ss 2012 grundlagen der rechnernetze Übertragungssicherung 42unikorn/lehre/gdrn/ss13/03... ·...

Fehlerkontrolle

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Übertragungssicherung 42SS 2012

Automatic‐Repeat‐Request (ARQ)

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Übertragungssicherung 43

Fehlerfälle

Fehlerdetektion

Positive‐Acknowledgment

Retransmission nach Timeout

Negative‐Acknowledgment und Retransmission

TechnikenBildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, 2004

SS 2012

Stop‐and‐Wait ARQ

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Übertragungssicherung 44Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, 2004

(A) Lost/Damaged Frame (B) Lost ACK

SS 2012

Utilization von Stop‐and‐Wait ARQ


Es sei p Paket‐Fehlerrate. Was ist die erwartete Anzahl N der Übertragungsversuche?

Es sei tp der Propagation‐Delay und tf die Transmission‐Time. Was ist die Utilization U?

Mit a = Propagation‐Delay/Transmission‐Time erhält man:

SS 2012

Utilization in Abhängigkeit von a


Utilization

a = Propagation‐Delay / Transmission‐Time

Erinnerung: Satelliten‐Link‐Beispiel: a = 100

p=10‐1p=10‐2

p=10‐3

SS 2012

Go‐Back‐N ARQ


Fall: Frame(i) ist Damaged oder Lost:

B macht nichts

1. Fall: A sendet Frame(i+1)B empfängt Out-of-Order Frame(i+1)B sendet REJ(i)A muss Frame(i) und nachfolgendereübertragen

2. Fall: A sendet zunächst nichtTimer von A läuft abA sendet RR(„mit P-Bit=1“)B muss mit RR(i) antwortenA sendet bei Empfang von RR(i)

(Alternative zu Fall 2: A sendetFrame(i) nach Ablauf des Timers)

SS 2012

Go‐Back‐N ARQ


Fall: Frame(i) ist Damaged oder Lost:

B macht nichts

1. Fall: A sendet Frame(i+1)B empfängt Out-of-Order Frame(i+1)B sendet REJ(i)A muss Frame(i) und nachfolgendereübertragen

2. Fall: A sendet zunächst nichtTimer von A läuft abA sendet RR(„mit P-Bit=1“)B muss mit RR(i) antwortenA sendet bei Empfang von RR(i)

(Alternative zu Fall 2: A sendetFrame(i) nach Ablauf des Timers)

Timeout

SS 2012

Go‐Back‐N ARQ


Fall: RR(i) ist Damaged oder Lost:

1. Fall: A empfängt ein späteres RR(j)(ACK sind kummulativ)A weiß, dass Frame(i),...,Frame(j-1)korrekt angekommen sind

A macht weiter wie bisher

2. Fall: Timer von A läuft abA versucht wiederholt:(mit einem P-Bit-Timer)A sendet RR(„mit P-Bit=1“)B muss mit RR(i) antworten

Wenn nach einigen Versuchen keineAntwort, dann startet A eineReset-Prozedur

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, 2004SS 2012

Go‐Back‐N ARQ


Fall: REJ ist Damaged oder Lost:

Timer von A läuft abA sendet RR(„mit P-Bit=1“)B muss mit RR(i) oder REJ antwortenA sendet bei Empfang von RR(i)

*Timeout

SS 2012

Maximal erlaubte Window‐Größe?


A

B

A

B

* * * * * * *Piggybacked ACK in

Übertragung von B nach A

Damit ist für k Bit Sequenznummern die maximal erlaubte Window‐Größe smax:

Sequenznummergröße sei 3 Bits; Annahme wir nutzen die die volle Window‐Größe 8

SS 2012


Reübertragung von Framesmit negative ACK

Reübertragung von Framesmit Timeout

Selective‐Reject ARQ

SS 2012

Verwendung der Window‐Größe 2k‐1?


A

B

*

Timeout

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 …Window von B

A

B*

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 …Window von B

SS 2012

Maximal erlaubte Window‐Größe?


Lösung: mache Fenster kleiner, so dass keine Überlappungen vorhanden sind.Also, damit ist für k Bit Sequenznummern die maximal erlaubte Window‐Größe smax:

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 …Empfänger‐Fenster

Problem: Sender‐Fenster und Empfänger‐Fenster überlappen (d.h. haben gemeinsame Sequenznummern)

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 …Sender‐Fenster

SS 2012

Utilization von Go‐Back‐N und Selective‐Reject


Allgemeine Beobachtung:

U = Utilization eines Verfahrens ohne berücksichtigung Paket‐VerlusteUe = Utilization eines Verfahrens mit Berücksichtigung von Paket‐Verlusten

tf = Transmission‐Time für ein Paketto = gesamt benötigte Zeit für eine Paketübertragung (d.h. inklusive Delays)

n = Anzahl übertragener Pakete

k = Erwartete Anzahl an Paket‐Wiederholungen pro Paket bis zum Erfolgsfall

Es gilt:

SS 2012

Utilization bei Selective‐Reject ARQ


Wir hatten für Sliding‐Window ohne Fehler die Utilization U schon hergeleitet:

(mit W = Fenstergröße, a = Propagation‐Delay / Transmission‐Delay)

Mit voriger Beobachtung erhält man für a = Propagation‐Delay/Transmission‐Time und Ue = Utilization mit Berücksichtigung von Paket‐Verlusten:

Wir hatten für Paket‐Fehlerrate p die erwartete Anzahl k der Übertragungsversuche schon hergeleitet:

SS 2012

Utilization bei Go‐Back‐N ARQ


Es sei m die Anzahl zu übertragender Frames, wenn ein Frame reübertragen werden muss.Es sei p die Paketfehlerrate.1.) Gesamtanzahl Reübertragungen f(i), wenn ein Frame i Versuche brauchte:

2.) Erwartete Gesamtanzahl k an Reübertragungen für ein Frame:

3.) Somit ergibt sich mit voriger Beobachtung für a = Propagation‐Delay/Transmission‐Time und Ue = Utilization mit Berücksichtigung von Paket‐Verlusten:

Wir hatten für Sliding‐Window ohne Fehler die Utilization U schon hergeleitet:

(mit W = Fenstergröße, a = Propagation‐Delay / Transmission‐Delay)

SS 2012



m für W ¸ 2a + 1:Also, gemäß voriger Folie:

SS 2012



m für W < 2a + 1:Also, gemäß voriger Folie:

SS 2012


Utilization

a = Propagation‐Delay / Transmission‐Time

Vergleich für p=10‐3Erinnerung: Satelliten‐Link‐Beispiel: a = 100

SS 2012

Framing


Problemstellung


100010110111011011011101…

Frame 1 Frame 2 Frame 3 Frame 4Link‐LayerLink‐Layer

Physical Layer Physical Layer

Upper Layers Upper Layers

SS 2012


Asynchrone Übertragung

SS 2012

FramingSynchrone Übertragung mittels Character‐Count, Byte‐ und Bit‐Stuffing


Character‐Count

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Übertragungssicherung 66Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003

Beispiel für Character‐Count‐Verfahren ohne Übertragungsfehler

Beispiel für Fehler bei Character‐Count‐Verfahren aufgrund von Übertragungsfehler

SS 2012

ss 2012 grundlagen der rechnernetze Übertragungssicherung 42unikorn/lehre/gdrn/ss13/03... ·...

Documents