(pdf)【 96304 】module 05 การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

Module 05 การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาด และควบคุมการไหลของข้อมูล อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ สาขาวิ ช าวิ ท ยาศาสตร์ แ ละเทคโนโลยี มหาวิ ท ยาลั ย สุ โ ขทั ย ธรรมาธิ ร าช

96304 Data Communications and Networking

1

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

เรื่องที่เรา . . . จะมาพู ดคุยกัน ตอนที่ 1 การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาด • สัญญาณรบกวนและการป้องกัน • การตรวจสอบความผิดพลาด • การแก้ไขความผิดพลาด ตอนที่ 2 การควบคุมการไหลของข้อมูล • กฎเกณฑ์และข้อตกลง การควบคุมการใช้ช่องสัญญาณ • การควบคุมการไหลของข้อมูล • การควบคุมข้อผิดพลาด

96304 Data Communications and Networking

2

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

สัญญาณรบกวนและการป้องกัน ประเภทของสัญญาณรบกวน

• เทอร์มัลนอยซ์ (Thermal noise)

การป้องกัน ใช้รีเจนเนอร์เรเตอร์ปรับสัญญาณ ให้มีคุณสมบัติเหมือนกับสัญญาณต้นฉบับ

• อิมพั ลส์นอยซ์ (Impulse noise)

การป้องกัน ใช้อุปกรณ์กรองสัญญาณพิ เศษ สําหรับสัญญาณ Analog หรือ อุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณ Digital สําหรับสัญญาณ Digital

• ครอสทอล์ค (Crosstalk) การป้องกัน ใช้สัญญาณที่มีฉนวน

96304 Data Communications and Networking

3

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

สัญญาณรบกวนและการป้องกัน ประเภทของสัญญาณรบกวน • เอคโค (Echo)

การป้องกัน ใช้เทอมิเนเตอร์ช่วยลดการสะท้อนกลับของสัญญาณ โดยการดูดกลืนสัญญาณสะท้อน

•

จิตเตอร์ (Jitter)

การป้องกัน ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณภาพ หรืออุปกรณ์รีพีตเตอร์

•

ความผิดเพี้ ยนจากการเคลื่อนที่ (Delay distortion)

การป้องกัน เพิ่ มวงจรอีควอลไลซ์ปรับความเร็วของความถี่ให้เท่ากัน

•

การอ่อนกําลังของสัญญาณ (Attenuation) การป้องกัน ใช้อุปกรณ์รีพีตเตอร์ทวนซํ้าสัญญาณ

96304 Data Communications and Networking

4

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

ประเภทของความผิดพลาด 1) ความผิดพลาดประเภทบิตเดียว 2) ความผิดพลาดประเภทหลายบิต 3) ความผิดพลาดประเภทหลายบิตต่อเนื่อง

96304 Data Communications and Networking

5

ความผิดพลาดประเภทบิตเดียว (single-bit error)

ความผิดพลาดประเภทหลายบิต (multiple-bit error)

ความผิดพลาดประเภทหลายบิตต่อเนื่อง (burst error)

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

การตรวจสอบความผิดพลาด • เกิดขึ้นระหว่างการรับส่งข้อมูลในช่องสัญญาณ •

มีสาเหตุจากการถูกรบกวนจากปัจจัยต่าง ๆ

•

ทําโดยสถานีส่งข้อมูลสร้างบิตพิ เศษขึ้นเรียกว่า “บิตตรวจสอบ”

•

บิตตรวจสอบเป็นเสมือนค่าที่ใช้ตรวจสอบ ความถูกต้องของข้อมูล

•

การเพิ่ มบิตตรวจสอบต่อท้ายข้อมูลจริง ก่อนส่งข้อมูลเข้าไปในช่องสัญญาณ เมื่อข้อมูลมาถึงสถานีรับข้อมูล สถานีรับข้อมูลจะคํานวณความถูกต้องของ ข้อมูลที่ได้รับมา แล้วนํามาเทียบกับบิตตรวจสอบที่ต่อท้ายข้อมูล

96304 Data Communications and Networking

9

เทคนิคการตรวจสอบความผิดพลาด

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

วิธีการตรวจสอบความผิดพลาด เทคนิคการทํารีดันแดนซี ที่นิยมใช้มี 3 วิธี คือ

1) การตรวจสอบด้วยบิตพาริตี้ 2) การตรวจสอบด้วยการหาผลรวม 3) การตรวจสอบด้วยส่วนซํ้าซ้อนแบบวน

96304 Data Communications and Networking

11

1) การตรวจสอบด้วยบิตพาริต้ี

1.1) การตรวจสอบบิตพาริตี้อย่างง่าย • บิตพาริตี้คู่ (even parity) • บิตพาริตี้คี่ (odd parity)

1) การตรวจสอบด้วยบิตพาริต้ี

1.2) การตรวจสอบบิตพาริตี้ แบบ 2 มิติ

2) การตรวจสอบด้วยการหาผลรวม

3) การตรวจสอบด้วยส่วนซํ้าซ้อนแบบวน

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

การแก้ไขความผิดพลาด • เป็นเทคนิคที่สถานีรับข้อมูลใช้แก้ไขความ ผิดพลาดที่เกิดขึ้นในข้อมูล หลังจากที่ตรวจสอบพบข้อผิดพลาด • เทคนิคการแก้ไขความผิดพลาดมี 2 เทคนิค 1) เทคนิคการส่งข้อมูลใหม่ 2) เทคนิคการส่งต่อ

96304 Data Communications and Networking

16

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

เทคนิคแก้ไขข้อผิดพลาด ด้วยการส่งต่อ • เทคนิคที่สถานีรับข้อมูลใช้ในการแก้ไขความ ผิดพลาดอัตโนมัติ • อาศัยกลไกการเข้ารหัสแบบพิ เศษ เรียกว่า รหัสแก้ไขความผิดพลาด • การใช้รหัสแก้ไขความผิดพลาด ช่วยให้ทราบถึงความผิดพลาดของข้อมูล และช่วยแก้ไขข้อมูลในบิตที่ผิดพลาด • ตัวอย่างของรหัสแก้ไขความผิดพลาด คือ ฮัมมิ่งโค้ด (Hamming Code) 96304 Data Communications and Networking

17

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

ฮัมมิง ่ โค้ด

โค้ดเวิร์ด (Codeword) คือ บิตข้อมูลผสมด้วยบิตตรวจสอบ

การเติมบิตตรวจสอบของสถานีส่งข้อมูล ถ้ากําหนดให้โค้ดเวิร์ดแต่ละตัว ประกอบด้วย รหัสแอสกี (ASCII) ของตัวอักษรขนาด 7 บิต และมีบิตตรวจสอบ 4 บิต แทรกอยู่ในตําแหน่งต่าง ๆ ภายในข้อมูลตัวอักษร ทําให้โค้ดเวิร์ดมีความยาวเป็น 11 บิต กําหนดให้บิตตรวจสอบอยู่ในตําแหน่ง ที่ 20, 21 , 22 และ 23 ซึ่งก็คือตําแหน่งที่ 1, 2, 4, และ 8 ตามลําดับ เมื่อพิ จารณาตัวอักขระ M ซึ่งมีรหัสแอสกี เป็น 100 11012 เพราะฉะนั้นค่าของบิต ในแต่ละตําแหน่งของโค้ดเวิร์ด เป็นดังนี้

96304 Data Communications and Networking

18

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

การเติมบิตตรวจสอบของสถานีส่งข้อมูล (ต่อ) ตําแหน่งของบิตที่แสดงด้วย x เป็นตําแหน่งของบิตตรวจสอบ ซึ่งค่าของ x คํานวณจากการใช้เลขฐานสองของตําแหน่งของบิตข้อมูล ที่มีค่าเป็น 1 มา XOR กัน จากตัวอย่างนี้ ตําแหน่งของบิตที่มีค่าเป็น 1 คือ ตําแหน่งที่ 11, 7, 6 และ 3 และเมื่อนําเลขฐานสองของตําแหน่งของบิตเหล่านี้มา XOR จะได้ผลลัพธ์ดังนี้ 11 = 1 0 1 1 7 = 0 1 1 1 6 = 0 1 1 0 3 = 0 0 1 1 ผลลัพธ์จาก XOR = 1 0 0 1 บิตตรวจสอบที่จะใส่ลงแทนตําแหน่ง x ในโค้ดเวิร์ด ซึ่งจะได้ดังนี้ 11 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

เพราะฉะนั้น 10011100101 คือ โค้ดเวิร์ดที่สถานีส่งข้อมูล ส่งออกไปให้สถานีรับข้อมูล 96304 Data Communications and Networking

19

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

ฮัมมิ่งโค้ด การตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล ของสถานีรับข้อมูล กรณีที่ข้อมูลที่ได้รับมาถูกต้อง สมมุติ ข้อมูลที่ได้รับมา คือ 10011100101 11 8 7 6 3 1 ผลลัพธ์จาก XOR

