通信工程师传输与接入链路操作过程

1．链路操作过程
数据链路层的操作分为三个阶段：链路建立、信息传输和链路断开。

1) 链路建立
DTE通过发送连续的标志(F)来表示它能够建立数据链路。
原则上DTE或DCE都可以启动数据链路的建立，但通常是由DTE启动的。在开始数据链路建立之前，DCE或DTE都应当启动链路断开过程，以确保双方处于同一阶段。DCE还能主动发起DM响应帧，要求DTE启动链路建立过程。
以DTE发起过程为例。如图7.8所示，DTE通过向DCE发送置异步平衡方式(SABM)命令启动数据链路建立过程，DCE接收到后，如果认为它能够进入信息传送阶段，将向DTE回送一个UA响应帧，数据链路建立成功； DCE接收到后，如果它认为不能进入信息传送阶段，它将向DTE回送一个DM响应帧，数据链路未建立。

为了区分DCE主动发送的要求DTE启动建链的DM帧和作为对DTE发来的SABM的否定证实的DM帧，一般要求SABM命令帧置P=1，DCE的响应帧UA或DM的F bit为1。这样根据收到DM的F bit是否为1即可知道其含义，从而做出不同的处理。
2) 信息传输
当链路建立之后，就进入信息传输阶段，在DTE和DCE之间交换I帧和S帧。双方都可以通过I帧开始发送用户数据，帧的序号从0开始。I帧的N(S)和N(R)字段是用于支持流量控制和差错控制的序号。LAPB在发送I帧序列时，会按顺序对它们编号，并将序号放在N(S)中，这些编号以8还是128为模，取决于使用的是3 bit序号还是7 bit序号。N(R)是对接收到的I帧的确认。有了N(R)，LAPB就能够指出自己希望接收的下一个I帧的序号。
S帧同样也用于流量控制和差错控制。其中，接收就绪(RR)帧通过指出希望接收到的下一个帧来确认接收到的最后一个I帧。在接收端无I帧发送时就需要使用RR帧。接收未准备就绪(RNR)帧和 RR帧一样，都可用于对I帧的确认，但它同时还要求对等实体暂停I帧的传输。当发出RNR的实体再次准备就绪之后，会发送一个 RR。REJ的作用是指出最后一个接收到的I帧已经被拒绝，并要求重发以N(R)序号为首的所有后续I帧。
3) 链路断开过程
链路断开过程是一个双向的过程，任何一方均可启动拆链操作。这既可能是由于LAPB本身因某种错误而引起的中断，也可能是由于高层用户的请求。以DTE发起为例，如图7.9所示，若DTE要求断开链路，它向DCE发送DISC命令帧，DCE若原来处于信息传输阶段，则用UA响应帧确认，即完成断链过程；若DCE原来已经处于断开阶段，则用DM响应帧确认。基于和建链同样的考虑，要求DISC命令帧置P=1，其对应的响应帧UA或DM置F=1。拆链后要通知第三层用户，说明该连接已经中止。所有未被确认的I帧都会丢失，而这些帧的恢复工作则由高层负责。

4) 链路恢复
链路恢复指的是在信息传送阶段收到协议出错帧或者FRMR帧，即遇到无法通过重发予以校正的错帧时，自动启动链路建立过程，使链路恢复初始状态，两端发送的I帧和S帧的N(S)和N(R)值恢复为零。
5) 链路层控制操作举例
链路层的功能是保证I帧的正确传输，而I帧的传输控制是通过帧的顺序编号和确认、链路层的窗口机制和链路传输定时器等功能来实现的。
(1) 帧的确认。在每个I帧中，既有N(S)，又有N(R)，因此I帧一方面可以表示自己所发送帧的序号，另一方面可以对对方的帧进行确认。如果有I帧发送，通常都是用I帧确认；如果要对对方的帧进行确认，而自己又没有需要发送的数据，则采用S帧(RR或RNR)来进行确认。I帧和S帧中的N(R)表示编号为N(R)-1及以前的帧均已正确接收。为了提高传输效率，可以在连续接收多个I帧之后，对于顺序号正确的多个I帧进行一次确认，确认帧的N(R)等于正确接收的最后一个帧的N(S)加1。帧的确认过程的例子如图7.10(a)所示。

