Mục lục:
Lời nói ñầu 3
PHẦN I CƠSỞLÝ THUYẾT VỀKIỂM SOÁT LỔI 4
I )HỆTHỐNG THÔNG TÍN SỐ4
II) CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN LỖI 5
II.1 Phương pháp truyền phản hồi 6
II.2 Phương pháp truyền dưthừa 7
II.3 Phương pháp kiểm tra chẳn lẽ 7
II.4 Phương pháp CRC 8
II.5 Phương pháp kiểm tra tổng khối 9
III LỖI DỮLIỆU KÊNH TRUYỀN 11
PHẦN II KỶTHUẬT KIỂM SOÁT LỔI ARQ 12
I )ðẶC ðIỂM ARQ 12
I.1 Vấn ñềkhi trao ñổi dữliệu 13
I.2PHÂN KHUNG 14
II )PHÂN LOẠI KỸTHUẬT KIỂM SOÁT LỖI ARQ 19
Các cơchếphát lại ñược chia ra làm 3 loại chính:
-Cơchếphát lại dừng và ñợi (Stop-and-Wait ARQ)
-Cơchếphát lại theo nhóm (Go-back-N ARQ)
-Cơchếphát lại có lựa chọn (Selective repeat ARQ)
II.1 Stop–and–Wait 19
*Cửa sổtrượt ARQ 24
II.2 Go–back–N 25
III.3 Selective Repeat ARQ 28
So sánh giữa Stop and Wait, Go-back-n và Selective-reject ARQ 31
PHẦN III ỨNG DỤNG ARQ 31
32 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 5083 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Tìm hiểu kỹ thuật kiểm soát lỗi ARQ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n dẩn) và vô tuyến
Hai vấn ñề chính cơ bản của hệ thống thông tin :
-Vấn ñề hiệu suất,nói cách khác là tốc ñộ truyền tin của hệ thống.
-Vấn ñề ñộ chính xác,nói cách khác là khả năng chống nhiễu của hệ
thống.
II) CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN LỖI
Phát hiện lỗi là quá trình kiểm tra và giám sát và xác ñịnh xem giữ liệu
thu có bị lỗi không.Việc phát hiện lỗi ñó có khi chỉ cần biết ñoạn từ mã hoặc
ñoạn tin truyền ñó có bị lỗi hay không mà không cần biết bit lỗi cụ thể.
6
Do ñó cần có cơ chế phát hiện lỗi nhằm mục truyền lại hoặc sữa lỗi.Cơ
chế thứ nhất là kiểm soát lỗi thuận và cơ chế thứ hai là kiểm soát lỗi phản
hồi.
• Kiểm soát lỗi thuận thường không yêu cầu truyền lại chỉ nhằm phát
hiện lỗi hoặc có khả năng sửa hạn chế các bit lỗi.Phương pháp này
thường áp dụng cho các ñường truyền có cự ly rất xa với thời gian trể
là quan trọng,hoặc áp dụng trường hợp truyền ñơn công
• Kiểm soát lỗi phản hồi nhằm mục ñích phát hiện sai và yêu cầu phía
phát gửi lại cho ñến khi nhận ñược là chính xác.
Sau ñây là một số phương pháp phát hiện lỗi ñơn giản.
II.1 Phương pháp truyền phản hồi
Hay còn gọi là phương pháp dội.Trong phương pháp này phía phát sẽ
truyền phía thu thông ñiệp hay ñoạn tin,khi phía thu nhận ñược thông ñiệp
hay ñoạn tin,khi phía thu nhận ñược thông ñiệp sẽ phát lại bản sao về phía
phát:
Như vậy phía phát sẽ so sánh dữ liệu nằm trong vùng ñiệm ñể biết là dữ
liệu truyền ñúng hay sai.
◄Ưu ñiểm: phương pháp này có khả năng phát hiện sai rất chính xác từ
trường hợp các bit ở thông ñiệp và bản sao sai trùng nhau,tuy nhiên khả
năng ñể có các sai trùng nhau là rất bé.
Bộ phát Bộ thu
Bản sao
Thông ñiệp
7
◄Nhược ñiểm: phương pháp này cho hiệu suất ñường truyền thấp vì
cùng một thông ñiệp truyền phải truyền hai lần.Trong trường hợp ở phía thu
nhận ñược ký tự ñúng nhưng có thể truyền lại phía phát bị lỗi.
II.2 Phương pháp truyền dư thừa
Hay còn gọi là phương pháp truyền lặp lại.Phía phát sẽ truyền thông ñiệp
và kèm theo bản sao của nó.
Ở bộ thu sẽ so sánh bản thông ñiệp và bản sao,nếu không giống nhau
tức lỗi truyền suất hiện.
