En las comunicaciones de datos , el control de flujo es el proceso de gestionar la velocidad de transmisión de datos entre dos nodos para evitar que un remitente rápido abrume a un receptor lento. El control de flujo debe distinguirse del control de congestión , que se utiliza para controlar el flujo de datos cuando realmente se ha producido una congestión. [1] Los mecanismos de control de flujo se pueden clasificar según si el nodo receptor envía o no retroalimentación al nodo emisor.
El control de flujo es importante porque es posible que una computadora emisora transmita información a un ritmo más rápido de lo que la computadora de destino puede recibirla y procesarla. Esto puede suceder si las computadoras receptoras tienen una gran carga de tráfico en comparación con la computadora emisora, o si la computadora receptora tiene menos potencia de procesamiento que la computadora emisora.
El control de flujo de parada y espera es la forma más sencilla de control de flujo. En este método, el mensaje se divide en varios fotogramas y el receptor indica que está preparado para recibir un fotograma de datos. El remitente espera un acuse de recibo (ACK) después de cada fotograma durante un tiempo específico (lo que se denomina tiempo de espera). El receptor envía el ACK para informarle al remitente que la trama de datos se recibió correctamente. El remitente enviará la siguiente trama sólo después del ACK.
Si se pierde una trama o ACK durante la transmisión, la trama se retransmite. Este proceso de retransmisión se conoce como ARQ ( solicitud de repetición automática ).
El problema con Stop-and-wait es que sólo se puede transmitir una trama a la vez, y eso a menudo conduce a una transmisión ineficiente, porque hasta que el remitente reciba el ACK no puede transmitir ningún paquete nuevo. Durante este tiempo, tanto el remitente como el canal quedan inutilizados.
Ventajas
La única ventaja de este método de control de flujo es su simplicidad.
Contras
El remitente debe esperar el ACK después de cada trama que transmite. Esto es una fuente de ineficiencia y es particularmente malo cuando el retraso de propagación es mucho mayor que el retraso de transmisión . [2]
Detenerse y esperar también puede generar ineficiencias al enviar transmisiones más largas. [3] Cuando se envían transmisiones más largas, hay más posibilidades de error en este protocolo. Si los mensajes son breves, es más probable que los errores se detecten a tiempo. Se crea más ineficiencia cuando los mensajes individuales se dividen en marcos separados porque esto hace que la transmisión sea más larga. [4]
Un método de control de flujo en el que un receptor le da permiso a un transmisor para transmitir datos hasta que se llena una ventana. Cuando la ventana está llena, el transmisor debe dejar de transmitir hasta que el receptor anuncie una ventana más grande. [5]
El control de flujo de ventana deslizante se utiliza mejor cuando el tamaño del buffer es limitado y preestablecido. Durante una comunicación típica entre un remitente y un receptor, el receptor asigna espacio de búfer para n cuadros ( n es el tamaño del búfer en cuadros). El remitente puede enviar y el receptor puede aceptar n tramas sin tener que esperar un acuse de recibo. Se asigna un número de secuencia a las tramas para ayudar a realizar un seguimiento de aquellas tramas que recibieron un acuse de recibo. El receptor reconoce una trama enviando un acuse de recibo que incluye el número de secuencia de la siguiente trama esperada. Este reconocimiento anuncia que el receptor está listo para recibir n tramas, comenzando con el número especificado. Tanto el remitente como el receptor mantienen lo que se llama una ventana. El tamaño de la ventana es menor o igual que el tamaño del búfer.
El control de flujo de ventana deslizante tiene un rendimiento mucho mejor que el control de flujo de parada y espera. Por ejemplo, en un entorno inalámbrico, si las velocidades de datos son bajas y el nivel de ruido es muy alto, no es muy factible esperar un reconocimiento por cada paquete que se transfiere. Por lo tanto, la transferencia de datos de forma masiva produciría un mejor rendimiento en términos de mayor rendimiento.
El control de flujo de ventana deslizante es un protocolo punto a punto que supone que ninguna otra entidad intenta comunicarse hasta que se complete la transferencia de datos actual. La ventana mantenida por el remitente indica qué fotogramas puede enviar. El remitente envía todos los fotogramas de la ventana y espera una confirmación (en lugar de confirmar después de cada fotograma). Luego, el remitente cambia la ventana al número de secuencia correspondiente, indicando así que se pueden enviar fotogramas dentro de la ventana a partir del número de secuencia actual.
Un algoritmo de solicitud de repetición automática (ARQ), utilizado para la corrección de errores, en el que un reconocimiento negativo (NACK) provoca la retransmisión de la palabra errónea, así como de las siguientes N–1 palabras. El valor de N generalmente se elige de modo que el tiempo necesario para transmitir las N palabras sea menor que el retardo de ida y vuelta desde el transmisor al receptor y viceversa. Por lo tanto, no se necesita un buffer en el receptor.
El retraso de propagación normalizado (a) = tiempo de propagación (Tp) ⁄ tiempo de transmisión (Tt) , donde Tp = longitud (L) sobre la velocidad de propagación (V) y Tt = tasa de bits (r) sobre la velocidad de fotogramas (F). De modo que a = LF ⁄ Vr .
