1、停止等待協議的工作原理 時 間 AB DATA0 送 主 機 ACK DATA1 送 主 機 ACK (a) 正常情況 AB DATA0 DATA0 送 主 機 ACK (c) 數據幀丟失 重 傳 tout 丟 失 ！ AB DATA0 送 主 機 ACK DATA0 丟 棄 ACK (d) 確認幀丟失 重 傳 tout丟 失 ！ 三種情況 3.3.2 停止等待協議的算法 按照習慣的表示法，ACKn 表示“第 n 1 號幀 已經收到，現在期望接收第 n 號幀”。 nACK1 表示“0 號幀已收到，現在期望接收的下一 幀是 1 號幀”； nACK0 表示“1 號幀已收到，現在期望接收的下一 幀是

2、 0 號幀”。 停止等待協議的工作原理 時 間 AB DATA0 送 主 機 ACK DATA1 送 主 機 ACK (a) 正常情況 AB DATA0 DATA0 送 主 機 ACK (c) 數據幀丟失 重 傳 tout 丟 失 ！ AB DATA0 送 主 機 ACK DATA0 丟 棄 ACK (d) 確認幀丟失 重 傳 tout丟 失 ！ 三種情況 3.3.3 停止等待協議的重傳時間 n設 tf 是一個數據幀的發送時間，且數據幀的長度是固 定不變的。顯然，數據幀的發送時間 tf 是數據幀的長 度 lf (bit)與數據的發送速率 C (bit/s)之比，即 tf = lf /C = l

3、f /C (s) （3-1） n發送時間 tf 也就是數據幀的發送時延。 n數據幀沿鏈路傳到結點B還要經歷一個傳播時延 tp。 n結點 B 收到數據幀要花費時間進行處理，此時間稱為 處理時間 tpr，發送確認幀 ACK 的發送時間為 ta。 停止等待協議中數據幀和確認幀 的發送時間關系 AB DATA DATA ACK 傳播時延 tp 處理時間 tpr 確認幀發送時間 ta 傳播時延 tp 處理時間 tpr tT 時間 兩個成功發送的 數據幀之間的 最小時間間隔 數據幀的 發送時間 tf 設置的 重傳時間 tout 重傳時間 n重傳時間選為略大于“從發完數據幀到收到確認幀所 需的平均時間”。

4、n為方便起見，我們設重傳時間為 tout = tp + tpr+ ta + tp + tpr (3-2) 簡單的數學分析 n兩個發送成功的數據幀之間的最小時間間隔是 tT n設數據幀出現差錯(包括幀丟失)的概率為 p， 但假設確認幀不會出現差錯。 n設正確傳送一個數據幀所需的平均時間 tav tav = tT ( 1 + 一個幀的平均重傳次數) 簡單的數學分析（續） 一幀的平均重傳次數 = 1 P重傳次數為 1 + 2 P重傳次數為 2 + 3 P重傳次數為 3 + = 1 P第 1 次發送出錯 P第 2 次發送成功 + 2 P第 1, 2 次發送出錯 P第 3 次發送成功 + 3 P第 1,

5、 2, 3 次發送出錯 P第 4 次發送成功 + = p(1 p) + 2p2(1 p) + 3p3(1 p) + 這里 PX 是出現事件 X 的概率。 另一種分析方法 n正確傳送一個數據幀所需的平均時間 tav ntav =Et=tT*(i+1)*P重傳次數為 i (i=0) ntav= tT (i+1)*(1-p)pi ntav= tT (1-p) pi+tT (1-p) i*pi ntav= tT1+(1-p) i*pi (i=1) 簡單的數學分析（續） 得出正確傳送一個數據幀所需的平均時間： 當傳輸差錯率增大時，tav 也隨之增大。當無差錯時，p = 0, tav = tT。 )1 (

6、 /)1 ( 1 pttipptt i TT i Tav (3-5) 簡單的數學分析（續） 每秒成功發送的平均幀數就是鏈路的平均吞吐量 av。顯然， av = 1/tav = (1 p) / tT (3-6) 最大吞吐量應為： max = 1/tT 停止等待協議 ARQ 的優缺點 n優點：比較簡單 。 n缺點：通信信道的利用率不高，也就是說，信 道還遠遠沒有被數據比特填滿。尤其當信道好 時，這么做很浪費時間。 n為了克服這一缺點，就產生了另外兩種協議， 即連續 ARQ 和選擇重傳 ARQ。這將在后面進 一步討論。 3.4發送窗口大于1的 ARQ 協議 3.4.1 連續 ARQ 協議的工作原理

7、n在發送完一個數據幀后，不是停下來等待確認 幀，而是可以連續再發送若干個數據幀。 n如果這時收到了接收端發來的確認幀，那么還 可以接著發送數據幀。 n由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提 高了。 連續 ARQ 協議的工作原理 DATA0 DATA1 DATA2 DATA3 DATA4 DATA5 重傳 DATA2 重傳 DATA3 ACK1 ACK2 ACK1 確認 DATA0 ACK2 確認 DATA1 DATA2 出錯，丟棄 DATA3 不按序，丟棄，重傳 ACK2 DATA4 不按序，丟棄，重傳 ACK2 DATA5 不按序，丟棄，重傳 ACK2 ACK3 ACK3 確認 DATA2

8、 ACK4 確認 DATA3 ACK4 重傳 DATA5 重傳 DATA4 超 時 重 傳 時 間 AB tout 送交主機 送交主機 ? ACK2 ACK2 ACK2 需要注意： (1) 接收端只按序接收數據幀。雖然在有差錯的 2號幀之 后接著又收到了正確的 3 個數據幀，但接收端都必須 將這些幀丟棄，因為在這些幀前面有一個 2 號幀還沒 有收到。雖然丟棄了這些不按序的無差錯幀，但應重 復發送已發送過的最后一個確認幀（防止確認幀丟 失）。 (2) ACK1 表示確認 0 號幀 DATA0，并期望下次收到 1 號 幀；ACK2 表示確認 1 號幀 DATA1，并期望下次收到 2 號幀。依此類推

9、。 需要注意： (3) 結點 A 在每發送完一個數據幀時都要設置該幀的超時 計時器。如果在所設置的超時時間內收到確認幀，就 立即將超時計時器清零。但若在所設置的超時時間到 了而未收到確認幀，就要重傳相應的數據幀（仍需重 新設置超時計時器）。 在等不到 2 號幀的確認而重傳 2 號數據幀時，雖 然結點 A 已經發完了 5 號幀，但A仍必須向回走，將 2號幀及其以后的各幀全部進行重傳。連續 ARQ 又稱 為Go-back-N ARQ，意思是當出現差錯必須重傳時， 要向回走 N 個幀，然后再開始重傳。 需要注意： (4) 以上講述的僅僅是連續 ARQ 協議的工作原理。協議 在具體實現時還有許多的細節

10、。 3.3.3 滑動窗口的概念 n滑動窗口的作用: n(1) 當未被確認的數據幀太多時，只要有一幀出錯，就可能 要有很多的數據幀需要重傳，浪費很多時間。 n(2) 為了對所發送出去的大量數據幀編號，每個數據幀的發 送序號也要占用大量開銷。 n發送端和接收端分別設定發送窗口和接收窗口 。 n發送窗口用來對發送端進行流量控制。 n發送窗口的大小 WT 代表在還沒有收到對方確認信息的情 況下發送端最多可以發送多少個數據幀。 01234567012 發送窗口 WT 不允許發送這些幀允許發送 5 個幀 (a) 01234567012 不允許發送這些幀還允許發送 4 個幀 WT 已發送 (b) 01234

11、567012 不允許發送這些幀 WT 已發送 (c) 01234567012 不允許發送這些幀 還允許發送 3 個幀 WT 已發送 已發送 并已收到確認 (d) 接收端設置接收窗口 n在接收端只有當收到的數據幀的發送序號落入接收 窗口內才允許將該數據幀收下。 n若接收到的數據幀落在接收窗口之外，則一律將其 丟棄。 n在連續 ARQ 協議中，接收窗口的大小 WR = 1。 n只有當收到的幀的序號與接收窗口一致時才能接收該幀。 否則，就丟棄它。 n每收到一個序號正確的幀，接收窗口就向前（即向右方） 滑動一個幀的位置。同時發送對該幀的確認。 不允許接收這些幀 01234567012 WR 準備接收

12、0 號幀 (a) 不允許接收這些幀 01234567012 WR 準備接收 1 號幀 已收到 (b) 不允許接收這些幀 01234567012 WR 準備接收 4 號幀 已收到 (c) 滑動窗口的重要特性 n只有在接收窗口向前滑動時（與此同時 也發送了確認），發送窗口才有可能向 前滑動。 n收發兩端的窗口按照以上規律不斷地向 前滑動，因此這種協議又稱為滑動窗口 協議。 n當發送窗口和接收窗口的大小都等于 1 時，就是停止等待協議。 問 題 n當采用 3 bit 編碼時，發送窗口的設成9 行不行？ n當采用 3 bit 編碼時，發送窗口的設成8 行不行？ 發送窗口的最大值 n當用 n 個比特進行

13、編號時，若接收窗口 的大小為 1，則只有在發送窗口的大小 WT 2n 1時，連續 ARQ 協議才能正確 運行。 n例如，當采用 3 bit 編碼時，發送窗口的 最大值是 7 而不是 8。 n設成9肯定不行。 3.3.4 信道利用率 n由于每個數據幀都必須包括一定的控制 信息(如幀的序號、地址、同步信息以及 其他的一些控制信息)，所以即使連續不 停地發送數據幀，信道利用率(即扣除全 部的控制信息后的數據率與信道容量之 比)也不可能達到 100 %。 n當出現差錯時(這是不可避免的)，數據幀 的不斷重傳將進一步使信道利用率降低。 n書上信道利用率的公式不做介紹。 最佳幀長 n若數據幀的幀長取得很短，那么控制信 息在每一幀中所占的比例就增大，因而 額外開銷增大，這就導致信道利用率的 下降。 n若幀長取得太長，則數據幀在傳輸過程 中出錯的概率就增大，于是重傳次數將 增大，這也會使信道利用率下降。 n由此可見，存在一個最佳幀長，在此幀 長下信道