Đang tải... (xem toàn văn)
Automatic repeat request(Yêu cầu lặp lại tự động) là một nhóm các giao thức kiểm soát lỗi để truyền dữ liệu qua mạng truyền thông nhiễu hoặc không đáng tin cậy. Các giao thức này nằm trong Lớp liên kết dữ liệu và trong Lớp truyền tải của mô hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection). Chúng được đặt tên như vậy vì chúng cung cấp khả năng truyền lại tự động các khung bị hỏng hoặc bị mất trong quá trình truyền. ARQ còn được gọi là Xác nhận Tích cực với Truyền lại (PAR). ARQ được sử dụng để cung cấp các đường truyền đáng tin cậy qua các dịch vụ lớp trên không đáng tin cậy. Chúng thường được sử dụng trong giao tiếp Hệ thống Toàn cầu cho Di động (GSM).
Mục Lục CHƯƠNG Giới thiệu chung Automatic repeat request 1.1Khái niệm 1.2Nguyên tắc làm việc 1.3Các loại giao thức ARQ CHƯƠNG Giao thức Selective Repeat .5 2.1Khái nhiệm 2.2Định nghĩa 2.3Nguyên tắc làm việc 2.4Nguyên tắc hoạt động 2.5Tính chế hoạt động 2.6Sơ đồ thuật toán chế .12 2.7Một số ý .16 2.8Hiệu 16 2.9So sánh với Giao thức Go-Back-N 17 CHƯƠNG Mô chương trình Giao thức Selective Repeat matlap 20 3.1Mơ chương trình 20 3.2Đầu chương trình 21 Mục lục hình ảnh CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AUTOMATIC REPEAT REQUEST 1.1 Khái niệm Automatic repeat request(Yêu cầu lặp lại tự động) nhóm giao thức kiểm soát lỗi để truyền liệu qua mạng truyền thông nhiễu không đáng tin cậy Các giao thức nằm Lớp liên kết liệu Lớp truyền tải mơ hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection) Chúng đặt tên chúng cung cấp khả truyền lại tự động khung bị hỏng bị trình truyền ARQ cịn gọi Xác nhận Tích cực với Truyền lại (PAR) ARQ sử dụng để cung cấp đường truyền đáng tin cậy qua dịch vụ lớp không đáng tin cậy Chúng thường sử dụng giao tiếp Hệ thống Toàn cầu cho Di động (GSM) 1.2 Nguyên tắc làm việc Trong giao thức này, người nhận gửi lại thông báo xác nhận cho người gửi nhận khung xác Nếu người gửi khơng nhận thông báo khung truyền trước khoảng thời gian xác định, tức thời gian chờ xảy ra, người gửi hiểu khung bị hỏng bị trình truyền Vì vậy, người gửi truyền lại khung Quá trình lặp lại khung xác truyền 1.3 Các loại giao thức ARQ Có ba giao thức ARQ lớp liên kết liệu: hình 1-3 Phân loại giao thức ARQ Stop–and–Wait ARQ (Dừng chờ) cung cấp truyền liệu chiều với chế kiểm sốt luồng kiểm sốt lỗi, thích hợp cho kênh nhiễu Người gửi giữ khung gửi Sau đó, đợi khoảng thời gian hữu hạn để nhận thông báo xác nhận tích cực từ người nhận Nếu hẹn hết hạn, khung truyền lại Nếu nhận xác nhận tích cực khung gửi Go–Back–N ARQ (quay lại)cung cấp cho việc gửi nhiều khung hình trước nhận xác nhận cho khung hình Nó sử dụng khái niệm cửa sổ trượt, cịn gọi giao thức cửa sổ trượt Các khung hình đánh số số lượng khung hình hữu hạn gửi Nếu xác nhận khung không nhận khoảng thời gian, tất khung khung truyền lại Selective Repeat ARQ (Lặp lại có chọn lọc ) Giao thức cung cấp việc gửi nhiều khung trước nhận xác nhận cho khung Tuy nhiên, khung bị lỗi bị truyền lại, khung tốt nhận lưu vào đệm CHƯƠNG GIAO THỨC SELECTIVE REPEAT 2.1 Khái nhiệm GIAO THỨC SELECTIVE REPEAT gọi ARQ lặp lại có chọn lọc (Automatic Repeat reQuest), giao thức lớp liên kết