TIỂU LUẬN kỹ thuật và phương thức truyền số liệu kỹ thuật điều khiển luồng kiểm soát lỗi ,phương pháp phát hiện và sửa lỗi

Nội dung:Chương 1: Tổng quan về truyền số liệu Chương 2: Kỹ thuật điều khiển luồng, kiểm soát lỗi, phương pháp phát hiện và sửa lỗi I..  Việc thông tin bị sai thì cần phải tìm hiểu ngu

Sinh viên thực hiện

Đoàn Việt Huy 18200120

Nguyễn Tuấn Huỳnh 18200134

2

Nội dung:

Chương 1: Tổng quan về truyền số liệu

Chương 2: Kỹ thuật điều khiển luồng, kiểm soát lỗi, phương pháp phát hiện và

sửa lỗi

I Kỹ thuật điều khiển luồng

II.Kiểm soát lỗi, phương pháp phát hiện và sửa lỗi

3

Chương 1: Tổng quan

về số liệu

4

I Một số vấn Thông tin

• Tần số (f) của tín hiệu là số dao động của tín hiệu trong một đơn vị thi gian

• Chu kỳ (T) của tín hiệu là khoảng thời gian để tín hiệu lặp lại một lần.

• Là đơn vị đo vị trí tương đối tại một thời điểm trong một chu kỳ đơn của tín hiệu, nó đặc trưng cho tính trễ.

• Phổ của tín hiệu là dãy các tần số mà nó có thể chứa.

• Băng thông của tín hiệu là độ rộng của phổ.

II Cách truyền thông tin trên đường dây:

Khi truyền thông tin trên đường dây:

• Các bit phải được truyền liên tiếp theo thứ tự tăng dần từ b1 đến bn

• Bít kiểm tra phải được truyền sau cùng

Phương thức truyền:

Việc truyền một dãy bit dữ liệu qua đường truyền liên quan đến nhiều vấn đề hoạt động

và sự tương thích nhau giữa các thiết bị tham gia

II Cáchtruyền thông tin trên đường dây:

Kỹ thuật truyền: Cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số đều có thể được truyền đi bằng các thiết bị phù hợp Đường truyền: cho phép kết nối vật lý giữa hai điểm mà ở đó có đặt các DTE, gồm hai loại: hữu tuyến và

vô tuyến

DCE phát: mã hóa, điều chế biến đổi dữ liệu thành tín hiệu tương thích với đường truyền sử dụng

DCE thu: ngược lại với DCE phát, chức năng của DCE thu là giải điều chế và

giải mã tín hiệu

Giao tiếp:

• DCE thu – phát

• DCE - đường truyền

Các kỹ thuật truyền số liệu: truyền dữ liệu ở băng tần cơ sở; truyền dữ liệu qua điều biên, điều tần và

điều pha; truyền nối tiếp đồng bộ; truyền không đồng bộ(ATM)

Chương 2: Kỹ thuật điều khiển

luồng,kiểm soát lỗi, phương

pháp phát hiện lỗi và sửa lỗi

I Kỹ thuật điều khiển luồng

10

Các kỹ thuật điều

khiển luồng

Khi truyền thông tin trong mạng có thể bị sai lỗi hoặc mất.

 Việc thông tin bị mất thì cần phải thực hiện truyền lại thông tin.

 Việc thông tin bị sai thì cần phải tìm hiểu nguyên nhân để sửa sai bằng hai cách:

- Sai do bên thu và sửa lỗi trực tiếp bên thu với điều kiện là thông tin cài các mã sửa lỗi

- Sửa sai bằng yêu cầu bên phát truyền lại thông tin

Cơ chế điều khiển luồng theo phương pháp cửa sổ được hoạt động tương tự như các cơ chế phát lại ARQ(Automatic Repeat Request – yêu cầu lặp lại tự động).

Điều khiển luồng kết hợp ARQ

– Stop-and- wait (dừng và đợi)

Điều khiển luồng kết hợp ARQ

– Stop-and- wait (dừng và đợi)

Hoạt động khi sử dụng SN và RN:

Khi phía phát tại thời điểm ban đầu SN = 0

1 Nhận gói tin từ lớp phía trên và gán SN cho gói tin này.

2 Gửi gói tin SN này trong khung thông tin có số thứ tự là SN.

3 Chờ khung thông tin từ phía thu.Khi khung nhận được không có lỗi, và trong trường hợp Request có RN>SN thì đặt giá trị SN = RN và quay lại B1.

Khi không nhận được khung thông tin trong khoảng

thời gian định trước thì thực hiện B2.

Điều khiển luồng kết hợp ARQ

– Stop-and- wait (dừng và đợi)

Hoạt động khi sử dụng SN và RN:

Tại đầu thu: ban đầu RN = 0

4 Khi nhận được một khung thông tin( không có lỗi) từ phía phát, chuyển khung này lên lớp phía trên vàtăng RN lên 1

5 Khi nhận được khung thông tin có lỗi, gửi lại một khung thông tin cho phía phát với RN được giữ nguyên(NAK)

Khung được gửi có thể chứa cả thông tin từ phía thu

sang phát chứ không đơn thuần chỉ dùng cho báo sai

Phương pháp điều khiển luồng

Cơ chế này được gọi là cơ chế cửa sổ trượt

Mỗi khi phát xong một khung phía phát giảm kích thước của sổ, khi kích thước cửa sổ bằng 0,phía phát sẽ không được phát nữa

Mỗi khi phía thu nhận được khung thông tin đúng và xử lý xong sẽ gửi lại một báo nhận ACKcho phía phát Khi đó phía phát tăng kích thước cửa sổ Như vậy tổng số khung mà phía thu phải

xử lý tại một thời điểm vẫn không vượt quá W

Để phân biệt các khung, cần đánh số thứ tự Nếu dùng k bit thì tổng số khung được đánh số sẽ

là 2k và kích thước cửa sổ tối đa Wmax = 2^K

16

Phương pháp điều khiển luồng

Go back –N

Ví dụ:

Dùng 3 bit để đánh số các khung thông tin Wmax là 7 Ban

đầu cả phía phát và thu đều có kích thước cửa sổ là 7

Sau khi đã phát 3 khung và chưa nhận ACK, phía phát giảm

kích thước cửa sổ xuống 4.

Phía thu sau khi đã nhận đúng và xử lý xong 3 khung thì sẽ gửi

ACK3, đồng thời tăng kích thước cửa sổ lên 7 Phía phát sau

khi nhận ACK3 tăng kích thước cửa sổ lên 7.

Phía phát thực hiện phát F3 đến F6, sau đó giảm cửa sổ đi 4

Phía thu gửi lại ACK4 Vì bên phát đã phát đi khung F4,F5,F6

nên khi nhận được ACK4 sẽ phát được tối đa 4 khung bắt đầu

từ F7.

17

Selective repeat cũng sử dụng kỹ thuật cửa sổ trượt.

Nếu không có lỗi xảy ra, quá trình diễn ra giống với Go-back-N

Nếu có lỗi xảy ra, chỉ những gói lỗi được phát lại Cơ chế này giúp tăng hiệu quả sử dụng đường truyền so với cơ chế Go-back-N

Cần có bộ đệm để sắp xếp lại các góithông tin được gửi lại

Các gói tin được gửi lại khi nhận saihoặc không nhận được thông báo trong mộtkhoảng thời gian

18

(Window Flow Control)

Cơ chế điều khiển luồng và chống tắc nghẽn dựa trên phương pháp cửa sổ được thực hiện bởi việc giới hạn số lượng gói tin được truyền ở phía phát nhằm đảm bảo thông tin này không vượt quá khả năng xử lý của phía thu Theo cơ chế này, phía phát sẽ không thực hiện phát tin chừng nào phía thu còn chưa xử lý xong gói tin trước đó Khi phía thu xử lý xong thông tin do phía phát gửi đến thì nó sẽ báo cho phía phát biết và lúc này, phía phát sẽ tiếptục gửi các gói tin tiếp theo Cơ chế này đảm bảo việc truyền tin không bao giờ vượt quá khả năng xử lý của phía thu

(Window Flow Control)

• Phương pháp điều khiển luồng theo cửa sổ trượt là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất

• Phương pháp điều khiển luồng theo cơ chế End-to-end: là điều khiển luồng giữa điểm phát và điểm thu trong mạng

• Phương pháp điều khiển luồng theo cơ chế Hop-by-hop: Là điều khiển luồng giữa hai nút mạng liên tiếp

• Phương thức Isarithmic: Phương thức này cũng được coi là một biến thể của cơ chế điều khiển luồng theo cửa sổvới một cửa sổ duy nhất được dùng cho toàn mạng

II Kiểm soát lỗi, phương pháp

phát hiện và sửa lỗi

21

DữCó liệu2dạngcó thểlỗi: bịLỗisaimộtlệchbitrongvàlỗiquánhiềutrìnhbittruyền(burst).Đối

với một truyền thông đáng tin cậy, các lỗi phải được dò tìm và sửa chữa.

