Lezione 9. Procedure di Controllo di Errore e HDLC. Gianluca Reali

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1 rocedure di Controllo di Errore e HDLC Gianluca Reali

2 Classificazione delle strategie di controllo di errore Codici a correzione di errore Codici a rivelazione di errore

3 rotocolli Stop & Wait f : tempo di x di una trama (s) a : tempo di x di un riscontro (s) p : tempo di elaborazione di una UI (s) : tempo di propagazione (s) C: frequenza di cifra sul link (bit/s) L f :lunghezza di una trama (bit) L a : lunghezza di un riscontro (bit) d: estensione del link (bit) v: velocità di propagazione (m/s) a=/ f : tempo di propagazione normalizzato

4 Ipotesi di assenza di errori Efficienza del protocollo S&W: rotocolli Stop & Wait f a f f a p f

5 rotocolli Stop & Wait Ipotesi di presenza di errori; meccanismo del time-out errore nel riscontro errore nella trama duplicazione a se p a p

6 rotocolli Stop & Wait Ipotesi di presenza di errori p: probabilità di errore di bit : probabilità che una trama non sia trasmessa con successo > probabilità di errore (o perdita) di trama a i : probabilità trasmissione riuscita all i-esimo tentativo N s :numero medio di tentativi di trasmissione per trama L f La p N s i i i iai i i i i i i d d

7 a N se N p a f f s p a f f p a p a f f s f Efficienza del protocollo S&W: rotocolli Stop & Wait

8 rotocolli Continuous ARQ - Numero finito di bit per numerare trame e ACK - Numerazione ciclica - ACK cumulativi - Memoria di ritrasmissione - Memoria di ricezione - Strategie di ritrasmissione a) Go-Back-N (GBN) b) Selective Repeat (SR) ACK i NACK i Ipotesi di assenza di errori

9 rotocolli Continuous ARQ Go-Back-N Selective repeat

10 rotocolli Continuous ARQ Efficienza dei protocolli se a p s f N f N s Caso Selective repeat N s

11 rotocolli Continuous ARQ K K d d K i K ik ik N ik K N i i i i i i i i i i i i i i s i s ) ( ) ( sia K il numero medio di trame consecutive che devono essere ritrasmesse in seguito a un errore Caso Go-Back-N; a N a K K s f f ovvero, Si può assumere per il corretto funzionamento del protocollo che K f

12 Controllo di Flusso a Finestra Generalmente occorre limitare il numero di trame trasmesse consecutivamente senza riscontro per evitare la saturazione del buffer in ricezione. Il controllo di flusso sliding window consiste nello specificare due finestre, una in trasmissione, W s, e una in ricezione, W r W s indica il numero di trame che possono essere trasmesse senza dover attendere i relativi riscontri. W r indica il numero di trame consecutive che possono essere accettate fuori sequenza dal ricevitore.

13 Controllo di Flusso a Finestra trame confermate trame in attesa di conferma trame che possono essere trasmesse trame che non possono ancora essere trasmesse W s trame confermate W r trame attese rame accettate fuori sequenza trame fuori sequenza che non possono essere accettate n GBN n SR n

14 Controllo di Flusso a Finestra La numerazione delle DU è ciclica k bit di numerazione numerazione modulo k W R 7 W 3 bit di numerazione 6 W W R

15 Controllo di Flusso a Finestra Esempio di aggiornamento della finestra in trasmissione Inizio del colloquio L'entità emette la trama L'entità emette la trama L'entità riceve il riscontro della trama L'entità riceve il riscontro della trama Lim. infer. = Lim. super.= Lim. infer. = Lim. super.= Lim. infer. = Lim. super.= Lim. infer. = Lim. super.= Lim. infer. = Lim. super.= 3 L'entità può emettere trame L'entità può emettere trama L'entità non può emettere trame L'entità può emettere trama L'entità può emettere trame

16 Controllo di Flusso a Finestra Esempio di aggiornamento della finestra in ricezione Inizio del colloquio L'entità riceve la trama L'entità riceve le trama e 3 L'entità riceve la trama L'entità riceve le trame e Lim. infer. = Lim. super.= 3 I limiti non sono aggiornati Lim. infer. = Lim. super.= Lim. infer. = Lim. super.= L'entità può ricevere le trame, e L'entità può ricevere le trame, e 3 L'entità può ricevere solo la trama L'entità può ricevere le trame, e L'entità può ricevere le trame,3 e

17 Controllo di Flusso a Finestra W s =4 W s = Si vede che per ottenere la massima utilizzazione del link occorre che Ws f f, ovvero Ws a

18 Controllo di Flusso a Finestra Efficienza dei protocolli Continuous ARQ in presenza del controllo di flusso a finestra scorrevole sia a p In assenza di errori, Ws a W sw s f, Ws a f

19 Controllo di Flusso a Finestra GBN a SR N s,, s s s f f s s sw s N a W N W N a W se In presenza di errori GBN,, se a SR N N a W s s sw s Dove N s è il numero medio di trame trasmesse per riuscire a trasmettere una trama con successo GBN, SR, a a W a W s s

20 Controllo di Flusso a Finestra La ciclicità della numerazione delle trame potrebbe generare ambiguità nella numerazione delle stesse, soprattutto se si usano riscontri cumulativi. er evitare ciò occorre imporre dei limiti all apertura delle finestre. Nel caso Go-Back-N necessariamente W r =. er evitare ambiguità occorre che sia W s N-, con N= b il modulo di numerazione delle trame. Nel caso selective repeat, occorre evitare che la finestra in ricezione, ruotando per aver ricevuto delle trame in sequenza si sovrapponga con quella in trasmissione. Quindi occorre imporre che W s +W r N. La scelta ottimale è la seguente: W s =W r =N/

21 Controllo di Flusso a Finestra

22 Controllo di Flusso a Finestra

23 Efficienza del collegamento Esempio di collegamento terrestre, lunghezza dei riscontri di 48 bit

24 Efficienza del collegamento Esempio di collegamento satellitare, lunghezza dei riscontri di 48 bit

25 Efficienza del collegamento Esempio di collegamento satellitare, BER bassa, riscontri di 48 bit

26 ipi di Stazione: High Level Data Link Control (HDLC) Stazione RIMARIA: Stazione SECONDARIA: Stazione COMBINAA: responsabile del controllo del collegamento operato tramite comandi sotto il controllo della stazione primaria, ed emette risposte combina le funzioni di stazione primaria e secondaria Configurazioni di linea: SBILANCIAA: sono presenti una stazione primaria e una o più secondarie BILANCIAA: sono presenti due stazioni combinate

27 Configurazione Sbilanciata (Master-Slave) slave master Le DU delle stazioni primarie (master) sono dette comandi (command), quelle delle stazioni secondarie (slave) sono dette risposte (response)

28 Struttura delle trame Flag: delimita le trame con la sequenza binaria Address: specifica la stazione secondaria ricevente nel caso di comandi, trasmittente nel caso di risposte (superfluo per configurazioni punto-punto). L indirizzo di tutti simboli è usato per i comandi broadcast FCS: serve per la rivelazione degli errori nella trama Control: specifica il tipo di trama, e la numerazione; può assumere tre diverse configurazioni

29 Struttura del campo di controllo Information Supervisory Unnambered N(s): numero della trama corrente. N(r): numero della trama attesa (riscontro implicito fino alla N(r)-). /F: oll () usato da una stazione primaria per sollecitare una risposta, che sarà indicata con il bit posto a (Final) da parte della stazione secondaria. S-M: specificano la trama

30 Struttura del campo di controllo Formato a 6 bit Information Supervisory

31 rame di Supervisione (S) RR RNR REJ SREJ (Receiver Ready - C/R) riscontro positivo (Receiver Not Ready - C/R) riscontro positivo e dichiarazione di non disponibilità del ricevitore (Reject - C/R) richiesta di ritrasmissione di tutte le DU a partire da N(R) (Selective Reject - C/R) richiesta di ritrasmissione della sola DU N(R) e riscontro fino a N(R)-; non ammessa da LAB e 8.

32 Modi Operazionali Asynchronous Balanced Mode (ABM) Utilizzato in configurazioni punto-punto bilanciate. Il bit /F richiede risposte immediate. Normal Response Mode (NRM) Adatto a linee punto-punto o multipunto sbilanciate, con una stazione primaria e una o più stazioni secondarie. La stazione primaria pone a il bit di /F e abilita la stazione secondaria, che porrà a il bit /F della sua ultima DU. Asynchronous Response Mode (ARM) Adatto a configurazioni sbilanciate. La stazione secondaria non deve aspettare l interrogazione (poll) della primaria.

33 rame non numerate (U) Ci sono 5 bit di tipo M, quindi si possono distinguere 3 DU. Sei trame vengono utilizzate per (ri) inizializzare il collegamento SNRM(E) : Set Normal Response Mode SARM(E) : Set Asynchronous Response Mode SABM(E) : Set Asynchronous Balanced Mode E = numerazione estesa (Extended) Sono sempre DU di tipo comando.

34 DISC UA rame non numerate (U) (Disconnect - C) annuncia che il collegamento viene abbattuto (Unnumbered Acknowledgement R è il riscontro a DU di inizializzazione o di tipo DISC DM (Disconnect Mode - R) viene emessa quando il collegamento non è inizializzato FRMR (FRaMe Reject - R) indica la ricezione di una DU corretta ma non riconosciuta, codifica in 4 bit di dati il motivo del rifiuto UI (Unnumbered Information - C/R) utilizzata per dati in modalità non orientata alla connessione XID (exchange IDentification - C/R) ES (C/R) U (Unumbered oll - C) SIM (Set Initialization Mode - C) RIM (Request Initialization Mode - R)

35 Bit Stuffing er garantire la trasparenza dei dati (configurazioni binarie arbitrarie), occorre che la configurazione binaria usata per i flag non possa ripetersi in campi diversi delle trame. Quindi si inserisce un simbolo dopo una successione di cinque simboli, ad eccezione dei flag. Occorre notare che la presenza di errori potrebbe rendere la tecnica inefficace, causando la divisione di una trama o la fusione di trame successive

36 Esempio di trasferimento ABM Assenza di errori fase di set-up fase di dati Stazioni Combinate (ABM)

37 Esempio di trasferimento ABM resenza di errori Go-Back-N Selective repeat

38 Esempio di trasferimento ABM Esempio di ritrasmissione per timeout Da notare che se il tempo di timeout fosse stato più grande, la trama RR, emessa da B avrebbe riscontrato anche la trama I,, emessa da A, e non ci sarebbe stata la ritrasmissione della stessa (I,,)

39 Esempio di trasferimento NRM