Chương 4: Các kỹ thuật truyền dữ liệu số

Chia sẻ: Đỗ Hồng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nếu có 8 bits được truyền đồng thời sẽ yêu cầu 8 đường truyền độc lập. Để truyền dữ liệu trên một đường truyền song song, một kênh truyền riêng được dùng để thông báo cho bên nhận biết khi nào dữ liệu có sẵn...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Các kỹ thuật truyền dữ liệu số

dce 2008 Chương 4 Các kỹ thuật truyền dữ liệu số  Truyền bất đồng bộ và truyền đồng bộ  Các loại lỗi BK  Phát hiện lỗi TP.HCM  Sửa lỗi  Cấu hình đường truyền  Giao tiếp
dce Truyền dữ liệu song song 2008 • Mỗi bit dùng một đường truyền riêng. Nếu có 8 bits được truyền đồng thời sẽ yêu cầu 8 đường truyền độc lập • Để truyền dữ liệu trên một đường truyền song song, một kênh truyền riêng được dùng để thông báo cho bên nhận biết khi nào dữ liệu có sẵn (clock signal) • Cần thêm một kênh truyền khác để bên nhận báo cho bên gởi biết là đã sẵn sàng để nhận dữ liệu kế tiếp Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 2
dce Truyền dữ liệu tuần tự 2008 • Tất cả các bit đều được truyền trên cùng một đường truyền, bit này tiếp theo sau bit kia • Không cần các đường truyền riêng cho tín hiệu đồng bộ và tín hiệu bắt tay (các tín hiệu này được mã hóa vào dữ liệu truyền đi) • Vấn đề định thời (timing) đòi hỏi phải có cơ chế đồng bộ giữa bên truyền và bên nhận • 2 cách giải quyết – Bất đồng bộ: mỗi ký tự được đồng bộ bởi start và stop bit – Đồng bộ: mỗi khối ký tự được đồng bộ dùng cờ Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 3
dce Truyền bất đồng bộ 2008 • Dữ liệu được truyền theo từng ký tự để tránh việc mất đồng bộ khi nhận được chuỗi bit quá dài – 5  8 bits – Chỉ cần giữ đồng bộ trong một ký tự – Tái đồng bộ cho mỗi ký tự mới • Hành vi – Đối với dòng dữ liệu đều, khoảng cách giữa các ký tự là đồng nhất (bằng chiều dài của phần tử stop) – Ở trạng thái rảnh, bộ thu phát hiện sự chuyển 1  0 – Lấy mẫu 7 khoảng kế tiếp (chiều dài ký tự) – Đợi việc chuyển 1  0 cho ký tự kế tiếp • Hiệu suất – Đơn giản – Rẻ – Phí tổn 2 hoặc 3 bit cho một ký tự (~20%) – Thích hợp cho dữ liệu với khoảng trống giữa các ký tự lớn (dữ liệu nhập từ bàn phím) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 4
dce Truyền bất đồng bộ 2008 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 5
dce Truyền bất đồng bộ 2008 • Đồng bộ khung (frame synchronization): dùng các ký tự điều khiển (STX, ETX, DLE) STX L F R ETX STX Start bit Stop bit F Frame contents (printable characters) ETX DLE ETX DLE STX DLE STX DLE Inserted Frame contents DLE DLE (binary data) DLE ETX Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 6
dce Truyền đồng bộ 2008 • Truyền không cần start/stop • Phải có tín hiệu đồng bộ • Đồng bộ bit (bit synchronization): sử dụng các phương pháp sau – Tích hợp xung clock vào dữ liệu truyền đi • Tích hợp thông tin đồng bộ (clock) vào trong dữ liệu truyền • Đầu nhận sẽ tách thông tin đồng bộ dựa vào dữ liệu nhận được • Manchester, differential Manchester, tần số sóng mang (analog) – Sử dụng đường clock riêng • Dùng một đường tín hiệu đồng bộ riêng biệt • Một bên (phát hoặc nhận) tạo ra các xung clock đồng bộ với các bit truyền đi trên đường clock riêng • Bên còn lại dùng tín hiệu trên đường clock riêng để làm clock • Thích hợp khi truyền trong khoảng cách ngắn • Tín hiệu đồng bộ dễ bị suy giảm trên đường truyền Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 7
