Yêu cầu lặp lại tự động, thường được viết tắt là ARQ, là một giao thức để kiểm soát lỗi trong truyền dữ liệu. Bằng cách sử dụng mã phát hiện lỗi và xác nhận, giao thức ARQ có thể đảm bảo việc truyền dữ liệu không có lỗi, đảm bảo rằng người nhận có được bản sao chính xác của dữ liệu do người gửi truyền.
Nguồn gốc và lịch sử ban đầu của các yêu cầu lặp lại tự động
Nguồn gốc của Yêu cầu lặp lại tự động có thể bắt nguồn từ những ngày đầu của điện báo vào thế kỷ 19. Các nhà điều hành điện báo sẽ yêu cầu truyền lại các tin nhắn không rõ ràng hoặc bị cắt xén theo cách thủ công. Tuy nhiên, lần đầu tiên đề cập đến một hệ thống tự động tương tự ARQ được tìm thấy trong bằng sáng chế năm 1924 của A. Harry Nyquist cho “Hệ thống lặp lại điện báo”.
Sự phát triển và hoàn thiện các giao thức ARQ bắt đầu tăng nhanh với sự ra đời của truyền thông dữ liệu số trong thế kỷ 20. Bước nhảy vọt đáng kể nhất trong thời đại này có lẽ là sự ra đời của kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC) vào những năm 1960, một sơ đồ mã hóa phát hiện lỗi vẫn được sử dụng rộng rãi trong triển khai ARQ hiện đại.
Điểm mấu chốt của các yêu cầu lặp lại tự động
Yêu cầu lặp lại tự động là nền tảng cho hệ thống truyền dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trong quá trình truyền. Để đạt được điều này, các giao thức ARQ kết hợp ba cơ chế chính: phát hiện lỗi, xác nhận và truyền lại.
Trong hệ thống ARQ, người gửi đính kèm mã phát hiện lỗi (như CRC) vào dữ liệu gửi đi. Khi nhận được, người nhận sử dụng thuật toán phát hiện lỗi tương tự để xác thực dữ liệu. Nếu dữ liệu không có lỗi, người nhận sẽ gửi xác nhận lại cho người gửi. Nếu phát hiện thấy lỗi, người nhận sẽ gửi xác nhận phủ định (NAK) hoặc trong một số trường hợp, chỉ cần giữ im lặng, nhắc người gửi truyền lại dữ liệu.
Các cơ chế đằng sau các yêu cầu lặp lại tự động
Các giao thức ARQ thường hoạt động theo các nguyên tắc nêu trên nhưng khác nhau về cách xử lý các tình huống cụ thể. Một số cân nhắc trong thiết kế ARQ bao gồm:
- Điều gì kích hoạt việc truyền lại?
- Làm thế nào để xử lý các gói không theo thứ tự?
- Làm thế nào để tối ưu hóa hiệu quả và thông lượng của hệ thống?
Các quy tắc chính xác để xử lý các tình huống này xác định các đặc tính hiệu suất và hành vi của giao thức ARQ. Ví dụ: cách giao thức phản hồi với nhiều lần truyền không thành công có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của nó trong môi trường giao tiếp ồn ào hoặc không đáng tin cậy.
Các tính năng chính của Yêu cầu lặp lại tự động
Các tính năng nổi bật của giao thức ARQ bao gồm:
- Truyền dữ liệu không có lỗi: Giao thức ARQ có thể đảm bảo rằng người nhận nhận được bản sao chính xác của dữ liệu do người gửi truyền.
- Khả năng thích ứng: ARQ có thể thích ứng với các mức độ nhiễu và tỷ lệ lỗi khác nhau trong kênh liên lạc.
- Hiệu quả: Bằng cách chỉ truyền lại dữ liệu sai, ARQ tránh lãng phí băng thông cho những lần truyền không cần thiết.
