4. funkcije nivoa vezees.elfak.ni.ac.rs/rmif/prenos-podatak-februar-2011... · prenos podataka-...

Prenos podataka- Funkcije nivoa veze

99

4. Funkcije nivoa veze

Na nivou veze, u saglasnosti sa OSI modelom, potrebno je obaviti veći broj specifičnih funkcija. Ove funkcije se odnose na:

a) ostvarivanju servisa za potrebe mrežnog nivoa,

b) odredjivanju načina grupisanja bitova fizičkog nivoa u okvire,

c) manipulisanju sa greškama u prenosu,

d) regulisanju toka prenosa okvira tako da se i spori prijemnici ne "prenatrpaju" porukama od strane brzih predajnika

Analizirajmo sada svaku od ovih funkcija posebno.

4.1. Servisi na mrežnom nivou Nivo veze treba da obezbedi usluge mrežnom nivou. Osnovna usluga (servis) odnosi se na prenos

podataka sa mrežnog nivoa izvorne mašine ka mrežnom nivou odredišne mašine. Kod odredišne mašine kako je prikazano na slici 4.1 a), na mrežnom nivou egzistira jedan proces (zadatak) koji predaje odredjeni broj bitova nivou veze radi njihovog prenosa ka odredištu. Stvarni prenos realizuje se kako je to prikazano na slici 4.1 b), ali kada se objašnjava princip rada i vrste servisa koji se pružaju na nivou veze svrsishodnije je i jednostavnije govoriti o dva procesa (locirana na nivou veze) koja medjusobno komuniciraju, a koriste protokol nivoa veze.

Nivo veze može biti projektovan da pruži različite usluge. Stvarne usluge zavise od sistema do sistema, ali one koje najstandardnije srećemo su:

(1) nepotvrdjivanje okvira - izvorna mašina predaje nezavisne okvire odredišnoj pri čemu ih odredišna ne potvrdjuje. Na početku i na kraju prenosa ne uspostavlja i raskida veza, respektivno. Ako se signal izgubi zbog šuma na liniji ne zahteva se novi pokušaj za slanje. Ovaj tip prenosa koristi se kod pouzdanih komunikacija.

(2) potvrdjivanje okvira - svaki okvir se predaje i potvrdjuje individualno. Ovakvim načinom rada predajnik zna da li je okvir korektno ili ne stigao do prijemnika. Ako za specificirani vremenski period okvir nije stigao do prijemnika on se šalje ponovo. Ovaj tip usluga pogodan je za korišćenje kod nepouzdanih veza kakve standardno srećemo kod bežičnog prenosa.

(3) potvrdjivanje brojivih poruka - izvorišna i odredišna mašina pre početka prenosa uspostavljaju najpre vezu. Zatim, u toku prenosa, svaki predati okvir se numeriše. Usluga na nivou veze garantuje da će se svaki okvir korektno primiti i da će okviri biti primljeni u ispravnom redosledu. Kod ovog tipa prenosa identifikuju se tri faze. U toku prve faze uspostavlja se veza pri čemu obe strane inicijaliziraju svoje promenljive i brojače koje treba da čuvaju trag o tome koji su okviri primljeni, a koji nisu. U drugoj fazi vrši se predaja jednog ili većeg broja okvira. Konačno, u trećoj fazi, raskida se veza, oslobadjaju se promenljive, kao što su baferi i drugi resursi koji su se koristili za održavanje veze.


100

virtuelni putpodataka

1

2

3

4

3

2

1

4

Host 1 Host 2

a)

stvarni putpodataka

1

2

3

4

3

2

1

4

Host 1 Host 2

b)

Slika 4.1 (a) Virtuelna komunikacija; (b) Stvarna komunikacija

4.2. Formiranje okvira Sa ciljem da pruži usluge mrežnom nivou, nivo veze mora da koristi usluge koje su obezbedjene

od strane fizičkog nivoa. Naime, fizički nivo prihvata serijski niz podataka, a zatim prosledjuje odredištu. Za niz podataka niko ne garantuje da nije kontaminiran greškama. Broj bitova koji je primljen može biti manji od-, jednak sa-, ili veći od broja predatih bitova, a takodje neki bitovi primljenog niza mogu promeniti vrednost u odnosu na predajni niz. Zadatak je nivoa veze da detektuje, a ako je potrebno, i koriguje greške.

Podaci koji se predaju šalju se u obliku okvira. Okvir čini deo poruke.

Jedan od standardnih pristupa za detekciju grešaka koji se koristi na nivou veze zasniva se na podeli niza podataka na diskretne okvire i izračunavanju suma-provere (checksum) za svaki okvir. Kada okvir pristigne, na prijemnoj strani suma provere izračunava se ponovo. Kada je novodobijena suma provere različita od one koja je sastavni deo okvira, nivo-veze zna da se javila greška i preuzima odgovarajuće akcije (obično se zahteva od predajnika ponovo da pošalje loše primljeni okvir).


101

Cepanje (deoba) niza bitova na okvire je teži posao nego što to na prvi pogled izgleda. Deoba niza bitova može se ostvariti koristeći jednu od sledećih metoda:

1. brojanje znakova - odredjenim poljem u okviru zaglavlja specificira se broj karaktera u okviru (vidi sliku 4.2). Na slici 4.2, radi pojednostavljenja slike, zaglavlje čini samo znak koji se odnosi na broj karaktera u okviru.

6 71046501984739361234 8 8 420 6 1 753

6 karaktera 8 karaktera4 karaktera9 karaktera

broj karaktera

a)

6 71046501984738361234 8 8 420 75316

novi karakter-broj

okvir 1 okvir 2

b)

Slika 4.2 Niz znakova: (a) bez grešaka; (b) sa jednom greškom

Kada nivo-veze na odredišnom kraju izdvoji iz zaglavlja broj-karaktera, on zna koliko karaktera slede (slika 4.2.a)). Problem kod ovog algoritma se javlja ako dodje do greške u prijemu broj-karaktera (vidi sliku 4.2.b)). Prijemnik će izaći iz sinhronizacije i neće biti u stanju da locira početak novog okvira. Iz ovog razloga ovaj metod se retko koristi.

2. karakteri početak i kraj prenosa, sa umetanjem karaktera - Početak prenosa svakog okvira karakteriše ASCII karakter sekvenca STX DLE, a kraj sekvenca DLE ETX, (DLE je Data Link Escape, STX je Start of Text, a ETX je End of Text). Zbog toga ako odredište izgubi trag o granicama okvira ono analizira niz STX DLE ili DLE ETX da bi se ustanovilo u kom je stanju. Ozbiljan problem kod ovog metoda se javlja kod prenosa binarnih podataka kakvi su objektni programi ili FP brojevi. Naime, može da se dogodi da se par karaktera STX DLE ili DLE ETX javi u okviru podataka što ima za efekat narušavanje granica okvira. Postoji više načina da se uspešno reši ovaj problem. Jedan od njih je sledeći: Predajnik na nivo veze (link layer) pre svakog ASCII DLE karaktera umeće (ubacuje) u nizu karaktera po još jedan DLE karakter. Ova tehnika se naziva umetanje-karaktera (character stuffing). Na slici 4.3 prikazan je jedan primer pre umetranja, nakon umetanja i posle restauracije prvobitne poruke. Glavni nedostatak ove metode je taj što je ona usko povezana sa slanjem ASCII kodova.


102

A DLE B

A DLE BDLE ETXSTX DLE DLE

A DLE Bumetnuti

DLE

a)

b)

c)

Slika 4.3 (a) Podaci koji se predaju od nivoa-veze; (b) podaci nakon umetanja; (c) podaci nakon restauriranja

3. umetanje bita - Alternativni pristup je sledeći: Okvir podataka može da sadrži proizvoljan broj bitova, a takodje i dozvoljen je i proizvoljan broj bitova po svakom okviru. Svaki okvir počinje i završava specijalnim bit oblikom 0111110 koji se naziva flag-bajt. Kada predajnik na nivou-veze u informacionom delu naidje na pet uzastopnih jedinica on ubaci 0 u izlaznom nizu bitova. Kada prijemnik naidje na pet uzastopne jedinice, iza čega sledi 0 bit, on automatski izbacuje umetnuti 0 bit. Na slici 4.4 prikazana je ova tehnika koju nazivamo umetanje bita.

0 0100111111111111011

0 0100111111111111011

0 1111011111011111011 1 0 01001

umetnuti bitovi

a)

b)

c)

Slika 4.4 Umetanje bitova; (a) početni podaci; (b) podaci na liniji; (c) podaci nakon obnavljanja

4.3. Kontrola greške

Nakon što je rešen problem markiranja početka i kraja svakog okvira nailazi se na sledeći problem: Kako je predajnik siguran da su svi okviri koji su predati mrežnom nivou na odredišnoj strani stigli i prihvaćeni u korektnom redosledu. Obično se ovaj problem rešava na sledeći način. Protokolom je odredjeno (specificirano) da prijemnik pošalje predajniku pozitivnu ili negativnu potvrdu o pristiglim okvirima. Ako predajnik primi pozitivnu potvrdu o okviru on zna da je okvir primljen korektno, u suprotnom sledi negativna potvrda. Za slučaj da je potvrda negativna, predajnik ponovo šalje isti okvir prijemniku. Dodatno, obično, predajnik na početku predaje okvira aktivira svoj interni tajmer. U slučaju da se prijemnik nije odazvao za specificirani vremenski period, sa pozitivnom ili negativnom potvrdom, to znači da okvir nije stigao do prijemnika (poruka se usput izgubila ili je veza pala) pa predajnik ponovo šalje istu. Na ovaj način je ostvaren neki vid dvostruke zaštite, tj. sigurnog prijema poruke.


103

4.4. Upravljanje tokom prenosa

Drugi važni projektanski zahtev koga treba imati u vidu je sledeći: Šta se dešava ako predajnik želi sistematski da predaje podatke brzinom koja je veća od one sa kojom prijemnik može da ih prihvati. Standardno ovaj problem se rešava na sledeći način: Na nivou protokola su definisana pravila koja odredjuju kada predajnik može da preda novi okvir. Pravila definišu da se predajniku zabrani nova predaja sve dok prijemnik ne garantuje da je spreman da primi novi okvir.

4.5. HDLC protokol

Jedan od najpoznatijih uprvljačkih protokola na nivou-veze je HDLC (HHiigghh lleevveell DDaattaa LLiinnkk CCoonnttrrooll ) koji se koristi, a takodje i koristio u proteklom periodu, kao baza za razvoj velikog broja drugih protokola

4.5.1. Osnovne karakteristike

Da bi zadovoljio potrebe različitih tipova aplikacija, HDLC definiše tri tipa stanica, dve link konfiguracije, i tri načina rada kod prenosa podataka.

a) Tipovi stanica

• primarna stanica - njena odgovornost je da kontroliše rad veze (link-a). Okviri koji se izdaju (iniciraju) od strane primarne stanice nazivaju se komande.

