Chuong 3_TSL

CHÖÔNG 3

CÔ SÔÛ GIAO THÖÙC

(PROTOCOL BASICS)

CÔ SÔÛ GIAO THÖÙC

3.1 Toång quan

3.2 Kieåm soaùt loãi

3.3 Idle RQ (stop and wait)

3.4 Continuous RQ (RQ lieân tuïc)

3.5 Ñieàu khieån luoàng (flow control)

3.2 Kieåm soaùt loãi

Kieåm soaùt loãi baèng tay

Kieåm tra doäi laïi (echo checking)

Kieåm soaùt loãi töï ñoäng (ARQ)


ARQ:

Hình 3.1


Hình 3.2

RQ raûnh

(Idle RQ)

ARQ

RQ lieân tuïc

(Continuous

RQ)

Truyeàn laïi ngaàm

ñònh

(implicit)

Yeâu caàu roõ

(explicit)

Truyeàn laïi coù choïn

löïa (seclective

repeat)

Truyeàn laïi moät nhoùm

(go-back-N)

Kieåm soaùt loãi töï ñoäng

• Hình 3.3: Phaân loaïi caùc kieåu RQ

P S

I – frame

ACK – frame hoaëc NAK - frame

+ Primary – P (phía sô caáp) hoaëc Tx (Transmitter)

+ Secondary – S (phía thöù caáp) hoaëc Rx (Receiver)

+ I – frame (Information frame): I(N)

+ ACK – frame (Acknowledge frame): ACK(N)

+ NAK – frame (Negative Acknowledge frame): NAK(N)

• Hình 3.4: Chieàu truyeàn tin cuûa P vaø S

Kieåm soaùt loãi töï ñoäng

Söû duïng trong kieåu truyeàn döõ lieäu ñònh

höôùng kyù töï.

Hoaït ñoäng theo cheá ñoä baùn song coâng .

P

S

One

frame

ACK

Another

fame

ACK time

Another

frame

3.3.1 Ñaëc ñieåm

Hình 3.5: Hoïat ñoäng cuûa giao thöùc Idle RQ

3.3 Idle RQ

CRC Information

packet

Header

Information frame

Control frame: ACK

CRC Header

Packet Error-free

packet

Information frame

Control frame

Transmitter

(Tx)

Receiver

(Rx)

Stop-and-Wait ARQ

Truyền khung Information, đợi tín hiệu ACK

Timer được khởi

động tại mỗi thời

điểm bắt đầu

truyền frame

Tröôøng hôïp truyeàn ñuùng

Hình 3.6a: Tröôøng hôïp truyeàn ñuùng

I(N)

I(N)

I(N+1)

I(N+1)

I(N+2)

Time

I(N+2)

I(N+3)

Timer stopped

Timer started Timer started

Timer stopped

Timer started

Primary (P)

Secondary (S)

Timer stopped

tT tTtT

Tröôøng hôïp truyeàn ñuùng

Hình 3.6b: Tröôøng hôïp truyeàn ñuùng

I(N)

I(N)

I(N+1)

I(N+1)

Time

Timer stopped


Timer stopped

Primary (P)

Tp

Tix

Tip

Tp

Tax

Tap

Tp

= Treã lan truyeàn frame töø P->S

Tix

= Thôøi gian truyeàn frame töø P->S

Tip

= Thôøi gian xöû lyù frame taïi S

Tp= Treã lan truyeàn ACK töø S->P

Tax

= Thôøi gian truyeàn ACK töø S->P

Tap

= Thôøi gian xöû lyù ACK taïi P

Secondary (S)

• Hình 3. 7 : Caùc khoaûng thôøi gian xöû lyù trong quaù trình truyeàn daãn

tT tT

Tröôøng hôïp coù loãi xaûy ra

Hình 3.8a: Khung thoâng tin (Information) bò loãi

A

B

One

frame

Another

frame

ACK

The

frame

ACK

time

Time-out

Another

frame

A

B

One

frame

Another

frame

ACK

the

frame

ACK time

Time-out

Another

frame

ACK

Hình 3.8b: Khung ñieàu khieån (control) bò loãi

Coù 2 loaïi Idle RQ:

+ Truyeàn laïi ngaàm ñònh (Implicit retransmission)

+Truyeàn laïi töôøng minh (Explicit retransmission)


