數(shù)據(jù)通信知多少?數(shù)據(jù)通信鏈路層設計(下篇)

數(shù)據(jù)通信是當前熱門應用，與此同時，數(shù)據(jù)通信也是大學熱門專業(yè)之一。在上篇文章中，小編對數(shù)據(jù)通信中的鏈路層設計有所介紹，本文將介紹其余下內(nèi)容。如果你對數(shù)據(jù)通信抑或數(shù)據(jù)通信相關內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、改進型協(xié)議下的時間參數(shù)和通信利用率

1.1 時間參數(shù)的確定

已經(jīng)指出協(xié)議關聯(lián)的時間參數(shù)有六個。對比本文可以發(fā)現(xiàn)，四個參數(shù)計算公式?jīng)]有變化。但包同步延時和ACK同步延時有些變化，主要是本協(xié)議采用非對稱的交織模式，即應答一方總是采用無交織模式，因此可以減少包同步延時和ACK同步延時。參照文獻[3]的計算方法，用Tsyn表示包同步延時，TAck表示ACK同步延時，TFrame表示幀同步延時，TInterDelay表示交織延時，則改進型的時間參數(shù)計算公式如下：

TAck=2×TInterDelay+1.2×2+TFrame(取整) (1)

TSyn=2×TInterDelay+1.2×2 (2)

也就是說TInterDelay的系數(shù)從4變?yōu)?，這對長交織來說TAck和TSyn將減汪9.6秒，可以較大幅度地提高信道的利用率。

假設一次發(fā)送數(shù)據(jù)幀個數(shù)為N、數(shù)據(jù)幀長為L字節(jié)、信道速率為H(bps)，那么信道利用率計算公式為：

(N×L×8/H)/(TAck+N(L+10)8/H+TRtsDelay1+TRtsDelay2) (3)

其是分子為實際數(shù)據(jù)傳輸所用的時間，分母為數(shù)據(jù)開始發(fā)送到接收確認的時間，常數(shù)10為數(shù)據(jù)幀中額外的字節(jié)，8為一個字節(jié)的比特數(shù)目，TRtsDelay1和TRtsDelay2分別代表鍵控前延時和鍵控中延時。

1.2 不同幀長和交織模式下的信道利用率

從信道利用率角度，當傳輸速率較高時要求具有較長的數(shù)據(jù)包和一次發(fā)送較多的數(shù)據(jù)幀數(shù)，尤其是長交織模式下：

吞吐率是標識通信協(xié)議性能的重要標準，對于半雙工通信協(xié)議來說它被定義為一定的時間單位里，從發(fā)送方到達接收方數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量如果用S表示正確發(fā)送的數(shù)據(jù)量，I表示相繼發(fā)送的兩次時間間隔，吞吐率用Rbyte來表示，那么相應的數(shù)據(jù)率計算公式為：

Rbyte=S/I (4)

在半雙工ARQ協(xié)議中：

S=N×L (5)

I=IInterDelay×2+(TRstDelay1+TRtsDelay2)×2+[N×(L+10)×8]/Rate+(70×8)/(Rate) (6)

其中N表示一次發(fā)送幀數(shù)，L表示一幀的有效數(shù)據(jù)長度，最后一項表示接收應答時間，為簡經(jīng)起見把幀長定為70字節(jié)。

(1)在相同的交織方式下，幀長越長，發(fā)送有效數(shù)據(jù)的時間占總時間的比例越高，有效吞吐率就越大，協(xié)議的效率越高;

(2)在相同的交織方式和相同的幀長前提下，信道速率越高，總的發(fā)送時間縮短，有效吞吐率就越大，協(xié)議的效率越高;

(3)在相同的信道速率和幀長條件下，交織越短有效吞吐率越高。

協(xié)議在多個小文件傳輸中的效率，在長交織模式下，由于一個文件的傳輸分為文件頭和文件體兩次傳輸，因此在無干擾條件下單個文件的最短傳輸時間應該不小于2Tack時間，即46秒。無論采取什么樣的速率和多小的文件，對于多個小文件來說傳輸效率非常低。

新低輸協(xié)議主要取決多個文件的總長度、傳輸速率和幀長。如果10個文件的總長度為9.6K字節(jié)、速率為2400bps、幀長為120字節(jié)，那么在無干擾條件下的傳輸時間，第一次20幀為2400字節(jié)，時間為22秒;第二次40幀為4800字節(jié)，時間32秒;第三次20幀為2400字節(jié)，時間為22秒;因此總時間為75秒，并且與文件個數(shù)無關。同樣，從前面計算中可以看出，一次發(fā)送的幀數(shù)的加大，尤其是對長織來說可以較大幅度地提高吞吐量。

二、自適應準則閾值的確定

從短波鏈路層協(xié)議判斷短波信道傳輸質量的依據(jù)是錯誤幀數(shù)(110A標準可以從遙控中取到信噪比，但實現(xiàn)起來有一定困難，本文以誤幀來判斷信道質量)，因此模式的改變和一次發(fā)送幀數(shù)的調整由誤幀來決定。

2.1 交織模式的確定

以無交織模式為例，先假設在無交織模式下誤幀率為E，而這些誤幀可以經(jīng)過短交織模式得到糾正，在這樣情況下短交織的有效吞吐量民無交織的有效吞吐量相等的條件是：

(N-E)/IN=N/Is (7)

其中IN、Is分別為無交織和短交織傳輸N幀所需要的總時間。

依據(jù)該公式確定出誤幀率，可以認為是從無交織過渡到短交織域值。由于該計算公式有一個前提，而該前提在實際通信中未必能夠成立，作為決定從交織變?yōu)槎探豢楅撝祽摳笠恍ǔ＜?或更大的設置。該原則同樣適用于從短交織到長交織的閾值。

反過來，當信道持續(xù)處于較好的條件下，應該從長交織降到短交織甚至無交織。由于長交織沒有誤幀或很少誤幀的情況下，短交織可能存在比較多的誤幀，因此要求沒有誤幀的情況下，才從長交織下降到短交織。同樣該原則適用于短交織到無交織。

2.2 一次發(fā)送幀數(shù)的確定準則

從信道利用率的角度最好一次發(fā)送比較多的數(shù)據(jù)幀，尤其是長交織的情況下。但是一次發(fā)送的幀數(shù)太多，當信道遇到干擾時不能及時地調整參數(shù)，比如數(shù)據(jù)交織模式、數(shù)據(jù)幀長、信道速率等，這樣會導致產(chǎn)生較多的錯幀。

比較謹慎的做法是：無交織初始幀數(shù)為20，如果沒有誤幀則逐步加長到40、60和80幀;而短交織初始設置為40幀，沒有誤幀條件下逐步加大60、80幀，而長交織初始為60帖。謹慎的原因主要考慮信道不穩(wěn)定情況下，相對較少的數(shù)據(jù)幀可以加快參數(shù)的調整。由于定量分析相對較難，在本文中不作進一步分析。

協(xié)議經(jīng)過修改后，在信道很好地實際傳輸效率非常高，在信道傳輸質量發(fā)生變化的情況下能夠較好選擇合適的交織模式。通過采取非對稱交織模式可以將長交織壓縮近一半的RTT時間。通過滑動窗口的控制和窗口頂部數(shù)據(jù)幀的保護，提高了鏈路層數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，大大改善了多個小文件的傳輸效率。

以上便是此次小編帶來的“數(shù)據(jù)通信”相關內(nèi)容，通過本文，希望大家對數(shù)據(jù)通信鏈路層協(xié)議的開發(fā)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!