◄Ưu ñiểm: phương pháp này có khả năng phát sai rất chính xác trừ
trường hợp các bit ở thông ñiệp và bản sao sai trùng nhau,tuy nhiên khả
năng ñể có các sai trùng nhau rất bé.
◄Nhược ñiểm: phương pháp này có hiệu suất ñường truyền thấp vì
cùng một thông phải truyền hai lần.Trong trường hợp ở phía thu nhận ñược
ký tự ñúng nhưng có thể bản sao bị lỗi,như vậy việc truyền ñúng sẽ trở thành
truyền bị lỗi
II.3 Phương pháp kiểm tra chẳn lẽ
Kiễm tra chẳn lẽ (parity) là phương pháp ñơn giản nhất thường ñược
áp dụng trong các hệ thống truyền dữ liệu ñể phát hiện sai dữ liệu
truyền.Việc kiểm tra chẳn lẽ một ñoạn tin truyền có thể kiểm tra theo hàng
ngang hoặc kiểm tra theo cột dọc.Một bit ñơn ñược gọi là bit kiểm tra ñược
thêm vào hàng hoặc cột ñể thực hiện việc kiểm tra.Phụ thuộc vào số bit 1 có
Bộ phát Bộ thu
Thông ñiệp Bản sao
8
trong hàng và phương thức kiểm tra lẻ hoặc chẳn mà giá trị bit kiểm tra P có
giá trị là o hoặc 1.
◄Ưu ñiểm: phương pháp kiểm tra chẳn lẽ là ñơn giản và rất thích hợp
ñường truyền ngắn hoặc môi trường có nhiễu ít và có khả năng phát hiện tất
cả các bit sai
◄Nhược ñiểm: nếu như có một số chẳn các bit lổi thì phương pháp
kiểm tra chẳn lẽ không phát hiện ñược.
II.4 Phương pháp CRC
CRC (cyclic redundancy check) là một loại hàm băm, ñược dùng ñể
sinh ra giá trị kiểm thử, của một chuỗi bit có chiều dài ngắn và cố ñịnh, của
các gói tin vận chuyển qua mạng hay một khối nhỏ của tệp dữ liệu. Giá trị
kiểm thử ñược dùng ñể dò lỗi khi dữ liệu ñược truyền hay lưu vào thiết bị
lưu trữ. Giá trị của CRC sẽ ñược tính toán và ñính kèm vào dữ liệu trước khi
dữ liệu ñược truyền ñi hay lưu trữ. Khi dữ liệu ñược sử dụng, nó sẽ ñược
kiểm thử bằng cách sinh ra mã CRC và so khớp với mã CRC trong dữ liệu.
CRC rất phổ biến, vì nó rất ñơn giản ñể lắp ñặt trong các máy tính sử
dụng hệ cơ số nhị phân, dễ dàng phân tích tính ñúng, và rất phù hợp ñể dò
các lỗi gây ra bởi nhiễu trong khi truyền dữ liệu.
Giải thuật ñơn giản nhất cho việc sửa sai là tự ñộng lặp lại thông ñiệp:
- ðầu thu tính toán CRC của thông ñiệp và so sánh với CRC ñã nhận
ñược
- Nếu kết quả không khớp thì ñầu thu sẽ không xác nhận dữ liệu hợp
lệ
- ðầu phát sẽ tự ñộng truyền lại thông ñiệp ñó nếu không nhận ñược
xác nhận dữ liệu hợp lệ
Tính toán CRC
ðể tính toán một mã nhị phân n bit CRC, xếp các bít biểu diễn ñầu
vào thành một hàng, và ñặt mẫu (n+1) bit biểu diễn số chia của CRC (gọi là
9
một "ña thức") vào bên dưới bên trái ở cuối hàng. Sau ñây là phép tính ñầu
tiên ñể tính một hàm CRC 3 bít:
11010011101100 <--- ðầu vào
1011 <--- Số chia (4 bit = 3 + 1 bit)
--------------
01100011101100 Lại ñưa vào ñầu vào của phép tính tiếp
theo)
Nếu dãy nhị phân ñầu vào bên trên có bít cực tả (ñầu tiên bên trái) là
0, không làm gì hết và dịch số chia sang phải một bít. Nếu dãy nhị phân ñầu
vào bên trên có bít cực tả là 1, lấy dãy số ñầu vào trừ ñi số chia (hay nói
cách khác, lấy từng bít ở dãy số ñầu vào trên trừ ñi từng bít ở số chia). Số
chia sau ñó dịch vị trí 1 bít sang phải, quá trình cứ tiếp diễn như vậy ñến khi
số chia chạm tới tận cùng bên phải của dãy số ñầu vào. ðây là phép tính cuối
cùng:
00000000001110 <--- Kết quả của phép nhân
1011 <--- Số chia
--------------
00000000000101 <--- Số dư (3 bits)
Do cực tả của số chia sẽ làm các bít tương ứng của dãy số ñầu vào trở
về 0 qua mỗi lần dịch, khi quá trình này kết thúc, chỉ còn những bít ở dãy
ñầu vào có thể không là 0 trở thành n bit cuối bên phải của dãy số. n bit này
là số dư của bước chia, và cũng sẽ là giá trị hàm CRC (trừ khi hàm CRC
ñược chọn ñặc biệt ñược gọi cho một số công ñoạn tiền xử lý).
