Câu 1: Trình bày kỹ thuật điều khiển luồng theo kiểu cửa sổ trượt (sliding window)? Câu 2: Trình bày kỹ thuật điều khiển luồng dừng và đợi Câu 3: Trình bày mô hình OSI, chức năng từng tấng Câu 4: Trình bày kỹ thuật chuyển mạch gói? Nêu rõ ưu, nhược điểm? Câu 5: Trình bày kỹ thuật chuyển mạch kênh? Câu 6: Trình bày kỹ thuật chuyển thông báo? Câu 7: Nguyên lý hoạt động và so sánh đặc tính của hai giao thức FDMA và TDMA Câu 8: Trình bày nguyên lý hoạt động, tính toán thông lượng slotted ALOHA?
Trang 1ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP AT9B
KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU Câu 1: Trình bày kỹ thuật điều khiển luồng theo kiểu cửa sổ trượt (sliding window)?
- Hoạt động:
+ Phía phát được phát tối đa là W khung tin trước khi nhận được báo nhận (W: kích thước
cửa sổ) Mỗi khi phía phát, phát xong một khung tin thì phía phát giảm kích thước cửa sổ đi 1 Mỗi khi nhận được báo nhận của một khung tin từ phía thu, phía phát sẽ tăng kích thước cửa sổ lên 1
+ Trường hợp W>0 thì phía phát vẫn được phép phát dữ liệu
W = 0: phía phát không được phát dữ liệu
+ Do phía phát được phép phát đồng thời nhiều hơn một khung tin nên cân có trường đánh
số thứ tự cho các khung tin Nếu dùng k bit để đánh số thứ tự => đánh được 2k khung tin (từ 0 –>
2k -1) và kích thước cửa sổ phải được lấy 0 <=W<= 2k – 1
Ví dụ:
Dùng 3 bit để đánh số thứ tự cho gói tin, chọn W = 7 (t/m điều kiện)
- Hiệu suất: n
Trang 2Theo kỹ thuật điều khiển luồng kiểu dừng và đợi, ta có n= 1
1+2 a với a= Td
Tf
Để đơn giản, đặt Tf = đơn vị thời gian => Td = a dvtg
+ Gọi t0 là thời điểm bên phát bắt đầu phát khung tin đầu tiên Fo
+ t0 + a là thời điểm bít đầu tiên của khung Fo đến bên thu
+ t0+a+1 là thời điểm toàn bộ các bít của khung Fo đến bên thu
+ t0+2a+1 là thời điểm mà báo nhận đầu tiên ACK1 bên phát nhận được
Trong khoảng thời gian từ lúc bên phát, phát khung F0 tới khi bên phát nhận được báo nhân đầu tiên ACK1 thì bên phát, phát được tối đa W khung tin
+ Trường hợp W < 2a +1
Bên phát phát hêt W khung tin mà vẫn chưa nhận được ACK1
Hiệu suất: n= W
1+2 a
Trang 3+ Trường hợp W ≥ 2a +1
Tức là bên phát, chưa phát hết W khung tin đã nhận được ACK1 của bên thu Bên phát vẫn tiếp tục được phát tin mà không phải dừng Chu trình chỉ hoàn thành khi bên phát phát hết W khung tin => hiệu suất tối đa là nmax = 1
Câu 2: Trình bày kỹ thuật điều khiển luồng dừng và đợi
- Hoạt động:
Bên phát phát một khung tin, sau đó dừng lại chờ báo nhận ACK từ phía thu Khi bên thu nhận được gói tin, sẽ gửi báo nhận ACK có số hiệu tương ứng với số hiệu khung tin mong muốn nhân được tiếp theo cho bên phát để báo nhận cho khung tin vừa nhận được Khi bên phát nhận được báo nhận ACK của bên thu thì sẽ tiếp tục phát khung tin tiếp theo Lặp lại cho đến khi phát hết tin
- Hiệu suất:
+ Gọi Tf là thời gian phát một khung tin + Td là thời gian trễ truyền dẫn
+ Tp là thời gian xử lý một khung tin
+ TACK là thời gian phát một ACK
+ Tp’ là thời gian xử lý một ACK
+ T là thời gian tính từ khi bên phát phát
một khng tin cho đến khi bên phát phát khung tin tiếp theo
T = Tf + Td + Tp + TACK + Td + Tp’
Theo định nghĩa hiệu suất n = Tf / T Thực tê: Tf << Tp, Tp’,Tack -> T = Tf + 2Td
Do đó: n = Tf + 2Td Tf = 1
1+2 a với a= Td
Tf
Để truyền dữ liệu ta cần quan tâm tới các yếu tố sau:
+ Cự ly truyền: d(m)
+ Vận tốc truyền sóng điện từ : v(m)
+ Tốc độ kênh truyền R (bit/s)
+ Kích thước khung tin: l (bit)
Trang 4 Td= d
v ;Tf =
l
R=¿a=
dR vl
Câu 3: Trình bày mô hình OSI, chức năng từng tấng
- Tầng 1: Tầng vật lý:Truyền chuỗi bít không cấu trúc qua đường truyền vật lý Nhận các khung
tin (Frame) dữ liệu từ tầng liên kết dữ liệu (data link) và chuyển dòng bít thành các tín hiệu trên môi trường truyền dẫn vật lý
- Tầng 2: tầng liên kết dữ liệu:Truyền dữ liệu giữa các đầu cuối của đường truyền vật lý Cung cấp
cơ chế phát hiện lỗi, tạo khung và điều khiển luồng dữ liệu Giải quyết về các vấn đề hỏng khung, mất khung hoặc trùng khung Định dạng thông báo như là các Frame hơn nữa là các Packet
- Tầng 3: Tầng mạng ( Network)Định tuyến end-to-end hoặc chuyển dƣ̃ liệu để thiết lập một kết
nôi dùng cho việc chuyển dữ liệu 1 cách dễ dàng.Đánh địa chỉ và giải quyết các vấn đề có liên quan tới việc truyền dữ liệu giữa các mạng không đồng nhất Sử dụng tầng giao vận ở trên và tầng liên kết ở dưới
- Tầng 4: Tầng giao vận (Transport layer)Truyền dữ liệu không lỗi Nhận dữ liệu từ tầng phiên ,
phân dữ liệu thành các gói tin có kích thước nhỏ hơn nếu cần thiết ,chuyển các gói tin tới tầng mạng
và đảm bảo các gói tin tới đích là không sai và toàn vẹn
- Tầng 5: Tầng phiên (Session layer)Cung cấp các khả năng phối hợp giữa các tiến trình truyền
thông giữa các nút Ép buộc các bên phải tuân thủ theo quy tắc hội thoại, đồng bộ hóa luồng dữ liệu
và thiết lập lại một kết nối trong trường hợp có sự cố lỗi xảy ra
- Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation layer)Cung cấp các phương pháp định dạng dữ
liệu ,chuyển đổi và sự chuyển đổi mã Liên quan đến cú pháp và ngữ nghĩa của dữ liệu được truyền
Trang 5đi Nén và mã hóa dữ liệu.Nhận dạng thông báo từ tầng ứng dụng,định dạng nó và chuyển tới tầng phiên
- Tầng 7: Tầng ứng dụng (Appliacation layer) Bao gồm các giao thức định nghĩa chính xác , rõ
ràng các chương trình ứng dụng hướng người sử dụng như là Email,truyền file và đầu cuối ảo.Cung cấp các phương tiện (giao diện tương tác)để cho người dùng truy xuất vào hệ thống.Cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán và các giao diện lập trình ứng dụng
Câu 4: Trình bày kỹ thuật chuyển mạch gói? Nêu rõ ưu, nhược điểm?
Mạng chuyển mạch gói:mỗi thông báo được chia thành nhiều đơn vị nhỏ hơn gọi là gói tin có khuôn dạng Mỗi gói tin chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) địa chỉ đích (Người nhận) của gói tin Các gói tin thuộc một thông báo có thể gửi qua mạng tới đích bằng nhiều đường khác nhau.Các gói tin được giới hạn kích thước tối đa
Có 2 loại kênh:kênh thường trực và kênh tạm thời
Ưu điểm:
- Hiệu suất sử dụng cao vì nhiều gói tin có thể dùng chung một đường truyền
- Tốc độ dữ liệu được giải quyết vì các trạm kết nối tới nút ở 1 tốc độ dữ liệu thích hợp
- Không xảy ra hiện tượng tác nghẽn như phương pháp chuyển mạch thông báo Khi mạng bị quá tải, các gói tin vẫn được nhận nhưng thời gian trễ tăng lên
- Các gói tin có thể được cung cấp một số thuộc tình như là : Các gói tin có mức ưu tiên cao hơn sẽ
có độ trễ nhỏ hơn nhưng gói tin có mức ưu tiên thấp hơn
Nhược điểm:
- Do việc chia thông báo thành nhiều gói tin nhỏ hơn nên hiệu suất truyền tin giảm
- Cần có cơ chế sắp xếp lại các gói tin đúng số thứ tự ở bên thu vì các gói tin có thể đến bên thu không đúng thứ tự
Câu 5: Trình bày kỹ thuật chuyển mạch kênh?
- Trước khi các trạm liên lạc với nhau thì phải thiết lập 1 đường truyền cố định và duy trì
đường truyền vật lý này cho đến khi một trong các trạm ngắt kết nối
-Vẽ
hình -B1: Thiết lập đường truyền giữa A và B
Trang 6B2: Kiểm tra trạng thái B nếu:
+ B bận quay lại B1
+ B rỗi thực hiện B3
B3: Truyền tin
B4: Ngắt kết nối
- Ưu điểm:
+ tốc độ truyền ổn định do đường truyền luôn sẵn có
+ không có trễ truy nhập do kênh truyền được cấp trước, vì vậy việc truyền lại là không cần thiết
- Nhược điểm:
+ Tiêu tốn thời gian thiết lập kênh truyền.
+ Hiệu quả sử dụng đường truyền không cao vì có những lúc kênh truyền bị bỏ không do các
bên không có tín hiệu để truyền trong khi các trạm khác không được sử dụng đường truyền này
Câu 6: Trình bày kỹ thuật chuyển thông báo?
Thông báo là đơn vị thông tin của người sử dụng với khuôn dạng được quy định trước
Mỗi thông báo có chức năng điều khiển trong đó có địa chỉ đích của thông báo, căn cứ vào thông tin này, mỗi nút mạng trung gian có thể chuyển thông báo tới các nút kế tiếp qua mạng từ nguồn -> đích
Mỗi nút mạng thực hiện 2 chức năng cơ bản: lưu thông báo, chuyển thông báo ( mạng lưu và chuyển tiếp: store and forward)
Tùy thuộc vào các đường truyền khác nhau mà các thông báo có thể đi theo nhiều đường khác nhau
Ưu điểm:
+ Hiệu suất sử dụng đường truyền tốt hơn so với chuyển mạch kênh vì kênh truyền không bị chiếm dụng độc quyền, các trạm khác có thể sử dụng được
