现代通信网络-罐装知识

电路交换和分组交换

电路交换

描述：连接建立开始时，通信系统分配给它的资源（通道、带宽、时隙、码字等等），通信活动的整个过程中，这个连接将始终占用着。电路交换总体可以分为这三步：1. 建立（establish）连接；2. 通话；3.释放连接

电路交换的优点：

• 无需额外资源开销：业务数据不含有Header，透明传输（Transparent transmission）
• 通信延迟小
• 有序传输
• 控制简单

电路交换的缺点：

• 资源利用率较低：尽管没有数据传输资源也被占用
• 鲁棒性差：只要所建立的物理通路中有一点出现故障，就必须拨号重新建立连接
• 一旦无法建立连接，通信就无法进行。

在要求数据按先后顺序且以恒定速率快速传输的情况下或实时性要求较高时，使用电路交换是较为理想的选择。最典型的应用是传统电信网络。

分组交换

描述：分组交换（packet switching）是将数据打包成分组（Packets）进行传输、交换。数据包包含标头(Header)，和负载(Payload)。标头包含分组的基本信息，例如地址信息，管理信息等。分组通过最优路径（取决于 路由算法）路由到目标。分组交换可细分为虚电路和数据报。分组交换的颗粒度（granularity）越小，花在header上的开销就越多。

分组交换的优点：

• 线路利用率高：不同用户共享线路容量

分组交换的缺点：

• 更高的转发时延
• 可能出现拥塞问题

虚电路：一旦路由建立，路径便不会再做更改。它中间路由的节点只需要查看数据包从哪来，然后换上新的要到哪去的标签。转发时延小：不需要每次建立路由。帧时序确定：路径不可变换，因此链路保证时序。鲁棒性不如数据报：一旦路径中节点断开，则需重新建立连接

数据报：datagram不一定会让各个数据走同样的路由。每一个packet都独自路由。因此可能出现帧乱序。但是原先路径在通信过程中不可达，也可以走其他路径，鲁棒性更高，更灵活。

典型的应用是计算机网络（internet），因为其要求来去自由的灵活性。

MAC帧结构

传输时延和传播时延

传输时延

如果收发机传输速率为R(bps)，传输大小为B（bits），则完成发送所需的传输时延为

$$T=\frac{B}{R}$$

在CSMA/CD下需要传输时延大于2倍传播时延，才可以在发送时发现碰撞

传播时延

$$B=R\times \frac{d}{V}$$

其中：

• B：链路长度（单位：bit），这个链路的物理长度能容纳多长的比特流
• R：数据传输速率 (单位：bps)
• d：收发机间物理距离 （单位：m）
• V：介质中信号传播速度（单位：m/s）

差错控制

Stop-Wait ARQ

1. 数据正常传输：接收机接收数据后，ACK下一帧的label
2. 发送数据丢失：接收机不ACK，发送机在等待超时后重发数据
3. ACK信号丢失：发送机重传同一label的帧，接收机发现其和上一个为同一label，再次发送下一帧的ACK

Go back N ARQ

1. A->B帧损坏：
   • 在损坏帧出现后A持续发送，B发现帧label不连续，B会丢弃损坏帧之后的所有帧。并返回REJ(帧i)，来告知A从帧i开始重发后续所有。
   • 在损耗帧出现后A无数据发送，B此时会认为A没有数据发送。待A的timer超时后，A向B发送 P bit = 1的RR frame，B收到后立马应答一个期望的帧。
2. B->A RR损坏
   • B后续还有RR发送：A可以通过后续B发送RR更新自己的窗
   • 后续无RR发送：A的timer超时后，A向B发送 P bit = 1的RR frame，B收到后立马应答一个RR.
3. REJ损坏
   • A的timer超时后，A向B发送 P bit = 1的RR frame，B收到后立马应答一个想要的帧。

Select Rejective ARQ

1. A->B帧损坏：
   • 在损坏帧出现后A持续发送，B发现帧label不连续，B会丢弃损坏帧,但接收之后的帧。并返回SREJ(帧i)，来告知A从帧i开始重发后续所有。
   • 在损耗帧出现后A无数据发送，B此时会认为A没有数据发送。待A的timer超时后，A向B发送 P bit = 1的RR frame，B收到后立马应答一个期望的帧。
2. B->A RR损坏
   • B后续还有RR发送：A可以通过后续B发送RR更新自己的窗
   • 后续无RR发送：A的timer超时后，A向B发送 P bit = 1的RR frame，B收到后立马应答一个RR.
3. SREJ损坏
   • A的timer超时后，A向B发送 P bit = 1的RR frame，B收到后立马应答一个想要的帧。