• a/ Tröôøng hôïp truyeàn laïi ngaàm ñònh

• b./ Tröôøng hôïp truyeàn laïi töôøng minh

3.3.2 Idle RQ ngaàm ñònh

• Hình 3.9a: Tröôøng hôïp khung I(N+1) bò loãi

I(N)

I(N)

I(N)

I(N)

I(N+1)

Time

Timer expires/Restarted

Timer started

Timer stopped

Primary (P)

Secondary (S)


• Hình 3.9b: Tröôøng hôïp khung I(N) bò loãi

OT

tT

tT


• Hình 3.10a: Tröôøng hôïp ACK(N+1) bò loãi

I(N)

I(N)

I(N)

I(N)

I(N+1)

Time


Timer started

Timer stopped

Primary (P)

Secondary (S)

Duplicate detected/discarded


• Hình 3.10a: Tröôøng hôïp ACK(N) bò loãi

tTOT

3.3.3 Idle RQ töôøng minh

• Hình 3.11a: Tröôøng hôïp khung I(N+1) bò loãi

I(N)

I(N)

I(N)

I(N)

I(N+1)

Time


Timer started

Timer stopped

Primary (P)

Secondary (S)

Duplicate detected/discarded

3.3.3 Idle RQ töôøng minh

• Hình 3.12b: Tröôøng hôïp ACK(N) bò loãi

I(N)

I(N)

I(N+1)

I(N+1)

Time

Timer stopped


Timer stopped

Primary (P)

Tp

Tix

Tip

Tp

Tax

Tap

Tp

= Treã lan truyeàn frame töø P->S

Tix

= Thôøi gian truyeàn frame töø P->S

Tip

= Thôøi gian xöû lyù frame taïi S

Tp= Treã lan truyeàn CK töø S->P

Tax

= Thôøi gian truyeàn ACK töø S->P

Tap

= Thôøi gian xöû lyù ACK taïi P

Secondary (S)

• Hình 3.7: caùc khoaûng thôøi gian xöû lyù trong quaù trình truyeàn daãn

3.3.5 Hieäu suaát söû duïng lieân keát

Tröôøng hôïp truyeàn daãn laø lyù töôûng (töùc khoâng coù loãi xaûy ra):

Goïi Tt laø thôøi gian toång ñeå hoaøn thaønh vieäc truyeàn moät I – frame vaø

xöû lyù xong ACK – frame.

Khi ñoù:

Thoâng thöôøng, Tap

, Tip

vaø Tax

raát nhoû so vôùi Tp vaø T

ix.

Do ñoù:

Hieäu suaát söû duïng ñöôøng truyeàn ñöôïc ñònh nghóa laø:

Ñaët:

2.t ix p ap ip axT T T T T T

2.t ix pT T T

2.(1 2. )

ix ix ix

pt ix pix

ix

T T TU

TT T TT

T1

1 2.

p

ix

Ta U

T a


Nhaän xeùt:

-Vôùi tuyeán thoâng tin coù toác ñoä truyeàn tin thaáp vaø khoaûng

caùch gaàn thì Tix

raát lôùn, Tp

nhoû a raát nhoû hieäu suaát

lieân keát cao ( 100%).

-Ngöôïc laïi, vôùi tuyeán thoâng tin coù toác ñoä truyeàn tin cao

vaø khoaûng caùch xa thì Tix

raát nhoû, Tp

raát lôùn a raát lôùn

hieäu suaát lieân keát thaáp.

Vì vaäy, giao thöùc Idle RQ phuø hôïp trong tröôøng hôïp

tuyeán lieân keát coù khoaûng caùch ngaén vaø toác ñoä truyeàn

thaáp.


Tröôøng hôïp truyeàn daãn laø khoâng lyù töôûng (töùc laø coù loãi xaûy ra), thì caùc

khung bò loãi phaûi thöïc hieän vieäc truyeàn laïi. Giaû söû, moãi khung ñöôïc

truyeàn laïi trung bình laø Nr laàn. Khi ñoù:

Hieäu suaát söû duïng lieân keát:

Goïi P laø xaùc suaát 1 bit bò loãi. Khi ñoù, xaùc suaát 1 bit ñuùng laø 1 – P.

Neáu goïi Pf laø xaùc suaát moät khung thu ñöôïc bò loãi thì: P

f = 1 - (1 – P)

Ni

Xaùc suaát moät khung ñuùng laø:1 – Pf = (1 – P)

Ni. Do vaäy:

Hieäu suaát lieân keát:

( 2. ). 2. .t ix p r r ix p rT T T N N T T N

1 1

. 2. . .(1 2. ).(1 2. )

ix ix

pt r ix r p rr

ix

T TU

TT N T N T N aN

T

1

1r

f

NP

1

1 2.

fPU

a

3.4 Continuous RQ


3.4.2 Truyeàn laïi coù löïa choïn

3.4.3 Truyeàn laïi moät nhoùm (Go-back_N)


P truyeàn caùc I- frame tôùi S moät caùch lieân tuïc maø

khoâng döøng laïi ñeå chôø ACK – frame truyeàn veà töø S.

P giöõ laïi moät baûn sao cuûa moãi I- frame trong danh

saùch truyeàn laïi cho tôùi khi P nhaän ñöôïc ACK –

frame töông öùng cuûa khung ñoù truyeàn veà töø S.

S traû veà ACK – frame cho moãi I – frame nhaän ñuùng.

S thu giöõ moät danh saùch thu, chöùa ñöïng ñònh danh

cuûa I – frame cuoái cuøng nhaän ñuùng.

• Tuaàn töï khung cuûa Continuous RQ

Hình 3.14a: Hoïat ñoäng cuûa giao thöùc Continuous RQ

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)

Secondary (S) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

N N N+1 N+2 N+3

N+1 N+1

N+2

N+2

N+3

N+3

N+4

N+4

N+3 N+4 N+5 N+2 N+1 N V(S)

Noäi dung cuûa

danh saùch

truyeàn laïi

N N+1 N+2 N+3 N+4

N+3 N+4 N+2 N+1 N

V(R)

Noäi dung cuûa

danh saùch thu

V(S)= Bieán tuaàn töï truyeàn

V(R)= Bieán tuaàn töï nhaän

• Hình 3.14b: Tuaàn töï khung cuûa Continuous RQ

Trong tröôøng hôïp coù loãi xaûy ra trong quaù trình

truyeàn daãn, coù 2 caùch truyeàn laïi:

+ S phaùt hieän vaø yeâu caàu P truyeàn laïi chæ nhöõng

khung bò loãi (Selective – Repeat)

+ S phaùt hieän vaø yeâu caàu P truyeàn laïi nhöõng khung

chöa ñöôïc traû lôøi ACK, nghóa laø taát caû caùc

khung keå töø khung cuoái cuøng nhaän ñuùng. Kieåu

truyeàn naøy ñöôïc goïi laø truyeàn laëp laïi N (Go –

back - N)


Hình 3.15: Hoïat ñoäng cuûa giao thöùc Selective – Repeat (explicit)

Hình 3.16: Hoïat ñoäng cuûa giao thöùc Go – back - N

• Hình 3.17a: Truyeàn laïi coù löïa choïn – I(N+2) bò loãi

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)

Secondary (S) I(N+3) I(N+4)

I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

N N N+1 N+1 N+3

N+1 N+1

N+2

N+2

N+3

N+2

N+3

N+4

N+3 N+4 N+5 N+2 N+1 N V(S)

Noäi dung cuûa

danh saùch

truyeàn laïi

N N+2 N+2

N+4

N+1 N+1 N+1 N+1 N V(R)

Noäi dung

cuûa danh

saùch thu

I(N+1) I(N+5)

I(N+1) I(N+5)

N+3

N+4

N+1

N+4

N+1

N+5

N+2 N+5

N+3

N+4

N+1

N+2

N+3

P vaøo traïng thaùi truyeàn laïi P ra khoûi traïng thaùi truyeàn laïi

N+1 N+5

• Hình 3.17b: truyeàn laïi coù löïa choïn – khoâng töôøng minh – I (N+1) bò loãi

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)

Secondary (S) I(N+3) I(N)

I(N) I(N+2) I(N+3) I(N) I(N+1)

N N N N+2

N+3

N+1 N+1

N+2

N+1

N+2

N+3

N+3

N+3 N+4 N+4 N+2 N+1 N V(S)

Noäi dung cuûa danh

saùch truyeàn laïi

N N+2

N+3 N+4 N+2 N+1 N

V(R)

Noäi dung cuûa

danh saùch thu

N+3


N+4

I(N+1)

N+1

N

N

•Hình 3.18: truyeàn laïi coù löïa choïn – khoâng töôøng minh – ACK – frame bò loãi

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)


I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

N N N+1 N+1 N+2

N+1 N+1

N+2

N+2

N+3

N+2

N+3

N+3

N+3 N+4 N+5 N+2 N+1 N V(S)