= = = = = = =

1 1 0 0 0 0 0

0 0 1 1 0 0 0

1 0 1 1 1 0 0

1 0 1 0 1 1 0 ข้อมูลถูกต้อง

96304 Data Communications and Networking

20

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

ฮัมมิ่งโค้ด การตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล ของสถานีรับข้อมูล กรณีที่ข้อมูลที่ได้รับมาไม่ถูกต้อง สมมุติ ข้อมูลที่ได้รับมา คือ 00011100101 8 7 6 3 1 ผลลัพธ์จาก XOR

= = = = = =

1 0 0 0 0 1

0 1 1 0 0 0

0 1 1 1 0 1

0 1 0 1 1 1 ข้อมูลมีความผิดพลาด

96304 Data Communications and Networking

21

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

เรื่องที่เรา . . . จะมาพู ดคุยกัน ตอนที่ 1 การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาด • สัญญาณรบกวนและการป้องกัน • การตรวจสอบความผิดพลาด • การแก้ไขความผิดพลาด ตอนที่ 2 การควบคุมการไหลของข้อมูล • กฎเกณฑ์และข้อตกลง การควบคุมการใช้ช่องสัญญาณ • การควบคุมการไหลของข้อมูล • การควบคุมข้อผิดพลาด

96304 Data Communications and Networking

22

กฎเกณฑ์และข้อตกลงการควบคุมการใช้ช่องสัญญาณ • เอ็นไควรี่/แอ็คโนเลจเม้นต์

กฎเกณฑ์และข้อตกลงการควบคุมการใช้ช่องสัญญาณ • โพล/ซีเล็ค

กฎเกณฑ์และข้อตกลงการควบคุมการใช้ช่องสัญญาณ • โพล/ซีเล็ค

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

การควบคุมการไหลของข้อมูล 2 วิธี ใน การควบคุมการไหลของข้อมูล 1) การควบคุมการไหลของข้อมูล แบบหยุดและรอ 2) การควบคุมการไหล แบบเลื่อนหน้าต่าง

96304 Data Communications and Networking

26

การควบคุมการไหลของข้อมูลแบบหยุดและรอ

การควบคุมการไหลเลื่อนหน้าต่าง

การควบคุมการไหลเลื่อนหน้าต่าง

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

การควบคุมข้อมูลผิดพลาด การส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ กระบวนการในการควบคุมข้อผิดพลาดข้อมูล ของสถานีรับข้อมูล ประกอบด้วย 2 วิธี 1) วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ แบบหยุดและรอ 2) วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ แบบเลื่อนหน้าต่าง

96304 Data Communications and Networking

30

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ แบบหยุดและรอ การทํางานของการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ แบบหยุดและรอ แบ่งออกเป็น 4 กรณี 1) กรณี ไม่เกิดความผิดพลาด 2) กรณี การสูญหายของเฟรมข้อมูล 3) กรณี การสูญหายของเฟรม ACK 4) กรณี การล่าช้าของเฟรม ACK

96304 Data Communications and Networking

31

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติแบบหยุดและรอ • กรณี ไม่เกิดความผิดพลาด

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติแบบหยุดและรอ • กรณี การสูญหายของเฟรมข้อมูล

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติแบบหยุดและรอ • กรณี การสูญหายของเฟรม ACK

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติแบบหยุดและรอ • กรณี การล่าช้าของเฟรม ACK

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ แบบเลื่อนหน้าต่าง •

เป็นวิธีการควบคุมข้อผิดพลาด ที่มีพื้นฐานมาจากการควบคุมการไหล ของข้อมูลแบบเลื่อนหน้าต่าง

•

เทคนิคของวิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติ แบบเลื่อนหน้าต่าง ที่นิยมใช้ มี 2 เทคนิค 1) โกแบ็คเอ็นเออาร์คิว 2) ซีเล็คทีฟรีเจ็คเออาร์คิว

96304 Data Communications and Networking

36

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติแบบเลื่อนหน้าต่าง • โกแบ็คเอ็นเออาร์คิว

วิธีการส่งข้อมูลซํ้าอัตโนมัติแบบเลื่อนหน้าต่าง • ซีเล็คทีฟรีเจ็คเออาร์คิว

Module 05 ▶ การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาดและควบคุมการไหลของข้อมูล ผู้สอน ▶ อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ

Module 05 การตรวจสอบแก้ไขความผิดพลาด และควบคุมการไหลของข้อมูล อาจารย์ภิรมย์ คงเลิศ สาขาวิ ช าวิ ท ยาศาสตร์ แ ละเทคโนโลยี มหาวิ ท ยาลั ย สุ โ ขทั ย ธรรมาธิ ร าช

96304 Data Communications and Networking

39