คำขอทำซ้ำอัตโนมัติ หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ARQ เป็นโปรโตคอลสำหรับควบคุมข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล ด้วยการใช้รหัสการตรวจจับข้อผิดพลาดและการตอบรับ โปรโตคอล ARQ สามารถรับประกันการส่งข้อมูลที่ปราศจากข้อผิดพลาด ทำให้มั่นใจได้ว่าผู้รับจะได้รับสำเนาข้อมูลที่ส่งโดยผู้ส่งอย่างถูกต้อง
ต้นกำเนิดและประวัติความเป็นมาของคำขอทำซ้ำอัตโนมัติ
ต้นกำเนิดของ Automatic Repeat ReQuests มีต้นกำเนิดย้อนกลับไปในยุคแรกๆ ของการส่งโทรเลขในศตวรรษที่ 19 ผู้ดำเนินการโทรเลขจะขอให้ส่งข้อความที่ไม่ชัดเจนหรืออ่านไม่ออกอีกครั้งด้วยตนเอง อย่างไรก็ตาม การกล่าวถึงระบบอัตโนมัติที่คล้ายกับ ARQ เป็นครั้งแรกพบได้ในสิทธิบัตรของ A. Harry Nyquist ในปี 1924 สำหรับ “Telegraph Repeat System”
การพัฒนาและการปรับแต่งโปรโตคอล ARQ เริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยการถือกำเนิดของการสื่อสารข้อมูลดิจิทัลในศตวรรษที่ 20 การก้าวกระโดดที่สำคัญที่สุดในยุคนี้อาจเป็นการนำ cyclic redundancy check (CRC) มาใช้ในช่วงทศวรรษ 1960 ซึ่งเป็นรูปแบบการเข้ารหัสการตรวจจับข้อผิดพลาดที่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งาน ARQ สมัยใหม่
Nitty-Gritty ของคำขอทำซ้ำอัตโนมัติ
คำขอทำซ้ำอัตโนมัติเป็นพื้นฐานของระบบการสื่อสารข้อมูล ซึ่งรับประกันความสมบูรณ์ของข้อมูลในระหว่างการส่งข้อมูล เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ โปรโตคอล ARQ ได้รวมกลไกหลักสามประการเข้าด้วยกัน: การตรวจจับข้อผิดพลาด การรับทราบ และการส่งสัญญาณซ้ำ
ในระบบ ARQ ผู้ส่งจะแนบโค้ดการตรวจจับข้อผิดพลาด (เช่น CRC) ไปกับข้อมูลขาออก เมื่อได้รับ ผู้รับจะใช้อัลกอริธึมการตรวจจับข้อผิดพลาดเดียวกันเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล หากข้อมูลไม่มีข้อผิดพลาด ผู้รับจะส่งการตอบรับกลับไปยังผู้ส่ง หากตรวจพบข้อผิดพลาด ผู้รับจะส่งการตอบรับเชิงลบ (NAK) หรือในบางกรณี ก็แค่เงียบไว้ เพื่อแจ้งให้ผู้ส่งส่งข้อมูลอีกครั้ง
กลไกเบื้องหลังคำขอทำซ้ำอัตโนมัติ
โดยทั่วไปโปรโตคอล ARQ ทำงานบนหลักการที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่จะแตกต่างกันในเรื่องวิธีจัดการกับสถานการณ์เฉพาะ ข้อควรพิจารณาบางประการในการออกแบบ ARQ ได้แก่:
- อะไรทำให้เกิดการส่งสัญญาณซ้ำ?
- วิธีจัดการกับแพ็คเก็ตที่ไม่อยู่ในลำดับ?
- จะเพิ่มประสิทธิภาพและปริมาณงานของระบบให้เหมาะสมได้อย่างไร?
