Rechnernetze

IrLAP

Auf der Sicherungsschicht wird zum Zugriff auf das Übertragungsmedium ein Link Access Protokoll verwendet. Es bietet der LLC-Schicht sieben Dienste an:

Das Verhalten einer Station kann durch einen Zustandsautomaten modelliert werden: In jedem Augenblick befindet sich die Station in einem Zustand, aus dem durch Aktionen oder Ereignisse in einen Folgezustand gewechselt wird. 

Frame Format

Im IrLAP-Standard werden die Dateneinheiten als Frames bezeichnet. Ein Frame ist ähnlich einem Block im HDLC-LAPB aufgebaut, wobei es zusätzliche oder leicht geänderte Befehle gibt. Für die Steuerung während der Übertragung wird ein zusätzlicher Befehl eingeführt:

Für die Aufgaben der Verbindungskontrolle (U-Frames) werden die folgenden Befehle verwendet.

Fehlererkennung und Fehlerkorrektur

Datenfehler werden mit einer Prüfsumme (CRC-16/32) erkannt und im Falle eines erkannten Fehlers die Daten noch einmal übertragen. Das Verfahren läuft analog dem HDLC-Protokoll ab.

Primär- und Sekundärstationen

Im IrLAP-Protokoll existiert stets genau eine Primärstation und eine oder mehrere Sekundärstation. Die Sendeberechtigung bei mehreren Sekundärstationen wird durch die Primärstation im Rahmen eines Polling-Verfahrens gegeben. Dazu dienen die Polling-Bits (P/F-Bits) in den IrLAP-Rahmen.

Nach der Initialisierung durch das IrLAP-Protokoll befindet sich eine Station stets in einem von zwei möglichen Zuständen:

Die IrLAP-Verbindung ist eine Halbduplex-Verbindung, d.h. eine Station kann nicht gleichzeitig senden und empfangen. Die Sendeberechtigung wird daher von der Primärstation durch Setzen des entsprechenden P/F-Bits gegeben. Wir ein U- oder S-Frame gesendet, so wird durch das gesetzte Poll-Bit angezeigt, dass die empfangende Station senden darf und antworten muss. Durch ein gesetzte F-Bit zeigt die Sekundärstation an, dass sie das letzte Paket gesendet hat und die Sendeberechtigung an die Primärstation zurückgibt. 

Broadcast-Frames werden durch Verwendung einer spezielle Empfangsadresse (FFFFFFFFFFFF) gekennzeichnet. Zur Quittierung muss der Empfänger der Primärstation einen XID-Bestätigungsrahmen senden.

Sniffing

Mit dem Sniffing-Verfahren kann eine Station seine Bereitschaft zum Datenaustausch den anderen Stationen mitteilen. Die Station wird in diesem Fall auch als Sniffer bezeichnet. Die Prozedur läuft wie folgt ab:

1. Eine sendewillige Station hört zunächst nach dem "Erwachen" das Übertragungsmedium ab und geht in den Ruhezustand zurück, wenn sie Datenverkehr entdeckt.
2. Ist kein Datenverkehr entdeckt worden, so sendet die Station einen XID-Rahmen mit der üblichen Broadcast-Adresse als Zieladresse, da sie die Adresse der anderen Stationen noch nicht kennt. Die anderen Stationen erkennen somit, dass die rufende Station einen Datenaustausch durchführen kann und Sekundärstation werden möchte. 
3. Erhält die Station keine Antwort, so geht sie nach 2 bis 3 Sekunden in den Ruhezustand zurück und versucht es dann noch einmal.
4. Antwortet eine Station mit einem XID-Frame, so muss die rufende Station am Stationserkennungsprozess teilnehmen. Antwortet eine Station mit einem SNRM-Frame, so kann sie damit direkt eine Verbindung aufbauen.

MAC-Regeln

Der Zugriff auf das Übertragungsmedium wird über Bedingungen, die sogenannten MAC-Regeln, festgelegt.

