工业通信与网络技术ppt课件

1、工业通讯与网络技术 过失控制、流量控制和高级数据链路控制过失控制、流量控制和高级数据链路控制数据链路控制协议数据链路控制协议流量控制流量控制调整数据流，防止缓存溢出调整数据流，防止缓存溢出过失检测过失检测过失控制过失控制对损坏帧重传对损坏帧重传数据链路层功能数据链路层功能向网络层提供效力接口向网络层提供效力接口组帧、帧同步组帧、帧同步过失控制：纠正传输比特过失过失控制：纠正传输比特过失流量控制：调理数据流量流量控制：调理数据流量发送站发送帧的速度发送站发送帧的速度 传输时延传输时延传输时延传输时延 传播时延传播时延大数据块分割成小数据块大数据块分割成小数据块u缓存空间限制缓存空间限制u及早发现

2、传输错误及早发现传输错误u过失发生，重传的数据量也少过失发生，重传的数据量也少u阻止一个站点长时间占用传输媒体阻止一个站点长时间占用传输媒体停顿等待方式的链路利用率停顿等待方式的链路利用率链路的比专长度：当比特流完全占满整个链路时，链链路的比专长度：当比特流完全占满整个链路时，链路上的比特数量路上的比特数量B= R(d/v)R:bps; d:m非导向媒体：非导向媒体：v=3x108 m/s导向媒体：导向媒体： v=2x108 m/s传送数据的总时间传送数据的总时间 T=nTF =n(tframe+ 2tprop)TF=tprop+ tframe+ tproc+ tprop+ tack+ tpr

3、oc线路利用率或者效率线路利用率或者效率U=ntframe/n(tframe+2tprop)=tframe/(tframe+2tprop)=1/(1+2a)a= tprop/tframe传输时间归一化传输时间归一化传播时延表示为变量传播时延表示为变量 aa的另一个表达式的另一个表达式当当 a1时时, 皆有皆有:总时间总时间T=1+2aU=1/(1+2a)例例1: 求求 ATM的链路利用率的链路利用率 L=424bits, d=1000km, R=155.52Mbps例例2:求求LAN的链路利用率的链路利用率L=1000bits, d=0.1km10km, R=10Mbps1Gbps例例3:求拨

4、号数据链路利用率求拨号数据链路利用率L=1000bits, d=5000km, R=56Kbps1.2 滑动窗口流量控制滑动窗口流量控制允许多个帧传送允许多个帧传送接纳器分配接纳器分配W个帧的缓存个帧的缓存发送器可以在没有确认的情况下发送发送器可以在没有确认的情况下发送W个帧个帧每个帧都有序号标识每个帧都有序号标识ACK 包括下个希望接纳的帧序号包括下个希望接纳的帧序号序号大小是受限的序号大小是受限的K比专长的字段，模编号为比专长的字段，模编号为 2k，窗口大小为，窗口大小为2k -1 发送方滑动窗口发送方滑动窗口当发送出数据时，滑动窗口从左边开场收缩；当发送出数据时，滑动窗口从左边开场收缩；

5、当收到确认时，滑动窗口向右扩展当收到确认时，滑动窗口向右扩展接纳方滑动窗口接纳方滑动窗口当接纳到数据时，滑动窗口从左边开场收缩；当接纳到数据时，滑动窗口从左边开场收缩；当发送确认时，滑动窗口向右扩展当发送确认时，滑动窗口向右扩展滑动窗口例滑动窗口例1：序号字段3比特，窗口大小 7例例2：滑动窗口的改良滑动窗口的改良接纳方可以经过不允许继续发送接纳方可以经过不允许继续发送(Receive Not Ready) 来对帧进展确认来对帧进展确认站点必需发送一个正常确实认帧来重新启动滑站点必需发送一个正常确实认帧来重新启动滑动窗口动窗口如双向发送，运用如双向发送，运用 piggybacking (捎带确

6、认捎带确认)数据帧：帧序号、确认序号数据帧：帧序号、确认序号假设无数据发送，运用确认帧假设无数据发送，运用确认帧假设只送数据而不需发送确认，那么重送上一假设只送数据而不需发送确认，那么重送上一个确认编号个确认编号2.过失控制过失控制检测和纠正帧传输过程中出现的过失检测和纠正帧传输过程中出现的过失丧失的帧丧失的帧损坏的帧损坏的帧过失控制技术：过失控制技术：过失检测过失检测一定确认一定确认超时重传超时重传否认与重传否认与重传ARQ ( Automatic Repeat Request )自动重传恳求自动重传恳求停顿等待停顿等待 ARQstop-and-wait ARQ前往前往 N ARQgo-ba

7、ck-N ARQ选择回绝选择回绝 ARQselective-reject ARQ2.1停顿等待停顿等待ARQ源点发送一个帧源点发送一个帧等待等待 ACK收到损坏的帧，丢弃它收到损坏的帧，丢弃它发送器超时发送器超时没有收到确认没有收到确认, 重传重传确认损坏，发送器无法识别确认损坏，发送器无法识别重传重传接纳到两个互为副本的帧接纳到两个互为副本的帧运用运用 ACK0 和和 ACK1停顿等待停顿等待ARQ优势和缺乏优势和缺乏简单简单低效率低效率2.2前往前往 N ARQ基于滑动窗口流量控制基于滑动窗口流量控制没有收到确认帧的最大数目取决于窗口大小没有收到确认帧的最大数目取决于窗口大小无过失，终点一

8、定确认接纳到的帧无过失，终点一定确认接纳到的帧有过失，发送一个否认有过失，发送一个否认放弃这个帧及之后的一切帧放弃这个帧及之后的一切帧发送器必需重传有过失的帧及后面一切的帧发送器必需重传有过失的帧及后面一切的帧前往前往N ARQ：损坏的帧：损坏的帧接纳器检测到第接纳器检测到第i个个帧出错帧出错发送否认发送否认i发送器得到否认发送器得到否认i发送器重传帧发送器重传帧i以及以及 后面一切的帧后面一切的帧FrameRRSrcDestnDamagedREJRetransmitiii+3Back前往前往N ARQ：丧失的帧：丧失的帧1帧帧i丧失丧失发送器发送发送器发送i1接纳器收到接纳器收到i1发发现次

9、序不对现次序不对发送一个回绝发送一个回绝i发送器重新回到帧发送器重新回到帧i并重传并重传FrameRRDestnDamagedREJRetransmitSrc前往前往N ARQ：丧失的帧：丧失的帧2帧帧 i 丧失并且没有发送丧失并且没有发送接纳器没接遭到任何帧并且不前往接纳器没接遭到任何帧并且不前往RR或或REJ发送器超时，传输一个发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为帧，包含一个被置为1的的P比特的比特比特的比特接纳器将这个比特解释为命令，该命令要求接接纳器将这个比特解释为命令，该命令要求接纳器发送一个纳器发送一个RR呼应，阐明本人希望接遭到下呼应，阐明本人希望接遭到下个帧，即帧个帧，即

10、帧i发送器重传帧发送器重传帧i前往前往N ARQ：损坏的：损坏的RR接纳器收到接纳器收到 i 并发送并发送RR (i+1) ，它在传输中丧失，它在传输中丧失确认是累积的确认是累积的, 下一个下一个RR (i+n) 能够在帧能够在帧 i 超时超时前到达前到达发送器超时，传输一个发送器超时，传输一个RR，并设置一个，并设置一个P比特比特计时器计时器在启动复位过程在启动复位过程 前这个过程将反复数次前这个过程将反复数次发送器发送新的发送器发送新的RR，启动启动P比特计时器比特计时器前往前往N ARQ：损坏的：损坏的REJ好像前面的损坏的帧好像前面的损坏的帧前往前往N ARQ超时2.3 选择回绝选择回

11、绝 ARQ1也叫选择重传也叫选择重传只需回绝的帧或超时的帧被重传只需回绝的帧或超时的帧被重传重传帧的数量降低到了最小重传帧的数量降低到了最小接纳器必需维护一个足够大的缓存，以接纳器必需维护一个足够大的缓存，以便保管回绝帧后收到的帧便保管回绝帧后收到的帧发送方也需求具有可以发送失序帧的更发送方也需求具有可以发送失序帧的更为复杂的逻辑为复杂的逻辑选择回绝选择回绝 ARQ2接受者缓存接受窗口滑动到可接受帧7，0，1，2，3，4，5B以为丧失的是帧7，接遭到的是新的帧0累计确认3.高级数据链路控制高级数据链路控制HDLC3.1根本特点根本特点p 站点类型站点类型主站主站控制链路操作控制链路操作发出的帧

