© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 1
Hệ thống
thông tin công nghiệp
1/20/2006
4.4 Bảo toàn dữ liệu
2
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
4.4 Bảo toàn dữ liệu
1. Vấn ₫ề bảo toàn dữ liệu
2. Phương pháp bit chẵn lẻ
3. Bit chẵn lẻ hai chiều
4. Mã vòng (CRC)
5. Nhồi bit
3
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
1. Vấn ₫ề bảo toàn dữ liệu
Phân loại lỗi
—Lỗi phát hiện ₫ược, không sửa ₫ược
—Lỗi phát hiện ₫ược nhưng sửa ₫ược, và
—Lỗi không phát hiện ₫ược.
Giải pháp
—Giải pháp phần cứng
—Giải pháp phần mềm (xử lý giao thức) => Bảo toàn dữ
liệu
Phát hiện lỗi là vấn ₫ề quan trọng hàng ₫ầu!
Nguyên lý cơ bản: Bổ sung thông tin dự trữ
(redundancy) phục vụ kiểm soát lỗi
4
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Các vấn ₫ề cần xem xét
Chiều dài thông tin kiểm soát lỗi?
— Dài hay ngắn thì tốt?
—Tỉ lệ so với lượng thông tin ban ₫ầu?
Thuật toán xác ₫ịnh thông tin kiểm soát lỗi?
Biện pháp kiểm soát lỗi liên quan tới tính năng kỹ
thuật nào?
— Độ tin cậy
—Hiệu suất sử dụng ₫ường truyền
— Tính ₫ơn giản
— Tính thời gian thực
5
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Một số khái niệm liên quan
Tỉ lệ bit lỗiplà thước ₫o ₫ặc trưng cho ₫ộ nhiễu của
kênh truyền dẫn, ₫ược tính bằng tỉ lệ giữa số bit bị lỗi
trên tổng số bit ₫ược truyền ₫i.
Tỉ lệ lỗi còn lại R là thông số ₫ặc trưng cho ₫ộ tin cậy dữ
liệu của một hệ thống truyền thông, sau khi ₫ã thực
hiện các biện pháp bảo toàn (kể cả truyền lại trong
trường
hợp phát hiện ra lỗi)
Thời gian trung bình giữa hai lần lỗi T
MTBF
(MTBF = Mean
Time Between Failures): T
MTBF
= n/(v*R)
Ví dụ: Một bức ₫iện có chiều dài n = 100 bit ₫ược truyền
liên tục với tốc ₫ộ 1200 bit/s
RT
MTBF
10
-6
1 ngày
10
-10
26 năm
10
-14
260 000 năm
6
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Khoảng cách Hamming: thông số ₫ặc trưng cho ₫ộ bền vững
của một mã dữ liệu
— chính là khả năng phát hiện lỗi của một phương pháp bảo toàn
dữ liệu.
— HD có giá trị bằng số lượng bit lỗi tối thiểu mà không ₫ảm bảo
chắc chắn phát hiện ₫ược trong một bức ₫iện. Nếu trong một
bức ₫iện chỉ có thể phát hiện một cách chắc chắn k bit bị lỗi,
thì HD = k+1.
Hiệu suất sử dụng ₫ường truyền
E = m (1-p)n/n
m -Số lượng bit dữ liệu trong mỗi bức ₫iện
n - Chiều dài bức ₫iện
p -Tỉ lệ bit lỗi
Ví dụ 1:
m = 8 bit
n = 11 bit (1 bit ₫ầu + 8 bit dữ liệu + 1 bit chẵn lẻ+ 1 bit cuối)
p = 10-3
Hiệu suất truyền dữ liệu E = 0,72.
7
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
2. Bit chẵn lẻ (parity bit)
Ví dụ dùng parity chẵn:
Dãy bit nguyên bản: 1001101
Dãy bit gửi ₫i: 10011010
Giả sử nhận ₫ược10111010 => Lỗi phát hiện ₫ược
Giả sử nhận ₫ược11111010
=> Lỗi không phát hiện ₫ược
Hai kiểu parity:
— Parity chẵn: Tổng số bit 1 trong bức ₫iện cuối cùng phải
chẵn
—Parity lẻ: Tổng số bit 1 trong bức ₫iện cuối cùng phải lẻ
Khoảng cách Hamming: 2
8
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Ví dụ: Khung UART
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) ₫ược
sử dụng khá rộng rãi
Start01234567PStop
0 LSB MSB 1
9
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
3. Bit chẵn lẻ hai chiều (bảo toàn khối)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p
1.01001011
2.10010000
3.11101110
4.01010101
5.11110110
6.00011110
7.11001100
p01000100
10
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Trường hợp xảy ra 1 lỗi
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p
1.01001011
2.10010000
3. 1 1 1 11110
4.01010101
5.11110110
6.00011110
7.11001100
p0 1 0 0 0100
11
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Trường hợp xảy ra 3 lỗi
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p
1.01001011
2.10010000
3. 1 1 1 1 0110
4.01010101
5. 1 1 1 01110
6.00011110
7.11001100
p0 1 0 0 0100
12
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Khoảng cách Hamming?
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p
1.01001011
2.10010000
3. 1 1 1 1 0110
4.01010101
5. 1 1 1 0 1110
6.00011110
7.11001100
p01000100
13
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
4. Mã vòng (CRC)
CRC (Cyclic Redundancy Check ): thông tin kiểm lỗi (ở
₫ây ₫ược gọi là checksum) phải ₫ược tính bằng một
thuật toán thích hợp, trong ₫ógiátrị mỗi bit của
thông tin nguồn ₫ều ₫ược tham gia nhiều lần vào quá
trình tính toán.
CRC ₫ược sử dụng rộng rãi trong ₫a số các hệ thống
truyền thông CN
CRC còn ₫ược gọi là phương pháp ₫a thức, bởi nó sử
dụng phép chia ₫a thức (nhị phân)
14
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.4 Bảo toàn dữ liệu
© 2005 - HMS
Phép chia ₫a thức (nhị phân)
Đa thức nhị phân: các hệ số là 0 hoặc 1, ví dụ
— G = x7 + x6 + x5 + (0x4 + 0x3) + x2 + (0x1) + 1
—Viết gọn lại thành một dãy bit G = {11100101}
Phép chia ₫a thức nhị phân ₫ược qui về các phép so
sánh, sao chép và XOR (hay trừ không có nhớ)
1 - 1 = 0
0 - 0 = 0
1 - 0 = 1
0 - 1 = 1
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét