第3章数据链路控制
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上转义字符DLE,如用DLE STX表示正文开始,用DLE ETX表 示正文结束等。这样,当在数据中出现 STX等与控制字符相同
的序列时便不会被误解;但是如果在信息中出现与 DLE相同的
序列时,则在该序列前面再加上一个 DLE后发送,在接收端自 动删除额外附加的DLE,而把后面的序列作为信息予以接收。
开始标志 地址字段 控制字段 信息字段 帧校验序列 结束标志 图6-27 HDLC帧的基本格式
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(1)标志F
HDLC规范指定F字段用一种惟一固定的8bit比特序列01111110
为标志序列,作为一帧的开始和结束的标志,要求所有的帧都 必须以F标志开始和结束;同时也作为帧同步和帧间填充字符之 用,称为F标志; (2)地址字段A 地址字段用于标识从站的地址,虽然在点对点链路中不需要地 址,但是为了帧格式的统一,保留了地址字段。地址字段的长 度一般为8bit,当然也可以采用更长的扩展地址。当地址字段为
第3章 数据传输控制
数据链路传输数据信息通常有三种操作方式: 单向型,信息只能按一个方向传输;
双向交替型,信息先从一个方向传输,然后以相反的方向传输;
双向同时型,信息在两个方向上同时传输。 为了减少传输过程中的差错,需要进行检错和纠错控制及收、 发双方的同步控制等。这种在数据链路上进行的数据传输控制 称为传输控制,这些传输控制的系列规则称为数据链路控制规 程。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
( 2 )可靠性高。在 HDLC 规范中,差错校验的范围为整个帧
(除了F标志之外),在所有的帧里都采用循环冗余校验,并且
将信息帧按顺序编号以防止信息码组的漏收和重收,提高了可 靠性。
(3)传输效率高。因为HDLC的I帧的编号方法,使得在通信中
可以连续传送,不要等到对方应答就可以传送下一帧,而且也 不必对每个帧都予以确认;)结构灵活。在 HDLC 中,传输控 制功能与处理功能分离,层次清楚,应用中非常灵活。 (5)应用广泛,适应力强。HDLC能选择双向交替和双向同时
便于差错控制,正文可以分为若干个码组(Block),一个码组
以字符 STX 开始,以字符 ETX 结束,但正文中的最后一个码组 要以字符 ETX结束;码组的长度取决于数据电路的传输质量。 在每个码组或正文后面为校验字符( BCC )或码组校验序列 (BCS)。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
为了保证能够透明传输,需要在控制字符 STX、 SOH 等前面加
中信息的性质(标题开始,正文开始、结束等),或者实现某
一种监控功能。 (1)信息文电的格式 信息文电是由一串字符所构成的报文,包括标题和正文。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
正文是要传输的信息,标题是与正文传输和处理有关的一些辅
助信息,有时也可没有标题。传输时标题以字符SOH开始,正 文紧接在标题后面,以字符 STX开始,以字符 ETX结束;为了
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.7 基本型传输控制规范
1.字符编码及传输控制字符 基本型传输控制规范是面向字符型的传输控制规范,由一串字 符构成一个报文(Message),内含要传送的有用数据信息和用 于链路控制的信息。 2.文电格式 链路上传输的数据信息分为两类:信息文电和监控序列,在传 输的字符序列中至少要包含一个传输控制字符,以便确定文电
信息帧(I帧)
监控帧(S帧)
《现代通信系统》
0
1 0 1
N(S)
S M
P/F
P/F P/F
N(R)
N(R) M
无编号帧(U帧) 1
第3章 数据传输控制
对于3种不同类型的帧,由控制字段的最低2个比特来识别。如
果C字段中第1位为“0”则表示是信息帧(I 帧);如果C字段中
第1、 2位为"10”则表示是监控帧(S帧);如果C字段中第1、2 位为“11”则表示是无编号帧(U帧)。控制字段的一般格式为8
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.2.数据链路控制的基本概念
