Методы коррекции ошибок в ИС основаны на повторной передаче кадра данных в том случае, если кадр теряется и не доходит до адресата или приемник обнаружил в нем искажение информации
ТЕХНОЛОГИИ ПОВТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ
На канальном уровне используется подмножество протокола HDLC (High-level Data Link Control – высокоуровневая процедура управления каналом), обеспечивающее возможность автоматической передачи в случае возникновения ошибок в линии. Предусмотрен выбор из двух процедур доступа к каналу: LAP (Link Access Procedure – процедура доступа к звену) или LAP-B.
Если кадр правильно принят в точке В, из этой точки посылается обратно в точку А подтверждение (ack); если кадр принят с ошибками, из точки В посылается обратно в точку А отрицательное подтверждение (nak). Поскольку ошибки могут возникать как при передаче из точки В в точку А, так и при передаче из точки А в точку В, ack или nak защищаются с помощью помехоустойчивых кодов.
Начальное совместное состояние А и В есть (0, 0);
когда первый пакет безошибочно принимается, состояние В переходит в 1, давая совместное состояние (0, 1);
когда А примет новое значение НЗ, т. е. 1, А перейдет в состояние 1 и совместным состоянием будет (1, 1).
передача ПН и НЗ по модулю 2
Системы с автоматическим запросом повторной передачи
(ARQ — Automatic Repeat reQuest)
ARQ с параллельным использованием виртуальных каналов
ARQ на n шагов назад
ARQ выборочного повтора
а – восемь уплотненных виртуальных каналов, передающих с остановкой и ожиданием;
б – биты в заголовке для управления ARQ;
в – функционирование уплотненного кaнала при уплотнении двух виртуальных каналов, передающих с остановкой и ожиданием. Кадры, идущие сверху вниз, показывают ПН и номер канала, а кадры, идущие снизу вверх, – НЗ для обоих каналов. Третий кадр, идущий снизу вверх, положительно подтверждает пакет 1 по каналу А.
Недостаток состоит в том, что пакеты поступают из приемного модуля канального уровня на более высокий уровень не обязательно в том порядке, в котором они поступают на передающий модуль.
Протокол на четыре шага назад. Номера ПН показаны для кадров, идущих из А в В, а номера запросов НЗ — в кадрах из В в А. Заметим, что ошибка во втором кадре вынуждает узел А повторно передавать пакет 1 после пакета 4.
Ошибка в обратном кадре, который передает
НЗ = 2, не вызывает осложнений.
Вероятность повторных передач, вызванная длинными кадрами обратного направления, может быть уменьшена путем увеличения n – числа шагов назад. Если кадры имеют длины, которые распределены экспоненциально, с одинаковым распределением в каждом направлении, то вероятность q того, что кадр не получит подтверждения к моменту окончания окна, дается формулой:
q = (1 + n) 2–n.
Повторные передачи, или задержки, возникающие в результате тайм-аутов, появляются в ARQ на n шагов назад по следующим трем причинам:
ошибки при передаче в прямом направлении;
ошибки при передаче в направлении обратной связи;
длина кадров в обратной связи больше, чем в прямом направлении.
Влияние ошибок в прямом направлении. Если n достаточно большое для того, чтобы избежать повторных передач или задержек, вызванных длинными кадрами или ошибками в обратном направлении, и если передающий модуль канального уровня, прежде, чем начать повторную передачу, ждет, когда кончится окно из n пакетов, то большое число пакетов передаются повторно из-за каждой ошибки в прямом направлении. Обычное решение этой проблемы — использовать тайм-ауты.
Простейший такой вариант состоит в том, что если пакет не подтверждается в течение фиксированного тайм-аута после передачи, то он передается повторно.
В более сложном варианте в передающем модуле канального уровня известны задержки обработки и время распространения, и можно определить, какой обратный кадр должен доставить подтверждение для данного пакета; можно возвращаться назад, если этот кадр не содержит ошибок, а подтверждение не доставил.
Метод скользящего окна более сложен в реализации, чем метод с простоями, так как передатчик должен хранить в буфере все кадры, на которые пока не получены положительные квитанции. Кроме того, требуется отслеживать несколько параметров алгоритма: размер окна n, номер кадра, на который получена квитанция, номер кадра, который еще можно передать до получения новой квитанции.
Некоторые методы используют отрицательные квитанции. Отрицательные квитанции бывают двух типов - групповые и избирательные. Групповая квитанция содержит номер кадра, начиная с которого нужно повторить передачу всех кадров, отправленных передатчиком в сеть. Избирательная отрицательная квитанция требует повторной передачи только одного кадра.
АЛГОРИТМ ПЕРЕДАЧИ С ИЗБИРАТЕЛЬНЫМ ПОВТОРОМ
для узла А повтор пакетов, как только становится ясно, что предыдущая передача содержала ошибки;
если в узле А обнаруживаются одновременно многократные ошибки, они передаются в порядке номеров их пакетов;
если нет запроса на повторную передачу из узла А, продолжают передаваться новые пакеты до ymin + n – 1;
при достижении этого предела узел А может сделать тайм-аут или сразу вернуться назад к ymin для того, чтобы последовательно передавать неподтвержденные пакеты.
Объем памяти, необходимый для хранения данных, без большого вреда может быть уменьшен до n – β (где β – среднее число кадров в интервале, равном времени передачи туда и обратно), так как всякий раз когда имеет место возвращение назад от ymin + п – 1, из узла А в течение времени передачи туда и обратно могут не посылать новые пакеты с номерами, большими чем ymin + п – 1; в это время из этого узла могли бы повторно передаваться еще неподтвержденные пакеты с номерами от ymin + п – β до ymin + п – 1. Это означает, что в узле В нет необходимости хранить эти пакеты. Значение п может также быть уменьшено без увеличения вероятности возвращения назад; это делается путем повторной передачи пакета несколько раз подряд, если предыдущая передача содержала ошибки.
Под эффективностью операции в общем случае понимается степень соответствия реального (фактического или ожидаемого) результата операции требуемому, или, иными словами, это степень достижения цели операции. Мерой степени соответствия реального результата операции требуемому является показатель эффективности операции.
При рассмотрении функционирования корпоративной сети под операцией понимается процесс обмена данными. Цель операции - передача данных от отправителя к получателю с заданной достоверностью за минимально возможное время. Показатель эффективности обмена данными включает частные показатели достоверности и времени передачи данных.
Вероятности ошибочного и правильного приема единичного элемента (Р0 и Р0 пр) фактически являются характеристиками дискретного канала связи, вероятности Рош п и Рпр п являются характеристиками корпоративной сети в целом, так как они определяются не только характером и интенсивностью помех в канале связи, видом и скоростью модуляции, но и способом защиты от ошибок в системе
Для оценки эффективности функционирования корпоративной сети в качестве показателя эффективности целесообразно использовать показатель функциональной эффективности:
требуемая вероятность достижения цели в определенных условиях внешней среды и при определенном уровне влияния внутренних случайных факторов;
затраты, которые необходимо произвести в указанных условиях для достижения цели с требуемой вероятностью.
Δ
Затраты, необходимые для обеспечения безошибочной доставки пакета, определяются вводимой избыточностью. в качестве показателя вводимой избыточности может выступать коэффициент избыточности γ – величина, обратная скорости передачи R, которая при фиксированной пропускной способности С измеряется числом бит информации, содержащихся в одном символе сообщения:
где
где tд – время доставки пакета, h – число информационных разрядов пакета.
Затраты, необходимые для обеспечения безошибочной доставки пакета, определяются вводимой избыточностью. в качестве показателя вводимой избыточности может выступать коэффициент избыточности γ – величина, обратная скорости передачи R, которая при фиксированной пропускной способности С измеряется числом бит информации, содержащихся в одном символе сообщения:
где
где tд – время доставки пакета, h – число информационных разрядов пакета.
В этом случае выбор оптимальной стратегии функционирования корпоративной сети u* из множества допустимых стратегий U целесообразно осуществлять по критерию наибольшего среднего результата, т.е.
где
Показатель и критерий эффективности корпоративной сети позволяют получить численные значения, характеризующие скорость достоверной передачи данных корпоративной сети и произвести сравнение и выбор наиболее эффективной стратегии повышения достоверности.
Наиболее простой моделью процесса возникновения ошибок в канале передачи данных является модель, основанная на предположении, что ошибки в канале равновероятны и взаимонезависимы - модель дискретного симметричного канала. Для ДСК вероятность правильной передачи (отсутствия ошибок) в последовательности из n бит равна
Для повышения достоверности при передаче пакетов по каналу передачи данных применяются различные способы защиты от ошибок, наиболее распространенным способом является применение циклических кодов, причем, как правило, они используются в режиме обнаружения ошибок.
Циклические коды позволяют обнаруживать всевозможные комбинации ошибок кратности до r включительно
всевозможных более длинных комбинаций ошибок, где r – число обнаруживаемых ошибок
При использовании помехоустойчивых кодов в режиме обнаружения ошибок возможны следующие варианты:
S1 – передача пакета;
S2 – пакет передан без ошибок;
S3 – ошибка в полученном пакете обнаружена помехоустойчивым кодом на приемной стороне;
S4 – ошибка в полученном пакете не обнаружена помехоустойчивым кодом на приемной стороне.
