Біт-орієнтовані протоколи

Потреба у парі символів на початку та кінці кожного кадру разом з додатковими символами DLE означає, що символьно-орієнтована передача не ефективна для передачі двійкових даних, оскільки в поле даних кадру додаються досить багато надлишкових даних. Крім того, формат керуючих символів для різних кодувань різний, наприклад, у коді ASCII символ SYN дорівнює 0010110, а у коді EBCDIC - 00110010. Так що цей метод застосовується тільки з визначеним типом кодування, навіть якщо кадр містить чисто двійкові дані. Для усунення цих проблем сьогодні майже завжди використовується універсальний метод, який називається біт-орієнтованою передачею. Цей метод зараз застосовується при передачі як двійкових, так і символьних даних. На рис. 4.8 показані 3 різні схеми біт-орієнтованої передачі, які відрізняються способом позначення початку і кінця кожного кадру.

Перша схема (див. рис. 4.8, а), схожа на схему із символами STX і ЕТХ у символьно-орієнтованих протоколах. Початок і кінець кожного кадру відзначається однієї і тією же 8-бітовою послідовністю - 01111110, яка називається прапорцем. Термін „біт-орієнтований” використовується тому, що прийнятий потік біт сканується приймачем на побітовій основі для виявлення стартового прапора, а потім під час прийому для виявлення стопового прапорця. Тому довжина кадру в цьому випадку не обов’язково повинна бути кратною 8 бітам.

Для забезпечення синхронізації приймача, передавач надсилає послідовність байтів простою (кожний складається з 11111111), що передує стартовому прапор.

Для досягнення прозорості даних у цій схемі необхідно, щоб прапор не був присутній у полі даних кадру. Це досягається за допомогою прийому, відомого як вставка нульового біта - біт-стаффінга. Схема вставки біта працює лише під час передачі даних кадру. Якщо ця схема виявляє, що підряд передано п’ять одиничних бітів - вона автоматично вставляє додатковий 0 (навіть якщо після цих п’яти одиниць йшов 0). Тому послідовність 01111110 ніколи не з’явиться в полі даних кадру. Аналогічна схема працює на приймачі і виконує зворотну функцію. Коли після п’яти 1 виявляється 0, він автоматично видаляється з поля даних кадру. Біт-стаффінг набагато економічний, чим байт-стаффінг, оскільки замість зайвого байта вставляється один біт, отже, швидкість передачі даних користувача у цьому випадку зменшується у меншому ступені.

Рисунок 4.8 - Способи виділення початку і кінця кадрів при синхронній передачі

В другій схемі (див. рис. 4.8, б) для позначення початку кадру є лише стартовий прапор, а для визначення кінця кадру використовується поле довжини кадру, що при фіксованих розмірах заголовка і кінцівки найчастіше має смисл довжини поля чи даних кадру. Ця схема часто використовується в ЛКМ. У цих мережах для позначення факту незайнятості середовища у вхідному стані по середовищу взагалі не передається ніяких символів. Щоб усі інші станції увійшли в бітову синхронізацію, станція, що надсилає кадр додає до нього преамбулу, тобто послідовність 101010... Увійшовши в бітову синхронізацію, приймач досліджує вхідний потік на побітовій основі, поки не знайде байт початку кадру 10101011, який виконує роль символу STX. За цим байтом випливає заголовок кадру, у якому у визначеному місці знаходиться поле довжини або поле даних. Таким чином, у цій схемі приймач просто відраховує задану кількість байт, щоб визначити закінчення кадру.

Третя схема (див. рис. 4.8, в) використовує для позначення початку і кінця кадру прапори, що включають заборонені для даного коду сигнали (code violations, V). Наприклад, при манчестерському кодуванні замість обов’язкової зміни полярності сигналу у середині тактового інтервалу рівень сигналу залишається незмінним і: низьким (заборонений сигнал J) або високим (заборонений сигнал К). Початок кадру відзначається послідовністю JK0JK00, а кінець - послідовністю JK1JK100. Цей спосіб дуже економічний, оскільки не вимагає ні біт-стаффінга, ні поля довжини, але його недолік полягає у залежності від прийнятого методу фізичного кодування. При використанні надлишкових кодів роль сигналів J і К грають заборонені символи, наприклад, у коді 4В/5В цими символами є коди 11000 і 10001.

Кожна з трьох схем має свої переваги і недоліки. Прапори дозволяють відмовитися від спеціального додаткового засобу але вимагають спеціальних засобів: або дозволу розміщення прапора у полі даних за рахунок біт-стаффінга, або використання, як прапора заборонених сигналів, це робить дану схему залежною від способу кодування.