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

© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 1Hệ thống thông tin công nghiệp1/20/20064.4 Bảo toàn dữ liệu 2© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu© 2005 - HMS4.4 Bảo toàn dữ liệu1. Vấn ₫ề bảo toàn dữ liệu2. Phương pháp bit chẵn lẻ3. Bit chẵn lẻ hai chiều4. Mã vòng (CRC)5. Nhồi bit 3© 2004, HỒNG MINH SƠN4.4 Bảo tồn dữ liệu© 2005 - HMS1. Vấn ₫ề bảo tồn dữ liệu Phân loại lỗi—Lỗi phát hiện ₫ược, khơng sửa ₫ược—Lỗi phát hiện ₫ược nhưng sửa ₫ược, và—Lỗi khơng phát hiện ₫ược. Giải pháp —Giải pháp phần cứng—Giải pháp phần mềm (xử lý giao thức) => Bảo tồn dữliệu Phát hiện lỗi là vấn ₫ề quan trọng hàng ₫ầu! Ngun lý cơ bản: Bổ sung thơng tin dự trữ(redundancy) phục vụ kiểm sốt lỗi 4© 2004, HỒNG MINH SƠN4.4 Bảo tồn dữ liệu© 2005 - HMSCác vấn ₫ề cần xem xét Chiều dài thơng tin kiểm sốt lỗi?— Dài hay ngắn thì tốt?—Tỉ lệ so với lượng thơng tin ban ₫ầu? Thuật tốn xác ₫ịnh thơng tin kiểm sốt lỗi? Biện pháp kiểm sốt lỗi liên quan tới tính năng kỹthuật nào?— Độ tin cậy—Hiệu suất sử dụng ₫ường truyền— Tính ₫ơn giản— Tính thời gian thực 5© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu© 2005 - HMSMột 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 dữliệu 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 TMTBF(MTBF = Mean Time Between Failures): TMTBF= n/(v*R)Ví dụ: Một bức ₫iện có chiều dài n = 100 bit ₫ược truyền liên tục với tốc ₫ộ 1200 bit/s RTMTBF10-61 ngày10-1026 năm10-14260 000 năm 6© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 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 truyềnE = m (1-p)n/nm -Số lượng bit dữ liệu trong mỗi bức ₫iệnn - Chiều dài bức ₫iệnp -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 = 10-3Hiệu suất truyền dữ liệu E = 0,72. 7© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu© 2005 - HMS2. Bit chẵn lẻ (parity bit) Ví dụ dùng parity chẵn:Dãy bit nguyên bản: 1001101Dãy bit gửi ₫i: 10011010Giả sử nhận ₫ược10111010 => Lỗi phát hiện ₫ượcGiả 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 SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu© 2005 - HMSVí dụ: Khung UART UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) ₫ược sử dụng khá rộng rãiStart01234567PStop0 LSB MSB 1 9© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu© 2005 - HMS3. Bit chẵn lẻ hai chiều (bảo toàn khối)1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p1.010010112.100100003.111011104.010101015.111101106.000111107.11001100p01000100 10© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu© 2005 - HMSTrường hợp xảy ra 1 lỗi1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p1.010010112.100100003. 1 1 1 111104.010101015.111101106.000111107.11001100p0 1 0 0 0100 [...]... p 1.01001011 2.10010000 3. 1 1 1 11110 4.01010101 5.11110110 6.00011110 7.11001100 p0 1 0 0 0100 2 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn 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 5 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn dữ liệu © 2005 - HMS Một số khái niệm liên quan  Tỉ lệ bit lỗiplà thước ₫o ₫ặc trưng cho ₫ộ nhiễu của kênh... 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. © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 1 Hệ thống thơng tin cơng nghiệp 1/20/2006 4.4 Bảo toàn dữ liệu 17 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn dữ liệu © 2005 - HMS 5. Nhồi bit (Bit... cao là bức ₫iện nhận ₫ược khơng có lỗi. 3 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn 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:... HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn dữ liệu © 2005 - HMS Sử dụng phối hợp các biện pháp bảo toàn dữ liệu  Ví dụ dãy bit ban ₫ầu  Áp dụng CRC  Phân chia thành từng byte  Bổ sung bit chẵn lẻ và các bit ₫ầu, bit cuối 101011000 1011010 101011000 1011010 01001101 parity Checksum 10101100 11011010 01001101 01010110001 00101101011 00100110101 parity 10 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn dữ liệu © 2005 - HMS Trường... thơng tin dự trữ (redundancy) phục vụ kiểm sốt lỗi 6 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn 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 tồn 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... 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 cịn lại R là thơng 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... Nhồi bit (Bit stuffing)  Nguyên tắc thực hiện: —Bên gửi: Nếu trong dữ liệu có n bits 1 ₫ứng liền nhau thì thêm một bit 0 vào ngay sau ₫ó. Như vậy trong dãy bit ₫ược chuyển ₫i khơng thể xuất hiện n+1 bits 1 ₫i liền nhau. —Bên nhận: Nếu phát hiện thấy n bits 1 liền nhau mà bit tiếp theo là 0 thì ₫ược tách ra, cịn nếu là bit 1 thì dữ liệu chắc chắn bị lỗi.  Ví dụ với n = 5 (như ở CAN-Bus): — Thơng... 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 15 © 2004, HỒNG MINH SƠN 4.4 Bảo tồn dữ liệu © 2005 - HMS Nguyên tắc thực hiện  Hai bên qui ước một “₫a thức phát” G bậc n, ví dụ x3+x+1 tương ứng với dãy bit {1011}.  Dãy bit mang thông tin nguồn I ₫ược thêm vào n bit 0 và coi như . nghiệp1/20/20064.4 Bảo toàn dữ liệu 2© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu 2005 - HMS4.4 Bảo toàn dữ liệu1 . Vấn ₫ề bảo toàn dữ liệu2 . Phương pháp. hiện ra lỗi. 18© 2004, HOÀNG MINH SƠN4.4 Bảo toàn dữ liệu 2005 - HMSSử dụng phối hợp các biện pháp bảo toàn dữ liệu Ví dụ dãy bit ban ₫ầu Áp dụng CRC