ARQ, Automatic Repeat Request

재전송 기반 에러제어 ( Retransmission Error Control )

• 데이터링크 계층에서 데이터의 흐름을 제어하는 기법 중의 하나
• 신뢰성있는 데이터 전달을 위해 재전송을 기반으로 하는 에러제어 방식
• '검출 후 재전송 방식' 또는 'ARQ 기법'이라고 함

용어 정리

• 프레임(Frame) : 전송층에서 쓰이는 '패킷'과 같은 개념이며 데이터링크층에서 사용되는 전송단위인 프레임과는 다름
• ACK(Acknowledge) : 수신측에서 이상없이 프레임을 받았을 경우에 보내는 확인 응답
• NAK(Negative Acknowledge) : 프레임을 제대로 전송받지 못한 경우 송신측에서 보내는 신호
• 파이프라인 : ACK를 받기 전에 보낼 수 있는 프레임의 갯수
• redumdent bit : 프레임의 오류를 검출 또는 정정하기 위해 데이터 비트 외에 추가적으로 붙이는 bit

ARQ ( Automatic Repeat Request ) 란?

• 수신자 피드백 방식

  • 수신측이 송신측에 재전송을 요구하는 방식
    • 데이터 내 첨부된 오류검츨 정보로 에러 발생 유무를 점검하고, 에러가 발생한 프레임에 대해 재전송을 요구함

• 오류검출 만으로도 통신회선의 신뢰성 제고 가능

  • ARQ 기법은 오류정정 체계를 갖추지 못하였더라도 오류검출 만으로 통신회선의 신뢰성 확보에 충분함
    • 특히 적은 오류 발생일 때 더욱 효과적임

• 결론

  • ARQ는 재전송을 기반으로 링크의 신뢰성을 확보하는 기법
  • 다만 실시간 처리에는 곤란한 에러제어 방법임

ARQ 방식의 종류

Stop-and-Wait ARQ

• 수신측으로부터 ACK를 받을 때까지 대기하다가 전송하는 방법
• 반이중 방식으로 다른 ARQ 방식보다 전송 효율이 낮음
• ( 동작방식 )
  • 송신측은 프레임을 보내고 기다림과 동시에 타이머 작동
    • 수신측에서 프레임에 이상이 없으면 ACK를 보냄
    • 프레임에서 오류가 있으면 NAK를 보냄
  • 송신측에서 ACK를 받으면 타이머를 멈춤
  • 오류가 발생한 블록만 재전송하므로 구현 방법이 가장 단순하고 신뢰성 있는 통신 방식임
  • 다만, 한 프레임을 보낼 때마다 기다리므로 속도가 낮음

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Go-Back-N ARQ

• 오류가 난 지점부터 전송한 지점까지 모두 재전송하는 기법
• 전이중방식에서 동작함
• 전송오류가 발생하지 않으면 쉬지 않고 송신 가능
• 중복전송의 단점이 있음
• ( 동작방식 )
  • 한 번에 여러 프레임을 보내고, 나중에 ACK를 받는 방식
  • 에러가 발생한 경우, 해당 프레임부터 모두 재전송함
  • 대역폭을 많이 차지하는 단점이 있음

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Selective Repeat ARQ

• 오류가 난 부분만 재전송하는 기법
• 전이중방식에서 동작함
• ( 동작방식 )
  • 한 번에 여러 프레임을 보내고, 나중에 ACK를 받는 방식
  • 에러가 발생한 경우 해당 프레임만 재전송함
  • 수신측은 복잡한 논리 회로와 큰 용량의 버퍼를 요구함

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Adaptive ARQ

• 전송 효율을 최대한 높이기 위해 데이터 프레임의 길이를 동적으로 변경하여 전송하는 방식
• 오류 발생률이 낮으면 긴 프레임을, 높으면 짧은 프레임을 전송함
• 제어 회로가 매우 복잡하고 비용이 많이 든다는 단점이 있음

GBN(Go-Back-N) ARQ와 SR(Selective Repeat) ARQ의 비교

GBn ARQ	SR ARQ
손상/분실된 프레임 이후의 프레임을 모두 재전송	손상/분실된 프레임만을 재전송
구조가 비교적 간단하고 구현이 단순함	구조가 복잡(프레임 재배열 등 추가 로직 필요)
데이터 폐기 방식을 사용하여 추가적 버퍼가 필요없음	폐기 방식을 사용하지 않아 순차적이지 않은 프레임을 재배열하기 위한 버퍼가 필요함
비용이 비교적 저렴함	비용 및 유지관리 비용이 증가