Процесс передачи данных по протоколу HDLC

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет

Кафедра ИТАС

Лабораторная работа

«Процесс передачи данных по протоколу HDLC»

Пермь, 2013

Краткие теоретические сведения

HDLC - протокол высокоуровнего управления каналом передачи данных, является опубликованным ISO стандартом и базовым для построения других протоколов канального уровня (SDLC, LAP, LAPB, LAPD, LAPX и LLC). Он реализует механизм управления потоком посредством непрерывного ARQ (скользящее окно) и имеет необязательные возможности (опции), поддерживающие полудуплексную и полнодуплексную передачу, одноточечную и многоточечную конфигурации, а так же коммутируемые и некоммутируемые каналы.

Существует три типа станций HDLC:

Первичная станция (ведущая) управляет звеном передачи данных (каналом). Несет ответственность за организацию потоков передаваемых данных и восстановление работоспособности звена передачи данных. Эта станция передает кадры команд вторичным станциям, подключенным к каналу. В свою очередь она получает кадры ответа от этих станций. Если канал является многоточечным, главная станция отвечает за поддержку отдельного сеанса связи с каждой станцией, подключенной к каналу.

Вторичная станция (ведомая) работает как зависимая по отношению к первичной станции (ведущей). Она реагирует на команды, получаемые от первичной станции, в виде ответов. Поддерживает только один сеанс, а именно только с первичной станцией. Вторичная станция не отвечает за управление каналом.

Комбинированная станция сочетает в себе одновременно функции первичной и вторичной станции. Передает как команды, так и ответы и получает команды и ответы от другой комбинированной станции, с которой поддерживает сеанс.

Три логических состояния, в которых могут находиться станции в процессе взаимодействия друг с другом.

Состояние логического разъединения (LDS). В этом состоянии станция не может вести передачу или принимать информацию.

Состояние инициализации (IS). Это состояние используется для передачи управления на удаленную вторичную/комбинированную станцию, ее коррекции в случае необходимости, а также для обмена параметрами между удаленными станциями в звене передачи данных, используемыми в состоянии передачи информации.

Состояние передачи информации (ITS). Вторичной, первичной и комбинированным станциям разрешается вести передачу и принимать информацию пользователя. В этом состоянии станция может находиться в режимах NRM, ARM и ABM, которые описаны ниже.

Три режима работы станции в состоянии передачи информации, которые могут устанавливаться и отменяться в любой момент.

Режим нормального ответа (NRM - Normal Response Mode) требует, чтобы прежде, чем начать передачу, вторичная станция получила явное разрешение от первичной.

Режим асинхронного ответа (ARM - Asynchronous Response Mode) позволяет вторичной станции инициировать передачу без получения явного разрешения от первичной станции (обычно, когда канал свободен, - в состоянии покоя

Асинхронный сбалансированный режим (ABM - Asynchronous Balanse Mode) используют комбинированные станции. Комбинированная станция может инициировать передачу без получения предварительного разрешения от другой комбинированной станции. Этот режим обеспечивает двусторонний обмен потоками данных между станциями и является основным (рабочим) и наиболее часто используемым на практике

Три способа конфигурирования канала для обеспечения совместимости взаимодействий между станциями, использующих основные элементы процедур HDLC и способных в процессе работы менять свой статус (первичная, вторичная, комбинированная):

Несбалансированная конфигурация (UN - Unbalanced Normal) - первичная станция отвечает за управление каждой вторичной станцией и за выполнение команд установления режима.

Симметричная конфигурация (UA - Unbalanced Asynchronous) - каждая станция обладает статусом первичной и вторичной, и, следовательно, каждая станция логически рассматривается как две станции: первичная и вторичная. Главная станция передает команды вторичной станции на другом конце канала, и наоборот.

Сбалансированная конфигурация (BA - Balanced Asynchronous) - комбинированные станции имеют равный статус в канале и могут несанкционированно посылать друг другу трафик.

Управление потоком

Переменные состояния станции V(S) и V(R).Окна в принимающем и передающем узлах управляются переменными состояния, которые представляют по сути состояние счетчика. Передающий узел поддерживает переменную состояния посылки V(S). Это порядковый номер следующего по очереди I-кадра, который должен быть передан. Принимающий узел поддерживает переменную состояния приема V(R), которая содержит номер, который, как ожидается, является порядковым номером следующего I-кадра.