กฎที่ชัดเจนสำหรับการจัดการสถานการณ์เหล่านี้กำหนดลักษณะการทำงานและประสิทธิภาพของโปรโตคอล ARQ ตัวอย่างเช่น วิธีที่โปรโตคอลตอบสนองต่อการส่งข้อมูลที่ล้มเหลวหลายครั้งสามารถส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมการสื่อสารที่มีเสียงดังหรือไม่น่าเชื่อถือ
คุณสมบัติที่สำคัญของคำขอทำซ้ำอัตโนมัติ
คุณสมบัติเด่นของโปรโตคอล ARQ ได้แก่ :
- การส่งข้อมูลโดยปราศจากข้อผิดพลาด: โปรโตคอล ARQ สามารถรับประกันได้ว่าผู้รับจะได้รับสำเนาข้อมูลที่ส่งโดยผู้ส่งที่ถูกต้อง
- ความสามารถในการปรับตัว: ARQ สามารถปรับให้เข้ากับระดับเสียงรบกวนและอัตราข้อผิดพลาดที่แตกต่างกันในช่องทางการสื่อสาร
- ประสิทธิภาพ: ด้วยการส่งข้อมูลที่ผิดพลาดเท่านั้น ARQ จึงหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองแบนด์วิธในการส่งข้อมูลที่ไม่จำเป็น
ประเภทของคำขอทำซ้ำอัตโนมัติ
โดยทั่วไปแล้วโปรโตคอล ARQ สามประเภทจะใช้ในระบบการสื่อสารข้อมูล:
- หยุดและรอ ARQ: รูปแบบที่ง่ายที่สุดของ ARQ คือผู้ส่งหยุดและรอการตอบรับหลังจากการส่งข้อมูลแต่ละครั้ง หากไม่ได้รับการตอบรับภายในระยะเวลาที่กำหนด ผู้ส่งจะส่งข้อมูลอีกครั้ง
- Go-Back-N ARQ: ในแนวทางนี้ ผู้ส่งสามารถส่งชุดของแพ็กเก็ตโดยไม่ต้องรอการตอบรับ จนถึงขีดจำกัด (N) ที่แน่นอน หากตรวจพบข้อผิดพลาด ผู้ส่งจะ "ย้อนกลับ" และส่งแพ็กเก็ตทั้งหมดอีกครั้งจากจุดนั้นเป็นต้นไป
- Selective Repeat ARQ: การปรับปรุงเหนือ Go-Back-N, Selective Repeat ARQ ช่วยให้ผู้รับยอมรับแพ็กเก็ตที่ไม่อยู่ในลำดับและขอให้ส่งซ้ำเฉพาะแพ็กเก็ตที่ผิดพลาดเท่านั้น
การประยุกต์ในทางปฏิบัติและความท้าทาย
โปรโตคอล ARQ ค้นหาการใช้งานในเกือบทุกด้านของการสื่อสารข้อมูลดิจิทัล รวมถึงเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ Wi-Fi การสื่อสารผ่านดาวเทียม และการถ่ายโอนไฟล์ผ่านอินเทอร์เน็ต
อย่างไรก็ตาม การใช้ ARQ ก็ไม่ได้ปราศจากความท้าทาย ตัวอย่างเช่น ข้อมูลเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการตรวจจับข้อผิดพลาดและการรับทราบสามารถลดแบนด์วิดท์ที่ใช้งานได้ นอกจากนี้ ความล่าช้าที่เกิดจากการส่งซ้ำอาจส่งผลต่อแอปพลิเคชันการสื่อสารแบบเรียลไทม์ เช่น VoIP และการสตรีมวิดีโอ
เปรียบเทียบกับโปรโตคอลควบคุมข้อผิดพลาดอื่นๆ
นอกจาก ARQ แล้ว ยังมีการใช้โปรโตคอลควบคุมข้อผิดพลาดหลักอีกสองรายการในการสื่อสารข้อมูล:
-
การแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC): FEC เข้ารหัสข้อมูลในลักษณะที่ช่วยให้ผู้รับแก้ไขข้อผิดพลาดในจำนวนที่จำกัดได้ ต่างจาก ARQ ตรงที่ FEC ไม่ต้องการการส่งข้อมูลซ้ำ แต่ต้องใช้แบนด์วิดธ์มากขึ้นสำหรับรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดเพิ่มเติม
-
Hybrid ARQ (HARQ): HARQ รวมองค์ประกอบของทั้ง ARQ และ FEC หากแพ็กเก็ตที่ได้รับมีข้อผิดพลาด HARQ จะพยายามแก้ไขข้อผิดพลาดโดยใช้ FEC ก่อน หากล้มเหลว ระบบจะถอยกลับไปที่กลไก ARQ ของการร้องขอการส่งสัญญาณซ้ำ
มุมมองและเทคโนโลยีในอนาคต
ด้วยวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูล โปรโตคอล ARQ ยังได้รับการปรับปรุงและปรับให้เหมาะสมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น โปรโตคอลที่ออกแบบมาสำหรับเครือข่าย 5G ใหม่ใช้แผน HARQ ที่ซับซ้อนซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับเงื่อนไขของช่องทางการสื่อสารแบบเรียลไทม์ เพิ่มปริมาณการรับส่งข้อมูลสูงสุด และลดเวลาแฝงให้เหลือน้อยที่สุด
นอกจากนี้ การวิจัยในอนาคตด้านการสื่อสารควอนตัมและการคำนวณอาจนำไปสู่โปรโตคอลควบคุมข้อผิดพลาดประเภทใหม่ ซึ่งอาจเข้ามาแทนที่หรือเสริม ARQ แบบดั้งเดิม
พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์และคำขอทำซ้ำอัตโนมัติ
พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ เช่นเดียวกับที่ OneProxy มอบให้ ก็สามารถได้รับประโยชน์จากโปรโตคอล ARQ ได้เช่นกัน ในฐานะตัวกลางระหว่างไคลเอนต์และอินเทอร์เน็ต พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์สามารถใช้ ARQ เพื่อรับรองความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ส่งผ่านพวกเขา ตัวอย่างเช่น พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์อาจใช้ ARQ เพื่อส่งข้อมูลอีกครั้ง หากพบข้อผิดพลาดอันเนื่องมาจากความแออัดของเครือข่าย การสูญหายของแพ็กเก็ต หรือปัญหาอื่นๆ
พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์สามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อของไคลเอ็นต์ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่มีเครือข่ายไม่เสถียรหรือไม่น่าเชื่อถือ
ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง
หากต้องการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับคำขอทำซ้ำอัตโนมัติและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง โปรดพิจารณาแหล่งข้อมูลต่อไปนี้:
