第2章 差错控制方法

第2章差错控制方法李海晨li_haichen@2/4/20231博学慎思参天尽物本章主要内容差错产生与差错控制方法设计数据链路层的原因差错产生的原因循环冗余编码原理差错控制机制2/4/20232博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法设计数据链路层的原因物理线路传输信号有差错（随机噪声、信号衰减）。设计链路层的目的是采取差错检测、差错控制、流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路。物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任。2/4/20233博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法差错产生的原因信道噪声热噪声由传输媒体的电子热运动引起时刻存在，幅度小，属于随机噪声冲击噪声是由外界电磁干扰引起幅度较大，是引起差错的主要原因冲击噪声引起的传输差错称为突发差错2/4/20234博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法差错产生的原因2/4/20235博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法循环冗余编码原理纠错码接收端能发现并自动纠正传输差错检错码接收端可以发现传输差错，但不能纠正差错纠错码实现困难，检错码易于实现。2/4/20236博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法循环冗余编码原理差错检测编码：奇偶校验码；水平垂直奇偶校验码；CRC循环冗余码等；差错纠错编码：汉明码；卷积码；2/4/20237博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法循环冗余编码原理循环冗余编码（CRC）发送端将发送数据与一个通信双方共同约定的数据进行除法运算，根据余数得出校验码，然后将校验码附加在信息数据帧之后发送出去。接收端接收数据后，将包括校验码在内的数据帧再与约定的数据进行除法运算，若余数为“0”，就表示接收的数据正确，若余数不为“0”，则表明数据在传输的过程中出错。2/4/20238博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法循环冗余编码原理假设待传送的数据M=1010001101（共kbit）。在M的后面再添加供差错检测用的nbit冗余码一起发送。用二进制的模2运算进行2n乘M的运算，这相当于在M后面添加n个0。得到的(k+n)bit的数除以事先选定好的长度为(n+1)bit的除数P，得出商是Q而余数是R，余数R比除数P至少要少1个比特。2/4/20239博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法循环冗余编码原理设n=5,P=110101，模2运算的结果是：商Q=1101010110余数R=01110将余数R作为冗余码添加在数据M的后面发送出去，即发送的数据是101000110101110，或2nM+R。差错检测接收端收到的带有CRC校验码的比特序列一定能被相同的生成多项式整除，只要得出的余数R不为0，就表示检测到了差错。这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。2/4/202310博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法循环冗余编码原理循环冗余检验原理

1101010110

←

Q

商

除数

P→

110101101000110100000

←

2nM被除数

110101

111011

110101

111010

110101

111110

110101

101100

110101

110010

110101

01110

←

R

余数2/4/202311博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法差错控制机制反馈重发(自动请求重发ARQ)：接收端检测到接收信息有错后，通过反馈信道要求发送端重发原信息，直到接收端认可为止，从而实现纠错。反馈重发纠错实现方法有两种：停止等待方式连续工作方式。2/4/202312博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法差错控制机制停止等待ARQ协议：发送端在发送完一个数据帧后，等待接收端应答帧信息，若应答为确认信息（ACK）时，发送端可以继续发送下一个数据帧；若应答为不确认帧（NAK）时，发送端需要重发这个数据帧。停止等待ARQ协议简单，是一种半双工的协议，系统的通信效率低。时间ABDATA0送主机ACKDATA1送主机ACK(a)正常情况ABDATA0NAKDATA0送主机ACK(b)数据帧出错重传出错2/4/202313博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法差错控制机制连续ARQ协议发送方发完一帧后，不必停下来等待对方的应答，可以连续发送若干帧；如果在发送过程中收到接收方的肯定应答，可以继续发送；若收到对其中某一帧的否认帧，则使用某种ARQ方式重发数据。优点连续发送提高了信道利用率；连续ARQ协议包括选择重发方式拉回方式2/4/202314博学慎思参天尽物差错产生与差错控制方法差错控制机制2