II.5 Phương pháp kiểm tra tổng khối
ðể khắc phục nhược ñiểm của kiểm tra chẳn lẽ là không thể phát hiện
ñược tổng số bit sai là chẳn.Hơn nữa thường dữ liệu thường ñược truyền
thành từng khối tự nên,cho nên ñể cải thiện khả năng phát hiện lổi thì
phương pháp kiểm tra tổng khối ñược sử dụng
Phương pháp kiểm tra tổng khối thực hiện kiểm tra chẳn lẽ trên cả hàng
ngang lẩn cột dọc.
10
• Kiểm tra theo cột dọc : là mạch phát hiện lổi sử dụng phương pháp
kiểm tra chẳn lẻ ñể xác ñịnh lổi truyền trong một ký tự.Theo phương
pháp VRC (vertical redundancy checking) thì mỗi bit ký tự ñược
cộng thêm bit P trước khi truyền.Việc cộng thêm bit P ñó có thể là
kiểm tra chẳn hoặc kiểm tra lẽ.
• Kiểm tra theo hàng ngang (HRC-hozontal redundancy checking) là
một kiểu phát hiện lổi sử dụng phương pháp kiểm tra chẳn lẻ ñể xác
ñịnh lổi truyền trong một ñoạn tin.Ở phương pháp HRC thì ứng với
mỗi vị trí bit có một bit kiểm tra .Các bit b0 của các từ mã khác nhau
trong ñoạn tin cũng ñược XOR với nhau.Tương tự như vậy các bit
b1,b2,b3…b6 của các từ mã trong ñoạn tin cũng ñược XOR với
nhau.Kết quả sẽ cho bit kiểm tra HRC.Dãy bit HRC ñược thực hiện ở
phía phát trước khi truyền dữ liệu.Tại phía thu,bit HRC cũng sẽ ñược
kiểm tra so sánh giống như kiểm tra so sánh lổi bit ký tự bit.
◄Ưu ñiểm:
-Có khả năng phát hiện tất cả các bit sai lẽ
-Có khả năng phát hiện tất cả các bit lổi chẳn thậm chí cùng hàng cùng cột.
PR B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
0 0 0 0 0 0 1 0
1 0 1 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0
1 0 1 0 1 1 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0
1 1 1 0 0 0 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1
1 1 0 0 0 0 0 1
= STX
= ETX
= BCC
Duyệt theo cột (chẵn)
Duyệt theo
hàng (lẻ)
Frame Data
Kiểm tra tổng BSC (Block Sum Check)
Hướng
Truyền
Vị trí tổ hợp lỗi không
phát hiện ñược
11
-Có khả năng sửa ñược một bit sai,vì nếu chỉ có một bit sai thì hàng và cột
tương ứng sẽ chỉ ra tọa ñộ bit sai.
◄Nhược ñiểm: không phát hiện ñược lỗi truyền nếu như trong ñoạn tin
còn số chẳn các ký tự có vị trí lỗi bit giống nhau.
III LỖI DỮ LIỆU KÊNH TRUYỀN
Các ñường truyền dữ liệu có thể có khoảng cách ngắn vài m và cũng
có thể dài hàng nghìn km,môi trường truyền dữ liệu có thể là hệ thống dây
ñồng ,vi ba,vệ tinh,sợi cáp quang,hoặc vô tuyến.Do các ñặc tính không lý
tưởng của kênh truyền cũng như tác ñộng của các yếu tố can nhiễu bên
ngoài.Trong thực tế không bao giờ ñạt ñược ñộ tin cậy hoàn toàn hoàn
hảo.Sai hoặc lổi xuất hiện trong quá trình truyền dữ liệu là không tránh khỏi.
Trong các kênh truyền tin số,nếu như xem rằng các chuỗi ký hiệu
truyền vẩn ñược giữ nguyên trật tự và chỉ sai số ở dạng bit,các lổi kênh
truyền,các lổi trong kenh truyền nhị phân ñó có thể chia làm 2 loại:
-Lổi xác suất có ký hiệu một,xảy ra ở các kênh truyền có tốc ñộ
thấp,ñộ tin cậy truyền tin lớn.xác lỗi thường ñộc lập không phụ thuộc vào
nhau.
