Непрерывный автоматический запрос на повторение (скользящие окна).

Метод непрерывного автоматического запроса на повторение (ARQ) назван так потому, что станции разрешено запрашивать автоматически другую станцию и повторно произвести передачу данных.

Этот подход использует дуплексную передачу между устройствами, поддерживающими связь.

 

Устройства, реализующие метод, используют понятия передающих и принимающих окон.

Окно устанавливается на каждом конце канала связи.

Окно обеспечивает буферное пространство и правила нумерации сообщений.

Окно устанавливается во время инициирования сеанса связи (handshake) между устройствами. Если устройство А и устройство В должны обменяться данными, А резервирует окно для В, а В резервирует окно для А.

Использование окон необходимо для дуплексных протоколов, потому что они подразумевают непрерывный поток кадров в принимающий узел без периодических подтверждений с остановкой и ожиданием.

Окна в принимающем и передающем узлах управляются переменными состояния, которые представляют по сути состояние счетчика.

Передающий узел поддерживает переменную состояния посылки П(Пос). Это порядковый номер следующего кадра, который должен быть передан.

Принимающий узел поддерживает переменную состояния приема П(Пр), которая содержит номер являющийся порядковым номером следующего кадра.

 

П(Пос) увеличивается на 1 при передаче каждого кадра и перемещается в поле порядкового номера посылки кадра.

Получив кадр, принимающий узел производит проверку наличия ошибок передачи и сравнивает порядковый номер со своим П(Пр). Если кадр принимается, узел увеличивает П(Пр) на 1, помещает его в поле порядкового номера приема кадра подтверждения АСК и посылает этот кадр в узел-отправитель, завершая квитирование передачи.

Если П(Пр) не равен порядковому номеру посылки в кадре или обнаружена ошибка, то после тайм-аута в узел-отправитель посылается NAK (с порядковым номером приема, содержащим значение П(Пр). В большинстве протоколов этот NAK называется Неприем или Выборочный неприем.

Значение П(Пр) уведомляет передающее устройство о том, что ожидается посылка кадра со старым значением. Передатчик восстанавливает старое значение П(Пос) и повторяет передачу кадра, порядковый номер которого совпадает со значением П(Пос).

 

В большинстве систем для П(Пос) и П(Пр) у порядковых номеров в кадре используются числа 0-7. Если переменные состояния в результате последовательного увеличения достигли 7, то, начиная с 0, эти числа снова используются. Вследствие повторного использования чисел устройствам ООД не разрешено посылать кадр с порядковым номером, который не был подтвержден.

 

Использование номеров 0-7 позволяет семи кадрам быть в активном состоянии, прежде чем «закроется» окно. Несмотря на то что диапазон 0-7 дает восемь порядковых номеров, П(Пр) содержит значение следующего ожидаемого кадра, что ограничивает число активных кадров до 7.

 

Чем больше окно, тем больше число кадров может быть передано без ответной реакции от приемника. Однако увеличение размера окна означает, что приемник должен выделить больше ресурсов и больше буферной памяти для обработки поступающих сообщение.

 

Канальные протоколы, используемые в настоящее время в промышленности, предусматривают во время инициирования сеанса семи кадровые окна, что означает, что ООД может посылать семь кадров без получения ответного подтверждения.

Если послано без подтверждения семь кадров, окно передающей станции закрывается. Закрытие окна необходимо, чтобы предотвратить насыщение приемника данными передающей станции, что может привести к переполнению буферов и потере данных.

Закрытие окна позволяет также главному узлу обслужить в канале другие станции.

Когда принимающая станция передает передатчику положительное подтверждение (АСК), окно передатчика открывается. Например, если приемник передает обратно передатчику четыре АСК, окно передатчика открыто четырьмя кадрами.

Назначение канальных протоколов состоит в том, чтобы держать окна открытыми для всех сеансов пользователей в канале. При этом прикладные уровни передающих и принимающих узлов будут иметь меньшее время ответа.

 

В рамках системы первичный/вторичный на первичное устройство ООД возложены задачи:

- обеспечения эффективной передачи данных,

- управления потоками данных,

- уменьшения времени ответа.

 

Главная ЭВМ поддерживает окно для каждого канала, с которым она связана. Она поддерживает окна открытыми, и управляет трафиком таким образом, чтобы каналы были максимально загружены.

 

Протоколы непрерывного ARQ при использовании окна на семь кадров требуют, по меньшей мере, трех битов для обеспечения операций управления окном и нумерации кадров. (Двоичное число 111 соответствует 7 в десятичной системе счисления). Для этих систем нумерация кадров необходима, так как в канале одновременно может быть более одного активного кадра.

Поэтому приемник должен уведомлять передатчик о каждом конкретном кадре положительным подтверждением (АСК) или отрицательным (NAK).

Подтверждение производится с использованием порядковых номеров, Например, если передающий узел посылает приемнику кадры 1, 2, 3, 4 требуется, чтобы приемник уведомил с помощью кадров АСК и NAK о том, какие конкретно кадры были приняты правильно или неправильно.

В этом отношении системы, реализующие метод непрерывного ARQ, имеют ряд заметных преимуществ по сравнению с системами остановки и ожидания.

 

Одно из преимуществ называется включающим подтверждением приема.

В названном примере приемник посылает АСК с номером 5. Кадры АСК с номерами 1, 2, 3 и 4 не передаются. АСК с номером 5 означает, что приемник получил все кадры, включая кадр с номером 4. Следующий ожидаемый кадр должен иметь номер 5 в поле порядкового номера посылки. Протоколы непрерывного ARQ с включающим подтверждением значительно уменьшают накладные расходы, связанные с подтверждениями.

 

Протоколы непрерывного ARQ с опросом широко используются в глобальных сетях.

Значительная часть логики протокола непрерывного ARQ с опросом посвящена обнаружению и диагностированию ошибок. Непрерывный ARQ использует один из двух методов обнаружения и повторной передачи искаженных данных.

Первый метод – Выборочное повторение (Selective Repeat) требует повторной передачи только сообщения, в котором были обнаружены ошибки.

Второй метод – Возвращение–на-N кадров (Go-Back-N) требует, чтобы были повторно переданы не только искаженные данные, но также и все кадры, которые были переданы после них.

 

Эти два метода поясняются на рис. 2.11.

Оба метода имеют достоинства и недостатки.

 

Выборочное повторение обеспечивает лучшее использование канала, поскольку единственная повторная передача производится только для искаженного кадра. Однако, как показано на рис. 2.11,б, узел В хранит кадры 3, 4 и 5, ожидая повторной передачи кадра 2.

При поступлении этого кадра он помещается в соответствующее место, прежде чем данные будут переданы приложению конечного пользователя. Хранение кадров требует буферное пространство, особенно если ООД имеет ограниченную доступную память и несколько активных каналов, с которыми он связан.

 

Возвращение–на-N – более простой метод. Как только обнаруживается кадр с ошибками, принимающая станция отбрасывает все последующие кадры в этом сеансе, пока не получит корректные повторно переданные данные.

Возвращение–на-N не требует постановки кадров в очередь и переупорядочения кадров в узле-приемнике. Однако пропускная способность меньше, чем в случае Выборочного повторения, поскольку требуется повторная передача кадров, которые не содержат ошибок.

 

Тема 2.6. Системы без опроса.

 

Как показано на рисунке 2.6, системами без опроса являются следующие системы:

- запрос передачи/разрешение передачи(RTS/CTS);

- Xon/Xoff;

- Множественный доступ с временным разделением (TDMA).