计算机网络 差错控制的基本方式
计算机网络基础(第2版)教案：3.5差错控制(机械工业出版社)范兴福 李宇明 编
2．循环冗余码
奇偶校验作为一种检验码虽然简单，但是漏检率太高。在计算机网络和数据通信中用的最广泛的检错码,是一种漏检率低得多也便于实现的循环冗余码CRC (Cyclic Redundancy .Code),CRC码又称为多项式码。
数据通信中数据的传输通常需要经过很多个中间转接设备，这些设备通常采用电路交换、报文交换和分组交换技术进行数据交换。
数据在信道上传输会受到内因和外因的影响，传输差错不可避免。所以采用了相应的差错控制机制。常用的差错控制方式有：自动请求重发、有向纠错和混合纠错三种方式，常用的检纠错码有奇偶检验码、循环冗余码、海明码、等重码以及方阵检验码等。
小结
本章主要介绍了数据通信的相关基础知识及基本概念，重点介绍了数据传输、数据交换以及差错控制等方面的知识。同时由于数据传输一定需要传输媒体，所以本章中也对常用的传输媒体做了介绍。
信息是数据的内在含义或解释，数据是信息的载体，而信号是数据的编码。通信系统的基本技术指标有：比特率、波特率、误码率、吞吐量和信道的传播延迟。通信系统的基本作用是在发送方和接收方之间传递和交换信息。根据通信系统是利用模拟信号还是数字信号来传递信息，可以分为模拟通信系统和数字通信系统。现在使用比较广泛的是数字通信系统。
2．前向纠错方式
在前向纠错（Forward Error Correct，FEC）方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制出错的位置，从而就可以加以纠正。采用这种方法时就必须用纠错码，但它可以不需要反向信道来传递请求重发的信息。
3．混合纠错方式
混合纠错（Hybrid Error Correct，HEC）方式综合了上述两种纠错方式。接收端对所收到的数据进行检测，若发现错误，就对少量的能纠正的错误进行纠正，而对于超过纠错能力的差错通过ARQ方式予以纠正。该方法在一定程序上弥补了反馈重发和前向纠错的缺点。
差错控制
数据后，只等待判断信号。反馈重传纠错方式的缺点 是实时性较差。 2，前向纠错技术 工作原理：在前向纠错方式中，发送端对数据进行 校验和纠错编码，接收端收到这些编码后，根据约定 的规则进行译码。译码过程不但可以发现错误，而且 能够自动地进行纠错。在前向纠错的工作中，发送端 不需要等待接收端反馈信号，因此也就不需要专门的 反馈信道。 前向纠错方法的最大好处是不用重传出错的数据帧， 而是利用校验码在检测出错的同时还能确定出错比特 的位置，将出错比特取反即可纠正传输错误的冗余码 元比较多，效率相对而言也比较低，从而使传输通信 数据的效率大为下降，复杂运算的数据处理工作
要求；对较长的数据帧则使用循环冗余校验方法，附 加位数不会太多，而且检错能力强，其数字逻辑电路 也易于实现，是现在网络通信中进行数据帧校验的主 要方法。循环冗余校验是一种利用多项式除法进行冗 余码生成、接收方检验传输是否出错的有效方法。 练习：
1，（信源）是产生和发送信息的一端，（信宿）是接收信息的 一端。通信是在（信源）和（信宿）之间建立数据传输的 （信道）。 2，（误码率）是衡量数据传输可靠性的一个参数，它是指二进 制码元在传输系统中被传错的概率。 3，一个通信系统至少应包含3个部分：（发送设备）、（传输介 ，一个通信系统至少应包含3 质）和（接收设备） 4，数字信号调制成模拟信号常有（移幅）、（移频）、和（移 相）三种方法 5，按照信息同时传输的方向分为（单工）、（半双工分为垂直奇偶校 验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验3 验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验3种。 ①水平奇偶校验：是将若干字符组成一个信息块，对 该信息块的字符中对应的位分别进行奇偶校验。 ②垂直奇偶校验是以字符为单位的校验方法。例如， 传输数据为“1010001” 传输数据为“1010001”；采用偶校验时，附加位为 “1”，则发送信息变为“10100011”；采用奇校验时， ，则发送信息变为“10100011” 附加位为“ 发送信息变为“10100010” 附加位为“0”发送信息变为“10100010”。 ③水平垂直奇偶校验是把水平垂直两个方向的奇偶校 验结合起来构成的，即纵向每个字符校验一次，水平 方向每个信息块发送完后其对应位也校验一次（发送 一个校验码）。
计算机网络习题和答案解析
计算机⽹络习题和答案解析计算机⽹习题及参考答案第⼀章1.1写出计算机⽹络的定义，指明涉及到的知识点。
答：计算机⽹络是通过传输介质、通信设施和⽹络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互联起来，实现资源共享和信息传输的系统。
涉及到的知识点：1）传输介质；2）通信协议；3）不同地点.；4）计算机设备；5）资源共享；6）数据传输；7）系统。
1.6计算机⽹络提供的基本功能有哪些？答：1）数据通信。
计算机⽹络中的计算机设备，终端与计算机、计算机与计算机之间进⾏通信，数据传输，实现数据和信息的传输、收集和交换。
2）资源共享。
⽤户通过计算机⽹络可以共享系统内的硬件、软件、数据、⽂档信息，以及通过信息交流获取更多的知识。
3）给⽹络⽤户提供最好的性价⽐服务，减少重复投资。
4）提供⼤容量⽹络存储，不断增加新的多媒体应⽤。
5）提供分布式处理，使得协同操作为可能；平衡不同地点计算机系统的负荷，降低软件设计的复杂性，充分利⽤计算机⽹络系统内的资源，使得⽹格计算成为可能，提⾼计算机⽹络系统的效率。
6）对地理上分散的计算机系统进⾏集中控制，实现对⽹络资源集中管理和分配。
7）提供⾼可靠性的系统，借助在不同信息处理位置和数据存储地点的备份，通过传输线路和信息处理设备的冗余实现⾼可靠性。
1.13计算机⽹络的协议体系结构什么特征？答：计算机⽹络中计算机进⾏通信、数据交换时需要制定算双⽅都要遵守的通信规则和约定就是协议。
协议是按层次节后世界的，协议层次的集合构成了协议体系结构。
⽹络协议层次结构包含两个基本内容：1、⽹络实现的功能分解到若⼲层次，每个功能⽤同等层协议或对等层协议实现，不同系统中的对等层要遵循对等层协议，通过对等层协议理解和完成该层的功能。
2、相邻层次之间通过接⼝交互必要的信息，构成下层为上次提供服务的关系，也成为接⼝关系。
⽹络服务靠服务原语进⾏描述，⽹络协议软件根据⽹络协议结构进⾏设计和开发。
1.19 A1.26通信1.27局域⽹、城域⽹、⼴域⽹第⼆章2.7写出⽹络协议的三个要素的主要内容。
电子科技大学14秋《计算机网络基础》在线作业2答案
14秋《计算机网络基础》在线作业2
一,单选题
1. ARP协议的主要功能是（）。
A. 将IP地址解析为物理地址
B. 将物理地址解析为IP地址
C. 将主机名解析为IP地址
D. 将解析IP地址为主机名
?
正确答案：A
2. 若网络形状是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环，则称这种拓扑结构为（）。
A. 星形拓扑
B. 总线拓扑
C. 环形拓扑
D. 树形拓扑
?
正确答案：C
3. 下列不属于系统安全的技术是（）。
A. 防火墙
B. 加密狗
C. 认证
D. 防病毒
?
正确答案：B
4. 10BASE-T使用下列哪种线缆？
A. 粗同轴电缆
B. 细同轴电缆
C. 双绞线
D. 光纤
?