Во многих системах для V(S) и V(R) у порядковых номеров в кадре используются числа 0-7. если переменные состояния в результате последовательного увеличения достигли 7, то, начиная с 0, эти числа снова используются. Вследствие повторного использования чисел устройствам станциям не разрешено посылать кадр с порядковым номером, который не был подтвержден. Например, протокол должен дождаться подтверждения кадра с номером 6, прежде чем он опять использует V(S)=6.

Формат кадра HDLC

На канальном уровне используется термин кадр для обозначения независимого объекта данных, передаваемого от одной станции к другой (рис. 1).

Флаг. Все кадры должны начинаться и заканчиваться полями флага "01111110". Станции, подключенные к каналу, постоянно контролируют двоичную последовательность флага. Флаги могут постоянно передаваться по каналу между кадрами HDLC. Для индексации исключительной ситуации в канале могут быть посланы семь подряд идущих единиц. Пятнадцать или большее число единиц поддерживают канал в состоянии покоя. Если принимающая станция обнаружит последовательность битов не являющихся флагом, она тем самым уведомляется о начале кадра, об исключительной (с аварийным завершением) ситуации или ситуации покоя канала.

Рис. 1 - Формат кадра и управляющего поля HDLC

где: N(S) - порядковый номер передаваемого кадра, N(R) - порядковый номер принимаемого кадра, P/F - бит опроса/окончания

Адресное поле определяет первичную или вторичную станции, участвующие в передаче конкретного кадра. Каждой станции присваивается уникальный адрес. В несбалансированной системе адресные поля в командах и ответах содержат адрес вторичной станции. В сбалансированных конфигурациях командный кадр содержит адрес получателя, а кадр ответа содержит адрес передающей станции.

Управляющее поле задает тип команды или ответа, а так же порядковые номера, используемые для отчетности о прохождении данных в канале между первичной и вторичной станциями. Формат и содержание управляющего поля (рис. 1) определяют кадры трех типов: информационные (I), супервизорные (S) и ненумерованные (U).

Информационный формат (I - формат) используется для передачи данных конечных пользователей между двумя станциями.

Супервизорный формат (S - формат) выполняет управляющие функции: подтверждение (квитирование) кадров, запрос на повторную передачу кадров и запрос на временную задержку передачи кадров.

Ненумерованный формат (U - формат) также используется для целей управления: инициализации или разъединения, тестирования, сброса и идентификации станции и т.д

Информационное поле содержит действительные данные пользователя. Информационное поле имеется только в кадре информационного формата.

Поле CRC (контрольная последовательность кадра) используется для обнаружения ошибок передачи между двумя станциями.

Межкадровое временное заполнение сопровождается передачей между кадрами непрерывной последовательности флагов.

Флаги могут быть восьмибитовыми комбинациями, или же может иметь место совмещение последнего 0 предыдущего флага с первым 0 следующего флага. Например, 01111110011111100111111001111110… или 011111101111111011111110.

Управляющее поле HDLC

Управляющее поле (рис. 1) определяет тип кадра и используется для реализации механизма управления потоком между передающей и принимающей станциями.

Действительный формат управляющего поля (информационный, супервизорный или ненумерованный) определяет то, как это поле кодируется или используется. Самым простым форматом является информационный формат. Содержимое управляющего поля для этого формата показано на рис.1. Управляющее поле информационного кадра содержит два порядковых номера Номер N(S) (Порядковый номер посылки) связан с порядковым номером передаваемого кадра. N(R) (Порядковый номер приема) означает порядковый номер следующего кадра, который ожидается принимающей станцией. N(R) выступает в качестве подтверждения предыдущих кадров. Пятый двоичный разряд, бит P/F или бит опроса/окончания принимается во внимание только тогда, когда он установлен в 1

Первичная станция использует бит P для санкционирования передачи кадра статуса от вторичной станции. P также может означать опроc.

Вторичная станция отвечает на бит P кадром данных или состояния с битом F. Бит F может также означать окончание передачи вторичной станцией в режиме нормального ответа (NRM).

Только один бит P (ожидающий ответа в виде F бита) может быть активным в канале в любой момент времени. Если некоторый бит P установлен в 1, он может быть использован в качестве контрольной точки.

Описание команд и ответов

Супервизорный формат показан на рис.1 и предусматривает четыре команды и ответа (RR, RNR, REJ, SREJ).