При использовании циклических кодов в режиме обнаружения ошибок вероятность обнаружения ошибки равна вероятности того, что произойдет любая возможная комбинация ошибок от 1 до r плюс вероятность того, что произойдет любая возможная комбинация ошибок от r до n с весовым коэффициентом К
Вероятность не обнаружения ошибки
Время передачи пакета по каналу равно
где n – длина пакета, бит,
С – пропускная способность канала, бит/с.
Время задержки распространения бита по каналу равно
где L – длина линии связи, м;
Vp – скорость распространения сигнала в среде, м/с.
для КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ, использующих циклические коды в режиме обнаружения ошибок (стратегия u1) значение показателя эффективности определяется
где h – число информационных разрядов кадра,
n – длина кадра,
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
P0 – вероятность ошибки в канале
где h – число информационных разрядов кадра,
n – длина пакета,
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
t – число исправляемых ошибок,
P0 – вероятность ошибки в канале
Для корпоративной сети без обратной связи при исправлении t-кратной ошибки циклическим кодом (стратегия u2) значение показателя эффективности определяется
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и непрерывной передачей кадров «Возвращение-на-N» значение показателя эффективности определяется
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и непрерывной передачей кадров «Возвращение-на-N» значение показателя эффективности определяется
где n – длина I-кадра,
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
r – число обнаруживаемых ошибок,
P0 – вероятность ошибки в канале,
s – длина S-кадра.
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и непрерывной передачей кадров «Возвращение-на-N» значение показателя эффективности определяется
Способ управления обменом данными с решающей обратной связью и положительным квитированием. В этом случае кадр передается до получения S-кадра квитанции, но не более N раз.
Вероятность правильной доставки кадра
где P0 – вероятность ошибки в канале,
n – длина I-кадра,
r – число обнаруживаемых ошибок,
N – максимальное число повторов.
Максимальное число повторов N, необходимое для обеспечения условия
где Ртр – требуемая вероятность доставки пакета;
РI оо – вероятность обнаружения ошибки в пакете;
РI пр – вероятность правильной передачи пакета с одной посылки;
– ближайшее целое число, большее или равное х.
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и положительной квитанцией значение показателя эффективности определяется
где h – число информационных разрядов кадра,
n – длина I-кадра,
s – длина S-кадра,
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
r – число обнаруживаемых ошибок,
P0 – вероятность ошибки в канале,
N – максимальное число повторов
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и положительной квитанцией значение показателя эффективности определяется
где Φ(х) – функция Лапласа от аргумента х.
Для корпоративной сети, использующих циклические коды в режиме обнаружения ошибок, значение показателя эффективности определяется
где h – число информационных разрядов кадра;
n – длина кадра данных;
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
Рп – вероятность возникновения пакета ошибок;
mln – математическое ожидание длины пакета ошибок;
σln – среднеквадратическое отклонение длины пакета ошибок.
Вероятность правильного приема или исправления ошибки в данном случае есть вероятность случайного события, состоящего в том, что длина безошибочного A интервала примет значение, не превышающее n – t
где Φ(х) – функция Лапласа от аргумента х.
Для корпоративной сети без обратной связи при исправлении t-кратной ошибки циклическим кодом значение показателя эффективности
где h – число информационных разрядов кадра;
n – длина пакета данных;
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
Рп – вероятность возникновения пакета ошибок;
mln – математическое ожидание длины пакета ошибок;
σln – среднеквадратическое отклонение длины пакета ошибок,
t – число исправляемых ошибок.
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и непрерывной передачей кадров «Возвращение-на-N»
где h – число информационных разрядов кадра;
n – длина I-кадра,
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
Рп – вероятность возникновения пакета ошибок;
mln – математическое ожидание длины пакета ошибок;
σln – среднеквадратическое отклонение длины пакета ошибок,
r – обнаруживающая способность кода,
s – длина S-кадра.
Для корпоративной сети с решающей обратной связью и положительной квитанцией кадров значение показателя эффективности определяется
где h – число информационных разрядов кадра;
n – длина I-кадра, s – длина S-кадра,
C – пропускная способность канала,
L – длина линии связи,
Vp – скорость распространения сигнала в среде,
r – исправляющая способность кода,
Рп – вероятность возникновения пакета ошибок;
mln – математическое ожидание длины пакета ошибок;
σln – среднеквадратическое отклонение длины пакета ошибок,
N – максимальное число повторов
Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть