Полудуплексная поблочная передача

Широко используемой процедурой управления в настоящее время является процедура, при которой источник ожидает квитанцию прежде чем передать следующий блок.

Если источник принимает ПК, то он может передавать. Обычно установлен предел для повторно передаваемых блоков. Если одни и те же данные приходятся повторять много раз, то вероятнее всего ошибку вносит линия или передатчик или приемник. Об этой ситуации извещается оператор, который и принимает решение.

Полудуплексная поблочная передача может осуществляться как в 2-ух проводной, так и в 4-х проводной линии. использование 4-х проводной линии обеспечивает большую пропускную способность благодаря исключению времени переключения модема.

На рисунке показана поблочная передача без ошибок в реальном режиме времени (рис. а). Такая диаграмма является методикой представления последовательности обмена данных. Масштаб времени отсчитывается вертикально вниз. На рисунке иллюстрировании влияние задержек при приеме и передаче сообщений.

На рисунке показана тоже последовательность в сжатом масштабе времени. Как правило, используется такой вид диаграммы, так как время соотношения рассчитано отдельно. Блок данных, переданный от ЭВМ А, через небольшой промежуток времени в ЭВМ В. Время, требующееся для передачи данных, зависит от размера блока и скорости передачи. Задержка распространения в значительной степени зависит от среды передачи и протяженности линии. Для спутниковой линии 250 – 300 мс, для наземных – 6 – 10 мкс/км.

Передаваемый блок данных имеет избыточность для обнаружения ошибок и на приеме в ЭВМ и осуществляется контроль ошибок передачи. Затем, если нет ошибок, передается ПК, который приходит также с задержкой распространения. Зная время передачи каждого блока данных и приема квитанции, рассчитываем максимальную пропускную способность канала в блоках в блоках сообщений за секунду.

Для оценки методов повышения пропускной способности произведем расчет для спутниковой линии связи с ранее заданными условиями, но блок состоит из 240 знаков.

Суммарная шлейфовая задержка будет той же:

Задержка модема равна 2- 10мс.

Задержка распространения равна 500мс.

Время реакции ЭВМ В равна 4мс.

Итого; 524 мс.

Время передачи сообщения:

400мс. + 10мс. + 524мс.

Итого 924мс. + 10мс. = 934мс.

Можно определить эффективность передачи, вычислив отношения времени, затраченного в действительности на передачу данных, к общему времени, затраченному на передачу и квитирование блока

Эффективность = = 43%.

Очевидным способом улучшения пропускной способности является увеличение длины блока данных. Если время передачи блока велико по сравнению со шлейфовой задержкой, то пропускная способность будет использоваться лучше.

При длине блока в 480 знаков эффективность будет равна:
Эффективность = = 59,9%.

Увеличение пропускной способности в =1,34 раза.

Однако, в длинных блоках сообщений ошибки возникают чаще. Поэтому надо рассчитывать оптимальную величину блока, которая обеспечивает максимальную пропускную способность данной линии с заданной скоростью с частотой появления ошибок и шлейфовой задержки.

Рассмотрим, как влияет увеличение скорости в линии на эффективность передачи данных. В таблице показаны временные соотношения при работе сети со скоростью 4800бит/с и 9600бит/с.

Составляющие шлейфовой задержки	4800 бит/с.	9600 бит/с.
Время передачи сообщений	400мс.	200мс.
Время передачи квитанции	10мс.	5мс.
Шлейфовая задержка	524мс.	524мс.
ИТОГО	934мс.	934мс.

Таблица – Влияние скорости линии на эффективность передачи данных

Рассчитаем для каждого из этих случаев пропускную способность блоков в час.

А). Для скорости 4800бит/с.:

Пропускная способность = =3584 блок/час.

Б). Для скорости 9600бит/с.:

Пропускная способность = =4938 блок/час.

Скорость увеличилась на 1084 блока/час, или =28,13%., хотя скорость увеличилась вдвое.

Такое небольшое увеличение пропускной способности обусловлено тем, что для передачи следующего блока протокол требует получения квитанции от получателя. Это вызывает большую шлейфовую задержку и значительные расходы в работе системы.

Для передачи данных начали часто использовать спутниковые каналы связи. Это справедливо для международной связи и национальных систем, имеющих спутники. Большие задержки распространения в таких системах существенно снижают эффективность передачи данных, поэтому нужно рассматривать и другие методы повышения пропускной способности. К ним относят:

Дуплексную передачу.

Системы, которые посылают несколько блоков данных и получают на них единую квитанцию. При этом увеличивается общее время на передачу данных и снижается время, требуемое на реверсирование линий, чтобы квитировать прием блока.

Таковы протоколы управления линией:

А). HDLC.

Б). SDLC.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий пропускную способность, которая может быть достигнута на основе протокола HDLC:

В примере с блоками данных 240 знаков, передаваемых со скоростью 4800бит/с, для передачи блока требуется 400мс. При окончании передачи одного блока по протоколу HDLC можно сразу передавать следующий, при этом задержка распространения совмещается с передачей следующего блока.

В таком случае один блок передается на 400мс., что эквивалентно 2,5блока/с. или 9600блок/час.

Сравнивая 9000 блок/час в условиях HDLC с 3854 блок/час видим, что протокол HDLC дает улучшение в 2,34 раза.

Рисунок – Сравнение протокола HDLC
Ограничении, обусловленное помехами

На практике идеального обмена сообщениями не происходит. Сообщения и квитанции могут быть искажены или вообще потеряны.

На рисунке показана последовательность событий, происходящих при искажении помехой данных во время передачи блок 1 был искажен и искажение помехой было обнаружено когда ЭВМ В получило сообщение. В этом случае ЭМВ В передает запрос ошибки в виде отрицательной квитанции (ОК). Получение ОК ЭВМ А для нее означает, что она должна вновь передать блок 1 (Б1). Если блок 1 затем принят правильно, то в ЭВМ А поступает положительная квитанция (ПК), после получения которой ЭВМ может передавать блок 2 (Б2).

На рисунке показана ситуация, когда в результате искажения потеряна ПК. В этом случае блок 1 был передан от ЭВМ А к ЭВМ В и был принят ЭВМ В и соответственно кодирован. Помехи исказили квитанцию, и она не была принята ЭВМ А, которой неизвестно, что случилось. ЭВМ А должна ждать какого-то ответа в течение короткого промежутка времени после передачи последнего символа блока сообщения. Так как квитанция получена, то ЭВМ А может предположить, что произошло искажение (или квитанция или блок, или даже линия вышла из строя или ЭВМ). Простым способом выясняется, что случилось является выдача сигнала «запрос передачи», запрашивающего от ЭВМ В передать последний блок.

На рисунке показан запрос передачи после тайм-аута. При его получении ЭВМ В просматривает, что было отправлено последним, и выясняет что была послана ПК. Поэтому она повторно передает ПК, который принимается ЭВМ А. Теперь ЭВМ А знает, что Б1 был принят правильно, и передает блок 2. На первый взгляд эта процедура кажется хорошей, но оказывается, что при определенных обстоятельствах возможна потеря данных.

Например, рассмотрим ситуацию.

Блок N-1 был передан и успешно принят и подтвержден ЭВМ В. От ЭВМ А передается следующий блок N, который при передаче искажается так, что его полностью нельзя распознать. Поэтому ЭВМ В не квитирует сообщение. После тайм-аута ЭВМ А выдает сигнал запроса повторной передачи. При приеме этого сигнала просматривается, что было послано последним, и повторно посылается ПК. Фактически это была квитанция на блок N -1. Если ЭВМ А получил эту квитанцию, считает, что эта квитанция на блок N, то передает блок N+1, и блок N будет потерян.

Одним из подходов к решению этой проблемы является нумерация квитанций. Блоки и квитанции можно нумеровать так, чтобы конкретная относится к конкретному блоку. Блоки и квитанции нумеруются в соответствии с протоколами HDLC и SDLC, и получатель ожидает приема входящих блоков в правильной последовательности. Когда обнаруживается пропуск в последовательности номеров, как в случае приема блока N+1, получатель инициирует действия по восстановлению ситуации. В начале ситуация казалась сложной, но было найдено простое решение – использование неодинаковых квитанций для следующих друг за другом блоков. Вместо одной ПК-0 используются символы АР-0; а для передачи ПК-1 – АР-1. Первый полученный блок квитируется ПК-1, а второй ПК-0. Вслед за этим посылается чередующиеся квитанции.

На следующем рисунке показано, что произойдет с чередующимися квитанциями при искажении блока данных.

На следующем рисунке показана ситуация, когда искажена квитанция:

В каждом их этих примеров ситуация восстановления без потери данных.

Дата добавления: 2014-01-15