Control de enlace de datos de alto nivel

Dado que una secuencia de bandera consta de seis bits 1 consecutivos, los demás datos se codifican para garantizar que nunca contengan más de cinco bits 1 seguidos. Esto se logra mediante el relleno de bits : cada vez que aparecen cinco bits 1 consecutivos en los datos transmitidos, la transmisión se pausa y se transmite un bit 0.

El dispositivo receptor sabe que esto está sucediendo y, tras detectar cinco bits 1 consecutivos, se elimina el siguiente bit 0 de los datos recibidos. Si, en cambio, el sexto bit es 1, esto se interpreta como una señal (si el séptimo bit es 0) o como un error (si el séptimo bit es 1). En este último caso, se interrumpe el procedimiento de recepción de la trama y se reiniciará cuando se detecte una señal nuevamente.

Este relleno de bits cumple una segunda función: garantizar un número suficiente de transiciones de señal. En los enlaces síncronos, los datos se codifican en NRZI , de modo que un bit 0 se transmite como un cambio en la señal de la línea, y un bit 1 se envía como ausencia de cambio. Así, cada bit 0 permite que el módem receptor sincronice su reloj mediante un bucle de enganche de fase . Si se producen demasiados bits 1 consecutivos, el receptor puede perder la cuenta. El relleno de bits garantiza un mínimo de una transición cada seis tiempos de bit durante la transmisión de datos, y una transición cada siete tiempos de bit durante la transmisión de una bandera.

Cuando no se transmiten tramas en un enlace síncrono simplex o dúplex completo, se transmite continuamente un delimitador de trama en el enlace. Esto genera una de dos formas de onda continuas, dependiendo del estado inicial:

La especificación HDLC permite que el bit 0 al final de un delimitador de trama se comparta con el inicio del siguiente delimitador de trama, es decir, "011111101111110". Algunos dispositivos no admiten esta función.

En la comunicación semidúplex o multipunto, donde varios transmisores comparten una línea, un receptor en la línea verá bits 1 inactivos de forma continua en el período entre tramas cuando ningún transmisor esté activo.

HDLC transmite bytes de datos con el bit menos significativo primero (que no debe confundirse con el orden little-endian , que se refiere al orden de los bytes dentro de un campo multibyte).

Cuando se utiliza comunicación serial asíncrona, como los puertos seriales RS-232 estándar , el relleno de bits de estilo síncrono es inapropiado por varias razones:

• No es necesario el relleno de bits para asegurar un número adecuado de transiciones, ya que los bits de inicio y parada lo proporcionan.
• Debido a que los datos están codificados en NRZ para su transmisión, en lugar de estar codificados en NRZI, la forma de onda codificada es diferente.
• RS-232 envía bits en grupos de 8, lo que hace que sumar bits individuales sea muy complicado, y
• Por la misma razón, solo es necesario codificar especialmente los bytes de bandera ; no es necesario preocuparse por el patrón de bits que abarca varios bytes.

En cambio, el encuadre asíncrono utiliza la "transparencia de octeto de control", también llamada " relleno de bytes " u "relleno de octetos". El octeto límite de la trama es 01111110 (0x7E en notación hexadecimal ). Un " octeto de escape de control " tiene el valor 0x7D (secuencia de bits '10111110', ya que RS-232 transmite primero el bit menos significativo). Si alguno de estos dos octetos aparece en los datos transmitidos, se envía un octeto de escape, seguido del octeto de datos original con el bit 5 invertido. Por ejemplo, el byte 0x7E se transmitiría como 0x7D 0x5E ("10111110 01111010"). Otros valores de octeto reservados (como XON o XOFF ) pueden escaparse de la misma manera si es necesario.

La secuencia de aborto 0x7D 0x7E finaliza un paquete con una secuencia de bytes incompleta, lo que obliga al receptor a detectar un error. Esto permite abortar la transmisión del paquete sin que el receptor pueda interpretarlo como válido.

El formato general del campo de control es:

También existen formatos extendidos (de dos bytes) de tramas I y S. De nuevo, el bit menos significativo (el que está más a la derecha en esta tabla) se envía primero.

El bit Poll/Final es un bit único con dos nombres. Se denomina Poll cuando forma parte de un comando (establecido por la estación principal para obtener una respuesta de una estación secundaria) y Final cuando forma parte de una respuesta (establecido por la estación secundaria para indicar una respuesta o el final de la transmisión). En todos los demás casos, el bit está desactivado.

El bit se utiliza como un token que se intercambia entre las estaciones. Solo debe existir un token a la vez. La estación secundaria solo envía un mensaje final cuando ha recibido un mensaje de sondeo de la estación primaria. La estación primaria solo envía un mensaje de sondeo cuando ha recibido un mensaje final de la estación secundaria o después de un tiempo de espera que indica que el bit se ha perdido.

• En NRM, la posesión del token de sondeo también otorga al receptor secundario autorizado para transmitir. El receptor secundario activa el bit F en su última trama de respuesta para renunciar a la autorización de transmisión. (Esto equivale a la palabra "Cambio" en el procedimiento de voz por radio ).
• En los modos ARM y ABM, el bit P fuerza una respuesta. En estos modos, el secundario no necesita esperar a que se realice una consulta para transmitir, por lo que el último bit puede incluirse en la primera respuesta después de la consulta.
• Si no se recibe respuesta a un bit P en un período de tiempo razonable, la estación principal agota el tiempo de espera y vuelve a enviar P.
• El bit P/F es fundamental para el esquema básico de retransmisión de puntos de control necesario para implementar HDLC; todas las demás variantes (como la trama S REJ) son opcionales y solo sirven para aumentar la eficiencia. Cuando una estación recibe un bit P/F, puede asumir que cualquier trama que haya enviado antes de la última transmisión de dicho bit y que aún no haya sido confirmada no llegará, por lo que deberá retransmitirse.

Cuando se opera como una estación combinada, es importante mantener la distinción entre los bits P y F, ya que pueden existir dos ciclos de punto de control operando simultáneamente. El bit AP que llega en un comando de la estación remota no responde a nuestro bit P; solo lo hace un bit F que llega en una respuesta.

Tanto las tramas I como las S contienen un número de secuencia de recepción N(R). N(R) proporciona una confirmación de recepción de las tramas I del otro extremo del enlace. Su valor siempre corresponde a la primera trama aún no recibida; confirma que se han recibido todas las tramas con valores N(S) hasta N(R)−1 (módulo 8 o módulo 128) e indica el N(S) de la siguiente trama que se espera recibir.

N(R) funciona de la misma manera, ya sea que forme parte de un comando o una respuesta. Una estación combinada solo tiene un espacio para el número de secuencia.

Este valor se incrementa para los fotogramas I sucesivos, módulo 8 o módulo 128. Dependiendo del número de bits en el número de secuencia, pueden estar pendientes de confirmación hasta 7 o 127 fotogramas I en cualquier momento.

Los marcos de información, o I-frames , transportan datos de usuario desde la capa de red. Además, incluyen información de control de flujo y errores integrada en los datos. Los subcampos del campo de control definen estas funciones.

El bit menos significativo (el primero en transmitirse) define el tipo de trama. Un valor de 0 indica una trama I. Salvo por la interpretación del campo P/F, no existe diferencia entre una trama I de comando y una trama I de respuesta; cuando P/F es 0, ambas son exactamente equivalentes.

Los marcos de supervisión, o «marcos S», se utilizan para el control de flujo y errores cuando el piggybacking es imposible o inapropiado, como cuando una estación no tiene datos para enviar. Los marcos S en HDLC no tienen campos de información, aunque algunos protocolos derivados de HDLC utilizan campos de información para el «rechazo multiselectivo».

El campo de control de trama S incluye un "10" inicial que indica que se trata de una trama S. A continuación, se indica el tipo con 2 bits, un bit de sondeo/final y un número de secuencia de 3 bits. (O bien, un campo de relleno de 4 bits seguido de un número de secuencia de 7 bits).

Los dos primeros bits (los menos significativos) indican que se trata de una trama S. Todas las tramas S incluyen un bit P/F y un número de secuencia de recepción, como se describió anteriormente. Salvo por la interpretación del campo P/F, no hay diferencia entre una trama S de comando y una de respuesta; cuando P/F es 0, ambas son exactamente equivalentes.