12、称为命令发出的帧称为命令为链路上的每个从站维护独立的逻辑链路为链路上的每个从站维护独立的逻辑链路从站从站主站的控制下操作主站的控制下操作发出的帧称为呼应发出的帧称为呼应混合站混合站发出的帧可以是命令或者是呼应发出的帧可以是命令或者是呼应p 链路设置链路设置非平衡设置非平衡设置一个主站和一个或多个从站一个主站和一个或多个从站支持全双工或半双工传输支持全双工或半双工传输平衡设置平衡设置两个混合站组成两个混合站组成支持全双工或半双工传输支持全双工或半双工传输p 数据传送方式数据传送方式正常呼应方式正常呼应方式 (NRM)非平衡设置非平衡设置主站初始化到从站的数据传送主站初始化到从站的数据传送从站经过

13、传输数据来呼应主站的命令从站经过传输数据来呼应主站的命令用于多点线路用于多点线路多个终端衔接到一个主计算机上多个终端衔接到一个主计算机上终端作为从站终端作为从站异步平衡方式异步平衡方式(ABM)平衡设置平衡设置两个混合站都可以初始化数据传输，不需求得两个混合站都可以初始化数据传输，不需求得到答应到答应运用最广泛运用最广泛没有用于轮询的额外开销没有用于轮询的额外开销异步呼应方式异步呼应方式(ARM)非平衡设置非平衡设置主站没有明确允许，从站可以初始化传输主站没有明确允许，从站可以初始化传输主站对线路全权担任主站对线路全权担任ARM很少被运用很少被运用3.2帧构造帧构造同步传输同步传输一切传输以帧

14、的方式一切传输以帧的方式独立的帧格式可以完全满足各种类型的数独立的帧格式可以完全满足各种类型的数据和控制交换据和控制交换帧格式帧格式标志字段标志字段在帧的两端起定界作用在帧的两端起定界作用01111110方式方式一个帧的终了标志，也是起始标志一个帧的终了标志，也是起始标志接纳方搜索标志序列用于帧起始同步接纳方搜索标志序列用于帧起始同步比特填充用于防止和包含比特填充用于防止和包含 011111010的数据的数据混淆混淆出现出现5个个1插入一个附加插入一个附加0有有5个个1的方式出现，检查下个比特的方式出现，检查下个比特假设是假设是0，那么删除，那么删除假设是假设是1且第且第7个比特是个比特是0，

15、组合被以为是标志字，组合被以为是标志字段段假设后面两个比特都是假设后面两个比特都是1, 发送方指明异常中止发送方指明异常中止比特填充比特填充一个帧被分一个帧被分成两个帧成两个帧两两个个帧帧合合并并成成一一个个帧帧地址字段地址字段标识了传输该帧或预备接纳这个帧的从站标识了传输该帧或预备接纳这个帧的从站通常为通常为8比特比特可以运用扩展格式，长度是可以运用扩展格式，长度是7比特的倍数比特的倍数每个八位组的最低位是每个八位组的最低位是1或或0取决于它是不是字段的最后取决于它是不是字段的最后一个八位组一个八位组八位组地址八位组地址11111111，让主站广播帧，一切从站都能接，让主站广播帧，一切从站都

16、能接纳到纳到控制字段控制字段不同帧类型的帧不同不同帧类型的帧不同帧类型有帧类型有:信息帧信息帧 向用户传输的数据向用户传输的数据在信息帧中捎带了流量控制和过失控制数据在信息帧中捎带了流量控制和过失控制数据监控帧监控帧 未运用捎带时提供了未运用捎带时提供了ARQ机制机制无编号帧无编号帧 提供增补的链路控制提供增补的链路控制字段中前一位或两位用做帧类型的标识字段中前一位或两位用做帧类型的标识控制字段格式控制字段格式轮询轮询/终了比特终了比特运用与环境有关运用与环境有关命令帧命令帧P 比特比特1 是向对等实体恳求轮询呼应帧是向对等实体恳求轮询呼应帧呼应帧呼应帧F 比特比特1 表示发送的呼应帧是一个恳求命令的结表示发送的呼应帧是一个恳求命令的结果果信息字段信息字段只需信息帧和无编号帧只需信息帧和无编号帧必需有整数个八位组成必需有整数个八位组成长度可变长度可变FCS帧检验序列帧检验序列过失检测码过失检测码16比特的比特的 CRC32比特的比特的 CRCHDLC的操作的操作交换信息帧、监控帧及