N N+2 N+2

N+4

N+1 N+1 N+1 N+1 N V(R)

I(N+1) I(N+5)

I(N+1) I(N+5)

N+3

N+4

N+4

N+2

N+3

N+5

N+2 N+5

N+3

N+4

N+1

N+2

N+3


N+1 N+5

N+2

N+3

N+5

N+1

N+4

N+1

N+5

N+4

N+1

N+5

N+6

N+6

S vaøo traïng thaùi truyeàn laïi S ra khoûi traïng thaùi truyeàn laïi

Noäi dung cuûa

danh saùch

truyeàn laïi

Noäi dung cuûa

danh saùch thu

• Hình 3.19: truyeàn laïi coù löïa choïn – töôøng minh – I(N+1) bò loãi

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)


I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

N N N+1 N+1 N+1

N+1 N+1

N+2

N+2

N+3

N+2

N+3

N+2

N+3 N+4 N+5 N+2 N+1 N V(S)



N N+2 N+2

N+4

N+1 N+1 N+1 N+1 N V(R)

Noäi dung cuûa

danh saùch thu

I(N+5) I(N+6)

I(N+5) I(N+6)

N+3

N+4

N+3

N+4

N+5

N+6

N+2

N+3

N+4

N+5

N+2

N+3

N+1 N+5

N+6

N+4

N+5

•Hình 3.20: truyeàn laïi coù löïa choïn –töôøng minh – NAK(N+1) bò loãi

GO-BACK-N: khung I(N+2) bò loãi

•Hình 3.21a: Go-back-N: I(N+2) bò loãi

Hình 3.21b: Go-back-N: I(N+2) bò maát

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)


I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

N N N+1 N+1 N+1

N+1 N+1

N+2

N+2

N+3

N+2

N+3

N+2

N+3 N+4 N+5 N+2 N+1 N V(S)

N N+2 N+3

N+1 N+1 N+1 N+1 N V(R)

I(N+1)

I(N+1) I(N+2)

N+4

N+3

N+1 N+4

P vaøo traïng thaùi truyeàn laïi

P ra khoûi traïng thaùi

truyeàn laïi

N+1 N+2

N+4

Frame bò loaïi

Noäi dung

cuûa danh

saùch

truyeàn laïi

Noäi dung cuûa

danh saùch thu

I(N+4)

•Hình 3.21c: Go-back-N: I (N+1) bò maát

I(N) I(N+2)

N

Thôøi gian

Primary (P)


I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+1)

N N

N+1 N+1

N+3

N+1 N+1

N+2 N+2

N+3

N+2

N+3

N+4

N+3 N+4 N+5 N+2 N+1 N

V(S)



V(R)

Noäi dung cuûa

danh saùch thu

N+4

N+6

N N+2 N+3

N+3 N+4 N+2 N+1 N

N+4

N+5

N+1

I(N+1)

N N

•Hình 3.22: Go-back-N: ACK – frame bò loãi

3.5 Ñieàu khieån luoàng

3.5.1 Kieåu ñieàu khieån X – ON/ X – OFF

3.5.2 Phöông phaùp cöûa soå tröôït (Sliding

window)


3.5.1 Kieåu ñieàu khieån X – ON/ X – OFF

I(N) I(N+2) I(N+3) I(N+4) I(N+5) ---- I(N+1) I(N+6)

Caùc frame ñang

ñôïïi baùo nhaän

Döøng luoàng

Caùc frame ñang

ñôïïi truyeàn

Caùc frame ñaõ

ñöôïc baùo nhaän

Bieân döôùi cuûa cöûa

soå (LWE)

Cöûa soå truyeàn, K =3

Bieân treân cuûa cöûa soå

(UWE)

Thöù töï truyeàn

•Hình 3.24a: ví duï veà cöûa soå tröôït

3.5.2 Phöông phaùp cöûa soå tröôït

Giao thöùc Cöûa soå truyeàn Cöûa soå thu

Idle RQ

Selective Repeat

Go-back-N

1

K

K

1

K

1

•Hình 3.24b: caùc giôùi haïn cöûa soå truyeàn vaø nhaän

3.5.2 Phöông phaùp cöûa soå tröôït

Nguyên lý đánh số

• P đơn giản đánh số tuần tự khung sau bằng số khung trước đó cộng thêm 1, do đó tầm đánh số là vô cùng.

• Thực tế, việc đánh số còn phụ thuộc vào lược đồ điều khiển truyền lại và kích thước của cửa sổ gởi và nhận.