-Lổi có tính chất cụm:thường do các yếu tố tạp nhiễu bên ngoài tác
ñộng làm cho 1 số bít liên tiếp hay 1 cụm bit nào ñó bị sai lệt.
* Kiểm soát lổi
Khi nhập dữ liệu ñược nhập vào máy tính bằng bàn phím thì chương
trình sẽ ñọc và chứ ký tự nhận ñược rồi gửi lên màn hình.Như vậy nếu ký tự
nhập bị sai thì người sử dụng có thể dùng các ký tự ñiều khiển như “delete”
hoặc “backspace” ñể loại bỏ lý tự sai và nhập lại.Công việc như vậy gọi là
kiểm soát lỗi bằng tay.
ðối với việc truyền dữ liệu ,khi 1 thiết bị ñầu cuối chuyển các khối ký
tự hay là khung dọc theo 1 ñường truyền nối tiếp ñến các thiết bị ñầu cuối
khác,chương trình bên phía thu sẽ thực 1 một thủ tục kiểm soát lỗi tự ñộng
trong suốt ñối với người sử dụng.Thông thường bên phía thu sẽ kiểm tra các
khung vừa nhận ñược và trả về phía phát một thông ñiệp ñể xác nhận là
12
ñúng hoặc yêu cầu gửi một bản sao khác.Loại kiểm soát lỗi như vậy gọi là
ARQ(AUTOMATIC REPEAT REQUEST).
PHẦN II KỸ THUẬT KIỂM SOÁT LỖI ARQ
I )ðẶC ðIỂM ARQ
Trong thực tế có 2 loại cơ sở ARQ ñó là idle RQ ñược dùng với
truyền ñịnh hướng ký tự ,continious RQ ñược dùng với các loại truyền lại
selective repeat hoặc goback N.Loại RQ liên tục thường dùng với truyền
ñịnh hướng bit.
Nguyên lý kiểm soát lỗi idle RQ ñược ñịnh nghĩa ñể cho phép các
khung của ký tự ñược truyền một cách tin cậy .ðể phân biệt phía gửi
(nguồn),và phía nhận ñích các thuật ngữ P (primary) và S(secondary) sẽ
ñược sử dụng.ðể phân biệt các khung dữ liệu và các khung giám sát ta
thường dùng các thuật ngữ I-Frame và ACK hay NAK Frame.
Idle RQ hoạt ñộng ở chế ñộ mode bán song công,bởi vì sau khi P gửi
một I-Frame nó phải chờ bên S báo cho biết là khung trước ñó ñã nhận ñúng
hay sai.Và P sẽ truyền một khung mới nếu thông tin nhận ñược là ñúng ,và
yêu cầu gửi lại khung cũ nếu thông tin nhận ñược là sai.
Có 2 cách thực hiện nguyên lý này là truyền hiểu ngầm và truyền
tường minh
Khi truyền thông tin trong mạng, thông tin truyền từ phía phát sang
phía thu có thể bị sai lỗi hoặc mất. Trong trường hợp thông tin bị mất, cần
phải thực hiện truyền lại thông tin. Với trường hợp thông tin bị sai, có thể
sửa sai bằng một trong hai cách:
-Sửa lỗi trực tiếp bên thu: phía thu sau khi phát hiện lỗi có thể sửa lỗi
trực tiếp ngay bên thu mà không yêu cầu phải phát lại. ðể có thể thực hiện
ñược ñiều này, thông tin trước khi truyền ñi phải ñược cài các mã sửa lỗi
(bên cạnh việc có khả năng phát hiện lỗi, cần có khả năng sửa lỗi).
-Yêu cầu phía phát truyền lại: phía thu sau khi kiểm tra và phát hiện
có lỗi sẽ yêu cầu phía phát truyền lại thông tin.
13
ARQ (Automatic Repeat Request) , có thể dịch là cơ chế tự ñộng phát
lại , ở giao thức TCP có sử dụng ñến cơ chế này . Nó dùng ñể ñiều khiển
luồng và ñiều khiển chống tắc nghẽn .
I.1 Vấn ñề khi trao ñổi dữ liệu
Một số vấn ñề khi hai thiết bị kết nối trực tiếp truyền nhận dữ liệu
ðồng bộ khung
ðiều khiển tốc ñộ truyền dữ liệu
Xử lý lỗi gặp phải trên ñường truyền
ðịnh vị ñịa chỉ (trong cấu hình multipoint)
Phân biệt dữ liệu và thông tin ñiều khiển
Quản lý liên kết
Nội dung
ðiều khiển dòng dữ liệu
ðiều khiển lỗi
Một số nghi thức ñiều khiển liên kết dữ liệu
ðiều khiển dòng dữ liệu
Bên nhận thường có bộ ñệm ñể nhận dữ liệu
Khi dữ liệu ñến, bên nhận thường thực hiện một số xử lý trước khi
gửi lên lớp cao hơn
ðiều khiển dòng: ñảm bảo bên phát không gởi dữ liệu quá nhanh.