• sekundarna stanica - radi pod kontrolom primarne. Okviri inicirani od strane sekundarne stanice nazivaju se odgovori. Primarna stanica održava posebnu logičku vezu (link) sa svakom sekundarnom stanicom na liniji.

• kombinovana stanica - kombinuje osobine primarne i sekundarne stanice. Kombinovana stanica može inicirati (izdavati) kako komande tako i odgovore.

b) Link konfiguracije

• nebalansirana konfiguracija - čini je jedna primarna i jedna ili više sekundarnih stanica, a podržava se prenos tipa polu-, i puni-dupleks.

• balansirana konfiguracija - čine je dve kombinovane stanice, a podržava se prenos tipa polu-, ili puni-dupleks.

c) Načini rada za prenos podataka

• NRM (Normal Response Mode) - koristi se kod nebalansirane konfiguracije. Primarna stanica može inicirati prenos podataka ka sekundarnoj, dok sekundarna može samo predavati podatke kao odziv na komande od strane primarne.

• ABM (Asynchronous Balanced Mode) - koristi se kod balansirane konfiguracije. Jedna od kombinovanih stanica može inicirati prenos bez da se primi (dobije) dozvolu od strane druge kombinovane stanice.

• ARM (Asynchronous Response Mode) - koristi se kod nebalansirane konfiguracije. Sekundarna stanica može inicirati prenos bez eksplicitne dozvole primarne. Primarna je i dalje zadužena za održavanje veze, uključujući inicijalizaciju, otkrivanje greške, i logičko raskidanje veze.


104

NRM se uobičajeno koristi kod multidrop linija, kod kojih je veći broj terminala povezan na host računar. Računar kružno proziva svaki terminal. NRM se takodje koristi kod veze tipa tačka-ka-tački, posebno ako je na liniji povezan terminal, ili druga periferija sa računarom.

ABM je način rada se najviše koristi. Naime, njegova efikasnost dolazi do izražaja kod veza tipa potpuni-dupleks kada je povezivanje tipa tačka-ka-tački iz razloga što ne postoji režijsko vreme (overhead) u toku procedure kružnog prozivanja (polling).

ARM se retko koristi. Primenljiva je jedino u specijalnim situacijama u slučaju kada sekundarna stanica može da inicira prenos.

4.5.2. Struktura okvira kod HDLC-a

HDLC koristi sinhroni prenos. Prenose se okviri. Struktura HDLC okvira prikazana je na slici 4.5. Flag, adresno i upravljačko polje su delovi zaglavlja. Zaglavlje prethodi informacionom polju. Polja FCS i flag slede iza polja podataka i nazivaju se rep (trailer).

a) Flag polja - predstavljaju granice okvira sa prednje i zadnje strane. Flag ima jedinstveni bit oblik 01111110. Jedan flag se može istovremeno koristiti kao zatvarajući flag za tekući okvir, i kao početni za naredni. Na obe strane linije mrežni-interfejs (HDLC kontroleri) permanentno nadgledaju liniju i "hvataju" se za flag sekvencu kako bi sinhronizovali svoj rad u odnosu na početak okvira. Dok prima okvir, stanica kontinualno prati pojavu sekvence bitova 01111110, sa ciljem da odredi trenutak kada nailazi kraj okvira. Ako se u povorci bitova javi kombinacija 01111110, sa ciljem da se izbegne pogrešna identifikacija kraja okvira, koristi se tehnika umetanja 0. Izmedju početnog i krajnjeg flag-a predajnik će uvek umetnuti ekstra 0-bit nakon pojave pet uzastopnih 1 u okviru. Nakon detekcije početnog flag-a prijemnik nadgleda niz bitova. Kada se pojavi povorka od pet 1 prijemnik ispituje šesti bit. Ako je ovaj bit 0 on se izbacuje. Kada je šest bit 1, a sedmi 0, ova kombinacija predstavlja flag, tj. kraj ili početak okvira. Ako su šesti i sedmi bit jednaki 1 tada predajnik ukazuje da se javio nenormalni (abort) uslov. Koristeći tehniku umetanja bitova bilo koji proizvoljni bit oblik je uvek moguće insertovati u polju podataka koji pripadaju okviru. Ova osobina je poznata kao transparentnost podataka.

Flagpolje FCSInformaciono poljeUpravljačko

poljeAdresno

poljeFlagpolje

8 bitova

8 proširljivo promenljivo8

bitova16 ili 32 8

a) Format okvira (frame)

1 1098765432 1615141312110 0 ... 1

8n

b) Proširljivo adresno polje


105

0 N(S) P/F N(R)

1 S P/F N(R)

1 M P/F M

0

1

I: informacioni okvir(I-frame)

S: supervizorski okvir(S-frame)

U: nenabrojivi okvir(U-frame)

1 8765432

LEGENDA:N(S) = brojač poslatih sekvenci

N(R) = brojač primljenih sekvenciS = bitovi supervizorske funkcije

M = bitovi nenabrojive funkcijeP/F = poll/kraj bit

c) 8-bitni format upravljačkog polja

N(S)01 1615141312111098765432

P/F N(R)

S11 1615141312111098765432

P/F N(R)0 00 0 0

Informacioni okvir

Supervizorski okvir

d) 16-bitni format upravljačkog polja

Slika 4.5 Struktura HDLC okvira

b) Adresno polje - identifikuje sekundarnu stanicu koja predaje ili prima okvir. Ovo polje se ne koristi kod veze tipa tačka-ka-tački, ali uvek egzistira iz razloga bezbednosti i uniformnosti prenosa. Adresno polje je obično obima 8 bitova, ali se može proširiti na dužinu multipl od po 7 bitova. (slika 4.5.b)). LS bit svakog okteta može biti 1 ili 0 što zavisi od toga da li je taj oktet zadnji ili ne u adresnom polju. Ostalih sedam bitova svakog okteta formiraju deo adrese. Adresa 1111 1111 se interpretira kao broadcast (što znači emisija-svima) kako u osnovnom tako i u priširenom adresnom formatu.

c) Upravljačko polje - HDLC definiše tri tipa okvira: informacioni, supervizorski i nenabrojivi. Svaki od pomenutih okvira ima različit format (vidi sliku 4.5 c)).

• Informacioni okvir (I-frame) se koristi za prenos podataka korisniku.

• Supervizorski okvir (S-frame) koristi se za potvrdu prijema I-frame-ova i upravljanje razmenom informacije izmedju stanica koje učestvuju u prenosu.

• Nenabrojivi okvir (U-frame) obezbedjuje funkcije koje se koriste za upravljanje vezom (link-om).

Tro-bitna upravljačka polja I-frame-a implementiraju tro-bitne brojače poruka N(S) i N(R). Na sličan način tro-bitno polje kod S-frame-a implementira brojač N(R). Izvršenjem Set-mode komande upravljačko polje kod S- i I-frame-ova se može proširiti, tako da N(R) i N(S) postaju 7-bitni brojači sekvenci. U-frame je uvek obima 8-bitova.

d) Informaciono polje - postoji samo kod I-frame-ova i kod odredjenih tipova U-frame-ova. Ovo polje može da sadrži bilo kakvu sekvencu bitova, koji mora biti celobrojni umnožak okteta. Dužina informacionog polja, do odredjenog maksimuma, može biti promenljiva.


106

e) FCS (Frame Check Sequence field) - predstavlja kôd za detekciju grešaka koje se mogu javiti u toku prenosa. Vrednost ovog polja se izračunava na osnovu bitova okvira kada se isključe flag-ovi. Standardno za izračunavanje FCS-a se koristi 16-bitni polinom 1xxxCRC 51216

16 +++= , definisan od strane CCITT-a. Opciono se može koristiti i 32-bitni FCS polinom koji je sledećeg oblika:

1xxxxxxxxxxxxxCRC 24578101112162223263232 +++++++++++++=

4.5.3. Aktivnosti u toku rada

Aktivnosti u toku rada HDLC-a sastoje se u izmeni I-, S-, i U-frame-ova izmedju stanice predajnik i stanice prijemnik. Različite komande i odgovori definisani od strane ovih okvira prikazani su na slici 4.6. Aktivnosti, koje su u vezi sa prenosom, su svrstane u tri faze. Prvo, jedna ili druga stanica inicijalizira vezu za prenos kako bi se okviri podataka (frames) mogli medjusobno da se razmenjuju na jedan korektan način. Nakon ove faze obe stanice mogu medjusobno razmenjivati podatke ili upravljačku informaciju. Konačno, jedna od obe strane može da signalizira završetak rada.

a) Inicijalizacija

Inicijalizaciju može zahtevati bilo koja strana izdavanjem jedne od šest set-mode komandi. U principu, ovaj tip komande se koristi radi:

1. signaliziranja drugoj strani da je neophodna inicijalizacija,

2. specificiranja koji se od tri načina rada (NRM, ABM, ARM) zahteva,

3. specifikacije korišćenja 3- ili 7-bitnog sekvencnog broja.

Ako prijemna stanica prihvati zahtev za inicijalizaciju, tada HDLC modul te stanice, kao odgovor, predaje inicirajućoj stanici okvir tipa nenabrojiva-potvrda (UA-Unnumbered Acknowledge). Za slučaj da se zahtev odbaci predaje se okvir tipa DM (Disconnected Mode).

b) Prenos podataka

Nakon prihvatanja inicijalizacije, uspostavlja se logička veza. Obe strane mogu početi da predaju korisničke podatke preko I-frame-ova, počev od rednog broja 0 (inicijalni N(S) =0 i N(R)=0) . N(S) i N(R) polja I-frame-a predstavljaju redni brojevi koji podržavaju tok prenosa i kontrolu grešaka koje se mogu javiti u prenosu. HDLC modul koji predaje sekvencu I-frame-ova inkrementira brojač predatih okvira, po modulu 8 ili 128, u zavisnosti od toga da li se koristi 3- ili 7-bitni brojači, i smešta redni broj predatog okvira u polje N(S). Polje N(R) se odnosi na potvrdu primljenih I-frame-ova od strane prijemne stanice, i omogućava HDLC modulu da odredi koji I-frame očekuje da primi kao naredni.

