Bài giảng Cơ sở truyền số liệu - Chương 5: Điều khiển luồng kết hợp ARQ Stop-and-wait

 Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
 Điều khiển luồng kết hợp ARQ
 Stop-and-wait
©Copyright by Pham Van Tien Page: 1
 Cơ bản Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
 Trục thời gian bên phát
 Thời gian
Packet 0 CRC Packet 1 CRC Packet 1 CRC
 ACK NAK
 Nhận đúng Phát hiện Nhận đúng 
 khung 0 khung 1 sai khung 1
 Trục thời gian bên thu
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 2
 Stop-and-wait Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
• Phía phát sẽ thực hiện phát một khung thông tin sau đó 
 dừng lại, chờ phía thu báo nhận
• Phía thu khi nhận đúng khung thông tin và xử lý xong sẽ 
 gửi báo nhận lại cho phía phát (ACK). Phía phát sau khi 
 nhận được báo nhận sẽ phát khung thông tin tiếp theo
• Phía thu khi nhận khung thông tin và phát hiện sai sẽ gửi 
 báo sai lại cho phía phát (NACK). Phía phát sau khi nhận 
 được báo sai sẽ thực hiện phát lại khung thông tin
• Phía phát sử dụng cơ chế timeout để phát lại khi không 
 nhận được hồi âm từ phía thu 
• Đánh số các gói/khung SN (sequence number) và RN 
 (request number)
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 3
 Đại học Bách Khoa
 Hoạt động Khoa Điện tử-Viễn thông
Packet 0 Packet 1 Packet 2 ... ... Packet n Trục thời gian bên phát
 Thời gian Phát lại 
 SN=0 SN=1 SN=0 SN=0 Packet 2
 ACK ACK NAK
 RN=1 RN=0 RN=0
 Nhận đúng Nhận đúng Phát hiện 
 Packet 0 Packet 1 Packet 2 sai
 Trục thời gian bên thu
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 4
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
• Hiệu suất của việc truyền tin giữa phía phát và thu là tỷ lệ 
 giữa thời gian phía phát cần để phát xong lượng thông tin 
 đó trên tổng thời gian cần thiết để truyền lượng thông tin đó
• Tổng thời gian truyền bao gồm thời gian trễ khi truyền tín 
 hiệu từ phát sang thu (và ngược lại) và thời gian xử lý thông 
 tin và thời gian chờ báo nhận từ phía thu
 Trục thời gian bên phát
 Frame 0 Frame 1
 ACK
 ACK
 TF TD TP TACK TD TP’
 T
 Trục thời gian bên thu
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 5
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
 Trục thời gian bên phát
 Frame 0 Frame 1
 ACK
 ACK
 TF TD TP TACK TD TP’
 T
 Trục thời gian bên thu
• TF = thời gian phát khung thông tin; TD = trễ truyền sóng 
 giữa phía phát và phía thu
• T = thời gian xử lý khung thông tin ở phía thu; T = thời 
 P ACK
 gian phát khung ACK
• TP’ = thời gian xử lý khung ACK ở phía phát
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 6
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
 Trục thời gian bên phát
 Frame 0 Frame 1
 ACK
 ACK
 TF TD TP TACK TD TP’
 T
 Trục thời gian bên thu
• Bỏ qua các khoảng thời gian rất nhỏ, hiệu suất được tính:
 T 1
  F 
 TF 2TD 1 2a
 T Rd
• Với: F L d a 
 a TF TD 
 TD R v vL
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 7
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
• Ví dụ 1: tính hiệu suất của phương pháp phát lại theo cơ chế
 ARQ dừng và đợi cho tuyến thông tin vệ tinh. Giả thiết
 khoảng cách từ vệ tinh tới mặt đất là 36.000 km, vận tốc
 truyền sóng trong không khí là 3.108 m/s, tốc độ thông tin là
 56 Kbps và khung có kích thước 4000 bits.
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 8
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
 11
  22,94%
 1 2a 1 2.1,68
©Copyright by Pham Van Tien Page: 9
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
• Ví dụ 2: tính hiệu suất của phương pháp phát lại
 theo ví dụ trên nhưng sử dụng co kết nối trong mạng
 LAN với khoảng cách giữa hai trạm là 100 m, vận tốc
 truyền sóng trên cáp đồng là 2.108 m/s, tốc độ truyền
 thông tin là 10 Mbps và khung có kích thước 500
 bits.
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 10
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
 11
  98,04%
 1212.0,01 a
• So sánh hiệu suất hai trường hợp ? Khi nào cần chú
 ý tần suất truyền lại ?
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 11
 Đường truyền có lỗi Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
• Xét trường hợp đường truyền có lỗi. Xác suất lỗi p (0 ≤ p ≤ 
 1) là xác suất phía thu nhận được bit 0 khi phía phát truyền 
 bit 1 (hoặc ngược lại).
• Khi 0,5 < p < 1 tức là khả năng phía thu nhận được thông 
 tin có lỗi sẽ lớn hơn nhận được thông tin đúng, chỉ cần đảo 
 bit luồng thông tin thu được là ta có thể chuyển thành 
 trường hợp 0 < p < 0,5. Vì thế chỉ xét 0 ≤ p ≤ 0,5.
• Gọi NR là số khung thông tin phải truyền cho đến khi đúng ( 
 NR >=1, khi ấy, hiệu suất của trường hợp không lý tưởng sẽ 
 là:
 ideal
  'reality 
 NR
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 12
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
• Giả thiết NACK/ACK không có lỗi (kích thước gói rất nhỏ)
• Tổng quá hoá: xác suất để truyền khung đến lần thứ i mới 
 thành công là pi-1 (1-p)
• Suy ra:
 i 1 1
 NR  ip(1 p ) 
 i 1 1 p
• Do đó:
 ideal 1 p
 reality 
 NaR 12 
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 13
 Hiệu suất Đại học Bách Khoa
 Khoa Điện tử-Viễn thông
  1 p Rd
  ideal a 
 reality vL
 NaR 12 
• Muốn tăng hiệu suất, phải giảm a
• Không thể giảm a bằng cách thay đổi R, d, v 
• L lớn – có thể tăng kích thước khung để tăng hiệu suất. Tuy nhiên nếu 
 xác suất lỗi lớn thì hiệu suất truyền lại giảm
• Như vậy thực tế rất khó thay đổi a, tức là phải chấp nhận hiệu suất thấp
 ©Copyright by Pham Van Tien Page: 14