dce Truyền đồng bộ 2008 • Đồng bộ frame – Mỗi block dữ liệu được bắt đầu bằng một cờ gọi là preamble, kết thúc bằng một cờ gọi là postamble – Preamble và postamble là một mẫu bit (bit pattern) được quy định sẵn • Một chuỗi các ký tự SYN (16h trong bảng mã ASCII) • Mẫu bit 11111110 – Frame: dữ liệu + preamble + postamble + thông tin điều khiển – Hiệu quả hơn so với truyền bất đồng bộ (phí tổn thấp hơn cho các bit điều khiển) • HDLC: 48 bit điều khiển cho mỗi block 1000 ký tự (8000 bit) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 8
dce Các loại lỗi xảy ra trên đường truyền 2008 • Môi trường truyền dẫn bị nhiễu (điện, từ, …)  dữ liệu nhận có lỗi (các bit bị thay đổi) • 2 cách khắc phục khi phát hiện có lỗi – Forward error control: thông tin sửa sai được thêm vào các ký tự hoặc các frame truyền đi, để bên nhận có thể phát hiện khi nào có lỗi va lỗi nằm ở đâu để sửa (có khả năng sửa lỗi) – Feedback (backward) error control: thông tin sửa sai được thêm vào các ký tự hoặc các frame truyền đi chỉ đủ để phát hiện khi nào có lỗi (không có khả năng sửa lỗi). Cơ chế yêu cầu truyền lại ký tự/frame sai được dùng trong trường hợp này • Phân loại lỗi – Lỗi 1 bit • Chỉ 1 bit bị lỗi, không ảnh hưởng các bit xung quanh • Thường xảy ra do nhiễu trắng – Lỗi chùm (busrt error) • Một chuỗi liên tục B bit trong đó bit đầu, bit cuối và các bit bất kì nằm giữa chuỗi đều bị lỗi • Thường xảy ra do nhiễu xung • Ảnh hưởng càng lớn đối với tốc độ truyền cao • Bit error rate (BER): xác suất một bit nhận được bị lỗi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 9
dce Cơ chế phát hiện lỗi 2008 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 10
dce Phát hiện lỗi bằng bit parity 2008 • 1 bit parity được thêm vào 1 khối dữ liệu cần truyền đi • Bit parity – Parity chẵn: tổng số bit 1 có trong khối dữ liệu, kể cả bit parity, là số chẵn – Parity lẻ: tổng số bit 1 có trong khối dữ liệu, kể cả bit parity, là số lẻ Data Data Parity bit ( ASCII ) (odd ) B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 h 0 0 0 1 0 1 1 0 e 0 1 0 1 0 1 1 1 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 11
dce Parity 2008 • Đặc điểm – Chỉ dò được lỗi sai một số lẻ bit, không dò được lỗi sai một số chẵn bit – Không sửa được lỗi – Ít được dùng trong truyền dữ liệu đi xa, đặc biệt ở tốc độ cao Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 12
dce Cyclic Redundancy Check (CRC) 2008 • Nguyên lý – k-bit message – Bên phát tạo ra chuỗi n bit FCS (Frame Check Sequence) sao cho frame gởi đi (n+k bit) chia hết cho 1 số xác định trước – Bên thu chia frame nhận được cho cùng 1 số và nếu không có phần dư thì có khả năng không có lỗi • Số học modulo 2 – Exlusive-or 11001 x 11 1111 1111 11001 +1010 -1010 11001 0101 0101 101011 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 15