Функции команд и ответов, используемых супервизорным форматом:

RR (Receive ready - Готов к приему) используется первичной или вторичной станцией для индикации того, что станция готова принять информационный кадр и/или подтвердить (квитировать) ранее принятые кадры с помощью поля N(R).

RNR (Receive not ready - Не готов к приему) используется станцией для индикации состояния занятости. Эта команда уведомляет передающую станцию о том, что принимающая станция не способна принять дополнительные поступающие данные.

REJ (Reject - Неприем) используется для запроса передачи кадров, начиная с кадра, указанного в поле N(R). Подтверждаются все кадры с номерами до N(R) - 1. Кадр REJ может использоваться для реализации метода "Возвращение-на-N" (Go-Back-N).

SREJ (Selective reject - Выборочный неприем) используется станцией для запроса повторной передачи единственного кадра, который определен в поле N(R). Выборочный неприем позволяет реализовать режим выборочного повторения. Как только передан кадр SREJ, следующие кадры принимаются и сохраняются для повторно передаваемого кадра.

Ненумерованные команды и ответы используются для посылки большинства индикаторов команд и ответов. Ненумерованные команды можно разбить на группы в соответствии с выполняемыми функциями:

команды установки режима: SNRM, SARM, SABM, (SNRME, SARME, SABME - для расширенной адресации), SIM, RIM, DISC;

команды передачи информации: UI, UP;

команды восстановления: RSET;

другие команды: XID, TEST, DM, UA, FRMR, RD.

Системные параметры Т1, N2, N1, K и рекомендации по их установке

Таймер Т1 запускается с момента передачи каждого I-кадра () и используется для инициирования повторной передачи кадра, в случае переполнения (истечения) таймера. Срабатывание таймера возможно при потерях или ошибках в кадрах командах или ответах. При выборе периода таймера Т1 необходимо учитывать, запускается ли таймер по началу или по концу кадра. Для правильной работы таймерной процедуры необходимо, чтобы период таймера Т1 был больше, чем максимальное время между передачей некоторого кадра (например, I-кадра с битом P) и приемом соответствующего кадра, возвращаемого в качестве отклика на этот кадр (например, подтверждающий кадр RR с битом F).

Счетчик N2 используется для определения максимального числа повторных передач, выполняемых по переполнении таймера Т1. Переменные Т1 и N2 используются также командами / ответами установления звена, такими, как SABM и UA.

Счетчик N1 - максимальное число битов в I-кадре. Определяет максимальную длину информационных полей.

Размер окна К (иногда обозначают символом W) - максимальное число переданных, но не подтвержденных I-кадров. Это максимальное число последовательно занумерованных I-кадров, которые в любой момент времени станции могут передать без получения подтверждения. Оно не должно быть более 7 при нумерации по модулю 23 (или 127 при нумерации по модулю 27).

Продемонстрировать процесс передачи данных между двумя станциями по протоколу HDLC со следующими параметрами:

Режим работы станций: SABME - расширенный асинхронный сбалансированный режим.

Размер окна - 9;

Ошибка передачи в 7 кадре;

Восстановление после ошибок (исправление ошибок) по методу Возвращение-на-N (Go-Back-N) (контрольная точка).

Обозначения:

А, В - Адрес станции в заголовке кадра. I - Информационный кадр. S=x - Порядковый номер передаваемого кадра х. R=x - Порядковый номер ожидаемого кадра х и подтверждение предыдущих х-1, х-2 и т.д. RR,SNRM,SABM,REJ,SREJ - Команды и ответы. P/F - Бит опроса/окончания установлен в 1.

станция формат поток управление

t: Станция А передает команду Установить асинхронный сбалансированный режим (SABM) с установленным битом Р.

t+1: Станция В отвечает Ненумерованным подтверждением (UA) с установленным битом F.

t+2-10: Станция А передает информационные кадры 0,1,2,3,4,5,6,7,8. Станция В обнаруживает ошибку в кадре 7.

t+11: Станция В возвращает Готов к приему(RR)с новым номером посылки 6 и битом окончания F. Это означает, что станция В снова ожидает приема кадра 6 (и всех кадров, переданных после 6).

t+12-20: Станция А повторно передает кадр 6 и идущие за ним по порядку 7,8,9,10,11,12,13,14 и устанавливает бит Р в качестве контрольной точки.

t+21: Станция В подтверждает кадры 6,7,8,9,10,11,12,13,14 командой Готов к приему (RR) с порядковым номером приема 15 и установленным битом F.

Размещено на Allbest.ru