S-frame-ovi se takodje koriste za upravljanje tokom prenosa i provere grešaka koje se mogu javiti u prenosu. RR-frame (receive-ready) (slika 4.6) se koristi da potvrdi zadnje primljeni I-frame ukazujući, pri tome, koji se naredni I-frame očekuje kao prijemni. Komanda RR se koristi kada korisnička informacija (I-frame), koja se prenosi u suprotnom smeru, ne sadrži u sebi poruku potvrde. RNR (receiver not ready) potvrdjuje I-frame, kao i RR, ali takodje zahteva od protokola sa istog nivoa (peer entity) da suspenduje slanje I-frame-ova. Kada je stanica koja je izdala RNR postane ponovo spremna, ona predaje RR. Komanda REJ ukazuje da zadnji I-frame (specificirfan REJ komandom) treba izbaciti i početi retransmisiju svih I-frame-ove počev od broja N(R). Selektivno izbacivanje SRJ (selective reject) se koristi samo kada se zahteva retransmisija jedinstvenog okvira.


107

c) Raskidanje veze

Bilo koji HDLC modul može zahtevati raskidanje veze. Raskidanje veze može se inicirati bilo zbog pojave nekog tipa (katastrofalne) greške, ili kada se ona zahteva od strane višeg nivoa protokola (nivoi iznad nivoa veze po ISO-OSI standardu). HDLC inicira raskidanje veze predajom okvira tipa DISC (disconnect). Obe strane mogu prihvatiti prekidanje veze slanjem komande UA.

Ime Komanda/ odziv Opis

Informacija (I) C/R razmena korisničkih podataka

Supervizorski(S)

Receive ready (RR) C/R pozitivna potvrda; spremnost da se primi I-frame

Receive not ready C/R pozitivna potvrda; ne postoji spremnost za prijem

Reject (REJ) C/R negativna potvrda; povratak na retransmisiju svih I-frame-ova od broja N

Selective reject (SREJ) C/R negativna potvrda; selektivno izbacivanje i

zahtev za retransmisijom jedinstvenog bloka

Nenabrojivi (U)

Set normal response/extended mode (SNRM/SNRME) C set mode; proširivi 7-bitni brojač sekvenci

Set asynchronous response/extended mode

(SARM/SARME) C set mode; proširivi 7-bitni brojač sekvenci

Set asynchronous balanced/extended mode

(SABM,SABME) C set mode; proširivi 7-bitni brojač sekvenci

Set initialization mode (SIM) C inicijalizuje funkcije upravljanja vezom u adresiranim stanicama

Disconnect (DISC) C završi sa logičkim povezivanjem na nivou veze

Unnumbered acknowledgement

(UA) R potvrda prihvatanja jedne od set mode

komandi

Disconnect mode (DM) C završi sa logičkim povezivanjem na nivou veze

Request disconnect (RD) R zahtev za komandom DISC Request initialization mode

(RIM) R inicijalizacija neophodna; zahtev za SIM komandom

Unnumbered information (UI) C/R koristi se za razmenu upravljačkih infomacija


108

Unumbered poll (UP) C koristi se za potvrdjivanje upravljačke informacije

Reset (RSET) C koristi se za oporavljanje; resetuje N(R), N(S)

Exchange identification (XID) C/R koristi se za izdavanje/raportiranje statusa

Test (TEST) C/R razmenjuje identična informaciona polja za potrebe testiranja

Frame reject (FRMR) R izveštava o prijemu neočekivanih frame-ova

Slika 4.6 HDLC komande i odzivi

4.5.4. Derivati HDLC-a Ukazaćemo sada, u kratkim crtama, na osnovne karakteristike nekih od protokola izvedenih na bazi HDLC-a, kakvi su LLC i LAP.

Logical Link Control-LLC – karakterišu sledeće osobine:

a) koristi balansni režim rada,

b) aplicira se kod LAN i WAN računarskih mreža,

c) podržava peer-to-peer multi-point link konekciju,

d) servis- nepotvrdjen prijem poruke pri gubitku veze,

e) šalju se nenabrojivi informacioni okviri (UI-frames)

f) potvrda gubitka veze,

g) u sklopu poruke postoje adresno i kontrolno polje (AC-frame)

h) potvrdjeno uspostavljanje veze koristeći I-okvir

Link Access Procedure- LAP karakterišu sledeće osobine:

a) koristi asinhroni režim rada kod odziva u nebalansiranoj konfiguraciji,

b) podržava rad X.25 mreže,

c) proširena verzija predstavlja LAP-B,

d) kod LAP-B razmenjuju se podaci izmedju DTE i mreža sa javnom komutacijom ili privatnih mreža,

e) veze su tipa tačka-ka-tački (point-to-point),

f) nudi se asinhroni balansirani režim rada

4.5.5. Formati upravljačkih okvira na nivou veze kod različitih tipova protokola

Formati upravljačkih okvira kod protokola tipa HDLC, na nivou veze, za različite standardno korišćene protkole, prikazani su na slici 4.7


109

Flagpolje

FCSInformaciono poljeUpravljačko

poljeAdresno

poljeFlagpolje

8 8n promenljivo 16 ili 32 8 8 ili 16

Flagpolje


poljeAdresno

poljeFlagpolje

8 16 promenljivo 16 8 16*

MACupravljanje

LLCupravljanje

DSAPIzvorišna

MACadresa

OdredišnaMAC

adresa

Flagpolje

16 ili 48promenljivo promenljivo 3216 ili 48

Flagpolje


poljeAdresno

poljeFlagpolje

8 16 ili 32 promenljivo 16 ili 32 8 16*

SSAPInformaciono

polje

8 8 16*

Flagpolje

FCSInformaciono poljeAdresno

poljeFlagpolje

8 16 ili 32 promenljivo 16 8

Opšta informacija o

toku upravljanja

Upravljački bitovi

Identifikator virtuelnog puta

Informaciono polje

Zaglavlje o upravljanju greškama

4 8

Identifikator virtuelnog

kanala

16 4 8 384

a) HDLC, LAPB

b) LAPD

c) LLC/MAC

d) LAPF (upravljački)

e) LAPF (jezgro)

f) ATM

* = 16-bitno upravljačko polje (7-bitni brojač sekvence) za I- i S- okvie; 8-bitno za U-okvire

Slika 4.7 Formati upravljačkih okvira na nivou veze


110

Primer

Analiziraćemo jedan konkretan primer koji se odnosi na prenos podataka u dupleks vezi za SDLC protokol (varijanta HDLC protokola).

Na slici 4.8 prikazane su komande koje podržava SDLC protokol.

kom

anda

odzi

v

formatbinarna

konfiguracija akronim

U000 P/F 0011

100 F 0111

011 F 0011

000 P 0111000 F 0111

100 P/F 0011

010 P 0011000 F 1111

111 F 1111110 P/F 0111

010 F 0011

111 P/F 0011001 P 0011101 P/F 1111

S

I

UI

RIM

CFGRBCN

FRMR

SNRM

DMDISCUA

SIM

RDXIDUP

TEST

Nr P/F 1010

Nr P/F 0101

Nr P/F 0001 RR

RNR

REJ

Nr P/F Ns 0 I

X

XX

XXX

XXXX

XXXX

XXXX

X

XXXXXX

XXX

XXXXX

X

XXX

X

X X

X

X

X

X

rese

tuje

Nr i

Ns

zabr

ana

I-pol

ja

potv

rda

okvi

ra d

o N

r-1

Definisanje karakteristika

Nenabrojiva komanda ili odgovor koja(i) sadrži informaciju

Neophodna je inicijalizacija: očekuje se SIMPostavljanje inicijalizacioni mod

Postavi normalni odzivni mod, predaj se samo kao odziv na komandu

Ova stanica je u modu raskidanjaNe predaj ili primaj informacijuPotvrda za nenabrojive komande SNRM, DISC i SIM

Primljen je neodgovarajući okvir (mora da se primi SNRM, DISC i SIM )

Signalizira gubitak ulazaSadrži funkcijski deskriptor u informacijskom polju

Ova stanica želi da se diskonektujeIdentifikacija u informacionom poljuOpcioni odziv ako P bit nije 'on'Test oblik u informacionom polju

Spreman za prijem

Nije spreman za prijem

Predaja ili retransmisija, počevši od okvira Nr

Sekvencirani I-okvir

Slika 4.8 Komande SDLC protokola Napomena: U-nenabrojiv, S-supervizorski, I-informacioni

Na slici 4.9 prikazan je scenario dogadjaja koji važi za razmenu podataka izmedju stanica A i B.


111

BA

B, RR-P(0)

B, RIM-F

B, SIM-P

B, UA-F

B, SNRM-P

B, UA-F

B, RR-P(0)

B, I(0) P(0)B, I(0) F(0)

B, I(1) P(0)

B, I(2) P(0)B, I(1) F(2)

B, I(3) P(1)

B, I(2) F(3)

B, RR- P(3)

B, RR-F(4)

B, I(4) P(3)

B, I(5) P(3)

B, I(6) P(3)

B, I(7) P(3)

B, I(0) P(3)

B, RNR-F(0)

B, RR- P(3)

B, RR-F(4)

B, I(0) P(3)

B, I(1) P(3)

B, I(2) P(3)

B, RR-F(3)

Sek

unda

rna

stan

ica

je z

auze

ta

Seku

ndar

na s

tani

ca p

osta

je u

ključe

na; p

rimar

na I

seku

ndar

na s

tani

ca

razm

enju

ju b

rojiv

e ok

vire

(fra

me-

ove)

A proziva B

B zahteva inicijalizaciju

A postavlja B u inicijalizacioni mod

B potvrdjuje

B potvrdjuje

A postavlja B u mod odgovora. Nr I Ns brojači su resetovani na 0

A proziva B za prenos

Dupleks razmena brojivih I-okvira (frame-ova)

A šalje okvir 1

A šalje okvir 2. B potvrdjuje okvire 0-1 I šalje okvir 1

A potvrdjuje okvir 0 i šalje okvir 3

B potvrdjuje okvir 2 i šalje okvir 2

A potvrdjuje okvire 1-2

B potvrdjuje okvir 3. (B ostajeu NRM.)

A šalje brojive I-okvire

A proziva B

A postaje zauzet, ali potvrdjuje okvire 4-7

A pita da li je B još uvek zuzeta

B može ponovo da prima I očekuje okvir 0A šalje okvir 0 ponovoA nastavlja slanje sa okvirom 1 A nastavlja prozivku I-okvira

B potvrdjuje okvire 0-2(B ostaje u NRM)

Primarna stanica

Sekundarna stanica

nastavak na sledećoj stranici


112

B, SNRM-P

B, RR-P(0)

B, UA-F

B, RNR-P(3)

B, RR- P(3)

B, RR- P(4)

B, RR- P(5)

Prim

arna

sta

nica

je z

auze

ta A proziva B

B šalje nabrojive I-okvire

A postavlja B u inicijalizacioni mod

B potvrdjuje

B zaustavlja slanjeA postaje zauzeta, ali potvrdjuje okvire 0-2

A proziva B

B šalje okvir 4

A utvrdjuje CRC grešku na okviru 4. (pasivni istek vremena za detekciju)

A proziva B, potvrdjuje okvir 3B šalje okvir 4 ponovo

A potvrdjuje okvir 4( B ostaje u NRM.)

B odbacuje okvir

A šalje okvir sa nedefinisanim upravljačkim C poljem B, XXX- P

B, SNRM- P

B, RR- P(6)

B, I(0) P(5)

B, I(1) P(2)

B, I(0) P(0)

B, RR- P(0)

B, I(1) P(5)

B, I(0) F(0)

B, FRMR- F

B, I(4) F(0)

B, I(3) F(0)

B, I(2) F(0)

B, I(1) F(0)

B, I(0) F(0)

B, UA-F

B, I(4) F(0)

B, I(4) F(0)

B, I(3) F(0)

B, RR-F(0)

B, I(3) F(0)

B, I(2) F(0)

B, I(1) F(0)

B, REJ- F(0)

B, I(5) F(0)

B, RR- F(2)

Neo

dgov

araj

uća

kom

anda

Gre

ška

u br

ojan

ju o

kvira

u d

uple

ks

razm

eni

(CRC greška)

(CRC greška)

B ponovo šalje okvir 3

B potvrdjuje(B ostaje u NRM.)

A proziva B radi prenosa

B šalje nabrojive I-okvire

Dupleks razmena nabrojivih I-okvira(A koristi duge nego B)

B prima okvir 0 sa CRC greškom

A-ov okvir 1 je van brojčanog redosleda. B očekuje okvir 0. A šalje okvir 0 ponovo i potvrdjuje okvir 0-4)

B šalje konačan I-okvirA ponovo šalje okvir 1A potvrdjuje okvir 5 i proziva B za potvrdu

B potvrdjuje(B ostaje u NRM.)

Neki od viših nivoa protokola kod A procesira status koji je podnešen od strane B preko FRMR odziva

Slika 4.9 Scenario dogadjaja kod razmene podataka izmedju staniza A i B


113

4.6. Dodatak A: Nivo 3 kod paketne komutacije

Najveći broj računara šalje podatke u burst-ovima umesto konstantnom brzinom. Nasuprot prenosu telefonskih signala u ovom slučaju nije imperativ ostvariti kratko vreme propagacije. Prednost deobe podataka na pakete je ta što drugi računari mogu u time sharing-u slati podatke po istoj vezi izmedju istih PSE-ova. Veza izmedju dva korisnika se uspostavlja na sledeći način.

Inicijalno se šalje specijalni call request. Call-request u sebi sadrži NUA (Network User Address) odredišta i izvorišta, kao i jedinstveni referentni broj nazvan LCN (Logical Channel Number). LCN i link po kome paket dolazi beleže (pamte) se u PSE. PSE zatim zamenjuje stari LCN broj sa novim brojem i prosledjuje paket ka izlaznom linku u smeru odredišnog DTE-a. Ovaj proces se ponavlja sve dok call request paket ne stigne do svog odredišta. Tada ako usvojimo da je call prihvaćen, odgovarajući response paket se vraća pozivnom DTE-u. Nakon ovog trenutka izmedju dva DTE-a kažemo da egzistira virtuelno kolo. Svim narednim paketima koji su u vezi sa call request dodeljuje im se isti LCN, a paketi se usmeravaju (rutiraju) preko istog kanala.

Svaki PSE u mreži sadrži svoju ruting tabelu.Ilustracije radi, ruting tabela za PSE sa slike A.1 prikazana je na slici A2.

PSElink A

link Elink D

link Clink B

Slika A1 Linkovi PSE-a

Ulazni link u PSE Izlazni link iz PSE

Link LCN Link LCN

A 1 B 1

A 2 C 4

A 3 B 5

A 4 D 3

Slika A2 Tipična ruting tabela

Ruting tabela se u principu realizuje kao obična tabela preslikavanja (look-up table). Sa slike A2 se može videti da paket primljen sa linka A preko LCN3 se šalje ka linku B sa novim LCN 5. Na ovaj način inteligencija rutiranja se čuva u PSE, a ne u poruci kao što je to bio slučaj kod datagram sistema. Uvek kada PSE primi call-request on odredjuje tekuće najbolje dostupni put, a može i da menja svoju ruting tabelu kako bi se prilagodio novom call-request-u. Ovakvo kolo se naziva virtuelno-kolo jer kod njega svaki paket sa istim LCN-om prolazi kroz isti put. Naglasimo da su virtuelna kola bidirekciona. Format call-request paketa prikazan je na slici A3.


114

okteti 8 7 6 5 4 3 2 1 1 GFI LCGN 2 LCN 3 0 0 0 0 PTI 1 0 1 1 4 Co_DTE_Adr_L Co_DTE_Adr_L 5 DTE adresa 0 0 0 0 6 FL 7 Fa CUD

Slika A3 Format Call-request paketa Napomena: GFI - general format identifier; LCGN - logical channel group number; LCN - logical channel number; PTI - packet type identifier; Co_DTE_Adr_L - Calling DTE address length; Ca_DTE_Adr_L - Called DTE address length, FL - facility length; Fa - facilities; CUD - Call user data.

• Zaglavlje (čine ga prva tri okteta) zajedničko je za sve pakete.

• Oktet 1 sadrži identifikator opšteg formata koji, izmedju ostalog, ukazuje na broj ARQ sekvence koja može biti po modulu - 8 ili po modulu - 128. Ovaj oktet sadrži takodje broj logičke - kanalne- grupe. Ovaj broj ujkazuje na tip call-a. Postoje ukupno sledeća četiri tipa call-a:

permanentno virtuelno kolo (PVC)

komutirano virtuelno kolo (SVC) kod koga razlikujemo tri pod-tipa:

samo - ulazni SVC,

dvo-smerni SVC i

samo-izlazni SVC.

Kod odredjenih zemalja, kakva je recimo Engleska, za svaku fizičku X.25 vezu postoji po osam logičkih kanalnih grupa.

Grupa Tip

0,1 PVC

2,3 SVC samo-ulazni call

4,5 SVC dvo-smerni call

6,7 SVC samo-izlazni call

• Oktet 2 sadrži samo LCN. LCN menja vrednost kako paket prolazi preko (svakog) PSE-a.

• Oktet 3 predstavlja identifikator tipa paketa, koji specificira funkciju svakog paketa shodno slici A4.


115

Tip paketa oktet

From DCE to DTE From DTE to DCE 8 7 6 5 4 3 2 1

Call setup and clearing

Incoming call Call request 0 0 0 0 1 0 1 1

Call connected Call accepted 0 0 0 0 1 1 1 1

Clear indication Clear request 0 0 0 1 0 0 1 1

DCE clear confirmation DTE clear confirmation 0 0 0 1 0 1 1 1

Data and interrupt

DCE data DTE data X X X X X X X 0

DCE interrupt DTE interrupt 0 0 1 0 0 0 1 1

DCE interr confirmation DTE interr confirmation 0 0 1 0 0 1 1 1

Flow control and reset

DCE RR (modulo-8) DTE RR (modulo-8) X X X 0 0 0 0 1

DCE RR (modulo-128)1 DTE RR (modulo-128)1 0 0 0 0 0 0 0 1

DCE RNR (modulo-8) DTE RNR (modulo-8) X X X 0 0 1 0 1

DCE RR (modulo-128) 1 DTE RR (modulo-128)1 0 0 0 0 0 1 0 1

DTE REJ (modulo-8) X X X 0 1 0 0 1

DTEREJ (modulo-128)1 0 0 0 0 1 0 0 1

Reset indication Reset request 0 0 0 1 1 0 1 1

DCE reset confirmation DTE reset confirmation 0 0 0 1 1 1 1 1

Restart

Restart indication Restart request 1 1 1 1 1 0 1 1

DCE restart confirm. DTE restart confirm. 1 1 1 1 1 1 1 1

Diagnostic

Diagnostic1 1 1 1 1 0 0 0 1

Registration

Registration request 1 1 1 1 0 0 1 1

Registration confirm. 1 1 1 1 0 1 1 1

Slika A4. Identifikator tipa paketa kod X.25

Kao što se vidi sa slike A4, za call-request paket PTI ima vrednost 0000 1011. Kada paket sa ovim PTI-om pristigne do PSEW-a, analizira se informacija u polju podataka, a nakon toga se bira put. U toku izbora linka call-request paketu se dodeljuje slobodni logički-kanal. Novi LCN se nalazi u oktetu 2.

1 nije neophodno dostupan na svaku mrežu Napomena: bit koji je označen sa ’X’ može biti postavljen ili na 0 ili na 1


116

Oktet 4 specificira broj adresnih cifara (dužina) adrese pozvanog i pozivnog DTE-a

Oktet 5 specificira adrese pozivnog i pozvanog DTE-a. Granice adresnog polja menjaju se na nivou okteta

Oktet 6 (ako se usvoji da se samo po jedan oktet koristi za pozivne i pozvane DTE adrese), ovaj oktet odredjuje dužinu mogućnosti u oktetima koji se dodatno koriste

Oktet 7 - ukazuje na mogućnosti koje se dodatno koriste

Konačno, onaj ko je izdao call request paket može da pridruži tom paketu do 16 okteta korisničkih podataka, na primer, identifikacija na nivou-korisnika za potrebe login.

4.6.1. Prenos podataka

Nakon što je virtuelno-kolo uspostavljeno, moguće je slati podatke. Sa ciljem da se obavi prenos, u PTI oktetu 3 postavlja se sada bit pozicije 1 na 0. Ostali deo okteta 3 karakterišu polja redosledni broj predajnog paketa, P(S), i prijemnog paketa P(R). Redosledni brojevi se koriste radi regulisanja toka prenosa paketa pomoću tehnike nazvane flow-control. Svaki poslati paket se numeriše 3-bitnim brojem (po modulu-8), P(S). Imajući u vidu da je sistem bidirekcioni, prijemnik poruke P(R) obezbedjuje identifikaciju primljenih paketa. Vrednost P(R) se postavlja na redosledni broj paketa koji se očekuje kao naredni. Na primer, ako je zadnji paket bio uspešno primljen a imao je vrednost P(S)=4, tada se P(R) postavlja na 5, tj. na broj koji se očekuje kao naredni.

Format paketa podataka prikazan je na slici A5.