图7.10(b)显示了有忙状态存在的情况。导致这种状态的原因可能是由于接收端处理I帧的速度不如I帧数据到达的速度快。此时接收端缓存器会填满，它不得不使用RNR命令帧来要求发送端停止发送I帧。当忙状态清除后，DTE返回一个RR帧，这时来自DCE的I帧传输可以继续进行。
(2) 链路层窗口。在数据链路上对信息流进行控制，经常采用的方法是滑动窗口(Sliding Window)控制。窗口控制的主要作用是在数据链路上限制发送帧的最大数目。
采用窗口控制协议时，要求通信的两节点设置窗口，这种窗口实质上是一个缓冲区，采用循环队列的方式。发送端的发送窗口用于保存已发送但未确认的帧，在发送一个帧的同时，将该帧存入缓冲区，当收到相应的确认后再从缓冲区中清除。接收端的接收窗口则指示准备接收的帧的序号。发送端每发送一帧，就在缓冲区中保存一帧，当缓冲区满时，发送端不能继续发送帧。在接收到确认信号以后，已证实的帧从缓冲区中清除，则又可以进行后续帧的传输。
链路层窗口是由系统参数K定义的，它表示DTE或DCE可以发送的未被证实的顺序编号I帧的最大数量，也称为窗口尺寸。K的最小值为“1”，最大值为“模数-1”(对于模8的情况即为“7”)。对于模 8的情况，I帧的顺序编号总是由0～7这8个数字循环，我们可以把窗口看作是由一个圆的连续的八等分扇面组成，如图7.11所示。每个1/8圆代表一个序号，并按顺时针方向编号，图中我们假定窗口尺寸K=3，最后接收到的I帧或S帧的N(R)=6，表示发送的编号为5及以前的帧已正确接收。我们把最后收到的帧的N(R)号作为窗口下沿，则窗口的上沿=N(R)+K-1=0(模8)(注意：此N(R)是接收到的帧的N(R)，而不是发送帧中的N(R))，表示可以发送的I帧的编号是6、7、0。如果现在编号为 6、7的I帧已经发送，则还可以继续发送编号为0的I帧。

当发送的I帧的N(S)等于窗口的上沿时即停止发送(相当于窗口关闭)，待接收到新的I帧或S帧，N(R)大于上一次的N(R)，则窗口的下沿按顺时针方向移到新的N(R)(例如N(R)=7)，而窗口的上沿也同时按顺时针方向移动(例如上沿=1)，此时又可以继续发送N(S)=1的I帧了。
以上我们讨论的是一个方向上的传输。实际上，在LAPB中，DTE和DCE之间是进行双向通信的，即每端都有两个窗口，一个用于发送，一个用于接收，因此，在每个I帧中，都既有N(S)，又有N(R)，一方面表示自己所发送帧的序号，一方面要对对方的帧进行确认。
在接口两侧的DTE和DCE中都有窗口机制，它并不是一种特别的硬设备，而是实现I帧传输的顺序控制的逻辑过程。
利用窗口机制可以获得许多重要的功能，具体如下：
(1) 有效地提高了线路的信息传输效率。如果我们发送一个I帧，等待对方给予确认之后才决定是继续发送下一个帧还是重发刚发过的帧，这样在线路上将会有许多空闲的时间，线路传输能力不能得到充分的利用。我们采用窗口机制，允许发送多个未被确认的帧，这样在等待对已发送帧的确认的时候，线路仍然可以发送下一个帧，使线路的传输能力得到了充分的发挥。
(2) 保证了信息传输的正确性。窗口机制和帧的顺序编号密切结合，对于接收到的帧的确认，除了根据帧检验(FCS)结果给予肯定或否定确认之外，严格检查帧的顺序号的正确性，防止漏帧或重帧现象的发生，保证了信息传输的安全性。
(3) 窗口机制为DCE和DTE提供了非常有效的流量控制手段。DCE或 DTE可以通过停止或延缓发送确认帧的办法，停止或延缓对方I帧的发送，达到控制信息流量的目的。

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