(1)主站(Primary)。发送信息和命令的站;
(2)从站(Secondary)。接收信息和命令而发出确认信息或响 应的站,在主站控制下进行操作,主站为线路上的每个从站 维持一条逻辑链路。 (3)复合站。具有主站和从站的双重功能,既可发送命令也
送的帧序号,N(R)表示期望接收的帧序号。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.4.数据链路控制协议
(1)停-等协议
N(S)表示待发送的帧序号,N(R)表示期望接收的帧序号。
I,N(S)=0
data 0
ACK 1
RR,N(R)=1
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(2)滑动窗口(Sliding Window)
在点到点的连接中,寻址方式非常简单;但在点到多点的连接
中,必须进行寻址,以保证每一帧都能送到正确的地址。 (6)链路管理 数据链路的建立、维护和释放过程称为链路管理。 (7)异常状态的恢复
当链路发生异常情况等,能自动重新启动,恢复。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.4.数据链路控制协议
(1)停-等协议
便处在空闲状态。
(2)操作方式和非操作方式 HDLC定义了三种操作方式和三种非操作方式。 和异步平衡方式(ABM). 三种 非 操 作 方 式 : 正常断开方式 ( NDM )、异步断开方式
《现代通信系统》
三种操作方式为正常响应方式(NRM)、异步响应方式(ARM)
(ADM)和初始化方式(IM)。
第3章 数据传输控制
3.6.数据链路控制规程的种类
数据链路控制规程通常分为两大类:面向字符的协议和面向比 特的协议。面向字符的协议是以字符作为传输的基本单位,并 用10个专用字符控制传输过程。面向比特的协议以比特作为传 输的基本单位,采用某些比特序列完成控制功能,具有统一的 帧格式,控制序列可以和数据信息序列同时传输。
位,其中:
N(S)表示发送端发送序列编号; N(R)表示发送端接收序列编号; S表示监控功能位; M表示无编号帧(附加修改)功能位;
P/F表示命令帧发送时的询问位响应帧发送时的终止位。
《现代通信系统》
两种工作方式;既能用于二线电路,也能用于四线电路;既适
应点对点方式,也能适应点对多点方式.
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第3章 数据传输控制
2. HDLC规范要素
(1)数据链路信道状态 ①链路结构 不平衡链路结构:适用于点对点和多点线路。这种线路配置由 个主站和多个从站组成,在链路中由主站负责控制链路上的各
从站,并发送工作方式命令,故称之为不平衡链路结构。支持
在广域网数据链路层上,最基本的数据链路控制协议是停止-等 待( stop-and-wait) 协议。该方法采用接收端检错,发送端执行 重发的控制体系,又称为自动请求重发(ARQ,Automatic Repeat request)。停止-等待协议是指当节点 A发出一个数据帧后,必 须停止发送,等待节点 B 的应答( ACKnowledgment );节点 B 收到数据帧后,经检验无差错,向节点A发送应答帧,节点A收 到应答后才能发送下一个数据帧。见图。其中, N(S) 表示待发
为了进一步提高信道利用率,减少重传的帧数,只重传有错的
帧或者是定时器超时的帧,这就是选择重传ARQ协议。 3.5.数据链路的传输控制过程 (1)建立物理连接 建立物理连接就是按照建立连接的要求,使物理层的若干数据
电路互联的过程。
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第3章 数据传输控制
(2)建立数据链路
当建立起物理连接之后,为了能可靠而有效地传输数据信息, 收发双方要交换控制信息,主要包括: ①呼叫; ②确认双方所要通信的对象;
③确认对方处在正常收发信准备状态;
④确认接收和发送状态; ⑤指定对方的输入输出设备。 (3)数据传送 主站沿着所建立的数据链路向从站发送数据,同时完成差错控
制、流量控制等功能,并保证传输的透明性。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(4)释放数据链路
数据传送结束后,主站发送结束传输的命令,各站返回到中性 状态、初始状态或进入一个新的控制状态,并释放数据链路。 (5)拆除物理连接 释放建立起来的物理连接。