Ví dụ: Với Idle RQ thì cửa sổ gởi và cửa sổ nhận đều bằng 1. Như vậy, chỉ cần 2 số là đủ để S xác định là khung là mới hoặc khung đã nhận tốt nhưng được truyền lại. Thông thường hai số được sử dụng là 0 và 1, P đánh số tuần tự tăng theo modulo-2

Với lược đồ Go back - N có một cửa sổ gởi là K thì việc đánh

số ít nhất đến K + 1.

Với lược đồ Selective Repeat, cửa sổ gởi và cửa sổ nhận đều là K thì việc đánh số ít nhất đến 2K + 1.

Stop-and-Wait ARQ -Normal operation-

Expect to receive

frame 0

Expect to receive

frame 1

Sent frame 0 recently

and expect to receive

acknowledgment 1

Frame 0 received and expect

to receive frame 1 next time Received ACK 1, set

s=1, and sent frame 1

Stop-and-Wait ARQ - Lost or damaged frame-

Damaged frames will be

treated as lost frames

Stop-and-Wait ARQ -Lost ACK-

Numbering frames prevents the

retaining of duplicate frames

Stop-and-Wait ARQ -Delayed ACK-

Numbered acknowledgments are needed

if an acknowledgment is delayed and the

next frame is lost

Stop-and-Wait ARQ – Piggybacking

Piggybacking: a method to combine a data frame with an acknowledgment

Bidirectional transmission

Nguyên lý đánh số (tiếp theo)

• Với lược đồ Go - back - n ARQ:

– Kích thước cửa sổ gởi phải nhỏ hơn 2m

– Kích thước cửa sổ thu luôn luôn bằng 1

Cửa sổ trượt phía gởi (Sender Sliding Window)

Sliding sau khi nhận được ACK

Sequence numbers: 0, 1, …, 7

Cửa sổ trượt phía thu (Receiver Sliding Window)

Window size = 1

Các biến điều khiển

SF: first frame

SL: last frame

S: frame sent

R: frame to receive

Go-Back-N ARQ, Chế độ họat động bình thường

=> Inefficient

Timer for each data frame

Go back to the first frame and resend every data frames => Inefficient in such case

Go-Back-N ARQ, frame bị lỗi

Go-Back-N ARQ: sender window size

= 4 (m=2) = 3 (m=2)

Nguyên lý đánh số (tiếp theo)

• Với lược đồ Selective repeat ARQ:

– Cửa sổ gởi và cửa sổ thu phải có cùng kích thước và bằng 2m-1

Same size windows

Selective Repeat ARQ, sender and receiver window

Accepted => efficient

If it receives ACK 0, then sends Frame 0, not Frame 3 again. No retransmission if possible => efficient

Selective Repeat ARQ, lost frame

Selective Repeat ARQ, sender window size

Ví duï ñieàu khieån truyeàn söû duïng Sliding Window

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0

1

2

Sender Receiver

A3

3

4 5

6

A4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

3.5.3 Hieäu suaát söû duïng lieân keát:

- Moät lieân keát coù kích thöôùc cöûa soå K. Khi ñoù, neáu trong

quaù trình truyeàn khoâng xaûy ra loãi thì hieäu suaát lieân

keát laø:

1 neáu 1+ 2.a

U = Kneáu < 1+ 2.a

1+ 2.a

K

K

- Neáu coù loãi xaûy ra trong quaù trình truyeàn daãn:

Goïi Pf laø xaùc suaát moät khung thu ñöôïc bò loãi. Khi ñoù soá

laàn truyeàn laïi trung bình cuûa moãi khung laø:

r

f

1N =

1-P

3.5.3 Hieäu suaát söû duïng lieân keát:

- Vôùi kieåu truyeàn laïi coù löïa choïn thì:

- Vôùi kieåu truyeàn Go – back – N, hieäu suaát lieân keát seõ

giaûm vì khi coù moät khung bò loãi thì seõ coù nhöõng khung

khoâng bò loãi phaûi truyeàn laïi

r

r

1neáu 1+ 2.a

N

U =

Kneáu < 1+ 2.a

(1+ 2.a).N

K

K

f

f

f

f

1- Pneáu 1+ 2.a

1+ P (K -1)

U =

K.(1- P )neáu < 1+ 2.a

(1+ 2.a)[1+ P (K -1)]

K

K

Chuong 3_TSL

Documents

Transcript of Chuong 3_TSL