8 1234567Okteti

1

2

3

General format identifier Logical channel group number

Q D 0 1

Logical channel number

P(R) M P(S) 0

User data

Slika A5 Format paketa podataka

General format identifier (GFI) sadrži Q i D bitove. Q-bit je bit-kvalifikator podataka jer, kod X.25 paketa-tipa-podaci, omogućena je predaja dva nivoa podataka. Obično se ovaj bit kod X.25 ne koristi. D - bit predstavlja potvrdu o prosledjivanju (delivery confirmation) a koristi se za potvrdu prijema izmedju krajnjih DTE-ova, a ne izmedju izvornog DTE-a i lokalnog DCE-a. U oktetu 3 koristi se dodatni bir M (more bit) koji, kada se postavi, koristi se da ukaže prijemnom DTE-u da je obim podataka duži od onog koji se može smestiti u jedan X. 25 paket. Tako na primer, ako poruku čine tri paketa tada je M=1 kod prvog i drugog paketa, a M=0 kod trećeg.

Ako se podaci šalju samo u jednom smeru recimo od PSE A ka PSE B tada će PSE B poslati return flow control paket tipa RR (Reciever Ready), RNR (Receiver Not Ready), ili REJ (Reject). Format RR paketa je prikazan na slici A6.


117

8 1234567Okteti

1

2

3

General format identifier Logical channel group number

0 0 0 1

Logical channel number

P(R) 0 100

Slika A6 Format RR paketa


118

4.7. Dodatak B: Manipulisanja kod pojave grešaka u prenosu

U toku prenosa podataka kroz medijum, prvenstveno zbog karakteristika medijuma, dolazi do

promene predatih podataka na različite načine. Naime, signali koji se primaju na udaljenoj strani razlikuju se od onih koji su predati štetne karakteristike medijuma nazivaju se prenosne nesavršenosti (transmission impairments) i one često smanjuju efikasnost prenosa. Tri glavne nesavršenosti su šum, izobličenja i slabljenje. Za slučaj kada su podaci binarni javljaju se greške koje transformišu binarne nule u jedinice i obratno. Da bi premostili efekte ovih nesavršenosti neophodno je uvesti odredjene oblike kontrole grešaka.

Prvi korak u bilo kom postupku kontrole grešaka sastoji se u detekciji prisustva greške na prijemnom kraju. Detekcija (i korekcija) greške postiže se korišćenjem kanalnog kodiranja (channel coding). Kanalno kodiranje predstavlja proces kodiranja podataka pre predaje preko komunikacionog kanala tako da ako se u toku prenosa jave greške moguće ih je detektovati, a po mogućstvu i izvršiti njihovu korekciju nakon što se podaci prihvate na prijemnoj strani. Sa ciljem da se ostvari detekcija/korekcija grešaka neophodno je da na prijemnoj strani budemo u stanju da identifikujemo odredjene oblike kao ispravne, a druge kao pogrešne. Da bi povećali broj identificirajućih bit oblika na prijemnom kraju iznad minimalnog praga za prezentaciju podataka, neophodno je uvesti dodatne bitove, poznati kao redudantni bitovi, koji se pridužuju podacima ili informacionim bitovima pre predaje. Različiti tipovi kodiranja su dostupni projektantima za korišćenje kod kanalnog kodiranja, ali najčešće se koriste linearni blok kodovi (linear block codes). Kod ovih kodova podaci se predaju kao blokovi fiksnih dužina. Pre predaje podatak se tretira kao binarni broj, a nakon toga nad grupom informacionih bitova se uvodi odredjena forma linearnog matematičkog procesa tako da se generišu dodatni redundantni bitovi koji su poznati kao bitovi-provere (check bits). Bitovi provere prenose se zajedno sa informacionim bitovima, a uobičajeno se pridružuju na kraju bloka. Na prijemnom kraju, da bi se odredilo da li se ili nije javila greška, koristi se sličan matematički proces kao onaj na predajnoj strani. Tipično matematički procesi uključuju operacije sabiranje i deljenje.

Važna grupa kodova za korekciju-grešaka su Hamming-ovi kôdovi. (Ozbiljno ograničenje Hamming-ovih kôdova je to što kada se koriste blokovi velikih dužina, kakvi su podaci u komunikacijama, tada proces kodiranja i dekodiranja postaje suviše složeno. Kola za detekciju grešaka se mogu učiniti jednostavnijim ako se matematička struktura koda učini složenijom - zvuči paradoksalno, ali je tačno.

Ciklični kôd je onaj kôd kod koga se sve novodobijene kôdne reči dobijaju ako se prethodne (izvorne) kôdne reči rotiraju. Ciklične kôdne reči se obično definišu kao jedinstvena kôdna reč koja se izražava kao polinom, poznat kao generator polinom. Na primer, ciklični kôd, koji se koristi kod ITU-T X.25 protokola, ima generator polinom 1xxx 51216 +++ , gde je 2x = , s obzirom da je kôd binarni. Najveći stepen generator polinoma se naziva stepen (degree) i uvek je jednak broju bitova provere u kodu).

Nakon detekcije prisustva grešaka, koriste se sledeće dve strategije za njihovu korekciju:

a) forward error control - na prijemnom kraju sprovodi se proces izračunavanja sa ciljem da se izvrši korekcija greške

b) feedback error control - predajniku se vraća poruka koja ukazuje da se javila greška i zahteva se od njega ponovo da pošalje poruku.

Kod računarskih komunikacija najčešće se koristi proces retransmisije podataka poznat kao ARQ (Automatic Repeat Request). Postoje tri tipa ARQ i to stop-and-wait, go-back-n i selective-repeat.


119

1. Stop-and-wait ARQ

Alternativno ime za ovu tehniku je idle RQ. To je u suštini najjednostavniji ARQ. Ova metoda obezbedjuje da se svaki predati blok podataka, ili okvira, korektno primi pre nego što se počne sa slanjem narednog bloka. Na prijemnoj strani vrši se provera podataka radi greške. Za slučaj da greška ne postoji predajniku se šalje nazad potvrda tipa ACK (acknowledgement). Za slučaj da se detektuje greška na prijemnoj strani vraća se predajniku negativna - potvrda NAK (negative acknoledgement). S obzirom da su pojave greške moguće i u toku prenosa ACK i NAK signala oni se takodje proveravaju na greške. Zbog toga prenos novog okvira može da počne samo ako su prethodni okvir i odgovarajuići ACK primljeni bez greške. Često puta, dešava se u toku prenosa da se poruka iz odredjenih razloga izgubi. Da bi izašli na kraj sa ovakvim eventualnim situacijama predajnik mora ponovo da šalje okvir ako se za njega ne primi potvrda (pozitivna ili negativna) u okviru specificifranog vremenskog perioda. Specificirani vremenski period obično se naziva timeout interval. Konačno, okvir može biti primljen korektno, ali se može izgubiti povratni ACK. U ovoj situaciji predajnik šalje isti okvir po drugi put. Ovaj problem se može efikasno rešiti numerisanjem okvira i izbacivanjem korektno primljenih duplikata na prijemnoj strani.

I pored toga što stop-and-wait ARQ tehnika nudi jednostavnu implementaciju ARQ sistema ona je veoma neefikasna sa aspekta prenosa jer zahteva dodatno vreme za potvrdjivanje svakog okvira.

2. Go-back-n-ARQ

Ako je procenat greške u prenosu relativno mali tada se efikasnost veze može poboljšati kontinualnom predajom većeg broja okvira bez da se čeka neposredna potvrda. Ova strategija, poznata kao go-back-n-ARQ, standardno se koristi kod većeg broja protokola kakvi su HDLC. Broj go-back-n ukazuje na to koliko će se okvira poslati bez da se zahteva povratna potvrda o tome da li su oni korektno primljeni ili nisu.

Okvir i + n ne može se predati sve dok se ne potvrdi okvir i. Na slici B1 prikazan je jedan tipičan prenos okvira kod go-back-4 ARQ sistema kada je veza tipa potpuni-dupleks.


120

ACK 0

NAK 0

ACK 1

ACK 4ACK 3ACK 2

ACK 5

0

7 5

4

3

2

1

4

3

2

1

03

2

1

6

5

4

3

2

1

6

4

Stanica koja šalje Stanica koja prima

Broj frame-ova

Čeka na ACK

Otkazani Frame-ovi

Retransmisija

Detektovana greška

Slika B1 Prenos okvira kod go-back-n

Uočimo da predajna stanica predaje četiri okvira (numerisani kao 0,1,2,3) bez da primi potvrdu. Nakon toga sledi kratak zastoj pre prijema prvog ACK koji sadrži broj zadnjeg korektno primljenog okvira (u ovom slučaju je to 0). I pored toga što se potvrda vraća trenutno nakon korektnog prijema okvira 0, kašnjenje u prenosu označava da ona nije pristigla na predajnoj strani sve dok se okvir 3 ne preda.

Ako sada usvojimo da se javila greška u toku prenosa okvira 1, prijemna stanica će odgovoriti sa NAK 0, ukazujući da je detektovana greška i da je zadnji korektno primljen okvir bio okvir 0. Predajna stanica se sada vraća-nazad (go-back) i ponovo šalje okvir nakon zadnjeg primljenog okvira, što je za konkretan slučaj okvir 1. U medjuvremenu je prijemna stanica primila okvire 2,3 i 4, koji, s obzirom da nisu potvrdjeni, moraju da se izbace.

U slučaju da na dalje ne postoji greška, predajna stanica produžava sa predajom okvira 2, 3, 4, 5,... sve dok se ACK signali vraćaju nazad.

Go-back-n strategija omogućava efikasan prenos okvira bez ugradnje velikog memorijskog bafera na prijemnoj strani sve dok su brzine prenosa podataka male. Na žalost, ako se u toku prenosa jave greške tada okviri koji su već bili primljeni kao korektni treba ponovo da se retransmituju zajedno sa onim okvirima kod kojih se javila greška.

Ako je na prijemnoj strani raspoloživ bafer tada ima puno razloga da se koristi odredjena forma selektivne strategije retransmisije koja će biti efikasnija od go-back-n kada su u pitanju greške.

3. Selective-repeat ARQ

Kod selective-repeat ARQ retransmituju se samo oni okviri koji generišu NAK. I pored toga što ova strategija izgleda efikasnija od go-back-n, ona zahteva veliku memoriju na predajnoj strani za pamćenje svih okvira (u slučaju pojave greške) koji su predati, a nisu potvrdjeni. Kod ovog sistema go-back broj se i dalje koristi radi odredjivanja broja predatih okvira bez prijema potvrde. Selective-repeat ARQ do skoro, prvenstveno zbog visoke cene memorije, nije bila tako široko prihvaćena strategija. Ali


121

smanjenjem cena memorijskih čipova, u zadnje vreme, ona postaje jako atraktivna, jer potencijalno nudi veću efikasnost kod prenosa, u slučaju prisustva visokog procenta grešaka.


122

4.8. Dodatak C: Sinhrona predaja

C.1 Uvod Kao što smo već ranije naglasili, postoje dva načina predaje informacije: asinhroni i sinhroni. O

asinhronom načinu prenosa podataka (koristi se kod start-stop protokola) već smo govorili. Globalno posmatrano postoje dva sinhorna načina predaje informacije, a to su :

• karakter orijentisani

• bit orijentisani

Kod oba načina predaje podataka sinhronizacija u radu izmedju predajnika i prijemnika postiže se na nivou bita.

C.2 Sinhronizacija na nivou bita

Start i stop bitovi koji su tipični za definisanje početka i kraja prenosa podatka kod asinhornog prenosa ne koriste se kod sinhronog prenosa. Umesto toga svaki okvir se predaje kao neprekidni niz binarnih cifara. Prijemnik nakon toga dobija (i održava) sinhronizaciju na nivou bita na jedan od sledeća dva (tri) načina:

(a) tajming informacija o taktu ugradjena je u predajni signal. Na suprotnom kraju prijemnik izdvaja takt iz dolažećeg signala.

(b) kao i kod asinhronog prenosa prijemnik ima ugradjeno lokalni oscilator koji se održava u sinhronizmu sa prijemnim signalom pomoću sklopa koji se naziva DPLL (Digital Phase-Lock-Loop). DPLL koristi iz prijemnog signala bit prelaze sa 01 → ili 10 → da bi, za prihvatljivo duži period, održavao sinhronizam na nivou taktovanja bitova.

(c) hibridne metode predstavljaju kombinaciju jedne i druge tehnike i sreću se veoma često. Na slici C.1 prikazani su principi rada triju pomenutih šema koje se koriste za sinhronizaciju takta na prijemnom kraju kod sinhronog prenosa.

Takt uključen u kodirani signal

Lokalni taktPISO

...

TxD RxD

Kolo za izdvajanje

taktaSIPO

...

PrijemnikPredajnik


123

Koder bitova

Lokalni taktPISO

...

TxD RxD

x Nlokalni

takt

SIPO...

PrijemnikPredajnik

DPLL

Dekoder bitova

Koder bitova

Lokalni taktPISO

...

TxD RxD

x Nlokalni

takt

SIPO

...

PrijemnikPredajnik

DPLL

Takt uključen u kodirani signal

Slika C.1. Tehnika za sinhronizaciju oscilatora prijemnika kod sinhronog prenosa; (a) informacija o taktovanju ugradjena je u okviru načina kodiranja signala (clock encoding); (b) DPLL; (c) hibridna šema

C.3 Kodiranje takta i ekstrakcija

Postoje tri načina za ugradjivanje (embedding) informacije o taktovanju u povorku podataka koja se serijski sinhrono prenosi. Sva tri metoda prikazana su na slici C.2.

Kod slike C.2 predajni niz bitova se kodira tako da se binarna jedinica predstavlja pozitivnim impulsom, a binarna nula negativnim impulsom. Ova tehnika se naziva bipolarno kodiranje (bipolar encoding). Svaka bitska ćelija kod bipolarno kodiranog signala sadrži informaciju o taktovanju. Pomoću jednostavnog elektronskog kola, iz primljenog bipolarnog signala, moguće je izdvojiti signal o taktovanju. S obzirom da se kodirani signal vraća na nulti nivo nakon svakog kodiranog bita (pozitivni ili negativni) ovaj tip signala naziva se Return-to-Zero (RZ) signal. Kod bipolarnog kodiranja (slika C.2.a) ) postoje tri različita naponska nivoa ( )V,V0,V −+ . Nasuprot ovom pristupu, kod rešenja prikazanog na slici C.2.b) potrebna su samo dva nivoa. Rezultantni signal je poznat kao Non-Retgurn-to-Zero (NRZ) signal, a šema kodiranja kao fazno ili Mančester kodiranje. Kod ovog rešenja binarna 1 se kodira kao signal nisko-na-visoko, a binarna 0 kao signal visoko-na-nisko. Karakteristično je to da na sredini svake bitske ćelije uvek postoji prelaz tipa 01 → ili 10 → . Ovaj prelaz koristi se od strane kola za ekstrakciju takta sa ciljem da se generiše taktni impuls koji se pojavljuje na sredini druge polovine bitske ćelije. U tom trenutku, prijemni (kodirani) signal se nalazi u stanju visoko (za binarnu 1) ili nisko (za binarnu 0) pa se korektni signal smešta u SIPO (Serial In Parallel Out) pomerački registar (vidi sliku C.1).


124

1 110 0 1 0 1

Takt predajnika, TxC

0

+

-

Bipolarno kodiranje signala, TxD/RxD

Ekstrahovani takt, RxC

Primljeni podaci

Niz bitova koji je prenešen

a)

1 110 0 1 0 1Niz bitova

TxC

Fazno (Manchester) kodiranje signala,

TxD/RxD

Ekstrahovani takt, RxC

Primljeni podaci

b)


125

1 110 0 1 0 1Niz bitova

TxC

Diferencijalno (Manchester)

kodiranje signala, TxD/RxD

Dekodirani (primljeni) podaci

c)

Slika C2. Metodi za kodiranje takta; (a) bipolarni; (b) Mančester; (c) diferencijalni Mančester

Šema sa slike 11 c) naziva se diferencijalno Mančester kodiranje (differential Manchester encoding). Ova šema se razlikuje u odnosu na Mančester kodiranje u sledećem: i pored toga što i dalje postoji (javlja se) prelaz na sredini svake bitske ćelije, prelaz na početku svake bitske ćelije se javlja samo ako je naredni bit kodiran kao 0. Efekat je sledeći: kodirani izlazni signal u zavisnosti od početnog (startnog) nivoa (može biti visoko ili nisko) može da primi jednu od sledeće dve forme. Kao što se vidi sa slike E2 c) jedna forma predstavlja inverziju druge. Ovakav način kodiranja je pogodan za prenos kod veze tipa tačka-ka-tački kada je prenosni medijum upredeni kabl, a za pobudu linije i prijem signala se koriste diferencijalni drajveri i prijemnici (kod ovog rešenja s obzirom da je prenos diferencijalni nije bitno da li su žice na pruijemnom kraju okrenute ili ne. Kod nediferencijalne kôdne šeme, izlaz će biti invertovan, a to rezultira nekorektnom radu). Takt se generiše na kraju svake bitske ćelije, a prelazi u bitskoj ćeliji odredjuju da li se prima bit 1 ili 0.

Obe šeme tipa Mančester kodiranje pripadaju tzv. balansnim kodovima (balanced codes), a to znači da ne postoji jednosmerna vrednost (DC value) u signalu. Razlog ovome je taj što povorku binarnih jedinica (ili nula) uvek prate prelazi, a ne konstantni DC nivo. Nepostojanje DC vrednosti omogućava implementaciju AC sprege na prijemnoj strani koja se izvodi bilo transformatorski ili opto-sprežno.


126

C.4 Digitalni PLL

Jedan od standardnih pristupa kodiranju taktnog impulsa kod bit serijskog prenosa bazira se na ugradnji u prijemniku stabilni taktni generator koji se odrzava u vremenski sinhronizam sa dolazećom povorkom bitova. S obzirom da ne postoje start i stop bitovi koji su u sinhronizmu sa načinom prenosa, neophodno je kodirati informaciju na takav način da u predajnoj poruci uvek postoji dovolja broj bit prelaza ( 01 → ili 10 → ) koji će obezbediti da se prijemni takt često (posmatrano sa aspekta vremena) resinhronizuje.

Jedno od rešenja (generisanja dovoljan broj prelaza) zasniva se na prolazu podataka kroz scrambler koji "randomizira" predajni niz podataka, eliminisanjem kontinualnih nizova jedinica ili nula.

Alternativno, podaci se mogu kodirati na takav način da je u predajnom nizu uvek prisutan dovoljan broj prelaza.

Bit oblik koji se predaje prvo se kodira diferencijalno (vidi sliku E3 a)). Rezultantni signal se kodira u formi koda Non-Return-To-Zero (NRZI). Kod NRZI koda nivo signala (1 ili 0) se ne menja kôd predaje binarne 1, dok binarna 0 uzrokuje promenu. Ovo znaži da će uvek doći do bitske - tranzicije (promene) u dolazećem NRZI kôdiranom signalu, tj. predajnik neće slati kontinualni niz binarnih jedinica. Kao posledica, u rezultantnom talasnom obliku biće prisutan dovoljan broj promena koje će garantovati (obezbediti) da prijemnik podesi svoj takt u sinhronizmu sa dolazećom povorkom impulsa.

Kolo koje se koristi da održava sinhronizam na nivou bita naziva se DPLL (Digital-Phase-Look-Loop) kolo. Kristalom-kontrolisani oscilator (generator takta) koji ima visoko-stabilnu frekvenciju povezan je na DPLL kolo pomoću koga se u malom iznosu menja frekvencija visoko-stabilnog oscilatora. Obično, frekvencija taktnih impulsa je 32 puta viša od bitske brzine prenetih podataka po liniji i koristi se od strane logike DPLL-a da se izdvoje ostali upravljački signali

Usvojimo sada da je dolazeći niz bitova u sinhronizmu sa lokalnim taktom, stanje (1 ili 0) dolazećeg signala sa linije biće uzorkovan (a shodno tome i upisivan u SIPO pomerački registar) na sredini svake bitske ćelije na svaka 32 taktna perioda lokalnog oscilatora izmedju svakog uzorka. Ova situacija prikazana je na slici C3 c).

Sada pretpostavimo da izmedju frekvencija dolazećeg ulaznog niza bitova i lokalnog oscilatora postoji neslaganje, tj drift ili nesinhronizam u radu. Kako je to prikazano na slici C3 d), trenutak uzorkovanja se podešava sada u inkrementima. Ako ne postoje tranzicije na liniji, DPLL će generisati impuls uzorkovanja na svakih 32 taktna perioda u odnosu na prethodni. Uvek kada se detektuje prelaz sa

01 → ili 10 → , vremenski intervali izmedju prethodno generisanog impulsa za uzorkovanje i narednog se odredjuje u saglasnosti sa pozicijom prelaza koja je relativna u odnosu na to gde DPLL smatra da treba da se javi. Da bi se ostvarilo ovo, kao što se vidi sa slike C3 d), svaki bitski interval se deli na pet segmenta (označeni na slici C3 d) kao A, B, C, D i E). Na primer, prelaz u toku segmenta A ukazuje da je zadnji impuls uzorkovanja bio suviše blizu narednog prelaza i zbog toga mora da zakasni. Vremenski period narednog impulsa zbog toga se skraćuje na 30 taktnih perioda. Na sličan način, prelaz koji se javlja u segmentu E ukazuje da se prethodni impuls uzorkovanja javio mnogo ranije u odnosu na prelaz. Prelazi u segmentima B i D su blizu prelaza (tranzicija) koje su očekivane tako da su relativna podešavanja manja ( 1− , i 1+ , respektivno). Konačno, tranzicija u segmentu C se smatra bliskom očekivanoj tranziciji i ne zahteva podešavanje.