பைடு நூலகம்
监控序列大多数由单个传输控制构成,或者由引导字符(前缀)
3.8 高级数据链路控制(HDLC)规程
HDLC 协议的全称是高级数据链路控制规程( High Level Data Link Control)。是面向比特的链路控制规范的典型代表。
1.HDLC规程的特点
(1)透明传输。对要传输的信息文电的比特序列结构无任何限 制,可以是任意的字符码集或任意比特串。
3.HDLC帧结构
在HDLC规范中,使用具有统一结构的帧作为信息传输和交换的
基本单位,无论是信息报文或控制报文都必须以符合帧的格式 进行同步传输。 HDLC的帧结构,它由F、A、C、I 、FCS、F等6个字段组成。 字节 1 2或6 1 任意长 2或4 1
F
01111110
A
C
I
FCS
F
01111110
全用工或半双工传输。 在链路的两端均为复合站,处于同等地位,共同负责对链路的 控制。支持全双工或半双工传输。
平衡链路结构:仅用于点对点线路,这种配置由两个复合站组成,
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第3章 数据传输控制
②数据链路信道状态
数据链路信道状态是表示数据链路是否在工作,具体分为数据 链路工作和数据链路空闲两种状态。 工作状态:指主站、从站或复合站正在发送一个帧。 空闲状态:如果一个站检测出连续15个比特为1时,则数据链路
“11111111”时,定义为广播地址,即通知所有的接收站接收有
关的命令帧并按其动作。
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第3章 数据传输控制
(3)控制字段C
控制字段用来表示帧类型、帧编号以及命令、响应等。HDLC定
义了3种帧的类型,信息帧(简称I帧)、监控帧(简称S帧)和 无编号帧(简称U帧)。具体可根据控制字段的格式区分之。信 息帧(I帧)装载着要传送的数据,此外还捎带着流量控制和差 错控制的信号;监控帧(S帧)用于提供实现 ARQ 的控制信息; 无编号帧(U帧)提供各种链路控制功能。控制字段前两位用于 区别3种不同格式的帧,见图。 控制字段的位 1 2 3 4 5 6 7 8
可以发出响应。
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第3章 数据传输控制
3.3数据链路控制的功能
(1)帧控制
在数据链路层使用帧作为数据的传送单元,帧有特定的格式, 通常由一些字段和标志组成。标志用于指明帧的开始和结束; 字段分为地址字段、控制信息字段、信息字段和校验字段等。 (2)透明传输
所谓透明传输指数据链路能传输各种各样的数据信息,而不论
16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
①Go-Back-n ARQ协议
在滑动窗口的 Go-Back-n ARQ方法中,允许发送方连续发送多 个数据帧,如果一旦某个帧丢失或出现差错,则将最后传送的 一个应答帧之后尚未应答的数据帧全部重新发送。 ②选择重发协议
DLE SOH 标题 DLE STX 正文 DLE ETB BCC或BCS
DLE SOH 标题 DLE STX 正文 DLE ETX BCC或BCS
透明信息文电和信息码组的格式
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第3章 数据传输控制
(2)监控序列
引导的单个传输控制字符构成。前缀长度不超过 15个字符,包 含了标识信息、地址信息、状态信息等其它通信控制所需的信 息。
数据是什么样的比特组合。 (3)差错控制 当数据传输出现差错时,链路控制规范要求接收端能检测出差 错并能够恢复。
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第3章 数据传输控制
(4)流量控制
通过流量控制对链路上的信息流量进行调节,克服链路可能出 现的拥塞状况。一般要求发送方发送数据的速率不能超过接收 方接收和处理的能力。 (5)寻址
滑动窗口指的是一种流量控制方法。它要求通信双方要设置缓
冲区,用于保存已发送但尚未被确认的帧。已发送但尚未被确 认的序号队列的界,称为发送窗口,其上界和下界分别称为发
送窗口的上沿 H(W) 和下沿L(W),上沿H(W) 和下沿L(W)之间定