liệu sử dụng phương pháp cửa sổ trượt để phân phối khung liệu cách đáng tin cậy Trong giao thức này, khung bị lỗi bị truyền lại, khung tốt nhận lưu vào đệm Giao thức Lặp lại Chọn lọc sử dụng hai cửa sổ có kích thước nhau; cửa sổ nhận lưu trữ khung mà người nhận nhận cửa sổ gửi lưu khung gửi Kích thước thường nửa số thứ tự tối đa khung Thông thường, số lượng khung hình tối đa gửi phụ thuộc vào kích thước cửa sổ gửi Nó sử dụng giao thức để gửi nhận đơn vị thông báo, sử dụng giao thức để gửi đơn vị thông báo chia nhỏ Khi sử dụng làm giao thức để gửi thơng điệp , q trình gửi tiếp tục gửi số khung định kích thước cửa sổ sau khung Không giống Go-Back-N ARQ , trình nhận tiếp tục chấp nhận xác nhận khung gửi sau lỗi ban đầu; trường hợp chung giao thức cửa sổ trượt với kích thước cửa sổ truyền nhận lớn Giao thức (SRP) hầu hết giống với giao thức GBN, ngoại trừ việc đệm sử dụng người nhận người gửi, người trì cửa sổ có kích thước SRP hoạt động tốt liên kết không đáng tin cậy Bởi trường hợp này, việc truyền lại có xu hướng xảy thường xuyên hơn, việc truyền lại khung có chọn lọc hiệu việc truyền lại tất chúng SRP yêu cầu liên kết song công đầy đủ thừa nhận ngược tiến hành 2.2 Định nghĩa Lặp lại chọn lọc giao thức cửa sổ trượt phát sửa lỗi xảy lớp datalink Giao thức lặp lại chọn lọc truyền lại khung bị hỏng Trong giao thức lặp lại có chọn lọc, khung truyền lại nhận ngồi chuỗi Giao thức lặp lại chọn lọc thực hành động sau Người nhận có khả xếp khung theo trình tự thích hợp, nhận khung truyền lại có trình tự nằm ngồi trật tự khung nhận Người gửi phải có khả tìm kiếm khung mà NAK nhận Người nhận phải chứa đệm để lưu trữ tất khung nhận trước khung truyền lại xếp đặt theo trình tự thích hợp Số ACK, số NAK, đề cập đến khung bị bị hỏng Nó địi hỏi kích thước cửa sổ so với giao thức go-back-n Khung bị hư hỏng Nếu người nhận nhận khung bị hỏng, gửi NAK cho khung mà phát lỗi hư hỏng Số NAK, go-back-n thừa nhận khung lỗi nhận trước khung Người nhận tiếp tục nhận khung chờ khung bị hỏng thay Các khung nhận sau khung bị hỏng không xác nhận khung bị hỏng thay Mất khung Như giao thức lặp lại có chọn lọc, khung nhận theo thứ tự chúng xếp để trì chuỗi thích hợp khung Trong xếp, số khung bị bỏ qua, người nhận nhận khung bị gửi NAK cho khung cho người gửi Sau nhận NAK cho khung bị mất, người gửi tìm kiếm khung cửa sổ truyền lại khung Nếu khung truyền cuối bị người nhận không phản hồi im lặng thừa nhận tiêu cực cho người gửi Mất công nhận Nếu người gửi không nhận ACK ACK bị bị hỏng đường truyền Người gửi chờ thời gian hết hết thời gian, người gửi gửi lại tất khung mà chưa nhận ACK Người gửi xác định ACK với trợ giúp hẹn 2.3 Nguyên tắc làm việc Giao thức Lặp lại có chọn lọc yêu cầu bên gửi bên nhận có khả lưu trữ liệu vào đệm Bên nhận nhận frame khơng trình tự lưu lại sau gửi báo lỗi NAK để bên phát phát lại gói tin bị lỗi tương ứng bên phát có khả lưu trữ gói gửi theo trình tự, phát lại có u cầu Giao thức Lặp lại có chọn lọc cung cấp cho việc gửi nhiều khung tùy thuộc vào tính khả dụng khung cửa sổ gửi, không nhận xác nhận cho khung thời gian tạm thời Số lượng khung hình tối đa gửi phụ thuộc vào kích thước cửa sổ gửi Máy thu ghi lại số thứ tự khung sớm khơng xác khơng nhận Sau đó, lấp đầy cửa sổ nhận khung mà nhận Nó gửi số thứ tự khung bị thiếu với khung báo nhận Người gửi tiếp tục gửi khung cửa sổ gửi Sau khi, gửi tất khung cửa sổ, truyền lại khung có số thứ tự cung cấp xác nhận Sau đó, tiếp tục gửi khung khác 2.4 Nguyên tắc hoạt động chế phát lại có lựa chọn (selective repeat ARQ) dựa phương pháp cửa sổ trượt Phía phát phép phát tối đa W khung thơng tin (kích thước cửa sổ) trước nhận báo nhận Điểm khác biệt selective repeat Go-back-N nằm cách hai phương thức xử lý khung thông tin bị lỗi Với trường hợp selective repeat, phía phát thực phát lại khung thông tin bị lỗi mà không cần phát lại tất khung khác sau khung lỗi khung khơng bị sai Cơ chế giúp tăng hiệu sử dụng đường truyền so với chế Go-back-N hình 2-4 Nguyên tắc hoạt động selective repeat 2.5 Tính chế hoạt động Tính năng: Windows người nhận (Ws) = Windows người nhận (Wr) Kích thước cửa sổ phải nhỏ nửa số thứ tự giao thức SR Điều để tránh gói nhận dạng khơng xác Nếu kích thước cửa sổ lớn nửa không gian số thứ tự, ACK bị mất, người gửi gửi gói tin mà người nhận tin truyền lại Người gửi truyền gói miễn số chúng W tất gói chưa đóng gói Người gửi truyền lại gói chưa ACK sau thời gian chờ - Hoặc theo NAK NAK sử dụng ACK người nhận tất gói tin xác Người nhận lưu trữ gói tin xác chúng phân phối theo thứ tự lên lớp cao Trong ARQ lặp lại có chọn lọc, kích thước cửa sổ người gửi người nhận tối đa phải nửa ^ m hình 2-5 Người gửi truyền lại khung mà NAK nhận Cơ chế hoạt động: Kích thước cửa sổ người gửi ln giống với kích thước cửa sổ người nhận o Kích thước cửa sổ người gửi tăng lên số mức tối đa xác định trước o Kích thước cửa sổ người gửi = Kích thước cửa sổ người nhận Để tránh thông tin sai trường hợp gói bị rơi o Kích thước tất nhiên lớn không giao thức trở thành Dừng Chờ ARQ o Nếu n bit có sẵn cho số thứ tự, : o Kích thước cửa sổ người gửi = Kích thước cửa sổ người nhận = n / = n-1 Chỉ sử dụng xác nhận độc lập o Bộ thu nhận khung cách độc lập o Khi người nhận nhận khung từ người gửi, gửi xác nhận Không chấp nhận khung bị hỏng không âm thầm loại bỏ chúng o Nếu máy thu nhận khung bị hỏng, khơng âm thầm loại bỏ khung o Người nhận xử lý tình cách hiệu cách gửi xác nhận tiêu cực (NACK) o Xác nhận tiêu cực cho phép truyền lại sớm khung bị hỏng o Nó tránh việc chờ đợi hết thời gian chờ phía người gửi để truyền lại khung hình Chấp nhận khung không theo thứ tự o Xem xét máy thu nhận khung có số thứ tự khơng phải thứ mà máy thu mong đợi o Sau đó, khơng loại bỏ khung mà chấp nhận giữ cửa sổ Giao thức yêu cầu phân loại phía người nhận Cửa sổ người nhận thực dạng danh sách liên kết Khi người nhận nhận khung mới, đặt khung vào cuối danh sách liên kết Khi khung nhận không theo thứ tự, máy thu thực việc xếp 10 Sắp xếp xếp khung theo thứ tự Giao thức yêu cầu tìm kiếm phía người gửi o Người nhận khơng từ chối khung đơn hàng o Người nhận chấp nhận khung không theo thứ tự xếp chúng sau o Vì vậy, có khung bị thiếu phải gửi người gửi o Để gửi khung bị thiếu, người gửi thực tìm kiếm tìm khung bị thiếu o Sau đó, người gửi lặp lại khung cách có chọn lọc o Do đó, khung chọn lặp lại tồn cửa sổ o Đó lý sao, giao thức đặt