正确答案：C
5. 下面（）网络技术最适合多媒体通信的需求。
A. X.25
B. ISDN
C. A TM
D. 帧中继
?
正确答案：C。
网络基础 差错控制技术
网络基础 差错控制技术差错控制是指在数据通信过程中要能发现（检测）差错，并采取措施纠正，把差错限制在所允许的尽可能小的范围内的技术和方法。
差错控制除选用高可靠性的设备和传输媒介及相应的辅助措施外，在软件方面首先要进行差错控制编码。
1．差错的特点由于通信线路上总有噪声存在，噪声和有用信息中的结果，就会出现差错。
噪声可分为两类，一类是热噪声，另一类是冲击噪声，热噪声引起的差错是一种随机差错，亦即某个码元的出错具有独立性，与前后码元无关。
冲击噪声是由短暂原因造成的，例如电机的启动、停止，电器设备的放弧等，冲击噪声引起 的差错是成群的，其差错持续时间称为突发错的长度。
衡量信道传输性能的指标之一是误码率PO （错误接收的码元数/接收的总码元数）。
目前普通电话线路中，当传输速率在600~2400bit/s 时，PO 在10-4~10-6之间，对于大多数通信系统，PO 在10-5~10-9之间，而计算机之间的数据传输则要求误码率低于10-9。
2．差错控制方式差错控制方式基本上分为两类，一类称为“反馈纠错”，另一类称为“前向纠错”。
在这两类基础上又派生出一种称为“混合纠错”。
● 反馈纠错这种方式在是发信端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法对所传信息进行编码 ，加入少量监督码元，在接收端则根据编码规则收到的编码信号进行检查，一量检测出(发现)有错码时，即向发信端发出询问的信号，要求重发。
发信端收到询问信号时，立即重发 已发生传输差错的那部分发信息，直到正确收到为止。
所谓发现差错是指在若干接收码元中知道有一个或一些是错的，但不一定知道错误的准确位置。
差错控制示意图如图3-29所示。
图3-29 差错控制● 前向纠错这种方式是发信端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法，使接收端在收到信码中不仅能发现错码，还能够纠正错码。
在差错控制示意图中，除去虚线所框部分就是前向纠错的方框示意图。
采用前向纠错方式时，不需要反馈信道，也无需反复重发而延误传输时间，对实时传输有利，但是纠错设备比较复杂。
数据通信与计算机网络--04差错控制
课堂小结
理解循环冗余码 理解帧的构成
数据通信与计算机网络-04差错控制
2021/7/16
内容：
同步的基本概念 海明码 循环冗余码
目的与要求：
掌握帧同步的基本概念； 掌握海明码编码原理； 掌握循环冗余码编码原理；
重点与难点：
重点：循环冗余码、海明码； 难点：循环冗余码。
课堂讨论：
海明码？ 循环冗余码？
现代教学方法与手段：
投影 PowerPoint幻灯课件
误需要通过反馈重发来纠错
编码效率 R k k
n kr
基本概念
差错控制的编码方式：
自动请求重发ARQ(automatic request for repeat) 向前纠错FEC(Foeward Error Correcytion)
常用的简单差错控制编码
水平奇偶校验：
在面向字符的数据传输中，在每个字符的7位信息码 后附加一个校验位0或1，使整个字符中“1”的个数构成 奇数个（奇校验）或偶数个（偶校验）。
填充的位
字符计数法
在帧头中使用一个字段来标明帧内的字 符数，通常该字段称为帧长字段。 如果发生传输错误，则可能更改帧长的 值，从而导致帧的同步出现问题。 该方法通常与上述其他方法结合使用。
发送: 接收:
计数
计数
计数
第1帧 5个字符
第2帧 5个字符
出错!
第3帧 8个字符
1个字符计数??
7
1
第1 帧正确!
海明码
③为了知道编号为K的数据位对哪些检测 位有影响,将编号K 改写成2的幂的和 (如:11=1+2+8, 29=1+4+8+16),1个位只由 扩展式中所示编号的位检测(编号为11 的位,只能由1,2,8 检测位检测)
数据通信原理习题与答案
1、什么叫数据通信？答：数据通信的定义是：依照通信协议、利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。
它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递。
2、数据通信系统中传输控制器的功能是什么？答：传输控制器的主要功能是执行与通信网络之间的通信过程控制，包括差错控制和通信协议的实现等。
3、异步传输、同步传输的优、缺点分别是什么？答：异步传输的优点是实现字符同步比较简单，收发双方的时钟信号不需要精确的同步，缺点是每个字符都需加入起始位和终止位，传输效率低。
同步传输的优点是不需要对每一个字符单独加起始位和终止位，传输效率高，缺点是在技术上比异步传输复杂。
4、什么是奈氏第一准则？答：奈氏第一准则是：如系统等效网络具有理想低通特性，且截止频率为N f 时，则该系统中允许的最高码元（符号）速率为N f 2，这时系统输出波形在峰值点上不产生前后符号间干扰。
5、下图所示的滚降低通形成网络是否满足无符号间干扰的条件？为什么？（设符号速率N s f f 2=）答：图中所示的滚降低通形成网络不满足无符号间干扰的条件，因为N s f f 2=，只有当滚降低通的幅频特性以C （N f ，0.5）点呈奇对称滚降时才满足无符号间干扰的条件，而图中所示的滚降低通幅频特性是以（N f 5.1，0.5）呈奇对称滚降。
6、部分响应系统的特点有哪些？答：部分响应系统的特点是：冲激响应波形的前导和后尾衰减较快，可达到极限频带利用率2，并且物理上可实现，但有符号间干扰，该符号间干扰是固定的，可以消Bd/Hz除的。
7、基带传输时域均衡的作用是什么？答：尽管在设计基带形成滤波器时是按照奈氏第一准则的要求，但如果信道特性发生畸变，会使形成滤波器的传递函数H（f）改变，其冲激响应波形有可能会产生符号间干扰。
时域均衡器的作用就是消除符号间干扰，即使得时域均衡器的输出波形满足无符号间干扰的条件。
8、频带传输系统中收端低通的作用是什么？答：频带传输系统中收端低通的作用是除去解调中出现的高次产物并起基带波形形成的功能。
差错控制的四种基本方式
差错控制的四种基本方式一、引言差错控制是计算机网络中重要的一环，它能够保证数据在传输过程中的准确性和完整性。
在网络通信中，数据传输时难免会出现差错，如传输过程中的噪声干扰、损坏或丢失等。
为了解决这些问题，差错控制技术应运而生。
本文将介绍差错控制的四种基本方式。
二、前向纠错码前向纠错码是一种通过添加冗余比特来检测和纠正错误的方法。
它通过对待发送的数据进行编码，将纠错能力内嵌在数据包中，使得一部分错误能够被自动检测和纠正。
前向纠错码常见的实现方式有海明码、纠删码等。
1. 海明码海明码是一种最常见的前向纠错码。
它通过在待发送的数据上添加冗余比特，使得接收方可以在接收到数据时检测和纠正错误。
海明码的基本原理是将数据按照规定的方式进行编码，添加校验比特，并在接收端通过计算来纠正错误。
它能够检测和纠正单一错误，但不能纠正多个错误。
2. 纠删码纠删码通过添加冗余比特来检测和纠正错误，它具有更强的纠错能力。
纠删码的基本原理是在待发送的数据中添加冗余信息，使得接收方能够根据冗余信息来检测和纠正错误。
纠删码能够在一定程度上纠正多个错误，并且还能够检测和纠正丢失的数据。
三、自动重传请求（ARQ）自动重传请求（ARQ）是一种基于确认和重传机制的差错控制方式。
它通过引入确认信号和重传机制来解决传输过程中的差错。
1. 停止-等待 ARQ停止-等待 ARQ 是一种最简单的 ARQ 协议。