Na ovaj način, korišćenjem sukcesivnog podešavanja ostvaruje se da generisani impulsi uzorkovanja budu blizu centra svake bitske ćelije. Praktično, širine svakih od segmenata (u funkciji taktnih perioda) nisu jednake. Spoljni segmetni (A i E) koji su dalje od nominalnog centra, su duži od tri unutrašnja segmenta. Za prikazano kolo, tipično deljenje može biti 10EA == , 4DB == i 1C = . Može se zaključiti da je, u najgorem slučaju, DPLL-u potrebno 10 bit-tranzicija da bi konvergirao ka


127

nominalnom bit centru talasnog oblika: pet-bit perioda grubog podešavanja ( 2) i pet bit perioda finog podešavanja ( 1). Zbog toga, kada se koristi DPLL, uobičajeno je, pre predaje prvog okvira po liniji ili nakon idle perioda izmedju okvira, slati odgovarajući broj karaktera/bajtova kako bi se obezbedio minimum od 10 bit tranzicija. Dva karaktera/bajta, korišćenjem NRZI kodiranja, obezbedjuju 16 tranzicija. Ovim se obezbedjuje da će DPLL geneisati impulse uzorkovanja na nominalnom centru svake bitske ćelije, u trenutku kada se primi početni karakter ili bajt okvira. Nakon što je oscilator ušao u sinhronizam (lock), u toku prijema okvira, potrebna su samo manja podešavanja (korekcije).

1 0 110 011Niz

bitova

NRZ signal

NRZI signal

Either

Or

a)

32 xCLK DPLL Prijemni (pomerački) registar

Bitdekoder

RxC

Primljeni nizbitova, RxD

b)

. . . . . . . . . .

32 takta 32 takta

Stvarni prenos

Primljeni niz bitova, RxD

32 x CLK

Generisani impulsi uzorkovanja (takt), RxC

c)


128

. . . . . . . . . .

32 takta30 takta

31 takta

32 takta

33 takta

34 takta

A EDCB

-2 -1 +1 +20

+-

Lažni prenosi

Mogući stvarni prenosi

32 x CLK

Generisani impulsi

uzorkovanja (takt), RxC

32-2

32+2

32+1

32

32-1

Segmentno/faznotaktno podešavanje

d)

Slika C3. Princip rada DPLL-a; (a) način kodiranja bitova; (b) šema kola; (c) sinfazni rad; (d) podešavanje takta

Analizom slike C3 možemo zaključiti da kod NRZI kôdiranja maksimalna brzina sa kojom kodirani signal menja polaritet iznosi poovina od one koju karakteriše bipolarno ili Mančester kodiranje. Ako je bitski period T, kod NRZI kodiranja maksimalna brzina je 1/T, dok je kod bipolarnog ili Mančester 2/T. Maksimalna brzina naziva se modulaciona brzina (modulation rate). Shodno tome najviša fundamentalna frekventna komponenta za svaku šemu je 1/T i 2/T, respektivno. Ovo znači da za istu brzinu prenosa podataka, bipolarno i Mančester kodiranje zahtevaju dvaput širi propusni opseg u odnosu na NRZI kodirani signal. Ovo ukazuje na sledeću činjenicu: Što je modulaciona brzina veća, potreban je širi propusni opseg.

Efekat ovoga je sledeći: Mančester i diferencijalno Mančester kôdiranje masovno se koriste kod aplikacija kakve su LAN-ovi, dok se kôdiranje kakvo je NRZI najviše koristi kod WAN-ova. LAN-ovi uglavnom rade na nivou jedne zgrade pa zbog toga i koriste kraće kablove za prenos, što znači da i pored toga što koriste velike bitske brzine (10 Mbps i više), u opštem slučaju, slabljenje i širina propusnog opsega ne predstavljaju neki seriozan problem.

Nasuprot tome, kod WAN-ova upredeni kablovi se često koriste pri relativno velikim bitskim brzinama prenosa i to za rastojanja od nekoliko kilometara. Zbog toga se kod ovih rešenja koristi NRZI


129

kôd kod koga se svaki bit prenosi punom širinom impulsa. Neka dodatna rešenja (šeme) kôdiranja koja se koriste kod WAN-ova prikazana su na slici C4. Sva tri rešenja sa slike C4 predstavljaju diferencijalno kodirane signale i koriste veći broj naponskih nivoa za prezentaciju signala. Korišćenje diferencijalnog kodiranja označava da se prikazani signali mogu invertovati ako se izabere početna tačka (trenutak) uzorkovanja sa različitim (suprotnim) polaritetom. Korišćenje većeg broja nivoa sa alternativnim tranzicijama označava da bilo koje greške koje rezultiraju u nedoslednostima redosleda (pojave) alternativnih prelaza mogu se identifikovati. Tri koda prikazana na slici C4 a) koriste tronivovski kôd (+V, 0V, -V) za predstavu povorke bitova. Kod AMI (alternate mark inversion), signal tranzicije se iniciraju binarnom 1 (mark) ulazne povorke bitova. Nedostatak ove šeme je traj što dugi niz binarnih vrednosti 0 neće generisati signal tranzicije. Shodno tome, DPLL koje je sastavni deo kola može da ispadne iz sinhronizacije ako je u predajnoj povorci prisutan dugački niz logičkih 0.

Da bi se uspešno rešio ovaj problem, koristi se veći broj derivata ove šeme. Na primer, kod jedne modifikovane verzije iniciranje signalnih tranzicija se vrši binarnom 0, a ne 1. Napomenimo da se kod bit-orijentisanog prenosa (sinhroni prenos kao kod HDLC) vrši se umetanje 0 u povorci 1. Ovo znači da je signal tranzicija prisutna najmanje na svaku petu bitsku ćeliju, što pri bitskoj brzini od nekoliko stotina kbps, predstavlja sasvim zadovoljavajuće rešenje da DPLL održava sinhronmizaciju na nivou takta. Ovakva rešenja se uglavnom koriste kod ISDN (Integrated Services Digital Network) u Evropi.

Drugi derivat osnovne AMI kôdne šeme se naziva B8ZS (Bipolar With Eight Zeros Substitution). B8ZS je u osnovi isti kao i AMI sa izuzetkom što ako se u povorci detektuju osam nula tada se oni pre predaje kodiraju kao 000VB0VB, gde B predstavlja normalnu (suprotni polaritet) tranziciju dok je V (violation) nedoslednost (istog polariteta). Maksimalan broj bitova 0 koji se može dobiti je 7. Ovo rešenje se često koristi u Severnoj Americi kod mreža za digitalni prenos podataka.

Treća šema (rešenje) koja se često koristi kod mreža za digitalni prenos podataka naziva se HDB3 (high density bipolar). Princip rada je sledeći: Zamenjuje niz od 4 nule sa tri nule iza koje sledi nedoslednost istog polariteta kao i prethodna tranzicija. Tako na primer, prva povorka od 4 nule se zamenjuje sa 000V. Shodno ovom pravilu, prisustvo duge povorke 0 dovodi do pojave DC nivoa u signalu, u slučaju da se svaki niz od 4 nule kodira na isit način. Da bi se izbeglo ovo, kokd dugih povorki 0 kodiranje svakih sukcesivnih 4 nula se menja na B00V, generišući na taj način signal naizmeničnog polariteta.

AMI, B8ZS i HDB3 se nazivaju opštim imenom modulacioni formati. Tehnike kodiranja prikazane na slici E4 b) koriste se kod ISDN-ova koje rade bitskim brzinama od 160 kbps a kao prenosni medijum koriste upredeni kabl dužine nekoliko kilometara. Oba kôda su primeri baud rate reduction code, što znači da se informacija više od jednog bita (2, 3, 4, ...) predstavlja jednim impulsom (single pulse ili time cell). Glavna prednost ovog rešenja je smanjeno preslušavanje koje je posledica smanjenih varijacija amplitude signala izmedju susednih impulsa.

Oba kôda pripadaju klasi mBnL kôdova, što znači da se povorka od m ulaznih bitova predstavlja sa n impulsa pri čemu je svaki impuls predstavljen sa L nivoa, gde je n < m i L > 2. Tako na primer, kod kôda 4B3T - poznatog kao modified monitoring state 43 ili MMS43, vrednost T ukazuje na tri (ternarna) nivoa, koja se predstavljaju simbolima +, -, 0. Prema tome, četiri ulazna bita se predstavljaju sa tri impulsa svaki sa po tri nivoa. Baud-ova brzina je prema tome 3/4, što rezultira baud rate reduction od 1/4.

U toku predaje, tro-simbolni kôdovi za svaku 4-bitnu ulaznu sekvencu biraju se iz jedne od četiri kolone prikazane na slici C5. Uobičajeno kod WAN aplikacija, sa ciljem da se izoluju linijske predajne od prijemne sekcije, koriste se transformatori. To znači da se ne sme zatvoriti kolo DC struje. Zbog toga, DC komponenta predajnog signala treba da je 0, inače će se signal nula na prijemnom kraju menjati (varirati). Ovaj fenomen je poznat kao WC wander (promena-šetanje), i ima za posledicu da prijemnik nekorektno interpretira ulazni signal.


130

Analizom kôdova u različitim kolonama, vidimo da se kombinovana težina svake kôdne reči - a shodno tome i srednja vrednost signala - menja. Na primer, kod kolone 1, kôdna reč 0 - + ima težinu 0 dok kod ++- ima težinu +1. Drugačije kazano, ako se vrši predaja povorke kôdnih reči kod koje su sve težine +1, tada će srednja vrednost signala na prijemnom kraju biti znatno veća od nule. Da bi se eliminisao ovaj efekat kôdovi koji se koriste u svakoj binarnoj sekvenci menjaju se (uzimaju vrednost) čas sa jedne kolone, čas sa druge kolone, tako da srednja vrednost signala uvek teži nuli.

