4.2. Формат кадра

На рис. 4.3 приведен формат информационного кадра Х.25. Этот формат включает заголовок кадра З2, концевик кадра К2 и пакет данных третьего уровня. Кадр обрамляется флагами (F). Основным полем заголовка З2 является поле управления потоком, в котором основными характеристиками являются тип кадра и номера передаваемого и принимаемого информационного кадра: соответственно – N(S) и N(R).

Рис. 4.3. Формат информационного кадра Х.25

Управление потоком в канале (например, между смежными узлами в сети X.25) состоит в следующем. Передаваемый кадр сохраняется в буфере передающего узла, ожидая приёма квитанции о правильном приёме кадра узла получателя. Если кадр был искажен в канале, то передача должна быть повторена.

Поле «Данные» (пакет сетевого уровня «Д») присутствует только в информационном кадре («I»). З3 означает заголовок пакета «Д». Концевик включает в себя контрольно-проверочную комбинацию КПК (К2), необходимую для выявления кадров, искаженных помехами в канале. Кроме информационных кадров в процедуре используются супервизорные кадры RR, REJ для подтверждения или запроса повторной передачи «I» кадров, принятых с искажениями из-за помех в канале, а также кадр RNR для приостановки передачи информационных кадров при перегрузке принимающей стороны. Эти кадры включают только параметр N(R). Ненумерованные кадры (SABM, DISK, UA и др.) служат, например, для установления или разъединения соединений между смежными узлами коммутации.

Убедимся в необходимости применения при службе передачи данных схем обнаружения ошибок в принимаемых кадрах. Для этого определим вероятность появления таких искаженных кадров. Обозначим вероятность единичного ошибочного бита через Р_В – эта характеристика канала, именуемая также частотой ошибочных битов (bit error rate – BER). При использовании каналов в сети Х.25 эта величина может составлять Р_В=0,0001. Если считать, что в канале возникают одиночные ошибки, статически независимые, то при длине кадра Х.25 порядка L=128 байт вероятность безошибочного приема кадра

Р=(1-P_В)=(0,9999)¹⁰²⁴ ₌ 0,9, т.е. каждый десятый кадр искажен на приеме.

Частота появления ошибочных бит в аналоговом канале сети Х.25 нередко составляет даже Р_В = 0,001. Ошибки в каналах связи чаще бывают не единичными, а групповыми, то есть имеет место пакетирование ошибок. Это значительно уменьшает частоту искаженных кадров.

Полученный результат свидетельствует о необходимости применения схем обнаружения ошибок. Работа всех методов обнаружения ошибок основывается на использовании помехоустойчивого кодирования. На передающей стороне заголовок З2 и информационная часть, которая присутствует только в информационных кадрах, представляется как последовательность из k бит, которую требуется защитить от ошибок. К данной последовательности добавляется контрольно-проверочная комбинация КПК (она имеет еще название контрольная последовательность кадра, FCS – frame check sequence), которая вычисляется по определенному алгоритму как функция k битов передаваемого кадра. В результате формируется кодовая комбинация, имеющая длину n бит и включающая контрольно-проверочную комбинацию (n-k) бит (рис. 4.4). На приеме из кадра выделяется КПК. На основании принятых k бит приемник вычисляет КПК и сверяет результат вычисления с принятой КПК. Если принятая и вычисленная КПК не совпадают, кадр считается искаженным и аннулируется. В сети Х.25 используется один из наиболее широко используемых методов обнаружения ошибок – с помощью циклического избыточного кода CRC (Cyclic redundancy check). В сети X.25 n-k = 16 бит.

Рис. 4.4. Контрольно-проверочная комбинация в составе кадра из n бит

В разделе 4.4 приводится описание кода CRC тремя способами: с помощью арифметики по модулю 2, с использованием полинома, аппаратная реализация. Циклический код используется не только в сетях X.25, но и в IP - сетях, в беспроводных сетях стандарта GSM и др.