Ngăn ngừa việc tràn bộ ñệm
14
*Mô hình truyền khung
I.2 PHÂN KHUNG
Khối lớn dữ liệu có thể chia thành các khung nhỏ.
Phù hợp với bộ nhớ ñệm giới hạn
Phát hiện các lỗi nhanh hơn ( khi cả khung ñược nhận xong )
Trong trường hợp lỗi, chỉ cần truyền lại các khung nhỏ hơn.
Tránh trường hợp một trạm bất kỳ chiếm ñường truyền quá lâu
ðiều kiện giả ñịnh
Tất cả frame ñều ñến ñích
Không có frame lỗi
Các frame ñến ñúng thứ tự
Nghi thức Idle RQ (Stop–and–Wait)
ðặc ñiểm
Phương pháp ñơn giản nhất
ðược dùng chủ yếu trong các ứng dụng character-oriented.(byte-
oriented)
Sử dụng kênh truyền hoạt ñộng trong chế ñộ half-duplex
15
Cơ chế hoạt ñộng
Nguồn phát dữ liệu (dưới dạng các frame)
ðích nhận dữ liệu và trả lời bằng ACK
Nguồn phải ñợi ACK trước khi phát tiếp dữ liệu
ðích có thể ngưng truyền dữ liệu bằng cách không gởi ACK
Idle RQ – Hiệu suất
Khái niệm
Thời gian truyền (tframe): thời gian cần thiết ñể gởi tất cả các bit dữ
liệu lên ñường truyền
Thời gian lan truyền (tprop): thời gian cần thiết ñể 1 bit ñi từ nguồn
ñến ñích
Thời gian tổng cộng TD= n(2tprop + tframe)
Hiệu suất ñường truyền
Thời gian tổng cộng TD= n(2tprop + tframe)
Hiệu suất ñường truyền
Vấn ñề kích thước frame
Hiệu quả ñường truyền cao nếu frame kích thước lớn
Thực tế dữ liệu lớn ñược chia thành các frame có kích thước nhỏ
Kích thước bộ ñệm có giới hạn
Frame kích thước nhỏ khó xảy ra lỗi
Lỗi ñược phát hiện sớm
Khi có lỗi, chỉ cần truyền lại frame nhỏ
16
Ngăn ngừa tình trạng 1 trạm làm việc chiếm ñường truyền lâu
Sliding windows
Cơ chế hoạt ñộng
Cho phép nhiều frame có thể truyền ñồng thời
Bên thu có bộ ñệm với kích thước W (có thể nhận W frame)
Bên phát có thể truyền tối ña W-1 frame mà không cần ñợi ACK
ðánh số thứ tự cho các frame
ACK có chứa số thứ tự của frame kế tiếp có thể truyền
Số thứ tự ñược quay vòng bởi kích thước cửa sổ (modulo 2k)
17
Cải tiến
Bên thu có thể gởi ACK mà không cho phép bên phát gởi tiếp dữ liệu
(Receive Not Ready)
Trong trường hợp này, bên thu phải gởi ACK ñể bình thường hóa
việc truyền nhận dữ liệu khi nó sẵn sàng
Nếu ñường truyền là full-duplex, dùng cơ chế “piggybacking”: tích
hợp ACK vào frame dữ liệu
Nếu không có dữ liệu ñể truyền, dùng ACK frame
Nếu có dữ liệu ñể truyền nhưng không có ACK ñể truyền, gởi lại
ACK cuối cùng, hoặc có cờ ACK hợp lệ (TCP)
Hiệu suất
Full- Duplex
ðiều khiển lỗi là gì ?