Dò tìm và sửa lỗi được thực hiện ở tầng liên kết dữ liệu hoặc tầng giao vận của mô hình OSI.

+ Lỗi một bit: Chỉ có một bit bị sai trong một đơn vị dữ liệu (byte, ký tự, đơn vị dữ liệu, hay gói)

+ Lỗi burst: có hai hoặc nhiều bit sai trong đơn vị dữ liệu.

22

Có bốn dạng kiểm tra lỗi cơ bản dùng mã thừa trong truyền dữ liệu:

• VRC (vertical redundancy check): kiểm tra tính chẵn lẻ của tổng bit ‘1’ trong một đơn

vị dữ liệu

• LRC (longitudinal redundancy check): kiểm tra tính chẵn lẻ của tổng các bit ‘1’ trongmột khối

• CRC (cyclic redundancy check) : kiểm tra chu kỳ dư

• Checksum: kiểm tra tổng

• Ý tưởng thêm các thông tin phụ vào trong bản tin chỉ nhằm mục đích giúp kiểm tra

lớp kết nối dữ liệu Dạng checksum thường được dùng trong các lớp trên

- Cơ chế phổ biến và chi phí ít nhất cho dò tìm lỗi

- Trong kỹ thuật này, một bit dư thừa được gọi là bit chẵn lẻ được ghép vào mọi đơn vị dữ liệu sao cho tổng số các bit 1 trong đơn vị dữ liệu đó (bao gồm cả bit chẵn lẻ) trở thành chẵn

- Một bit chẵn lẻ được bổ sung vào tất cả các đơn vị dữ liệu sao cho tổng số bit 1 trong đơn vị dữ liệu trở thành một số chẵn

- Trong kỹ thuật LRC, một khối các bit được tổ chức trong một bảng (các hàng và các cột)

- Ví dụ:

Thay vì gửi một khối 32 bit, chuyển thành mảng 4 hang 8 cột,

sau đó tính toán bit chẵn lẻ cho từng cột và tạo ra một hàng mới

8 bit, các bit sẽ dùng để kiểm tra tính chẵn lẻ cho toàn khối Sau

đó có thể đính kèm 8 bit chẵn lẻ vào dữ liệu gốc và gửi chúng tới

bên nhận

Tại-làmáykỹthuậtthu: mạnh nhất

• - Dữdựaliệutrênđếnphépmáychiathunhịvớiphânphần : đầuCác bitlà dữdư liệuthừatiếpđượcđến

sử dụng bởi CRC lấy được từ phép chia đơn vị dữ là CRC.

Máy thu xem toàn chuỗi này là một và đem liệu theo số

chia đã xác định trước; phần dư của phép chia sẽ là CRC.

chia chuỗi cho cùng số chia đã được dùng tạo CRC

- Có số bit nhỏ hơn số bit bộ chia một bit

•- Khi Được chuỗi gắn dữ vào liệu cuối đến máy chuỗi thu dữ không liệu lỗi,

thì bộ kiểm tra CRC có số dư là 0 và chấp nhận đơn vị dữ liệu này.

• Khi chuỗi bị thay đổi trong quá trình truyền, thì số dư sẽ khác không và bộ thu không chấp nhận đơn vịnày

Bộ tạo CRC: Bộ CRC dùng phép chia modulo–2.

Trong bước đầu, bộ chia bốn bit được trừ đi Mỗi bit trong bộ chia được trừ với các bit tương ứng mà không ảnh hưởng đến bit kế tiếp

Bộ kiểm tra CRC: Bộ này hoạt động giống hệt như bộ phát.

Sau khi nhận được giữa liệu có gắn thêm phần CRC, mạch thực hiện lại phép chia modulo – 2.

Nếu kết quả là 0, cắt bỏ phần CRC và nhận dữ liệu, ngược lại thì loại bỏ dữ liệu và yêu cầu gởi lại Giả sử là không có lỗi, dư số là 0 và dữ liệu được chấp nhận.

