第2章 差錯(cuò)控制方法

第2章差錯(cuò)控制方法李海晨li_haichen@1/11/20231博學(xué)慎思參天盡物本章主要內(nèi)容差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層的原因差錯(cuò)產(chǎn)生的原因循環(huán)冗余編碼原理差錯(cuò)控制機(jī)制1/11/20232博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層的原因物理線路傳輸信號(hào)有差錯(cuò)（隨機(jī)噪聲、信號(hào)衰減）。設(shè)計(jì)鏈路層的目的是采取差錯(cuò)檢測、差錯(cuò)控制、流量控制等方法，將有差錯(cuò)的物理線路改進(jìn)成邏輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。物理層之上的各層都有改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的責(zé)任。1/11/20233博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)產(chǎn)生的原因信道噪聲熱噪聲由傳輸媒體的電子熱運(yùn)動(dòng)引起時(shí)刻存在，幅度小，屬于隨機(jī)噪聲沖擊噪聲是由外界電磁干擾引起幅度較大，是引起差錯(cuò)的主要原因沖擊噪聲引起的傳輸差錯(cuò)稱為突發(fā)差錯(cuò)1/11/20234博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)產(chǎn)生的原因1/11/20235博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法循環(huán)冗余編碼原理糾錯(cuò)碼接收端能發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)檢錯(cuò)碼接收端可以發(fā)現(xiàn)傳輸差錯(cuò)，但不能糾正差錯(cuò)糾錯(cuò)碼實(shí)現(xiàn)困難，檢錯(cuò)碼易于實(shí)現(xiàn)。1/11/20236博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法循環(huán)冗余編碼原理差錯(cuò)檢測編碼：奇偶校驗(yàn)碼；水平垂直奇偶校驗(yàn)碼；CRC循環(huán)冗余碼等；差錯(cuò)糾錯(cuò)編碼：漢明碼；卷積碼；1/11/20237博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法循環(huán)冗余編碼原理循環(huán)冗余編碼（CRC）發(fā)送端將發(fā)送數(shù)據(jù)與一個(gè)通信雙方共同約定的數(shù)據(jù)進(jìn)行除法運(yùn)算，根據(jù)余數(shù)得出校驗(yàn)碼，然后將校驗(yàn)碼附加在信息數(shù)據(jù)幀之后發(fā)送出去。接收端接收數(shù)據(jù)后，將包括校驗(yàn)碼在內(nèi)的數(shù)據(jù)幀再與約定的數(shù)據(jù)進(jìn)行除法運(yùn)算，若余數(shù)為“0”，就表示接收的數(shù)據(jù)正確，若余數(shù)不為“0”，則表明數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中出錯(cuò)。1/11/20238博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法循環(huán)冗余編碼原理假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù)M=1010001101（共kbit）。在M的后面再添加供差錯(cuò)檢測用的nbit冗余碼一起發(fā)送。用二進(jìn)制的模2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于在M后面添加n個(gè)0。得到的(k+n)bit的數(shù)除以事先選定好的長度為(n+1)bit的除數(shù)P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P至少要少1個(gè)比特。1/11/20239博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法循環(huán)冗余編碼原理設(shè)n=5,P=110101，模2運(yùn)算的結(jié)果是：商Q=1101010110余數(shù)R=01110將余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去，即發(fā)送的數(shù)據(jù)是101000110101110，或2nM+R。差錯(cuò)檢測接收端收到的帶有CRC校驗(yàn)碼的比特序列一定能被相同的生成多項(xiàng)式整除，只要得出的余數(shù)R不為0，就表示檢測到了差錯(cuò)。這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。一旦檢測出差錯(cuò)，就丟棄這個(gè)出現(xiàn)差錯(cuò)的幀。1/11/202310博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法循環(huán)冗余編碼原理循環(huán)冗余檢驗(yàn)原理

1101010110

←

Q

商

除數(shù)

P→

110101101000110100000

←

2nM被除數(shù)

110101

111011

110101

111010

110101

111110

110101

101100

110101

110010

110101

01110

←

R

余數(shù)1/11/202311博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制機(jī)制反饋重發(fā)(自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ)：接收端檢測到接收信息有錯(cuò)后，通過反饋信道要求發(fā)送端重發(fā)原信息，直到接收端認(rèn)可為止，從而實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。反饋重發(fā)糾錯(cuò)實(shí)現(xiàn)方法有兩種：停止等待方式連續(xù)工作方式。1/11/202312博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制機(jī)制停止等待ARQ協(xié)議：發(fā)送端在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，等待接收端應(yīng)答幀信息，若應(yīng)答為確認(rèn)信息（ACK）時(shí)，發(fā)送端可以繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀；若應(yīng)答為不確認(rèn)幀（NAK）時(shí)，發(fā)送端需要重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)幀。停止等待ARQ協(xié)議簡單，是一種半雙工的協(xié)議，系統(tǒng)的通信效率低。時(shí)間ABDATA0送主機(jī)ACKDATA1送主機(jī)ACK(a)正常情況ABDATA0NAKDATA0送主機(jī)ACK(b)數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)重傳出錯(cuò)1/11/202313博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制機(jī)制連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送方發(fā)完一幀后，不必停下來等待對(duì)方的應(yīng)答，可以連續(xù)發(fā)送若干幀；如果在發(fā)送過程中收到接收方的肯定應(yīng)答，可以繼續(xù)發(fā)送；若收到對(duì)其中某一幀的否認(rèn)幀，則使用某種ARQ方式重發(fā)數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送提高了信道利用率；連續(xù)ARQ協(xié)議包括選擇重發(fā)方式拉回方式1/11/202314博學(xué)慎思參天盡物差錯(cuò)產(chǎn)生與差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制機(jī)制1/