ðiều khiển lỗi là các kỹ thuật ñể phát hiện và sữa lỗi xảy ra trong quá
trình truyền các frame
Bảo ñảm truyền nhận dữ liệu chính xác
Kỹ thuật ñiều khiển lỗi
Phân loại lỗi ñối với frame
18
Mất frame: frame không ñến ñích hoặc ñến nhưng thông tin ñiều khiển
trên frame bị hư (bên nhận không thể xác ñịnh là frame nào)
Frame hư: thông tin ñiều khiển trên frame xác ñịnh ñược, nhưng dữ
liệu trong frame bị lỗi
Phát hiện lỗi (CRC, Parity, …)
Positive ACK – xác nhận các frame nhận ñược
Negative ACK (NAK) – yêu cầu truyền lại cho các frame bị hư
Truyền lại sau một thời gian time-out
Cơ chế
Dựa trên ñiều khiển dòng
Kỹ thuật ARQ (Automatic Repeat Request)
Cho phép các nghi thức liên kết dữ liệu quản lý và yêu cầu truyền
lại
Phân loại
Idle RQ (stop-and-wait)
Dùng với cơ chế ñiều khiển dòng stop-wait
Continuous RQ
Dùng với cơ chế ñiều khiển dòng sliding-window
Selective repeat
Go-back-N
Idle RQ
Cơ chế hoạt ñộng
A gởi một I-Frame (Information
Frame) ñến B
A ñợi phản hồi từ B trước khi gởi tiếp frame
ACK-Frame – A gởi dữ liệu mới
NAK-Frame – A gởi lại dữ liệu
Không nhận ñược trả lời – A gởi lại sau thời gian time-out
Ưu/khuyết ñiểm
ðơn giản
ðộ hiệu quả ñường truyền thấp
19
II )PHÂN LOẠI KỸ THUẬT KIỂM SOÁT LỖI ARQ
Các cơ chế phát lại ñược chia ra làm 3 loại chính:
-Cơ chế phát lại dừng và ñợi (Stop-and-Wait ARQ)
-Cơ chế phát lại theo nhóm (Go-back-N ARQ)
-Cơ chế phát lại có lựa chọn (Selective repeat ARQ)
II.1 Stop–and–Wait
Stop –and-wait ARQ là một dạng của ñiều khiển dòng truyền dừng
và ñợi ñã mở rộng ñể chứa các chức năng truyền lại dữ liệu trong trường hợp
dữ liệu bị mất hoặc hư hỏng. ñể việc truyền lại có thể thực hiện ñược bổ
sung vào cơ cấu dòng truyền 4 tính chất sau:
Thiết bị gửi lưu bản copy khung ñược truyền cuối cùng cho ñến khi
nó nhận ñược ACK của khung ñó. Việc này cho phép thiết bị gửi truyền lại
khung bị mất hoặc khung bị hư hỏng ñến khi chúng ñược nhận ñúng.
20
ðể nhận dạng ñúng, cả khung dữ liệu lẫn khung ACK ñược ñánh số
luân phiên 0 và 1. Khung dữ liệu 1 ñược nhận biết bởi khung ACK1 có
nghĩa là thiết bị nhận ñã nhận ñược dữ liệu 1 và bây giờ ñang chờ nhậnn dữ
liệu 0. việc ñánh số này cho phép nhận dạng khung dữ liệu trong trường hợp
dữ liệu truyền 2 lần (ñiều này là quan trọng khi các khung ACK bị mất).
Nếu một lỗi ñược phát hiện trong khung dữ liệu thì nơi nhận gửi
khung NAK. Các khung NAK không ñược ñánh số , thiết bị tự hiểu cần phải
truyền lại khung cuối. Stop –and-wait ARQ ñòi hỏi thiết bị gửi ñợi ñến khi
nhận ACK khung cuối, trước khi truyền khung tiếp theo. Khi thiết bị gửi
nhận khung NAK nó gửi lại khung ñã ñược truyền sau ACK cuối mà bỏ qua
số khung của nó.
Thiết bị gửi ñược trang bị ñồng hồ. Nếu chờ khung NAK trong một
thời gian xác ñịnh mà không thấy thì cho rằng khung dữ liệu cuối ñã bị mất
và gửi lại khung ñó.
Cơ chế hoạt ñộng:
• Nghi thức ñiều khiển lỗi ñơn giản nhất.
• Máy phát gởi một frame sau ñó dừng và chờ một xác nhận từ máy thu.
• Nếu xác nhận là ACK thì frame kế tiếp sẽ ñược gởi ñi.
• Nếu xác nhận là NAK thì truyền lại frame vừa truyền.
• Nếu nhận một frame hỏng, bỏ ñi
• Máy phát có timeout
• Nếu không có ACK trả về trong thời gian timeout thì truyền lại.
• Nếu ACK bị hỏng, máy phát không nhận ra
• Máy phát sẽ truyền lại
• Máy thu nhận hai bản copy của khung
• Dùng ACK0 và ACK1
21
•
22
Các loại lỗi
(E1) I-Frame không ñến ñược bên nhận
(E2) I-Frame ñến ñược bên nhận nhưng nội dung I-Frame bị sai
(E3) ACK-Frame không ñến ñược bên gởi hay ACK-Frame ñến
ñược bên gởi nhưng nội dung ACK-Frame bị sai
Sửa lỗi E1
Sử dụng timer: bên gởi sau khi gởi ñi một I-Frame thì khởi ñộng một
bộ ñếm thời gian, sau khoảng thời gian ñợi T mà chưa nhận ñược tín hiệu
ACK/ NAK báo về thì xem như I-Frame chưa tới và gởi lại frame này.