义为窗口尺寸 W 。设 WT 发送窗口尺寸, WR 为接收窗口尺寸。 发送窗口是用来对发送端进行流量控制的,发送窗口尺寸WT表 示在没有接到对方确认的条件下发送端可连续发送的帧数。接 收窗口时表示接收端允许接收的数据帧的序号范围。
的序列时便不会被误解;但是如果在信息中出现与 DLE相同的
序列时,则在该序列前面再加上一个 DLE后发送,在接收端自 动删除额外附加的DLE,而把后面的序列作为信息予以接收。
开始标志 地址字段 控制字段 信息字段 帧校验序列 结束标志 图6-27 HDLC帧的基本格式
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第3章 数据传输控制
(1)标志F
HDLC规范指定F字段用一种惟一固定的8bit比特序列01111110
为标志序列,作为一帧的开始和结束的标志,要求所有的帧都 必须以F标志开始和结束;同时也作为帧同步和帧间填充字符之 用,称为F标志; (2)地址字段A 地址字段用于标识从站的地址,虽然在点对点链路中不需要地 址,但是为了帧格式的统一,保留了地址字段。地址字段的长 度一般为8bit,当然也可以采用更长的扩展地址。当地址字段为
第3章 数据传输控制
数据链路传输数据信息通常有三种操作方式: 单向型,信息只能按一个方向传输;
双向交替型,信息先从一个方向传输,然后以相反的方向传输;
双向同时型,信息在两个方向上同时传输。 为了减少传输过程中的差错,需要进行检错和纠错控制及收、 发双方的同步控制等。这种在数据链路上进行的数据传输控制 称为传输控制,这些传输控制的系列规则称为数据链路控制规 程。
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第3章 数据传输控制
( 2 )可靠性高。在 HDLC 规范中,差错校验的范围为整个帧
(除了F标志之外),在所有的帧里都采用循环冗余校验,并且
将信息帧按顺序编号以防止信息码组的漏收和重收,提高了可 靠性。
(3)传输效率高。因为HDLC的I帧的编号方法,使得在通信中
可以连续传送,不要等到对方应答就可以传送下一帧,而且也 不必对每个帧都予以确认;)结构灵活。在 HDLC 中,传输控 制功能与处理功能分离,层次清楚,应用中非常灵活。 (5)应用广泛,适应力强。HDLC能选择双向交替和双向同时
便于差错控制,正文可以分为若干个码组(Block),一个码组
以字符 STX 开始,以字符 ETX 结束,但正文中的最后一个码组 要以字符 ETX结束;码组的长度取决于数据电路的传输质量。 在每个码组或正文后面为校验字符( BCC )或码组校验序列 (BCS)。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
为了保证能够透明传输,需要在控制字符 STX、 SOH 等前面加
中信息的性质(标题开始,正文开始、结束等),或者实现某
一种监控功能。 (1)信息文电的格式 信息文电是由一串字符所构成的报文,包括标题和正文。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
正文是要传输的信息,标题是与正文传输和处理有关的一些辅
助信息,有时也可没有标题。传输时标题以字符SOH开始,正 文紧接在标题后面,以字符 STX开始,以字符 ETX结束;为了
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.7 基本型传输控制规范
1.字符编码及传输控制字符 基本型传输控制规范是面向字符型的传输控制规范,由一串字 符构成一个报文(Message),内含要传送的有用数据信息和用 于链路控制的信息。 2.文电格式 链路上传输的数据信息分为两类:信息文电和监控序列,在传 输的字符序列中至少要包含一个传输控制字符,以便确定文电
信息帧(I帧)
监控帧(S帧)
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0
1 0 1
N(S)
S M
P/F
P/F P/F
N(R)
N(R) M
无编号帧(U帧) 1
第3章 数据传输控制
对于3种不同类型的帧,由控制字段的最低2个比特来识别。如
果C字段中第1位为“0”则表示是信息帧(I 帧);如果C字段中
第1、 2位为"10”则表示是监控帧(S帧);如果C字段中第1、2 位为“11”则表示是无编号帧(U帧)。控制字段的一般格式为8
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第3章 数据传输控制
3.2.数据链路控制的基本概念
(1)主站(Primary)。发送信息和命令的站;
(2)从站(Secondary)。接收信息和命令而发出确认信息或响 应的站,在主站控制下进行操作,主站为线路上的每个从站 维持一条逻辑链路。 (3)复合站。具有主站和从站的双重功能,既可发送命令也
送的帧序号,N(R)表示期望接收的帧序号。
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第3章 数据传输控制
3.4.数据链路控制协议
(1)停-等协议
N(S)表示待发送的帧序号,N(R)表示期望接收的帧序号。
I,N(S)=0
data 0
ACK 1
RR,N(R)=1
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(2)滑动窗口(Sliding Window)
在点到点的连接中,寻址方式非常简单;但在点到多点的连接
中,必须进行寻址,以保证每一帧都能送到正确的地址。 (6)链路管理 数据链路的建立、维护和释放过程称为链路管理。 (7)异常状态的恢复
当链路发生异常情况等,能自动重新启动,恢复。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.4.数据链路控制协议
(1)停-等协议
便处在空闲状态。
(2)操作方式和非操作方式 HDLC定义了三种操作方式和三种非操作方式。 和异步平衡方式(ABM). 三种 非 操 作 方 式 : 正常断开方式 ( NDM )、异步断开方式
《现代通信系统》
三种操作方式为正常响应方式(NRM)、异步响应方式(ARM)
(ADM)和初始化方式(IM)。
第3章 数据传输控制
3.6.数据链路控制规程的种类
数据链路控制规程通常分为两大类:面向字符的协议和面向比 特的协议。面向字符的协议是以字符作为传输的基本单位,并 用10个专用字符控制传输过程。面向比特的协议以比特作为传 输的基本单位,采用某些比特序列完成控制功能,具有统一的 帧格式,控制序列可以和数据信息序列同时传输。
位,其中:
N(S)表示发送端发送序列编号; N(R)表示发送端接收序列编号; S表示监控功能位; M表示无编号帧(附加修改)功能位;
P/F表示命令帧发送时的询问位响应帧发送时的终止位。
《现代通信系统》
两种工作方式;既能用于二线电路,也能用于四线电路;既适
应点对点方式,也能适应点对多点方式.
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第3章 数据传输控制
2. HDLC规范要素
(1)数据链路信道状态 ①链路结构 不平衡链路结构:适用于点对点和多点线路。这种线路配置由 个主站和多个从站组成,在链路中由主站负责控制链路上的各
从站,并发送工作方式命令,故称之为不平衡链路结构。支持
在广域网数据链路层上,最基本的数据链路控制协议是停止-等 待( stop-and-wait) 协议。该方法采用接收端检错,发送端执行 重发的控制体系,又称为自动请求重发(ARQ,Automatic Repeat request)。停止-等待协议是指当节点 A发出一个数据帧后,必 须停止发送,等待节点 B 的应答( ACKnowledgment );节点 B 收到数据帧后,经检验无差错,向节点A发送应答帧,节点A收 到应答后才能发送下一个数据帧。见图。其中, N(S) 表示待发
为了进一步提高信道利用率,减少重传的帧数,只重传有错的
帧或者是定时器超时的帧,这就是选择重传ARQ协议。 3.5.数据链路的传输控制过程 (1)建立物理连接 建立物理连接就是按照建立连接的要求,使物理层的若干数据
电路互联的过程。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(2)建立数据链路
当建立起物理连接之后,为了能可靠而有效地传输数据信息, 收发双方要交换控制信息,主要包括: ①呼叫; ②确认双方所要通信的对象;
③确认对方处在正常收发信准备状态;
④确认接收和发送状态; ⑤指定对方的输入输出设备。 (3)数据传送 主站沿着所建立的数据链路向从站发送数据,同时完成差错控
制、流量控制等功能,并保证传输的透明性。
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第3章 数据传输控制
(4)释放数据链路
数据传送结束后,主站发送结束传输的命令,各站返回到中性 状态、初始状态或进入一个新的控制状态,并释放数据链路。 (5)拆除物理连接 释放建立起来的物理连接。
