滑窗协议的差错控制方法

在停等协议中，对出错帧采取超时重发（协议4）或再辅之发否定应答（停等ARQ）的差错控制方法。但这种方法用在可连续发送多帧的滑窗协议中，将产生另外的问题；若已发送的若干帧中有某一帧出错或丢失，因发送端并不知道，所以其仍在继续发送帧，直到发送窗口占满为止。

1、滑窗协议的差错控制方法

数据链路层必须为上层提供无差错的传输，而无差错的传输不仅要防止将出错数据交给上层，还要保证交付数据的顺序也是正确的。当接收端收到一条出错的帧时，其对出错帧后的帧的两种基本处理方法是：回退n连续ARQ和选择重发连续ARQ.这里“连续”一词是相对于前面的“停等”而言的。

如图4.3.5（a）所示，采用回退n（go back n）连续ARQ方法时，接收端将丢弃出错帧后的所有帧，而不管这些帧是有效的还是出错的。待发送端收到对出错帧的否定应答NAK时，将重发从出错帧开始的所有帧；若应答帧出错，则超时重发。这样做，接收窗口尺寸实际上为1.

选择重发连续ARQ方法提供了更为细致的差错控制手段。如图4.3.5（b）所示，采用该法时，接收方将保留出错帧后面的正确帧，但暂不往主机交付，发送方仅重发NAK否定的那一帧或超时无应答的那一帧，一旦发送端将出错帧重发过来，接收端将对这些帧统一应答。应答n蕴含着帧n之前（包括n）的帧都已妥收的意思。这种方法虽然比回退n法更为高效，但控制的逻辑也更为复杂。实际上回退n法较为通用一些。选择重发方法的接收端的窗口尺寸可以大于1.

2、不同差错控制法效率的比较

现分析一下两种滑窗协议差错控制方法的效率。为简便起见，假设ACK、NAK等应答帧不出错，而且都采用否定应答方式，不考虑超时重发，且报头、应答帧的长度忽略不计。

图4.3.5　滑窗协议的差错控制方法

协议效率是发送端发送单个帧的时间t帧与链路专用于该帧传输而占用的全部时间t总之比，即

t总中应包括用于该帧传输的全部开销，如传播延迟、应答等等。但在前述假设条件下，t总可以认为是单个帧传输的所有开销（不算重发）tι的某个倍数，即

t总=tιNτ

式中Nτ为平均重发次数。于是（4.6）式可改写为

设帧出错概率为P1，则一帧传送i次恰好成功的概率为（1-P1），于是

（1）选择重发法的效率

如图4.3.6所示，设在时刻t0，A站开始发送一个帧系列，第一帧在t0+a时到达B站，在t0+a+1时第一帧被完全吸收，B站立即应答第一帧（ACK1），在t0+2a+1时应答到达A站。如果仍然将传输时间规范化为1，则传播时间即为a.分别考虑下列有两种情况（设窗口大小为N）：

①N≥2a+1时，第一帧的肯定应答在A站耗尽其窗口之前到达A站，因此，A可以不停顿的传输，此时效率为1；

②N＜2a+1时，A站在t0+N时用尽其窗口，而且直到t0+2a+1时都不能发送别的帧，所以效率为（2a+1）个时间单位分之周期中的N个时间单位，即(www.xing528.com)

由（4.7）式及（4.6）式，信道有差错时，选择重发连续ARQ的效率为（4.7）式再除以一个Nτ，即

图4.3.6　滑窗协议的时间过程（图中［X］表示X向上取整）

（2）回退n法的效率

由于采用回退n连续ARQ法，每次差错都将导致重发K个帧而不是仅一个帧，故有

这里f（i）代表“如果原来的帧必须传送i次，所需传送帧的总数”，它可以表达为

f（i） =1+（i-1）K=（1-K）+Ki

代入（4.10）式有

重复与前面一样的推理，可得回退n法的效率为

由图4.3.6可知，当N ≥（2a+1）时，K约等于2a+1；当N＜（2a+1）时，K约等于N.代入（4.12）式即有

（3）停等法的效率

当N=1时，选择重发连续ARQ和回退n连续ARQ的效率都简化为停等ARQ的效率，即

直接由（4.7）和（4.8）式亦可推导出同样的结果。将本节用到的条件代入4.2.4节的（4.3）式中，可见其与（4.14）式是完全一致的（令T=2I，A=0，D=F，P2=0）。不同差错控制法的效率曲线如图4.3.7所示。