Department of Informatics, Phuket Rajabhat University. THAILAND 8311412 เทคโนโลยีไร้สาย Department of Informatics, Phuket Rajabhat University. THAILAND

Department of Informatics, Phuket Rajabhat University. THAILAND การบรรยายครั้งที่ 11 พื้นฐานโปรโตคอลควบคุมความผิดพลาดในระบบสื่อสารไร้สาย Department of Informatics, Phuket Rajabhat University. THAILAND

โปรโตคอลควบคุมความผิดพลาด (Error Control Protocols) เป็นโปรโตคอลในชั้น Data Link Layer ของ OSI Model สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ โปรโตคอล ARQ (Auto Repeat Request) โปรโตคอล FEC (Forward Error Control)

โปรโตคอล ARQ (Auto Repeat Request) กระบวนการทำงาน ภาครับ (Receiver) จะทำการตรวจสอบแพ็คเกตข้อมูลหากพบว่าข้อมูลที่ได้รับไม่ ถูกต้อง จะทำการร้องขอให้ภาคส่ง (Sender) ทำการส่งแพ็คเกตข้อมูลมาให้ใหม่ มีหลากหลายวิธีการ เช่น Stop-and-Wait Go-back-N Selective Repeat

Stop-and-Wait

Go-back-N

Selective Repeat

โปรโตคอล FEC (Forward Error Control) กระบวนการทำงาน ภาคส่ง(Sender) จะทำการเพิ่มบิตสำหรับการเข้ารหัส (Coding bits) ใส่เข้าไป ในข้อมูลข่าวสาร ซึ่งภาครับ (Receiver) จะใช้บิตสำหรับการเข้ารหัสทำการ ตรวจสอบแพ็คเกตข้อมูลหากพบว่าข้อมูลที่ได้รับไม่ถูกต้อง จะทำการแก้ไขข้อมูลข่าวสาร ด้วยบิตสำหรับการเข้ารหัส โดยไม่ต้องร้องขอให้ภาคส่ง ทำการส่งแพ็คเกตข้อมูลมาให้ ใหม่

รูปแบบการเพิ่มบิตสำหรับเข้ารหัสในข้อมูลข่าวสาร Block coding เป็นการเติมบิตเข้ารหัสเข้าไปในข้อมูลข่าวสารโดยเหลือเค้าโครงเดิมของข้อมูลข่าวสาร Convolution Coding เป็นการเติมบิตเข้ารหัสเข้าไปในข้อมูลข่าวสารโดยไม่เหลือเค้าโครงเดิมของข้อมูล ข่าวสาร

รูปแบบการเพิ่มบิตสำหรับเข้ารหัสในข้อมูลข่าวสาร Interleaving เป็นการกระจายบิตเข้ารหัสในข้อมูลข่าวสารเพื่อป้องกันการผิดผลาดในการส่งข้อมูล หลาย ๆ บิตติด ๆ กันที่เรียกว่า “Burst error”

การค้นหาข้อผิดพลาดและการแก้ไขข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์ เทคนิคในการค้นหาข้อผิดพลาดและการแก้ไขข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์มีมากมายหลาย เทคนิค เช่น Parity bit Hamming Codes CRC (Cyclic Redundant Coding) etc.

มี 2 วิธี (ใช้วิธีการนับจำนวนบิตที่เป็น 1) Parity bit ใช้เทคนิควิธีการเพิ่มบิตข้อมูลจำนวน 1 บิตในการค้นหาข้อผิดพลาดของการเคลื่อนย้าย ข้อมูลจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง โดยเทคนิคนี้ไม่สามารถทำการแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดได้ เนื่องจากไม่ทราบตำแหน่งที่ผิดพลาดของข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์ มี 2 วิธี (ใช้วิธีการนับจำนวนบิตที่เป็น 1) Odd Parity (คี่) Even Parity (คู่) Data Odd-Parity Even-Parity 000 001 010 011 100 101 110 111 1

Hamming Codes ใช้เทคนิควิธีการเพิ่มบิตข้อมูลจำนวนหนึ่งในการค้นหาข้อผิดพลาดของการเคลื่อนย้ายข้อมูล จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งและสามารถทำการแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดได้เนื่องจากสามารถหา ตำแหน่งที่ผิดพลาดของข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์

Parity bits are bit numbers that contain 20, 21, 22 ,…, 2n Hamming Codes Parity bits are bit numbers that contain 20, 21, 22 ,…, 2n Parity bit numbers are 1, 2, 4,… Bit numbers of data are 3, 5, 6, 7,… Bit number 1 2 3 4 5 6 7 Data word P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 Bit number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Code word P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 P4 D5 D6 D7 D8

Hamming Codes Message word size Parity bits needed Codeword size 4 3 (1, 2, 4) 7 8 4 (1, 2, 4, 8) 12 16 5 (1, 2, 4, 8, 16) 21 32 6 (1, 2, 4, 8, 16, 32) 38

Parity bit check position Hamming Codes 7-bits Codeword Size format Bit number 1 2 3 4 5 6 7 7-bit codeword P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 Parity bit check position -

Parity bit check position Hamming Codes 12-bits Codeword Size format Bit number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12-bit codeword P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 P4 D5 D6 D7 D8 Parity bit check position -

Hamming Codes The Parity bits are calculated as : P1 = D1  D2  D4 Assume that the transmitted data is 1110, with data bit D1 in the leftmost position. Thus P1 = 1  1  0 = 0 P2 = 1  1  0 = 0 P3 = 1  1  0 = 0

Consider the following even parity checking for data : 1110 Hamming Codes Consider the following even parity checking for data : 1110 1 3 6 5 7 2 4 Bit number 1 2 3 4 5 6 7 Data word

Data is received later as 1110 Hamming Codes Data is received later as 1110 1 3 6 5 7 2 4

Hamming Codes No error Bit number 1 2 3 4 5 6 7 Data transmitted Data recieved Error --

Data is received later as 1100 Hamming Codes Data is received later as 1100 1 3 6 5 7 2 4

Thus error has occurred at bit number 6 Hamming Codes Thus error has occurred at bit number 6 Bit number 1 2 3 4 5 6 7 Data transmitted Data recieved Error  P3 P2 P1 0 0 0 1 1 0 The result is 1102 = 4 + 2 = 6, indicates that bit number 6 of codeword contains data bit number 3 (D3) is in error.

Hamming Codes The check bits are calculated as : P1 = D1  D2  D4  D5  D7 P2 = D1  D3  D4  D6  D7 P3 = D2  D3  D4  D8 P4 = D5  D6  D7  D8 Assume that the transmitted data is 10011100, with data bit D1 in the leftmost position. Thus P1 = 1  0  1  1  0 = 1 P2 = 1  0  1  1  0 = 1 P3 = 0  0  1  0 = 1 P4 = 1  1  0  0 = 0

Hamming Codes Bit number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Code word

Hamming Codes Suppose that data bit D3 sustains an error and is changed from 0 to1and the received data becomes 10111100 . When the check bits are recalculated to get P1 = 1  0  1  1  0 = 1 P2 = 1  1  1  1  0 = 0 P3 = 0  1  1  0 = 0 P4 = 1  1  0  0 = 0

Hamming Codes Bit number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Code word The result is 01102 = 4 + 2 = 6, indicates that bit number 6 of codeword contains data bit number 3 (D3), is in error. 0 1 1 1 P4 P3 P2 P1  0 0 0 1 0 1 1 0

Questions and Answers