+ Ở mỗi nút mạng có thể lưu trữ thông tin về thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi rồi mới truyền thông báo đi -> giảm quá trình nghẽn mạng
Nhược điểm:
+ Do không giới hạn kích thước thông báo, không thích hợp với các dịch vụ thời gian thực Phù hợp với các dịch vụ: email, …
Trang 7Câu 7: Nguyên lý hoạt động và so sánh đặc tính của hai giao thức FDMA và TDMA
Nguyên lý hoạt động:
FDMA:
Băng tần hệ thông W (Hz) được chia thành các băng con bằng nhau, mỗi băng con có độ rộng
là W/M Hz Mỗi người dùng truyền tin theo các băng con cho mình một cách tuần hoàn
TDMA:
Thời gian được chia thành các khung đều nhau, mỗi khung được chia thành M khe thời gian Mỗi khung có độ rộng là T s, các khe có độ rộng là T/M (s) Mỗi người dùng truyền tin theo khe thời gian cho mình một cách tuần hoàn
Tốc độ bit:
+ Giả sử tài nguyên thông tin có khả năng cho tốc độ tổng thể R b/s Xét trong hệ thống có M người dùng
+ Xét trong một khung thời gian có độ dài T s
Hệ thống FDMA, có độ rông băng tần hệ thông được chia thành M băng con Do đó, mỗi
người dùng có thể phát đồng thời với một tốc độ bit là R/M
Còn trong hệ thống TDMA, khung thời gian được chia ra thành M khe Nên mỗi người dùng
phát theo loạt với tốc độ R (bít/s) (Nhanh hơn M lần so với người dùng tỏng hệ thông FDMA) trong khoảng thời gian T/M (s)
Giả sử mỗi gói tin có b (bít) Với FDMA, các gói tin có độ dài b (bít) được truyền trong T (s)
trên mỗi kênh con tách rời Do vậy, tốc độ bit yêu cầu là RFD ¿M b
T (b/s) Với TDMA, các gói tin b được phát trong khoảng thời gian T/M (s) Do đó, tốc độ bít yêu cầu
là RTD ¿ b
T / M=M
b
T b/s Như vậy, hai hệ thống có cùng tốc độ dữ liệu là R (b/s)
- Độ trễ gói tin:
Độ trễ trung bình của gói tin D = w + τ (s)
W là thời gian đợi trung bình (trước khi truyền)
τ : thời gian truyền một gói tin.
Trang 8Trong trường hợp FDMA, mỗi gói tin được truyền trong khoảng thời gian là T(s), thời gian truyền gói tin với FDMA đơn giản là τFDMA = T (s)
TDMA: mỗi gói tin truyền trong các khe T/M (s)
thời gian truyền gói tin với TDMA đơn giản là τTDMA = T/M (s)
Do kênh FDMA có thể sử dụng liên tục và các gói tin được truyền ngay khi nó được tạo ra, ->
WFDMA = 0
TDMA: người dùng thứ I phải chờ đến khe thời gian thứ I mới được truyền Giả sử các gói tin đến có phân bố đều, pi là xác suất gói tin tới vào khe thứ I,
> WTDMA = ∑
i=1
M
Pi (M −i)T /M
Do các gói tin tới có phân bố đều nên Pi = 1/M
Suy ra:
WTDMA = 1
M
T
i=1
M
Pi ( M−i)= T ( M−1)
M 2 (s) Vậy FFD = T(s)
DTDMA = M T +T ( M−1)
M 2 =T(12+
1
2 M)≤ T =Dfd
Từ công thức trên ta thấy, TDMA tốt hơn FDMA theo tiêu chí độ trễ trung bình gói tin
Trang 9Câu 8: Trình bày nguyên lý hoạt động, tính toán thông lượng slotted ALOHA?