Giới
hạn
thời
gian
chờ
ñợi
Data 0
Data 0
Data 0
lost
.
.
.
.
Mất khung dữ liệu
ACK0
23
Sửa lỗi E2
Khi một khung ñược nhận bị lỗi thì thiết bị nhận sẽ gởi khung NAK và
truyền lại khung cuối.
Sửa lỗi E3
Trong trường hợp khung dữ liệu nhận ñúng ở phía nhận. Khung
ACK(NAK) mà thiết bị nhận gởi bị mất trên ñường truyền thì:
Thiết bị gởi ñợi hết hời gian qui ñịnh, sau ñó truyền lại khung dữ liệu
cuối. Thiết bị nhận kiểm tra số khung dữ liệu mới. Nếu khung bị mất là
Data 0
ACK0
Data 1
Data 1
NAK
ACK1
Lỗ khung dữ liệu
24
NAK thiết bị nhận nhận khung mới này và trả lời ACK(khung mới không bị
hỏng).
Nếu khung mất là ACK thì thiết bị nhận nhận khung mới này như bản
sao khác nữa sau ñó gửi ACK rồi bỏ qua những bản sao này và ñợi khung
tiếp theo
*Cửa sổ trượt ARQ
Trong nhiều cơ cấu ñiều khiển lỗi truyền thông, có 2 thủ tục phổ biến
nhất:Go-back-n ARQ và chọn lựa từ chối ARQ. Cả 2 ñều dựa vào ñiều
khiển dòng truyền cửa sổ trượt. ðể mở rộng cửa sổ trượt cho truyền lại các
khung bị mất hoặc bị hỏng phải bổ sung 3 ñiểm vào ñiều khiển dòng truyền:
Thiềt bị gởi lưu bản copy tất cả các khung ñã ñược truyền cho ñến khi
nhận ñược khung ACK. Nếu các khung từ 0 ñến 6 ñã ñược truyền và nhận
biết cuối cùng cho khung 2 (chờ khung 3 )thì thiết bị gửi lưu bản copy của
khung 3 ñến khung 6 cho ñến khi nó biết rằng những khung này ñã ñược
nhận ñúng.
Giới
hạn
thời
gian
chờ
ñợi
Data 0
Data 0
Data 0
Data 0
Bản copy thứ
nhất bị bỏ
quabỏquaData
ACK0
lost
.
.
.
Mất khung nhận biết ACK0
.
25
Bên cạnh các khung ACK thiết bị nhận còn gởi các khung NAK nếu
dữ liệu nhận ñược bị lỗi. Bởi cửa sổ trượt là cơ cấu truyền liên tục, cả khung
ACK và NAK ñều ñượ ñánh số ñể nhận diện. Các khung ACK mang số của
khung sẽ gởi tiếp theo. Các khung NAK mang số của chính khung hỏng.
Trong cả 2 trường hợp ñều cho biết số khung mà thiết bị nhận ñang chờ ñợi.
Nếu ACK trước ñó ñược ñánh số 3, thì ACK 6 hiện tời cho biết ñã nhận tốt
các khung 3,4,5. Nếu NAK 4 có nghĩa là tất cả các khung nhận ñược trước
khung 4 dều ñúng.
Giống như Stop –and-wait ARQ, ở ñây thiết bị gởi theo dõi thời gian
ñể ñiều khiển khi ACK và NAK bị mất.
II.2 Go–back–N
Cơ chế hoạt ñộng
ðiều khiển
RR = receive ready = ACK = acknowledge
REJ = reject = NAK = negative acknowledge
Dựa trên cơ chế sliding window
A gởi liên tục các I-Frame ñến B (trong khi cơ chế ñiều khiển dòng
còn cho phép)
B chỉ nhận I-Frame theo ñúng chỉ số tuần tự
Truyền lại tất cả các Frame kể từ Frame sai ñầu tiên trở ñi
Các kiểu lỗi tương tự như trong Idle RQ (có thể xảy ra ñồng thời trên
nhiều frame)
(E1) I-Frame không ñến ñược bên nhận
(E2) I-Frame ñến ñược bên nhận, nội dung I-Frame sai
(E3) ACK-Frame không ñến ñược bên gửi
26
Sửa lỗi E1
Thủ tục cửa sổ trượt yêu cầu các khung dữ liệu phải truyền một cách tuần
tự.thiết bị nhận kiểm tra số nhận diện trên mỗi khung và nhận thấy rằng một
hoặc nhiều khung bị mất, nó sẽ gửi khung NAK cho khung bị mất ñầu tiên
và yêu cầu truyền lại.