dce CRC – dùng số học 2008 • Xác định FCS – T: frame được truyền (k+n bit) – D: message, dữ liệu cần truyền (k bit đầu của T) – F: FCS (n bit sau của T) – P: số chia được xác định trước (n+1 bit) T  2n D  F 2n D R Q – Giả sử P P FR – Suy ra nếu lấy thì T chia hết P • Kiểm tra lại? Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 16
dce CRC – dùng số học 2008 • Ví dụ: • D = 1010001101 (10 bit) • P = 110101 (6 bit) • F =? (? bit) n = 6-1 = 5 bit, k = 10 bit, n+k = 15 bit Đáp số: F = 01110 Dữ liệu T = 101000110101110 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 17
dce CRC – dùng số học 2008 • Số chia P – Dài hơn 1 bit so với FCS mong muốn – Được chọn tùy thuộc vào loại lỗi mong muốn phát hiện – Yêu cầu tối thiểu: msb và lsb phải là 1 • Biểu diễn lỗi – Lỗi = nghịch đảo bit (i.e. xor của bit đó với 1) Tr = T + E • T: frame được truyền • Tr: frame nhận được • E: error pattern với 1 tại những vị trí lỗi xảy ra – Nếu có lỗi xảy ra (E ≠ 0) thì bộ thu không phát hiện ra lỗi đó khi và chỉ khi Tr chia hết cho P, nghĩa là E chia hết cho P  khó có khả năng xảy ra Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 18
dce CRC – dùng đa thức 2008 • Cách khác để xác định FCS: đa thức D=110011  D(x) = x5+x4+x+1 P=11001  P(x) = x4+x3+1 • Ví dụ – Dữ liệu cần truyền: 1001001 (k = 7 bits)  đa thức biểu diễn: D(x) = x6 + x3 + 1 – Cho đa thức sinh: P(x) =x3 + 1 (n = 3 bits) – Dữ liệu D dịch trái n bits: xn D(x) = X9 + X6 + X3 – FCS = 001 – Dữ liệu T được truyền: 1001001001 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 19
dce Cyclic Redundancy Check 2008 • Các lỗi được phát hiện – Tất cả các lỗi bit đơn – Tất cả các lỗi kép nếu P(x) có ít nhất 3 toán hạng – Một số lẻ lỗi bất kỳ nếu P(x) chứa 1 thừa số (x+1) – Bất kỳ lỗi chùm nào mà chiều dài của chùm nhỏ hơn hoặc bằng chiều dài FCS – Hầu hết các lỗi chùm lớn hơn • CRC là một trong những phương pháp thông dụng và hiệu quả nhất để phát hiện lỗi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 20
dce Cyclic Redundancy Check 2008 • 4 đa thức sinh được sử dụng rộng rãi – CRC-12 = X12 + X11 + X3 + X2 + X + 1 • 12-bit FCS • Dùng để truyền chuỗi các ký tự có độ dài 6-bit – CRC-16 = X16 + X15 + X2 + 1 • 16-bit FCS • Dùng để truyền chuỗi các ký tự có độ dài 8-bit • USA – CRC-CCITT = X16 + X12 + X5 +1 • Europe – CRC-32 = X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 + X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1 • 32-bit FCS • Point-point synchronous transmission, DVB-T… Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 21
dce CRC – dùng mạch số 2008 D=1010001101 P=110101 C0 1 C0 C4* C3 C2* C1 C0* Input Initial 0 0 0 0 0 1 C1 C1 Step 1 1 0 1 0 1 0 Step 2 1 1 1 1 1 1 x2 + Step 3 1 1 1 1 0 0 Step 4 0 1 0 0 1 0 C2 C2 Step 5 1 0 0 1 0 0 Step 6 1 0 0 0 1 1 C3 C3 Step 7 0 0 0 1 0 1 Step 8 1 0 0 0 1 0 x4 + Step 9 1 0 1 1 1 1 Step 10 0 1 1 1 0 C4 C4 x5 1010001101 + Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 22