Nguyên tắc hoạt động:
Thời gian được chia thành khe, mỗi khe có độ rộng bằng thời gian phát một gói tin có độ dài tối đa Hai bên thu, phát sử dụng cơ chế đồng bộ sao cho các thiết bị đầu cuối khi phát tin chỉ được phát ở thời điểm đầu tiên của khe thời gian mà chúng được gán
Nếu trạm nào có nhu cầu truyền tin ở giữa khe thời gian thì phải chờ đến thời điểm đầu tiên của khe tiếp theo mới được truyền -> giảm khả năng xung đột một cách đáng kể
Khi có xung đột xảy ra, các trạm phải truyền lại các gói tin bị xung đột Thời gian truyền lại
được xác định bằng thuật toán Backoff
Tính toán thông lượng:
+ Giả sử các gói tin có độ dại không đổi = L bit, thời gian truyền gói tin là X = L / R (s) (R: tốc độ kênh truyền)
Trang 10+ Xét gói tin được truyền tại thời điểm t0, gói tin truyeefn xong tại t0 + X
Xác suất của một lần truyền thành công gói tin là xác suất mà không có gói tin nào truyền trong khoảng thời gian xung đột: [t0 – X, t0] = X
Gọi S là thông lượng, G là lưu lượng của hệ thống, p là xác suất truyền thành công một gói tin
Giả sử các gói tin phải truyền lại tuần theo phân bố Poisson
p=¿ ¿: ⋋ là tốc độ tới trong tiến trình Poison, G = ⋋ X
Nên p = e-G -> S = Gp = G.e-G
Smax = 1/e = 0,368 khi G = 1
Câu 9: Trình bày kỹ thuật ARQ trở lại N (go back N – Automatic Repeat reQuest)
Kỹ thuật trở lại N hoạt động dựa trên nguyên lý của kỹ thuật điều khiển luồng theo kiểu cửa sổ trượt
Khi không có lỗi, trạm nhận sẽ gửi ACK một các bình thường cho bên phát
Khi trạm nhận phát hiện một khung tin nào đó bị sai, sẽ gửi một NAK có số hiệu tương ứng với khung tin bị sai đó:
+ Trạm nhận sẽ hủy tất cả các khung tin tính từ khung tin bị sai
+ bên phát nhận được NAK sẽ phát lại tất cả các khung tin đã phát trước đó, tính từ khung tin
có số hiệu tương ứng với số hiệu NAK vừa nhận được (sau mỗi lần truyền một khung tin, bên phát thiết lập bộ đếm thời gian cho ACK)
Trang 11Ví dụ:
Dùng 3 bit để đánh số thứ tự cho các khung tin, W = 6 Giả sử khung tin F2 bên thu nhận được
bị lỗi
Các trường hợp có thể xảy ra:
1 Khung tin bị lỗi:
- Phía phát đã phát khung tin i, bên thu nhận khung tin i bị lỗi, đồng thời phía thu đã thu đúng các khung tin từ (i-1) về trước Phía thu sẽ gửi NAKi cho phía phát để báo khung tin i bị lỗi, phía phát phát lại các khung tin từ i trở đi
- Khung tin bị mất trên đường truyền:
Bên phát phá khung tin i, và bị mất trên đường truyền, khung tin i+1 đã nhận được bởi bên thu Bên thu thấy các khung tin không đúng thứ tự (hiểu rằng khung tin thứ i bị mất trên đường truyền) Phía thu sẽ gửi lại cho phía phát NAKi và thực hiện giống trường hợp lỗi khung tin ii
- Khung tin I bị mất trên đường truyền và phía phát không phát thêm khung tin nào nữa Khi
này, phía thu không nhận được khung tin i, nó sẽ không gửi ACK, NAK Phía phát chờ đến time-out của khung tin và thực hiện truyền lại khung tin i này
2 ACK bị mất:
- Phía thu nhận được khung tin i và gửi ACKi+1 cho phía phát, ACK này bị mất trên đường truyền Giả sử trước khi time-out của khung tin I xảy ra, phía phát nhận được ACKi+2 thì phía phát hiểu rằng khung tin I đã được nhận đúng
- Nếu trong khoảng thời gian time-out của khung tin, phía phát không nhận được ACKi+n nào thì sau time-out, phía phát sẽ phải phát lại khung tin I và các khung tin sau i
3 NAK bị mất
- NAKi bị mất -> khung tin I bị lỗi Phía thu sẽ không nhận được bất cứ khung tin nào sau khung tin I (và sẽ không gửi được báo nhận)
Phía phát chờ đếm time-out của khung tin I và thực hiện phát lại khung tin I và các khung tin sau khung tin i
Trang 12- Hiệu suất:
Giả sử ACK, NAK không bị lỗi
Pf : xác suất một khung tin bị lỗi.
