способности (и, следовательно, малых значениях а), но существенно надает по мере увеличения пропускной способности (и, следовательно, а). Для спутниковой связи эффективность звеньев низка даже при низкой пропускной способности, Отсюда можно заключить, что протокол «Бездействие -ЗПР» не подходит для таких приложений, а также для приложений, использующих наземные звенья с высокой пропускной способностью.

Эффективность звена, подсчитанная в примере, предполагала отсутствие ошибок. Фактически, однако, используемые звенья обладают ненулевым уров­нем искажаемых битов, следовательно, успешная передача кадра потребует

в среднем N_пповторных передач. В связи с этим выражение эффективности звена должно быть модифицировано, что приведет к формуле

Значение N_пможно определить, если известен уровеньРискажения бита в звене. Если вероятность искажения битаР,то вероятность искажения кадра равнаN_jР.Например, уровень искажаемости битов, равный 10⁴, означает, что в среднем на каждые К/бит один будет искажен. Следовательно, для кадра, содержащего, например, 1000 бит, уровень искажаемости будет равен 10³* 10⁴=10^-1, т. е. один кадр на каждые десять кадров. Теперь если N_jР— вероятность того, что кадр будет искажен, то вероятность того, что кадр будет передан без ошибок, равняется (1— N_jР). Следовательно,

N_п=1/(1-N_jР)

Например, если N_jР =0,5, тоN_п=2. Это означает, что если искажаются около 50 % кадров, то в среднем каждый кадр должен быть передан дважды, При этом, конечно, предполагается, что кадры АСК не искажаются, однако, учитывай их относительно небольшую по сравнению с 1-кадрами длину, это вполне допустимое предположение. Таким образом, практически значения эффективности всех звеньев должны быть поделены наN_п

Основным достоинством механизма бездействия -ЗПР является то, что для него требуется минимальная буферная память, так как и ПС, и ВСдолжны содержать буферную память только для одного кадра. Кроме того, ВCдля обнаружения дубликатов достаточно хранить запись идентификатора только последнего правильно полученного кадра. Вообще говоря, различные схемы повторных передач предъявляют различные требования к объему буферной памяти для обеспечения эффективности передачи. Благодаря минимальным требованиям к памяти механизм «бездействие — запрос» широко употребителен тогда, когда на одном из концов соединения используются сравнительно простые устройства (такие, как терминалы или приборы).

Задание 5.

Для выполнения контрольного задания проработать материал [3.с.495-506, 2.c.77-114,8.с.264-279,10.с.295-299].