பைடு நூலகம்
监控序列大多数由单个传输控制构成,或者由引导字符(前缀)
3.8 高级数据链路控制(HDLC)规程
HDLC 协议的全称是高级数据链路控制规程( High Level Data Link Control)。是面向比特的链路控制规范的典型代表。
1.HDLC规程的特点
(1)透明传输。对要传输的信息文电的比特序列结构无任何限 制,可以是任意的字符码集或任意比特串。
3.HDLC帧结构
在HDLC规范中,使用具有统一结构的帧作为信息传输和交换的
基本单位,无论是信息报文或控制报文都必须以符合帧的格式 进行同步传输。 HDLC的帧结构,它由F、A、C、I 、FCS、F等6个字段组成。 字节 1 2或6 1 任意长 2或4 1
F
01111110
A
C
I
FCS
F
01111110
全用工或半双工传输。 在链路的两端均为复合站,处于同等地位,共同负责对链路的 控制。支持全双工或半双工传输。
平衡链路结构:仅用于点对点线路,这种配置由两个复合站组成,
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第3章 数据传输控制
②数据链路信道状态
数据链路信道状态是表示数据链路是否在工作,具体分为数据 链路工作和数据链路空闲两种状态。 工作状态:指主站、从站或复合站正在发送一个帧。 空闲状态:如果一个站检测出连续15个比特为1时,则数据链路
“11111111”时,定义为广播地址,即通知所有的接收站接收有
关的命令帧并按其动作。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(3)控制字段C
控制字段用来表示帧类型、帧编号以及命令、响应等。HDLC定
义了3种帧的类型,信息帧(简称I帧)、监控帧(简称S帧)和 无编号帧(简称U帧)。具体可根据控制字段的格式区分之。信 息帧(I帧)装载着要传送的数据,此外还捎带着流量控制和差 错控制的信号;监控帧(S帧)用于提供实现 ARQ 的控制信息; 无编号帧(U帧)提供各种链路控制功能。控制字段前两位用于 区别3种不同格式的帧,见图。 控制字段的位 1 2 3 4 5 6 7 8
可以发出响应。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
3.3数据链路控制的功能
(1)帧控制
在数据链路层使用帧作为数据的传送单元,帧有特定的格式, 通常由一些字段和标志组成。标志用于指明帧的开始和结束; 字段分为地址字段、控制信息字段、信息字段和校验字段等。 (2)透明传输
所谓透明传输指数据链路能传输各种各样的数据信息,而不论
16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
①Go-Back-n ARQ协议
在滑动窗口的 Go-Back-n ARQ方法中,允许发送方连续发送多 个数据帧,如果一旦某个帧丢失或出现差错,则将最后传送的 一个应答帧之后尚未应答的数据帧全部重新发送。 ②选择重发协议
DLE SOH 标题 DLE STX 正文 DLE ETB BCC或BCS
DLE SOH 标题 DLE STX 正文 DLE ETX BCC或BCS
透明信息文电和信息码组的格式
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(2)监控序列
引导的单个传输控制字符构成。前缀长度不超过 15个字符,包 含了标识信息、地址信息、状态信息等其它通信控制所需的信 息。
数据是什么样的比特组合。 (3)差错控制 当数据传输出现差错时,链路控制规范要求接收端能检测出差 错并能够恢复。
《现代通信系统》
第3章 数据传输控制
(4)流量控制
通过流量控制对链路上的信息流量进行调节,克服链路可能出 现的拥塞状况。一般要求发送方发送数据的速率不能超过接收 方接收和处理的能力。 (5)寻址
滑动窗口指的是一种流量控制方法。它要求通信双方要设置缓
冲区,用于保存已发送但尚未被确认的帧。已发送但尚未被确 认的序号队列的界,称为发送窗口,其上界和下界分别称为发
送窗口的上沿 H(W) 和下沿L(W),上沿H(W) 和下沿L(W)之间定
义为窗口尺寸 W 。设 WT 发送窗口尺寸, WR 为接收窗口尺寸。 发送窗口是用来对发送端进行流量控制的,发送窗口尺寸WT表 示在没有接到对方确认的条件下发送端可连续发送的帧数。接 收窗口时表示接收端允许接收的数据帧的序号范围。