W: kích thước cửa sổ trượt
Hiệu suất:
1−Pf
1+ 2 aPf Nếu W ≥1+2 a
W (1−Pf )
(1+2 a)(1−Pf +WPf )NếuW <1+2a
Câu 10: Trình bày kỹ thuật ARQ stop and wait
Hoạt động:
Dựa trên kỹ thuật điều khiển luồng dừng và đợi
Phía thu:
+ nếu khung tin đúng: gửi ACK có số hiệu tương ứng với khung tin mong muốn nhận được + Nếu khung tin sai: gửi NAK (Negative ACK) có số hiệu tương ứng với khung tin sai
Phía phát khi nhận được:
ACK: sẽ phát khung tin tiếp theo
NAK sẽ gửi lại khung tin vừa phát trước đó
Quá trình diễn ra cho đến khi nào phía phát phát hết khung tin
Có 4 th có thể xảy ra
Th1: Khung tin nhận tại phía thu bị lỗi
Th2: Mất khung tin trên đường truyền
Set time out để phát lại khung tin
T = Tf + 2Td + Tp + Tack + Tp’
Th3: Mất ACK trên đường truyền.
Th4: Mất NAK trên đường truyền.
b Hiệu suất:
- Xác suất lỗi bít: Pb: xác suất mà phía phát phát bit 0 trong khi phía thu nhận được bit 1 Và ngược lại
Trang 13+ Xác suất lỗi khung tin Pf = Pb L (l: số bit/ frame)
+ Nr: số frame trung bình phải truyền cho đến khi truyền đúng (Nr >=1 ) Ntt = Nly tuong/ Nr
.Tính Nr =?
+ Giả sử ACK, NAK không bị lỗi trên đường truyền
Phía phát phải truyền khung tin tới lần thứ I mới thành công
Xác suất truyền khung tin thành công ở lần i
Pi = P f i−1 (1 – Pf)
Số khung tin phải truyền cho đến lần i Fi = i
Suy ra Nr = ∑
i=1
oo
i P (i)=¿∑
i=1
oo
i P f i−1 (1 – Pf )= 1
1−Pf ¿
Vậy hiệu suất n = (1-Pf) / (1+2a)
Hiệu suất kỹ thuật này thấp nếu cự ly lớn
Làm nền tảng xây dựng các kỹ thuật sau này.
Câu 11: Trình bày kỹ thuật điều chế BFSK
BFSK: Binary Frequence Shift Keying
Dùng 2 tần số khác nhau để biểu diễn các bit nhị phân
S (t )={Acos (2 πff 1t +ø 1),∧:bi ể u di ễ n bit 1 Acos (2 πff 2t +ø 2 ), :bi ể u diễ nb í t 0 KT ≤ t ≤ (K+1)T
Trong đó : T : độ rộng của bit, ø 1,2:các pha ban đầu
Nếu ø 1=ø 2: kỹ thuật Coherent BFSK
Nếu ø 1≠ ø 2:kỹ thuật nonCoherent BFSK
Kỹ thuật điều chế Coherent BFSK
Với trường hợp này ø 1=ø 2tại t=0 Để đơn giản ø 1=ø 2=0
S (t )={Acos (2 πff 1t ),∧:bi ể u di ễ n bit 1 Acos (2 πff 2t ) ,:bi ể u di ễ n b í t 0
S1(t), S2(t) được chọn sao cho trực giao với nhau -> tích tích phân = 0
Viết ví dụ hình vẽ vô ^_^ Good luck