Các loại yêu cầu lặp lại tự động
Ba loại giao thức ARQ thường được sử dụng trong các hệ thống truyền dữ liệu:
- ARQ dừng và chờ: Dạng ARQ đơn giản nhất, người gửi dừng và chờ xác nhận sau mỗi lần truyền. Nếu không nhận được xác nhận trong một khoảng thời gian chờ nhất định, người gửi sẽ truyền lại dữ liệu.
- Go-Back-N ARQ: Trong phương pháp này, người gửi có thể truyền một loạt gói mà không cần chờ xác nhận, đến một giới hạn nhất định (N). Nếu phát hiện thấy lỗi, người gửi sẽ “quay lại” và truyền lại tất cả các gói từ thời điểm đó trở đi.
- ARQ lặp lại có chọn lọc: Một cải tiến so với Go-Back-N, ARQ lặp lại có chọn lọc cho phép người nhận chấp nhận các gói không đúng thứ tự và chỉ yêu cầu truyền lại những gói bị lỗi.
Ứng dụng thực tế và thách thức
Các giao thức ARQ tìm thấy ứng dụng trong hầu hết mọi khía cạnh của truyền thông dữ liệu số, bao gồm mạng di động, Wi-Fi, truyền thông vệ tinh và truyền tệp qua internet.
Tuy nhiên, việc sử dụng ARQ không phải là không có thách thức. Ví dụ: dữ liệu bổ sung cần thiết để phát hiện và xác nhận lỗi có thể làm giảm băng thông có thể sử dụng. Hơn nữa, độ trễ do truyền lại có thể ảnh hưởng đến các ứng dụng liên lạc thời gian thực như VoIP và truyền phát video.
So sánh với các giao thức kiểm soát lỗi khác
Ngoài ARQ, hai giao thức kiểm soát lỗi chính khác được sử dụng trong truyền dữ liệu:
-
Sửa lỗi chuyển tiếp (FEC): FEC mã hóa dữ liệu theo cách cho phép người nhận sửa một số lỗi hạn chế. Không giống như ARQ, FEC không yêu cầu truyền lại dữ liệu nhưng nó yêu cầu nhiều băng thông hơn cho các mã sửa lỗi bổ sung.
-
ARQ lai (HARQ): HARQ kết hợp các yếu tố của cả ARQ và FEC. Nếu gói nhận được có lỗi, trước tiên HARQ sẽ cố gắng sửa lỗi bằng FEC. Nếu thất bại, nó sẽ quay trở lại cơ chế ARQ yêu cầu truyền lại.
Quan điểm và công nghệ tương lai
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ truyền thông dữ liệu, các giao thức ARQ cũng đang được cải tiến và tối ưu hóa. Ví dụ: các giao thức được thiết kế cho mạng 5G mới sử dụng sơ đồ HARQ phức tạp có thể thích ứng với điều kiện của kênh liên lạc trong thời gian thực, tối đa hóa thông lượng dữ liệu và giảm thiểu độ trễ.
Hơn nữa, nghiên cứu trong tương lai về truyền thông và điện toán lượng tử có thể dẫn đến các loại giao thức kiểm soát lỗi mới, có khả năng thay thế hoặc bổ sung cho ARQ truyền thống.
Máy chủ proxy và yêu cầu lặp lại tự động
Các máy chủ proxy, giống như các máy chủ do OneProxy cung cấp, cũng có thể được hưởng lợi từ các giao thức ARQ. Là trung gian giữa máy khách và internet, máy chủ proxy có thể sử dụng ARQ để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu được truyền qua chúng. Chẳng hạn, máy chủ proxy có thể sử dụng ARQ để truyền lại dữ liệu nếu gặp lỗi do tắc nghẽn mạng, mất gói hoặc các sự cố khác.
Bằng cách đó, máy chủ proxy có thể cải thiện độ tin cậy của kết nối của máy khách, đặc biệt trong các tình huống có mạng không ổn định hoặc không đáng tin cậy.
Liên kết liên quan
Để đọc thêm về Yêu cầu lặp lại tự động và các khái niệm liên quan, hãy xem xét các tài nguyên sau:
