通信工程師傳輸與接入鏈路操作過程

1．鏈路操作過程
數據鏈路層的操作分為三個階段：鏈路建立、信息傳輸和鏈路斷開。

1) 鏈路建立
DTE通過發(fā)送連續(xù)的標志(F)來表示它能夠建立數據鏈路。
原則上DTE或DCE都可以啟動數據鏈路的建立，但通常是由DTE啟動的。在開始數據鏈路建立之前，DCE或DTE都應當啟動鏈路斷開過程，以確保雙方處于同一階段。DCE還能主動發(fā)起DM響應幀，要求DTE啟動鏈路建立過程。
以DTE發(fā)起過程為例。如圖7.8所示，DTE通過向DCE發(fā)送置異步平衡方式(SABM)命令啟動數據鏈路建立過程，DCE接收到后，如果認為它能夠進入信息傳送階段，將向DTE回送一個UA響應幀，數據鏈路建立成功； DCE接收到后，如果它認為不能進入信息傳送階段，它將向DTE回送一個DM響應幀，數據鏈路未建立。

為了區(qū)分DCE主動發(fā)送的要求DTE啟動建鏈的DM幀和作為對DTE發(fā)來的SABM的否定證實的DM幀，一般要求SABM命令幀置P=1，DCE的響應幀UA或DM的F bit為1。這樣根據收到DM的F bit是否為1即可知道其含義，從而做出不同的處理。
2) 信息傳輸
當鏈路建立之后，就進入信息傳輸階段，在DTE和DCE之間交換I幀和S幀。雙方都可以通過I幀開始發(fā)送用戶數據，幀的序號從0開始。I幀的N(S)和N(R)字段是用于支持流量控制和差錯控制的序號。LAPB在發(fā)送I幀序列時，會按順序對它們編號，并將序號放在N(S)中，這些編號以8還是128為模，取決于使用的是3 bit序號還是7 bit序號。N(R)是對接收到的I幀的確認。有了N(R)，LAPB就能夠指出自己希望接收的下一個I幀的序號。
S幀同樣也用于流量控制和差錯控制。其中，接收就緒(RR)幀通過指出希望接收到的下一個幀來確認接收到的最后一個I幀。在接收端無I幀發(fā)送時就需要使用RR幀。接收未準備就緒(RNR)幀和 RR幀一樣，都可用于對I幀的確認，但它同時還要求對等實體暫停I幀的傳輸。當發(fā)出RNR的實體再次準備就緒之后，會發(fā)送一個 RR。REJ的作用是指出最后一個接收到的I幀已經被拒絕，并要求重發(fā)以N(R)序號為首的所有后續(xù)I幀。
3) 鏈路斷開過程
鏈路斷開過程是一個雙向的過程，任何一方均可啟動拆鏈操作。這既可能是由于LAPB本身因某種錯誤而引起的中斷，也可能是由于高層用戶的請求。以DTE發(fā)起為例，如圖7.9所示，若DTE要求斷開鏈路，它向DCE發(fā)送DISC命令幀，DCE若原來處于信息傳輸階段，則用UA響應幀確認，即完成斷鏈過程；若DCE原來已經處于斷開階段，則用DM響應幀確認?；诤徒ㄦ溚瑯拥目紤]，要求DISC命令幀置P=1，其對應的響應幀UA或DM置F=1。拆鏈后要通知第三層用戶，說明該連接已經中止。所有未被確認的I幀都會丟失，而這些幀的恢復工作則由高層負責。

4) 鏈路恢復
鏈路恢復指的是在信息傳送階段收到協議出錯幀或者FRMR幀，即遇到無法通過重發(fā)予以校正的錯幀時，自動啟動鏈路建立過程，使鏈路恢復初始狀態(tài)，兩端發(fā)送的I幀和S幀的N(S)和N(R)值恢復為零。
5) 鏈路層控制操作舉例
鏈路層的功能是保證I幀的正確傳輸，而I幀的傳輸控制是通過幀的順序編號和確認、鏈路層的窗口機制和鏈路傳輸定時器等功能來實現的。
(1) 幀的確認。在每個I幀中，既有N(S)，又有N(R)，因此I幀一方面可以表示自己所發(fā)送幀的序號，另一方面可以對對方的幀進行確認。如果有I幀發(fā)送，通常都是用I幀確認；如果要對對方的幀進行確認，而自己又沒有需要發(fā)送的數據，則采用S幀(RR或RNR)來進行確認。I幀和S幀中的N(R)表示編號為N(R)-1及以前的幀均已正確接收。為了提高傳輸效率，可以在連續(xù)接收多個I幀之后，對于順序號正確的多個I幀進行一次確認，確認幀的N(R)等于正確接收的最后一個幀的N(S)加1。幀的確認過程的例子如圖7.10(a)所示。

圖7.10(b)顯示了有忙狀態(tài)存在的情況。導致這種狀態(tài)的原因可能是由于接收端處理I幀的速度不如I幀數據到達的速度快。此時接收端緩存器會填滿，它不得不使用RNR命令幀來要求發(fā)送端停止發(fā)送I幀。當忙狀態(tài)清除后，DTE返回一個RR幀，這時來自DCE的I幀傳輸可以繼續(xù)進行。
(2) 鏈路層窗口。在數據鏈路上對信息流進行控制，經常采用的方法是滑動窗口(Sliding Window)控制。窗口控制的主要作用是在數據鏈路上限制發(fā)送幀的最大數目。
采用窗口控制協議時，要求通信的兩節(jié)點設置窗口，這種窗口實質上是一個緩沖區(qū)，采用循環(huán)隊列的方式。發(fā)送端的發(fā)送窗口用于保存已發(fā)送但未確認的幀，在發(fā)送一個幀的同時，將該幀存入緩沖區(qū)，當收到相應的確認后再從緩沖區(qū)中清除。接收端的接收窗口則指示準備接收的幀的序號。發(fā)送端每發(fā)送一幀，就在緩沖區(qū)中保存一幀，當緩沖區(qū)滿時，發(fā)送端不能繼續(xù)發(fā)送幀。在接收到確認信號以后，已證實的幀從緩沖區(qū)中清除，則又可以進行后續(xù)幀的傳輸。
鏈路層窗口是由系統(tǒng)參數K定義的，它表示DTE或DCE可以發(fā)送的未被證實的順序編號I幀的最大數量，也稱為窗口尺寸。K的最小值為“1”，最大值為“模數-1”(對于模8的情況即為“7”)。對于模 8的情況，I幀的順序編號總是由0～7這8個數字循環(huán)，我們可以把窗口看作是由一個圓的連續(xù)的八等分扇面組成，如圖7.11所示。每個1/8圓代表一個序號，并按順時針方向編號，圖中我們假定窗口尺寸K=3，最后接收到的I幀或S幀的N(R)=6，表示發(fā)送的編號為5及以前的幀已正確接收。我們把最后收到的幀的N(R)號作為窗口下沿，則窗口的上沿=N(R)+K-1=0(模8)(注意：此N(R)是接收到的幀的N(R)，而不是發(fā)送幀中的N(R))，表示可以發(fā)送的I幀的編號是6、7、0。如果現在編號為 6、7的I幀已經發(fā)送，則還可以繼續(xù)發(fā)送編號為0的I幀。

當發(fā)送的I幀的N(S)等于窗口的上沿時即停止發(fā)送(相當于窗口關閉)，待接收到新的I幀或S幀，N(R)大于上一次的N(R)，則窗口的下沿按順時針方向移到新的N(R)(例如N(R)=7)，而窗口的上沿也同時按順時針方向移動(例如上沿=1)，此時又可以繼續(xù)發(fā)送N(S)=1的I幀了。
以上我們討論的是一個方向上的傳輸。實際上，在LAPB中，DTE和DCE之間是進行雙向通信的，即每端都有兩個窗口，一個用于發(fā)送，一個用于接收，因此，在每個I幀中，都既有N(S)，又有N(R)，一方面表示自己所發(fā)送幀的序號，一方面要對對方的幀進行確認。
在接口兩側的DTE和DCE中都有窗口機制，它并不是一種特別的硬設備，而是實現I幀傳輸的順序控制的邏輯過程。
利用窗口機制可以獲得許多重要的功能，具體如下：
(1) 有效地提高了線路的信息傳輸效率。如果我們發(fā)送一個I幀，等待對方給予確認之后才決定是繼續(xù)發(fā)送下一個幀還是重發(fā)剛發(fā)過的幀，這樣在線路上將會有許多空閑的時間，線路傳輸能力不能得到充分的利用。我們采用窗口機制，允許發(fā)送多個未被確認的幀，這樣在等待對已發(fā)送幀的確認的時候，線路仍然可以發(fā)送下一個幀，使線路的傳輸能力得到了充分的發(fā)揮。
(2) 保證了信息傳輸的正確性。窗口機制和幀的順序編號密切結合，對于接收到的幀的確認，除了根據幀檢驗(FCS)結果給予肯定或否定確認之外，嚴格檢查幀的順序號的正確性，防止漏幀或重幀現象的發(fā)生，保證了信息傳輸的安全性。
(3) 窗口機制為DCE和DTE提供了非常有效的流量控制手段。DCE或 DTE可以通過停止或延緩發(fā)送確認幀的辦法，停止或延緩對方I幀的發(fā)送，達到控制信息流量的目的。

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