tên “ Giao thức lặp lại có chọn lọc ” Giao thức dẫn đến việc truyền lại khung bị sau hết thời gian chờ o Xem xét khung gửi đến người nhận bị đường o Sau đó, truyền lại sau hết thời gian chờ cho khung phía người gửi SENDER RECEIVER hình 2-5 Cơ chế hoạt động giao thức SELECTIVE REPEAT 11 2.6 Sơ đồ thuật toán chế Để làm rõ chế phát lại có chọn lọc SRP ta xây dựng thuật tốn điều khiển cho bên phát bên nhận hình 2-6 sơ đồ thuật toán Cơ chế xử lý bên nhận bên gửi đặt vòng lặp vô hạn, đợi kiện diễn sử lý yêu càu theo kiện Với bên gửi, cần xử lý loại kiện: tới từ lớp network, lớp physical kiện time-out Cụ thể ta có loại kiện: NwLayerReq, FrameArrival, Timeout Cịn bên nhận có nguồn kiện tới từ lớp Physical với hai loại kiện: FrameArrival CkSumError Các rẽ nhánh của sơ đồ thuật tốn trường hợp gặp chế SRP 12 hình 2-6 Sơ đồ thuật tốn bên phát Ở bên phát • Nhánh thứ nhất, có yêu cầu gửi từ lơp network bên phát tạo frame, lưu vào đệm gửi frame đi, đồng thời bật timer tương ứng với thứ tự frame lên • Nhánh thứ hai, nhận frame truyền tới từ lớp physical Lúc rẽ nhánh hai trường hợp khác: tin nhận NAK nằm cửa sổ gửi gửi lại frame với số thứ tự tương ứng; nhận frame ACK có số thứ tự nằm cửa sổ gửi xóa bỏ đệm tất frame gửi dịch vị trí cửa sổ 13 • Nhánh thứ ba, nhận timeout Bên phát gửi lại frame đệm với số thứ tự time-out khởi động lại timer cho frame Lưu ý trường hợp có ưu tiên xử lý thấp hai trường hợp cịn lại • Nhánh thứ tư, kích thước đệm vượt giới hạn, tức chệnh lệch cạnh cạnh cửa sổ lớn kích thước cửa sổ Lúc đệm đầy lưu thêm frame cần báo cho lớp network khơng tiếp tục gửi liệu xuống 14 hình 2-6 Sơ đồ thuật tốn bên nhận Ở bên nhận • Nhánh thứ tương ứng với kiện có frame gửi tới không gặp lỗi Lúc bên nhận kiểm tra xem frame nhận có thứ tự hay khơng • Nếu frame khơng thứ tự tức frame Rn trước gửi bị gói, tiếp tục kiểm tra xem báo lỗi cho Rn gửi chưa qua biến NakSent Nếu chưa có báo lỗi gửi gửi NAK frame cho Rn Sau tiếp tục kiểm tra xem frame nhận có nằm cửa sổ nhận khơng, có lưu vào đệm, trở vịng lặp đợi kiện • Nếu frame nhận thứ tự tức Rn = Sn frame thực lưu vào đệm Bước kiểm tra bit trạng thái đệm Đi từ Rn tới vị trí cuối đệm bit đưa liệu tương ứng từ đệm lên lớp network Vòng lặp gặp bit dừng việc kiểm tra đệm, lúc giá trị cửa cạnh cửa sổ dịch lên số lượng packet liệu đưa tới lớp network 15 2.7 Một số ý Do phía phát thực phát lại khung bị lỗi, khung đến phía thu khơng theo thứ tự phát phía phát Phía thu phải có khả xử lý khung thơng tin khơng theo thứ tự Do khung thông tin phải đưa lên lớp theo thứ tự nên phía thu phải có đệm để lưu tạm khung thông tin chờ khung bị lỗi phát lại Phía phát phải thực báo nhận cho tất khung thơng tin mà nhận Các khung thông tin không báo nhận khoảng thời gian time-out tương ứng coi bị lỗi Trong trường hợp phía thu nhận khung thơng tin sai, phía thu gửi NAK để báo lỗi yêu cầu truyền lại khung (selective reject) 2.8 Hiệu Kích thước cửa sổ người gửi W s = N Kích thước cửa sổ thu W r = N Hiệu = N / (1 + 2a) Trong a = Trễ truyền / Trễ truyền Bộ đệm = N + N Số thứ tự = N (phía người gửi) + N (Phía người nhận) khung bị hỏng bị nghi ngờ truyền lại, đó, phải áp dụng thêm logic để phân loại, đó, phức