Bên gửi sẽ thực hiện các bước sau:

• Đơn vị dữ liệu được chia thành k phần, mỗi phần n bit

• Tất cả các phần được cộng với nhau sử dụng phép lấy phần bù để lấy được tổng

• Tổng được lấy phần bù và trở thành checksum

• Checksum được gửi đi cùng với dữ liệu

Bên nhận thực hiện các bước sau:

• Đơn vị dữ liệu được chia thành k phần, mỗi phần n bit

• Tất cả các phần được cộng với nhau sử dụng phép lấy phần bù để lấy được tổng

• Tổng đó được lấy phần bù

• Nếu kết quả bằng 0, dữ liệu được chấp nhận, bằng không chúng bị loại bỏ

SỬA LỖI

Có hai cách sửa lỗi là:

• Khi phát hiện một lỗi, máy thu phải yêu cầu máy phát truyền lại dữ liệu.

• Máy thu dùng các mã sửa lỗi, để sửa tự động một số lỗi.

Theo lý thuyết, có thể sửa bất kỳ lỗi mã nhị phân nào một cách tự động

Tuy nhiên các mã sửa lỗi phức tạp hơn nhiều so với các mã dò tìm lỗi và đòi hỏi nhiều bit thừa hơn Số các bit cần để sửa một lỗi nhiều bit quá lớn nên phần lớn các phương pháp sửa lỗi chỉ giớihạn sửa lỗi cho một, hai hoặc ba bit lỗi

a.Lỗi bit đơn

Để tính số bit dư (r) cần có để có thể sửa lỗi một số bit dữ liệu (m), ta cần tìm ra quan hệ giữa m và r Trong

hình sau cho thấy m bit dữ liệu và r bit dư Độ dài của mã có được là m+r

r có khả năng chỉ ra ít nhất m+r+1 trạng thái khác nhau: một trạng thái là không có lỗi và m+r trạng tháichỉ thị vị trí của lỗi trong mỗi vị trí m+r

Giá trị của r có thể được xác định từ cách gắn vào trong giá trị của m

a.Lỗi bit đơn

Mã Hamming

Định vị của các bit dư r

Mã Hamming có thể được áp dụng vào đơn vị dữ liệu có chiều dài bất kỳ dùng quan hệ giữa dữ liệu vàcác bit dư đã được khảo sát trước đây

Tiếp đó tính toán các giá trị r để kiểm tra chuỗi dữ liệu đã được mã hóa.

b Sửa lỗi hàng loạt bit

Mã Hamming có thể được thiết kế để sửa các lỗi hàng loạt bit có chiều dài cụ thể

Số các bit dư thừa cần thiết để tạo ra những sửa lỗi này là lớn hơn rất nhiều so với sửa lỗi bit đơn

Ví dụ, để sửa lỗi bit đôi, chúng ta cần phải xem xem hai bit đó có thể là tổ hợp của bất kỳ 2 bit bất kỳ trong toàn

bộ chuỗi bit hay không Sửa lỗi 3 bit của nghĩa là bất kỳ 3 bit nào trong toàn bộ chuỗi bit, vân vân…Vì thế, giải pháp đơn giản được sử dụng mã Hamming để sửa các lỗi bit đơn phải được thiết kế lại để có thể áp dụng cho sửalỗi đa bit

TÓM TẮT CHƯƠNG 2

- Lỗi có thể được chia ra thành: +Lỗi một bit +Burst: sai hai hay nhiều bit

- Redundancy là ý niệm nhằm gởi thêm các bit dư dùng trong phát hiện lỗi

Có bốn phương pháp kiểm tra lỗi thông thường là:

VRC (vertical redundancy check) LRC (longitudinal redundancy check)

CRC (cylic redundancy check) Checksum

- Trong VRC, một parity bit được thêm vào đơn vị dữ liệu VRC chỉ có thể phát hiện một bit và các bit lẻ bị lỗi; không thể phát hiện số bit chẵn

- Trong LRC, có một dữ liệu thừa theo sau một đơn vị dữ liệu n bit

- CRC, phương pháp mạnh nhất trong phương pháp kiểm tra lỗi dùng bit dư, có cơ sở là phép chia nhị phân

- Checksum được dùng trong giao thức cấp cao hơn (TCP/IP) để phát hiện lỗi

Để tính checksum, thì cần:

a Chia dữ liệu thành nhiều phần nhỏ

b Cộng các phần này lại dùng phương pháp bù một

c Lấy bù của tổng cuối cùng, đây chính là checksum

Tại máy thu, khi dùng phương pháp checksum, dữ liệu và checksum phải được cộng lại

thành giá trị 0 khi không có lỗi

- Mã Hamming là phương pháp sửa lỗi một bit dùng các bit thừa Số bit là hàm của độ dài đơn vị dữ liệu

- Trong mã Hamming, một đơn vị dữ liệu m bit thì dùng công thức để xác định r, số bit dư cần có

Tài liệu tham

you