Dữ liệu 0 và 1 truyền ñến chính xác nhưng dữ liệu 2 bị mất. Khung
tiếp theo truyền ñến thiết bị nhận là khung 3.Thiết bị nhận ñang chờ khung 2
và nó coi dữ liệu 3 là lỗi và bỏ qua, nó gửi khung NAK2 báo rằng khung 0,1
ñã nhận nhưng khung 2 bị lỗi (khung 2 bị mất)
Thiết bị gởi ñã truyền khung 3,4,5 trước khi nhận NAK2, khi thiết bị
gởi nhận ñược NAK2 nó truyền lại cả 4 khung 2,3,4,5.
Data 0
lost
Mất khung dữ liệu 2
Data 2
Data 3
Data 4
Data 5
Data 3
Data 4
Data 5
Data 1
Loại bỏ
Data 0
Data 1
NAK2
Data 2
Data 3
Data 4
Loại bỏ
Data 5
Data 2
Loại bỏ
27
Sửa lỗi E2
Bên nhận phát hiện lỗi ở frame i
Bên nhận báo cho bên gởi bằng NAKi và loại bỏ các frame sau i
Bên gởi gởi lại các frame từ framei
Thời gian ñáp ứng nhanh hơn so với dùng timeout.
ACK3 báo cho thiết bị gửi biết rằng khung 0,1,2 ñã ñược nhận ñúng.
Khung 3 bị phát hiện có lỗi, nên NAK3 ñược gởi tức thì và các khung 4,5 bị
bỏ qua khi chúng ñến bên nhận.
Thiết bị gửi truyền lại cả 3 khung (3,4,5)ñã ñược gởi từ khi có nhận biết
cuối và quá trình cứ tiếp tục.
Sửa lỗi E3
ACKi bị mất
Nếu sau ñó có ACKi+1, ACKi+2... thì truyền bình thường
Nếu hết timeout bên gởi sẽ gởi lại I-Frame
Data 0
Lỗi khung 3
Lỗi khung dữ liệu 3
Data 2
Data 3
Data 4
Data 5
Data 3
Data 4
Data 5
Data 1
Loại bỏ
Data 0
Data 1
Data 2
ACK3
NAK3
Data 3
Data 4
Data 5
Loại bỏ
28
Bên nhận phát hiện frame truyền lại này ñã nhận nên sẽ báo lại ACK
(hoặc NAK) tương ứng
Khi nhận ACK, bên phát không cần truyền lại tất cả các frame mà có
thể truyền frame từ chỉ số trong ACK
II.3 Selective Repeat ARQ
Phương pháp này chỉ truyền lại những khung bị hỏng hoặc bị thất lạc.
nếu khung bị hỏng thiết bị gởi nhận ñược khung NAK và khung ñó sẽ ñược
truyền lại ngoài tuần tự thông thường. Thiết bị nhận phải sắp xếp lại các
khung và chèn chính xác khung vào vị trí thích hợp của nó theo ñúng tuần
tự.ðể có ñược khả năng chọn lựa ñó hệ thống Selective-reject ARQ khác hệ
thống Go-back-n ARQ những ñiểm sau:
Giới hạn thời
gian chờ ñợi
Data 0 0
Mất nhận biết ACK3
Data 2
Data 0
Data 1
Data 2
Data 1
Data 0
Data 1
Data 2
ACK3
Data 0
Data 1
Data 2
lost
29
Thiết bị nhận phải chứa các cổng logic sắp xếp ñể sắp xếp tuần tự các
khung ñược nhận lại. Nó cũng phải sắp xếp các khung nhận sau khi ñã gởi
khung NAK cho ñến khi khung hỏng ñược sửa ñổi.
Thiết bị gởi phải có cơ cấu tìm kiếm, cho phép nó tìm và chọn chỉ
khung yêu cầu truyền lại.
ðệm trong thiết bị nhận phải giữ tất cả các khung nhận ñược cho ñến
khi tất cả những khung truyền lại ñều ñược sắp xếp và bỏ qua nhữnng khung
nhận ñược lần 2.
ðể giúp cho việc chọn lựa, các số ACK cũng như các số NAK phải
gán cho các khung nhận (hoặc bị mất ) mà không gán cho khung chờ nhận
tiếp theo.
Kích thước cửa sổ theo phương pháp này nhỏ hơn kích thước của sổ
của phương pháp Go-back-n ARQ. Kích thước ñó bằng hay nhỏ hơn (n+1)/2
trong khi ñó cử sổ của Go-back-n ARQ là ( n-1).
Cơ chế hoạt
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- TH095.pdf