Исследование канальных протоколов с обратной связью

Протокол ARQ с выборочным повтором также использует метод непрерывной передачи с окном на n кадров, но обработка ошибочной передачи происходит по стратегии (б) (см. выше).

Протокол ориентирован на дэйтаграммный режим, который не гарантирует поступления пакетов на приемный пункт в той же последовательности, в которой они отправлены передающим модулем. В этих условиях протокол с выборо

чным повтором избегает излишних повторных передач, но в этом протоколе не могут применяться нумерованные подтверждения в виде НЗ, т. к. номер запроса служит групповым подтверждением для пакетов с номерами, меньшими текущего НЗ. В протоколе же с выборочным повтором каждое подтверждение должно быть строго индивидуально сопоставлено своему пакету. Пакеты должны нумероваться по модулю, но модуль m должен здесь выбираться, исходя из условия m>2n.

Для работы протокола как на передающей, так и на приемной стороне необходима буферная память не менее, чем на n пакетов. Буфер на приемной стороне необходим, т. к. пакеты, которые поступают к ней в случайной последовательности, могут быть предъявлены получателю (как нечто цельное) не раньше, чем будут приняты безошибочными все пакеты из n (включая и повторно присланные) и все пакеты будут упорядочены в памяти приемного пункта. Такая сортировка пакетов необходима, т. к. в общем случае набор пакетов составляет единое целое, и предъявление данных получателю с переставленными пакетами недопустимо.

3.2 Канальные протоколы ИОС

3.2.1 «Эхо» с ретрансляцией по обратному каналу всего кадра (Эхо1)

Пусть при передаче пакетов из пункта А в пункт B к структуре кадра не предъявлено никаких требований в отношении обнаружения или исправления ошибок (нет избыточных бит). При отправлении пакета данных в прямой канал копия пакета остается в буфере передатчика А. Принимающий модуль В помещает пакет в буфер приемника (без какого-либо анализа) и тут же транслирует его по обратному каналу в сторону отправителя А.[10] Сторона‑отправитель A производит сравнение пакета, хранимого в буфере передачи, с пакетом, поступившим по обратному каналу. Если сопоставление не выявило расхождений, то считается, что в памяти приемного пункта В находится неискаженный пакет данных и можно передавать следующий пакет. Если же сопоставление выявило расхождение, то считается, что пакет в пункте B ошибочный, и передача такого пакета дублируется.

Протокол «ошибается» (пропускает ошибку) только тогда, когда оба кадра, прямой и обратный, искажаются ошибкой одинаковой конфигурации. Во всех других случаях ошибка будет обнаружена.

3.2.2 «Эхо» с ретрансляцией контрольных бит CRC (Эхо2)

Чаще используется другая разновидность этого протокола: оправляемые в прямой канал пакеты данных в передающем модуле кодируются помехоустойчивым циклическим кодом, контрольные биты CRC сохраняются в буфере, а в канал отправляются только биты данных. На приемной стороне пакет данных сохраняется в буфере и тоже кодируется. Сформированные биты CRC отправляются по обратному каналу передающему модулю А. Производится сравнение контрольных бит. На основании этого сравнения делается вывод о верности пакета в буфере приемника пункта B.

Простейшим вариантом работы модуля-отправителя является отправление пакета по прямому каналу и ожидание, пока по обратному каналу не придут его контрольные биты (аналогично алгоритму ARQ с остановкой и ожиданием). Однако может использоваться, так же, как в протоколах с РОС, и метод непрерывной передачи пакетов с сопутствующей нумерацией, механизмом «окна» и всеми вытекающими протокольными действиями.[11]

Незамеченные ошибки могут возникнуть в двух случаях:

– во-первых, при таком искажении кадра, которому не сопутствует изменение контрольной суммы, т.е. когда содержимое кадра исказилось, но таким образом, что вновь вычисленные контрольные биты совпадают с контрольными битами, вычисленными для прежнего (неискаженного) кадра.[12]

– во-вторых, когда кадр искажен в прямом канале, на приемной стороне получено свое значение CRC, которое при передаче по обратному каналу подверглось такому искажению, что совпало с CRC передатчика, отображающим отправленный (неискаженный) пакет.

4. Эффективность протоколов с обратной связью

Как следует из рис. 1, в отсутствие ошибок в каналах время передачи пакета данных под управлением рассматриваемого протокола равно длительности протокольного цикла Тпц. Как уже было отмечено, в этом времени цикла можно выделить долю «полезного», «чистого» времени, связанного с транспортировкой бит данных, и есть время, которое должно быть отнесено к «накладным расходам», обусловленным особенностями протокола.

Если ошибки в сигналах на физическом уровне не исключены, то передача одного пакета данных может потребовать двух протокольных циклов или трех или еще большего их числа. Следовательно, в общем случае в рассматриваемом протоколе время доставки пакета данных (без замеченных на приемной стороне ошибок) есть величина случайная.

Принимая это во внимание, эффективность протокола обычно, предлагается оценивать показателем, похожим на понятие КПД в технике, который отражает влияние различных факторов, действующих в системе передачи

Если имеется возможность наблюдать процесс передачи данных достаточно длительное время, численное значение U можно найти экспериментально:

, (1)

где Tпередачи – суммарное время, в течение которого станция‑отправитель передает в канал кадры данных.

Tобщее – общее время, затраченное на передачу, включает Tпередачи плюс время, затраченное на обработку, ожидание, повторные передачи кадров и прочие накладные расходы.

4.1 Эффективность протокола ARQ-SAW

Проследим влияние на эффективность различных параметров.

Протокольный цикл в данном случае включает (см. рис. 1)

Tпц=2Tз+Tпк+TпACK+Tок+TоACK (2)

Здесь:

Tпк – время передачи кадра данных в прямой канал (пропорционально длине кадра и тактовому интервалу);

TпACK – время передачи извещения ACK или NAK (пропорционально длине извещения и тактовому интервалу в обратном канале);

Tз – задержка из-за конечного времени распространения сигнала в физической среде (считается, что она одинакова в прямом и обратном каналах);

Tок – интервал «обработки» кадра декодером прямого канала;

TоACK – интервал обработки извещения декодером обратного канала.

Из формулы и рис. 1 видно, что накладные расходы времени в пределах одного протокольного цикла могут быть весьма различными в зависимости от «игры параметров» в тех или иных конкретных условиях. Например, если с малой скоростью передаются длинные кадры данных, возможно, что исследователь сочтет возможным пренебречь величинами TпACK, Tок и TоACK. Приняв это допущение и временно предположив отсутствие ошибок в кадрах (никакой кадр не передается дважды), получим эффективность

 Скачать реферат