1. Jeder Informationsaustausch geschieht über IrLAP-Pakete.
2. Die Schnittstellengeschwindigkeit ist variabel. Zulässig sind die Raten:
   2.400, 9.600, 38.400, 57.600, 115.200, 576.000, 1.152.000 sowie 4.000.000 Bits pro Sekunde.
3. Um die Interoperabilität zwischen allen Geräten zu garantieren, werden die grundlegenden Dienste bei einer kleinen Übertragungsrate, 9.600 bps, ausgeführt.
   - Stationserkennung
   - Adreßkonfliktauflösung
   - Verbindungsaufbau.
4. Eine Primärstation überwacht den Verkehr. Sie spricht mindestens alle 500 ms eine Sekundärstation an und erteilt ihr eine Sendeberechtigung. Diese muss die Sekundärstation innerhalb von 500 ms (maximale Sendezeit) an die Primärstation zurückgeben. Bei mehreren Sekundärstationen kann die Sendezeit von 500 ms unter allen Stationen aufgeteilt werden oder es kann jede Sekundärstation 500 ms Sendezeit erhalten.
5. Eine sendewillige Station muss das Medium mindestens 500 ms lang abhören (560 - 600 ms). Wird kein Datenverkehr erkannt, wird in der Regel ein XID-Discorvery-Frame gesendet.
6. Sniffing-Regeln:
   1. Ehe eine Station einen XID-Frame sendet, muss sie mindestens 50 ms das Medium abhören.
   2. In der Regel wird dann das Paket abgeschickt und danach noch einmal 50 ms das Medium auf eventuelle Kollisionen abgehört.
   3. Sollte beim Abhören ein anderer Datenverkehr erkannt werden, da die Adressen nicht über einstimmen, wird erst nach 500 ms eine weiterer Versuch gestartet. Ist das Medium dann wieder frei, wird wieder nur 50 ms gewartet.
   4. Abhängig vom gewählten Zeitintervall zum Sniffing setzt die Station zwischen 2 und 3 Sekunden aus, ehe sie wieder senden darf: 2 s bei 400-560 ms Sendezeit, 2,5 s bei 250-400 ms Sendezeit, 3 s bei 100-250 ms Sendezeit.
7. Time-Slot-Regeln:
   Aufeinanderfolgende BOS-Frames (Beginning of Slot) müssen einen Abstand von mindestens 25 ms haben. Nach 10 ms wird eine Quittung gesendet und nach 70 ms muss die Operation abgeschlossen sein.
8. Die Contention State Procedures dürfen in der Regel nur einmal wiederholt werden, um bei einem Adresskonflikt nicht immer 500 ms warten zu müssen. Außerdem kann eine Primärstation dadurch eine Punkt-zu-Mehrpunktverbindung scheinbar gleichzeitig aufbauen.
9. Nach einer Verzögerung von mehr als 10 ms interpretiert eine Primärstation ein verspätetes Datenkpaket als ungültig. Diese Zeit wird auch als Intercharacter-Timing bezeichnet und betrifft nur die Primärstation, d.h. Sekundärstationen können auch nach mehr als 10 ms ein Paket als korrekt empfangen.

Adressierung

Innerhalb der Verbindungsschicht werden zwei unterschiedliche Adressen verwendet, eine 32-Bit-Stationsadresse und eine 7-Bit-Verbindungskennziffer.

Stationsadresse

Bei der Initialisierung der IrLAP-Schicht wird von jeder Station eine 32-Bit-Zahl zufällig gezogen. Diese dient der eindeutigen Identifikation der angeschlossenen Station. Entdeckt die Primärstation beim Aufbau einer Verbindung durch einen SNRM-Rahmen oder schon früher beim Stationserkennungsprozess einen Adresskonflikt, so wird die sekundäre Station aufgefordert, ihre Adresse zu ändern. Dieses geschieht durch Versenden eines XID-Frames. Das XID-Frame-Format wird sowohl beim Sniffing als auch bei der Stationserkennung verwendet.

Ist die sekundäre Station inaktiv (NDM), so wird von ihr einfach eine neue Adresse generiert, die zusammen mit den anderen Verbindungsparametern and die Primärstation übertragen wird. Eine aktive Station kann ihre Stationsadresse natürlich nicht einfach ändern, so dass sie zunächst in den inaktiven Zustand wechseln muss.

Verbindungskennziffer

Die 7-Bit-Verbindungskennziffer wird von der Primärstation generiert und zur eindeutigen Identifikation einer Sekundärstation benutzt, falls mehrere offene Verbindungen bestehen. Nach einem erfolgreichen Verbindungsaufbau wird analog dem X.25-PLP nur noch diese Kennziffer zur Adressierung benutzt. Dadurch wird der Frameoverhead reduziert, da nicht mehr 32-Bit-lange Stationsadressen übertragen werden müssen. Konflikte können nicht auftreten, da die Primärstation jeweils eine neue Nummer generieren kann.

Stationserkennung

Der Stationserkennungsprozess dient dazu, sämtliche Stationen innerhalb einer IR-Zelle adressieren zu können. Dabei geben die ersten beiden Bits des Discovery-Flag-Feldes die Anzahl N der Zeitschlitze (Slots) an, die eine initiale Station zur Verfügung hat. Damit wird gleichzeitig die Zahl der maximal möglichen Kommunikationspartner nach oben beschränkt. Laut Spezifikation sind dieses sechzehn Stationen.