Pridružen svakoj kôdnoj reči je broj kolone (1-4) koji ukazuje na narednu kolonu iz koje se bira sledeća kôdna reč (kôd). Na slici C4. b) prva 4-bitna sekvenca 1011 bira se iz kolone 1 (+ 0 -), pri čemu sledeća je kolona 1. Naredna sekvenca 1001 se bira iz kolone 1 a sekvenca koja sledi iz kolone 2, i td. Analizom slike C5 može se zaključiti da postoji 27 kôdnih reči. S obzirom da postoje samo 16 mogućih ulaznih sekvenci (4 bita), kôd sadrži redundansu koja se može iskoristiti za kontrolu greške u prenosu. Takodje, sadržaj slike C5 je tako odabran da sa proizvoljnom ulaznom sekvencom prosečni propusni opseg kanala bude manji (uži) od onog koji bi bio potreban kada se kodiranje ne bi koristilo.

Drugi kôd sa slike C4 b) poznat je kao 2B1Q, gde Q ukazuje na četvoro-nivovske-impulse (quaternary level pulses) nazvane quats. Svaka 2-bitna ulazna sekvenca predaje se kao jedan impuls sa 4-nivoa. Kao što se vidi sa slike C4 b), četiri nivoa predstavljamo simbolima +3, +1, -1, -3 sa ciljem da ukažu na simetriju oko nule, i ravnomernog (jednakog) razmaka izmedju stanja. Prvi bit u svakom paru binarnih cifara odredjuje znak ( −=+= 0,1 ), dok drugi bit odgovara amplitudi ( 30,11 == ). Kod ovog kôda ne postoji redundantnost, ali je baud-ova brzina (brzina signaliziranja) 1/2 u odnosu na 3/4 kod 4B3T.


131

1 0 111 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0bitovaNiz

V+

0

V−

V+

0

V−

V+

0

V−

V+

0

V−

0 0 0

0 0 0 V V

V

V

V0

0 0

0 0B

B

B

NRZ

AMI

ZS8B

3HDB

a)

bitovaNiz

V+

0

V−

1+

01−

T3B4

Q1B2

3+

3−

01 1 1 01 0 010 01 0 0 1 1 10 10 0 0 10 1 1 01

b)

Slika C4 Alteranativne tgehnike kodiranja signala kod WAN-ova; (a) binarni kodovi; (b) više-nivovski kodovi


132

1 2 3 4

Binary sequence Code Next

col. Code Next col. Code Next

col. Code Next col.

0001 0 - + 1 0 - + 2 0 - + 3 0 - + 4 0111 - 0 + 1 - 0 + 2 - 0 + 3 - 0 + 4 0100 - + 0 1 - + 0 2 - + 0 3 - + 0 4 0010 + - 0 1 + - 0 2 + - 0 3 + - 0 4 1011 + 0 - 1 + 0 - 2 + 0 - 3 + 0 - 4 1110 0 + - 1 0 + - 2 0 + - 3 0 + - 4

1001 + - + 2 + - + 3 + - + 4 - - - 1 0011 0 0 + 2 0 0 + 3 0 0 + 4 - - 0 2 1101 0 + 0 2 0 + 0 3 0 + 0 4 - 0 - 3 1000 + 0 0 2 + 0 0 3 + 0 0 4 0 - - 2 0110 - + + 2 - + + 3 - - + 2 - - + 3 1010 + + - 2 + + - 3 + - - 2 + - - 3 1111 + + 0 3 0 0 - 1 0 0 - 2 0 0 - 3 0000 + 0 + 3 0 - 0 1 0 - 0 2 0 - 0 3 0101 0 + + 3 - 0 0 1 - 0 0 2 - 0 0 3 1100 + + + 4 - + - 1 - + - 2 - + - 3

(Note:the symbol 000 is decoded into the binary sequence 0000.)

Slika C5. Kôdni oblici kod 4B3T

C.5 Hibridne šeme

Sa povećanjem brzine prenosa postoje sve teže da se održi sinhronizacija na nivou bita (takta). I pored toga što se Mančester i DPLL šeme dosta koriste, u eksploataciji se sreću i druge. Jedno tipično takvo rešenje prikazano je na slici C6. Ovo rešenje koristi kombinaciju Mančester kodiranja i DPLL-a. DPLL održava lokalni oscilator u sinhronizmu sa dolazećim prijemnim signalom. Mančester kodrianje obezbedjuje da će se javiti najmanje jedna signalna tranzicija na svaku bitsku ćeliju, a ne na svakih pet kao kod NRZI signala. Na ovaj način sinhronizacija na nivou takta je čvršća i pouzdanija, tako da lokalni (*2) taktni impulsi koji su u sinhronizmu sa dolazećim signalom obezbedjuju pouzdan način detekcije Mančester kodiranog signala. Cena koja se plaća u ovom slučaju predstavlja povećani propusni opseg potreban za Mančester kodiranje u odnosu na NRZI.


133

x 16lokalni takt DPLL Mančester

dekoder

x 2

RxD

RxCx 2 lokalno

sinhronizovani takt

Primljeni (Mančester-kodirani)

signal

a)

RxD

RxC

0 01 1001011

1001 1

Primljeni signal

x 2 lokalni (sinhronizovani)

takt

b)

Slika C6. Sinhonizacija na nivou bita korišćenjem Mančester kodiranja i DPLL: (a) šema kola; (b) talasni oblici

SYN ETXSTXSYN

Smer prenosa

Karakter sinhronizacije Start-of-framekarakter

End-of-framekarakter

Vreme

Okvir sadržaja(štampajući karakteri)

a)


134

Smer prenosa

Vreme

01100000001000010110000101100001011000

SYN SYN SYN

STX Okvir sadržaja

Prijemnik u sinhronizacionom karakteruPrijemnik detektuje

SYN karakter

Prijemnik ulazi u mod ''lovljenja''

b)

SYN ETXDLEDLEDLE STXSYN

Smer prenosa

Start-of-framesekvenca

End-of-framesekvenca

Vreme

Okvir sadržaja(binarni podaci)

----- DLE-----

Dodatna DLE ubacivanja

c)

Slika C7. Karakter orijentisani prenos: (a) format okvira; (b) karakter sinhronizacija; (c) transparentnost podataka (umetanje karaktera (character stuffing))

C.6 Karakter-orijentisani sinhroni prenos

Kao što smo naglasili, postoje dva tipa sinhronih načina prenosa podataka: karakter orijentisani i bit orijentisani. Glavna razlika izmedju ova dva pristupa sastoji se u korišćenoj metodologiji. Kod prve se ostvaruje sinhronizacija na nivou karaktera, a kod druge na nivou okvira.

Karakter orijentisani prenos prvenstveno se koristi za prenos blokova karaktera, kakvi su fajlovi sa ASCII karakterima. Na početku prenosa pre svakog bloka podataka predajnik dodaje dva ili veći broj kontrolnih karaktera nazvani synchronous idle ili SYN karakteri. Ovi kontrolni karakteri imaju dve funkcije. Prvo, omogućavaju prijemniku da postigne bit-sinhronizaciju. Drugo, nakon što je sinhronizacija ostvarena, obezbedjuju prijemniku da počne sa korektnim testiranjem (prihvatanjem) prijemne povorke bitova, tj. prijemnik je u stanju da odredi tačne granice karaktera, tj. da udje u karakter sinhronizacije. Opšti princip rada ove šeme prikazan je na slici C7. Nakon što je prijemnik uhvatio sinhronizaciju na nivou bita kažemo da je upao u poznati režim rada hunt mode.

Više detalja o ovoj problematici biće dato kasnije, tj. u drugim poglavljima.


135

C.7 Bit orijentisani sinhroni prenos

Bit orijentisani sinhroni prenos je tehnika prenosa koja se u skorije vreme sve češće koristi. Kako je to prikazano na slici C.8, postoje tri varijante izvodjenja ove tehnike. One se uglavnom razlikuju u odnosu na to na koji način se signalizira početak i kraj okvira.

Šema sa slike C.8. a) prvenstveno se koristi kod veza tipa tačka-ka-tački. Početak i kraj okvira signaliziraju se jedinstvenim 8-bitnim oblikom nazvan flag-byte ili flag-pattern. Da bi omogućio prijemniku da udje u sinhronizaciju, predajnik šalje niz idle-bajtova (svaki je tipa 0111 1111) koji prethode start-of-frame-flag-u. Da bi se postigla transparentnost na nivou podataka kod ove šeme (treba se osigurati da flag-pattern ne bude prisutan u sadržaju okvira) koristi se tehnika poznata kao zero-bit-insertation ili bit-stuffing. Kolo koje obavlja ovu funkciju locirano je na izlazu PISO registra kod predajnika, a na ulazu u PISO kod prijemnika (vidi sliku C8. a(i.i)).

Šema na slici C8. b) koristi se kod nekih LAN-ova. Da bi se ostvarila sinhronizacija na nivou takta (bita) pre početka prenosa šalje se preamble koju čini povorka binarnih parova 10. Nakon što je prijemnik ušao u sinhronizam, on čeka na start-of-frame bajt koji je oblika 10 10 10 11, zatim sledi fiksno zaglavlje koje sadrži adrese prijemne i predajne stanice. Posle zaglavlja šalju se dva bajta length bytes koji ukazuje na broj bajtova u informacionom polju.

Šema sa slike C8. c) se takodje koristi kod LAN-ova. Početak i kraj okvira signalizira se korišćenjem nestandardnog bit kôdiranog oblika poznat kao bit-encoding-violation. Na primer, ako se koristi Mančester kodiranje, tada umesto da se tranzicija signala javi u centru bitske ćelije, nivo signala ostaje bilo na istom nivou u toku cele periode kao i prethodni bit (J), ili se postavlja na suprotni nivo (K).

Zatvarajući flag

Okvir sadržaja

01111110 01111110

Smer prenosa

01111111010111111101111111

Otvarajućiflag

Linija praznog hoda

(i)

Nula bitubačen

PISO

Nula bitizbrisan

SIPO

......

TxC RxC

Omogući/onemogući

Omogući/onemogući

Predajnik Prijemnik

(ii)


136

01111110110011111011011111001101101111110 −−

Otvarajućiflag

Zatvarajući flag

Okvir sadržaja

Dodatno ubačeni nula bitovi

Smer prenosa

(iii)

a)

101010 10 10101011 Okvir sadržaja

Preambula Start-of-frameograničavač

Zaglavljefiksne dužine

Dužina bajtova

Broj bajtova (okteti)Odredjeno dužinom bajtova

Rep fiksne dužine

Preambula JK0JK000 JK1JK111

Start-of-frameograničavač

Okvir sadržaja End-of-frameograničavač

b)

1 000KJ0KJ0

Manchester kodirana bit sekvenca sa bitom

narušavanja

c)

Slika C8. Bit orijentisani prenos okvira i metodi sinhronizacije: (a) flags; (b) start-of-frame delimiter i indikator dužine okvira; (c) bit violation kodiranje

4. funkcije nivoa vezees.elfak.ni.ac.rs/rmif/prenos-podatak-februar-2011... · prenos podataka-...

Documents