tạp 16 2.9 So sánh với Giao thức Go-Back-N Giao thức Go-Back-N Giao thức lặp lại chọn lọc nhà cung cấp giao thức cửa sổ trượt Giao thức cửa sổ trượt chủ yếu giao thức kiểm sốt lỗi, tức phương pháp phát lỗi sửa lỗi Sự khác biệt giao thức goback-n giao thức lặp lại có chọn lọc giao thức go-back-n mạng truyền tải lại khung nằm sau khung bị hỏng bị Giao thức lặp lại có chọn lọc người dùng khác truyền lại khung hình bị hỏng bị Rất nhiều khơng gian bị lãng phí giao thức Go Back N tỷ lệ lỗi mức cao Băng thơng tiêu thụ Giao thức lặp lại chọn lọc tỷ lệ lỗi nhỏ máy phát máy thu Việc thực giao thức lặp lại có chọn lọc trở nên phức tạp giá trị khác vào tranh chấp Mặt khác, việc áp dụng giao thức Go Back N đơn giản khơng có hoạt động diễn Khơng có u cầu xếp s khác tồn giao thức Go Back N người nhận xếp tất ghi phải trì quy trình mà tuân theo, giao thức lặp lại có chọn lọc Giao thức sử dụng nhiều tồn thiết bị giao thức Go Back N cũ nhiều thời gian Mặt khác, giao thức lặp lại có chọn lọc làm cho việc triển khai phức tạp phù hợp với mục đích phân tích 17 BẢNG SO SÁNH HAI GIAO THỨC CƠ SỞ CỦA SỰ KHÁC BIỆT GO-BACK-N Selective Repeat protocol Truyền lại Giao thức Go-Back-N truyền lại khung bị hỏng bị lỗi Giao thức lặp lại có chọn lọc truyền lại khung bị hỏng bị hỏng Trong giao thức Go-back-N, cần có Trong giao thức lặp lại, hoàn toàn Cần phân phân loại khung phía bên nhận khơng cần phân loại bên gửi bên loại để trì trình tự khung thích nhận hợp Trong giao thức Go-Back-N, người Trong giao thức lặp lại có chọn lọc, nhận lưu trữ khung nhận sau thu không lưu trữ khung Lưu trữ gặp khung bị hỏng đệm, nhận sau gặp khung bị khung hình khung bị hỏng gửi hỏng, khung bị hỏng lại người gửi truyền lại Trong giao thức Go-Back-N, có tương Trong giao thức lặp lại có chọn lọc, Lãng phí đối lãng phí băng thơng so có nhiều lãng phí băng thơng, băng thơng sánh với giao thức lặp lại có chọn lọc trường hợp có tỷ lệ lỗi cao trong việc truyền lại khung q trình truyền Kích thước cửa sổ trượt Loại xác nhận Giao thức Go-Back-N có cửa sổ trượt có kích thước nhỏ (N + 1) / Trong giao thức Go-Back-N, kiểu xác nhận tích lũy Sự phức tạp Giao thức Go-Back-N phức tạp chút bao gồm lơgic, chiến Giao thức lặp lại chọn lọc không phức lược chức khác khơng có tạp theo cách tất giao thức Giao thức lặp lại có chọn lọc có cửa sổ trượt N-1 Trong giao thức lặp lại có chọn lọc, kiểu xác nhận riêng lẻ 18 Ưu nhược điểm giao thức SELECTIVE REPEAT Ưu điểm • Ít truyền lại • Sử dụng băng thơng tương đối bị lãng phí việc truyền lại Nhược điển •Phức tạp người gửi người nhận •Mỗi khung phải thừa nhận riêng lẻ (khơng có xác nhận tích lũy) • Người nhận nhận khung ngồi trình tự • Việc thực giao thức lặp lại có chọn lọc trở nên phức tạp giá trị khác vào tranh chấp • Giao thức lặp lại có chọn lọc làm cho việc triển khai phức tạp phù hợp với mục đích phân tích 19 CHƯƠNG MƠ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH GIAO THỨC SELECTIVE REPEAT TRÊN MATLAP 3.1 Mơ chương trình Viết code để thực chạy chương trình: %while(b==1) clc; m=input('Enter the total no of frames:'); n=input('Enter the window size:'); t=input('Enter the length of frames:'); disp(sprintf('\n')); while(m~=0) if(m