Las tramas sin numerar, o tramas U , se utilizan principalmente para la gestión de enlaces, aunque algunas se emplean para transferir datos de usuario. Intercambian información de control y gestión de sesiones entre dispositivos conectados, y algunas tramas U contienen un campo de información, utilizado para información de gestión del sistema o datos de usuario. Los dos primeros bits (11) indican que se trata de una trama U. Los cinco bits de tipo (dos antes del bit P/F y tres después) permiten crear 32 tipos diferentes de tramas U. En algunos casos, la misma codificación se utiliza para distintas funciones, como comando y respuesta.

• La inicialización puede ser solicitada por cualquiera de las partes. Cuando el dispositivo principal envía uno de los seis comandos de configuración de modo, ocurre lo siguiente:
  • Indica al otro lado que se solicita la inicialización.
  • Especifica el modo, NRM, ABM, ARM
  • Especifica si se utilizan números de secuencia de 3 o 7 bits.

El módulo HDLC del otro extremo transmite una trama (UA) cuando se acepta la solicitud. Si se rechaza la solicitud, envía una trama de modo de desconexión (DM).

• Para circuitos conmutados
  • Comandos: ADD – XID
  • Respuestas: ADD – XID, RD
• Para comandos y respuestas simultáneos bidireccionales, se utiliza ADD – REJ.
• Para comandos y respuestas de retransmisión de trama única: ADD – SREJ
• Para comandos y respuestas de información: AGREGAR – Ul
• Para la inicialización
  • Comandos: AÑADIR – SIM
  • Respuestas: ADD – RIM
• Para encuestas grupales
  • Comandos: AÑADIR – ARRIBA
• Direccionamiento extendido
• Eliminar marcos I de respuesta
• Comando Eliminar Marcos I
• Numeración extendida
• Para restablecer el modo (solo ABM), los comandos son: ADD – RSET
• Los comandos y respuestas de prueba del enlace de datos son: AGREGAR – PROBAR
• Solicitud de desconexión. Las respuestas son ADD – RD
• FCS de 32 bits

Los fotogramas sin numerar se identifican porque sus dos bits menos significativos son 1. Con el indicador P/F, quedan 5 bits para el tipo de fotograma. Aunque se utilizan menos de 32 valores, algunos tipos tienen significados diferentes según la dirección en la que se envían: como comando o como respuesta. La relación entre el comando DISC (desconexión) y la respuesta RD (solicitud de desconexión) parece bastante clara, pero el motivo por el que el comando SARM es numéricamente igual a la respuesta DM resulta confuso.

^* ^ ^ Adición ISO/IEC 13239

^† ^ ^ ^ No forma parte de HDLC

Los marcos UI, UIH, XID y TEST contienen una carga útil y pueden utilizarse como comandos y respuestas. El comando SM y la respuesta FRMR también contienen una carga útil.

• Un fotograma de interfaz de usuario contiene información del usuario, pero a diferencia de un fotograma I, no se confirma su recepción ni se retransmite si se pierde.
• Una trama UIH (una adición de la norma ISO/IEC 13239) es similar a una trama UI, pero además aplica la secuencia de verificación de trama solo a un prefijo de longitud específica de la trama; los errores de transmisión posteriores a este prefijo no se detectan.
• La trama XID se utiliza para intercambiar capacidades de terminal. La arquitectura de redes de sistemas (SNAA) definió un formato, pero la variante definida en la norma ISO 8885 es la más utilizada. Un terminal primario anuncia sus capacidades mediante un comando XID, y un terminal secundario devuelve las suyas en una respuesta XID.
• El paquete TEST es simplemente un comando ping para fines de depuración. La carga útil del comando TEST se devuelve en la respuesta TEST.
• El comando SM (una adición de la norma ISO/IEC 13239) es un comando genérico de "configuración de modo" que incluye un campo de información (en el mismo formato ISO 8885 que XID) para especificar parámetros. Esto permite negociar valores de parámetros (como números de secuencia de 15 y 31 bits) y parámetros como tamaños de ventana y tamaños máximos de trama que no se pueden expresar mediante los seis comandos estándar de configuración de modo.
• La respuesta FRMR contiene una descripción de la trama inaceptable, en un formato estandarizado. Los primeros 1 o 2 bytes son una copia del campo de control rechazado, los siguientes 1 o 2 contienen los números de secuencia de envío y recepción actuales del secundario, y los siguientes 4 o 5 bits son indicadores de error que señalan el motivo del rechazo.