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题目
假设通过同一信道,数据链路层分别采用停等协议、GBN 协议和 SR 协议(发送窗口和接收窗口相等)传输数据,三个协议数据帧长相同,忽略确认帧长度,帧序号位数为 3 比特。若对应三个协议的发送方最大信道利用率分别是 U1、U2 和 U3,则 U1、U2 和 U3 满足的关系是( )。
错因
A
把 SR 的窗口当成最大——以为"SR 用接收方缓存乱序帧、最聪明所以效率最高"。实际最大发送窗口大小 SR 受"发送窗口 + 接收窗口 ≤ 序号空间"约束(题面已限定二者相等),所以 ;而 GBN 的发送窗口 ,比 SR 还大。记忆要点:n 比特序号下,GBN 发送窗口可以"窜满 7",SR 因为收发等大约束只能"窜满 4"。
C
完全反了——把停等当作效率最高。停等协议的发送窗口 = 1(每发一帧必须等 ACK 才能发下一帧),是这三种协议里效率最低的。可能错路:把"简单"和"高效"画等号;或者把"信道利用率"误以为"协议简单度"。
D
同样把停等放最高——错的同 C。但把 SR 排在 GBN 之下,方向部分对(GBN 比 SR 大),但整体顺序仍颠倒。
总解析
第一步:明确三种协议的最大发送窗口(n=3 比特序号空间共 )
| 协议 | 发送窗口约束 | 本题 n=3 时最大 W |
|---|---|---|
| 停等(Stop-and-Wait) | (每帧必须等 ACK 才能发下一帧) | 1 |
| GBN(Go-Back-N) | (防止序号回卷误判) | 7 |
| SR(Selective Repeat) | ,题面 → | 4 |
第二步:信道利用率与窗口大小的关系
在同一信道(即固定的 RTT、链路带宽、数据帧长)条件下:
其中 是帧发送时延、 是单程传播时延、 是发送窗口。当 时 饱和到 1,否则 与 成正比。关键结论:在不饱和区间内,发送窗口越大,信道利用率越高。
第三步:按 W 大小排序
故 (停等 ≤ SR ≤ GBN)。
为什么 SR 反而比 GBN 利用率低? SR 看似"按需重传更聪明",但代价是发送窗口被收发对称约束限死——它需要保留一半序号空间给接收窗口(缓存乱序帧),所以发送窗口最多到序号空间的一半(即 );而 GBN 接收窗口固定为 1(拒收乱序),全部序号空间几乎都可以给发送方用(最多 )。所以最大窗口角度 GBN > SR,最大信道利用率角度 GBN > SR。
最终答案是 B(U1 ≤ U3 ≤ U2)。
编者注(生僻术语):序号空间 = ,但 GBN 的发送窗口最大只能到 (不能 )——这一条约束是为了防止"接收方误把重传旧帧当作新一轮的新帧"。SR 类似,发送窗口 + 接收窗口 ≤ 。这两个不等式都是滑动窗口序号回卷误判的保护机制。