Para obtener la utilización debe definir un tamaño de ventana (N). Si N es mayor o igual a 2a + 1 entonces la utilización es 1 (utilización total) para el canal de transmisión. Si es menor que 2a + 1, entonces se debe utilizar la ecuación N ⁄ 1+2a para calcular la utilización. [6]
La repetición selectiva es un protocolo orientado a la conexión en el que tanto el transmisor como el receptor tienen una ventana de números de secuencia. El protocolo tiene un número máximo de mensajes que se pueden enviar sin acuse de recibo. Si esta ventana se llena, el protocolo se bloquea hasta que se reciba un acuse de recibo del primer mensaje pendiente. En este punto el transmisor está listo para enviar más mensajes. [7]
Esta sección está orientada a la idea de comparar detener y esperar , ventana deslizante con los subconjuntos de retroceder N y repetición selectiva .
Sin errores: . [ cita necesaria ]
Con errores: . [ cita necesaria ]
Definimos el rendimiento T como el número promedio de bloques comunicados por bloque transmitido. Es más conveniente calcular el número promedio de transmisiones necesarias para comunicar un bloque, cantidad que denotamos por 0, y luego determinar T a partir de la ecuación . [ cita necesaria ]
Puede ocurrir control del flujo de transmisión:
La velocidad de transmisión puede controlarse debido a los requisitos de la red o del DTE. El control del flujo de transmisión puede ocurrir independientemente en las dos direcciones de transferencia de datos, permitiendo así que las tasas de transferencia en una dirección sean diferentes de las tasas de transferencia en la otra dirección. El control del flujo de transmisión puede ser
El control de flujo se puede realizar
En RS-232 común hay pares de líneas de control que generalmente se denominan control de flujo de hardware :
El control de flujo de hardware normalmente lo maneja el DTE o "extremo maestro", ya que primero eleva o afirma su línea para comandar al otro lado:
Un ejemplo de control de flujo de hardware es una interfaz de módem de radio semidúplex a computadora. En este caso, el software de control en el módem y la computadora puede escribirse para dar prioridad a las señales de radio entrantes, de modo que los datos salientes de la computadora se detengan reduciendo el CTS si el módem detecta una recepción.
Por el contrario, XON/XOFF suele denominarse control de flujo de software.
El mecanismo de control de flujo en bucle abierto se caracteriza por no tener retroalimentación entre el receptor y el transmisor. Este sencillo medio de control se utiliza ampliamente. La asignación de recursos debe ser del tipo "reserva previa" o "salto a salto".
El control de flujo de bucle abierto tiene problemas inherentes a la maximización de la utilización de los recursos de la red. La asignación de recursos se realiza durante la configuración de la conexión mediante un CAC ( control de admisión de conexión ) y esta asignación se realiza utilizando información que ya es "noticia antigua" durante la vida útil de la conexión. A menudo hay una asignación excesiva de recursos y se desperdician capacidades reservadas pero no utilizadas. ATM utiliza el control de flujo de bucle abierto en sus servicios CBR , VBR y UBR (ver contrato de tráfico y control de congestión ). [1]
El control de flujo de circuito abierto incorpora dos controles; el controlador y un regulador. El regulador puede alterar la variable de entrada en respuesta a la señal del controlador. Un sistema de bucle abierto no tiene mecanismo de retroalimentación o avance, por lo que las señales de entrada y salida no están directamente relacionadas y existe una mayor variabilidad del tráfico. También hay una tasa de llegada más baja en dicho sistema y una tasa de pérdidas más alta. En un sistema de control abierto, los controladores pueden operar los reguladores a intervalos regulares, pero no hay seguridad de que la variable de salida pueda mantenerse en el nivel deseado. Si bien puede resultar más económico utilizar este modelo, el modelo de bucle abierto puede ser inestable.
El mecanismo de control de flujo de circuito cerrado se caracteriza por la capacidad de la red de informar al transmisor la congestión pendiente de la red . Luego, el transmisor utiliza esta información de diversas maneras para adaptar su actividad a las condiciones de la red existente. ABR utiliza el control de flujo de circuito cerrado (ver contrato de tráfico y control de congestión ). [1] El control de flujo de transmisión descrito anteriormente es una forma de control de flujo de circuito cerrado.
Este sistema incorpora todos los elementos básicos de control, como son, el sensor, transmisor, controlador y regulador. El sensor se utiliza para capturar una variable de proceso. La variable de proceso se envía a un transmisor que traduce la variable al controlador. El controlador examina la información con respecto a un valor deseado e inicia una acción de corrección si es necesario. Luego, el controlador comunica al regulador qué acción se necesita para garantizar que el valor de la variable de salida coincida con el valor deseado. Por lo tanto, existe un alto grado de seguridad de que la variable de salida se puede mantener en el nivel deseado. El sistema de control de circuito cerrado puede ser un sistema de retroalimentación o de avance:
Un sistema de retroalimentación de circuito cerrado tiene un mecanismo de retroalimentación que relaciona directamente las señales de entrada y salida. El mecanismo de retroalimentación monitorea la variable de salida y determina si se requiere corrección adicional. El valor de la variable de salida que se retroalimenta se utiliza para iniciar esa acción correctiva en un regulador. La mayoría de los bucles de control de la industria son del tipo retroalimentación.
En un sistema de circuito cerrado de alimentación anticipada, la variable de proceso medida es una variable de entrada. Luego, la señal medida se utiliza de la misma manera que en un sistema de retroalimentación.
El modelo de circuito cerrado produce una menor tasa de pérdida y retrasos en las colas, además de generar tráfico que responde a la congestión. El modelo de circuito cerrado siempre es estable, ya que el número de mínimos activos está limitado.
Ventana deslizante:
