Общая характеристика канального уровня
Целью канального уровня является выполнение функций установления, поддержки и разъединения канальных соединений. Эти соединения называются информационными каналами.
Качество сервиса канального уровня может быть разнообразным для разных информационных каналов и направления передачи информации. Оно выбирается во время установления канального соединения.
Функции канального уровня связаны с управлением канальным соединениями. Они включают:
• запрос физических соединений;
• управление использованием физических соединений;
• связь канальных соединений с физическими;
• обеспечение необходимой последовательности передачи канальных сервисных блоков данных; синхронизация по циклам; выявление ошибок в блоках, которые передаются;
• исправление выявленных ошибок и сообщения о неисправностях. Протокол канала должен обеспечивать объединение правил или
процедур, которые обеспечивают установление связи между двумя конечными пунктами. Эта фаза протокола называется фазой установления соединений. Кроме того, протокол должен обеспечивать передачу пакетов данных на продолжении следующей фазы - передачи данных. Наконец протокол должен предусматривать процедуры завершения связи.
Связь между двумя пунктами по своей природе асинхронная. Поэтому для того, чтобы обеспечивать возможность регистрации символов, которые передаются, в отдельных пакетах должна содержаться синхроинформация, обычно в форме поля синхронизации. Пакеты, принятые с ошибками, должны быть распознаны. Должна быть предусмотрена процедура подтверждения правильности приема информации. Пакеты должны быть пронумерованы, чтобы обеспечивать надлежащую последовательность доставки сообщений.
Для выполнения этих функций к пакетам добавляются управляющие ноля. Среди этих полей предусматривается поле синхронизации. Объединенные данные пакета с дополнительными управляющими полями называют кадром. Структура кадра вообразимая на рис. 2.8.
|
Поле синхронизации |
Поле адреса |
Поле контроля и управления |
Информационное поле |
Поле проверочных символов |
Поле синхронизации |
Рис. 2.8. Структура кадра
Поле синхронизации может быть размещено вначале и в конце кадра. Такие поля называются флагами длиной 
. Часто находит применение флаг вида 01111110. При передаче информационной последовательности структура такого вида может быть сформирована случайно. Вероятность этого события при одном анализе равна 
. Если анализ проводится в кодовой комбинации длиной 
, то вероятность ложной синхронизации будет равна
.
В результате возможно ложное определение границ кадра. Для уменьшения вероятности ложной синхронизации на передающей стороне выдаваемая последовательность анализируется. При появлении последовательности вида 011111 следующий разряд будет 0 независимо от того, что получено от источника информации. Таким образом, осуществляется вставка одного бита. На приемной стороне аналогичный анализатор исключает вставленный бит. Поэтому эта процедура называется "вставка-исключение бита (процедура "ВИБ"] или бит-стаффинг.
При отсутствии информационной последовательности в канал выдаются последовательности флагов. Для обеспечения гибкого управления предусматривается режим преждевременного прерывания. При этом в канал выдается последовательность 1, включающей не меньше семи и не более четырнадцать единиц.
В соответствии с отмеченными выше задачами, которые решаются на канальном уровне при передаче информации формируется кадр. При этом осуществляется кодирование помехоустойчивым кодом, осуществляется процедура "ВИБ" и формируются флаги.
Существует три варианта структур, которые реализуют канальный уровень двуполюсной сети. Структура первого варианта приведена на рис. 2.9.
Недостатком этого варианта является то, что процедура "ВИБ" и флаги не охвачены проверкой с помощью помехоустойчивого кода. Поэтому ошибки в этих разрядах могут привести к неверному приему информации. Структура канального уровня второго варианта приведена на рис. 2.10.
В этом варианте процедура "ВИБ" охвачена помехоустойчивым кодированием. Так как проверочные символы, которые формируются, при кодировании могут иметь разнообразную структуру, в том числе и структуру флага, то предусматривается жесткий "ВИБ", при котором после определенного числа разрядов в проверочных символах обязательно относится 0. Структура канального уровня третьего варианта приведена на рис. 2.11.
В этом варианте процедура "ВИБ" и флаги охвачены помехоустойчивым кодированием. Из полученного сообщения формируется вторичный кадр, при кодировании этих кадров добавляются проверочные разряды. На приемной стороне цикловая синхронизация проводится по вторичным кадрам. Поиск вторичного кадра осуществляется на основе использования синхронизирующих свойств помехоустойчивых кодов.
Несмотря на указанные выше недостатки во многих современных протоколах используется первый вариант структуры канального уровня. Наиболее распространенным протоколом канального уровня является протокол HDLC, основная характеристика которого приведена далее.
В приведенных вариантах структур канального уровня для борьбы с возникающими в канале связи ошибками применяют решающую обратную связь (РОС).
В системах РОС передаваемые сообщения кодируются помехоустойчивым кодом, обеспечивающим обнаружение ошибок, и передаются по каналу связи. Каждое передаваемое сообщение (кодовая комбинация) запоминается в запоминающем устройстве передатчика. На приемной стороне производится проверка наличия ошибок в принятом сообщении. На приемной стороне возможны два варианта обработки. Первый вариант предусматривает в случае обнаружения ошибок по обратному каналу передачу квитанции (подтверждения). Получив такую квитанцию, передающая сторона выдает новое сообщение. При обнаружении ошибки квитанция не передается. Передающая сторона, не получив квитанцию, через определенный интервал времени повторяет ранее переданное сообщение. Во втором варианте при отсутствии обнаруженной ошибки квитанция не передается. Идет непрерывная передача кодовых комбинаций. При обнаружении ошибки по обратному каналу передается сигнал «Переспрос», получив который передающая сторона повторяет ранее выданное сообщение.
 |
Рис.2.9. Структура канального уровня
 |
Рис.2.10. Структура канального уровня второго варианта
 |
Рис.2.11. Структура канального уровня третьего варианта
Для обнаружения ошибок используются циклические коды с порождающим многочленом Р(х)=х16+х12+х5+1.
Существенное влияние на основные показатели эффективности канального уровня оказывают такие параметры, как длина пакета и флага.