发送方在发送每个数据包后停止发送并等待接收方的确认信息。
接收方在接收到数据包后发送确认信息，如果发送方在一定时间内没有收到确认，或者收到了错误的确认，就会进行重传。
2. 回退-N ARQ回退-N ARQ 是一种具有选择重传能力的 ARQ 协议。
发送方可以同时发送多个数据包，接收方接收到数据包后发送确认信息，如果发送方在一定时间内没有收到确认，或者收到了错误的确认，就会选择性地进行重传。
3. 选择重传 ARQ选择重传 ARQ 是一种能够选择性地重传丢失的数据包的 ARQ 协议。
通信原理—差错控制编码基本理论
差错控制概述1. 差错的概念所谓差错，就是在通信接收端收到的数据与发送端实际发出的数据出现不一致的现象。
2. 差错类型通信信道的噪声分为热噪声和冲击噪声两种。
由这两种噪声分别产生两种类型的差错，随机差错和突发差错。
热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的，它的特点是：时刻存在，幅度较小且强度与频率无关，但频谱很宽，是一类随机噪声。
由热噪声引起的差错称随机差错。
此类差错的特点是：差错是孤立的，在计算机网络应用中是极个别的。
与热噪声相比，冲击噪声幅度较大，是引起传输差错的主要原因。
冲击噪声的持续时间要比数据传输中的每比特发送时间要长，因而冲击噪声会引起相邻多个数据位出错。
冲击噪声引起的传输差错称为突发差错。
常见的突发错是由冲击噪声（如电源开关的跳火、外界强电磁场的变换等）引起，它的特点是：差错呈突发状，影响一批连续的bit（突发长度）。
计算机网络中的差错主要是突发差错。
通信过程中产生的传输差错，是由随机差错和突发差错共同构成的。
3. 误码率数据传输过程中可用误码率Pe来衡量信道数据传输的质量，误码率是指二进制码元在数据传输系统中出现差错的概率，可用下式表达：4. 差错控制差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错，将差错限制在尽可能小的允许范围内。
差错检测是通过差错控制编码来实现的；而差错纠正是通过差错控制方法来实现的。
差错控制编码差错控制编码的原理是：发送方对准备传输的数据进行抗干扰编码，即按某种算法附加上一定的冗余位，构成一个码字后再发送。
接收方收到数据后进行校验，即检查信息位和附加的冗余位之间的关系，以检查传输过程中是否有差错发生。
差错控制编码分检错码和纠错码两种，检错码是能自动发现差错的编码，纠错码是不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。
衡量编码性能好坏的一个重要参数是编码效率R：其中，n表示码字的位长，k表示数据信息的位长，r表示冗余位的位长。
计算机网络中常用的差错控制编码是奇偶校验码和循环冗余码。
计算机网络通信技术第04章纠错
差错控制的基本方式
反馈重发纠错（ARQ）方式 前向纠错（FEC）方式 混合纠错（HEC）方式 奇偶监督码 行列监督码 恒比码 海明码
常用检错码：
数据通信中的差错控制技术
在数据传输中，可靠性是一个重要的性能指标，
由于传输信道不理想以及来自各个方面的干扰，出现错误 码元是不可避免的。
行列监督码在某些条件下还能纠错。
突发差错行列监督码
行列监督码也常用于检查或纠正突发差错。可以检查 出错误码元长度小于或等于码组长度的所有错码，并纠正 某些情况下的突发差错。
3.
恒比码(3:2)
恒比码又称等比码或等重码（非零码组中“1”码的个数 称为码重）。恒比码的每个码组中，“1”和“0”的个数之 比都是恒定的。
方阵码只是对构成矩形四角的错码无法检测，故
其检错能力较强。
使误码率降至原误码率的百分之一到万分之一。
行列监督码(含突发错码)
当差错个数恰为4的倍数，且差错位置正好构成矩形的四个角时（如上
图所示方阵码中标有D的码元），方阵码检查不出错误。
含突发错码行列监督码
行列监督码
接收端按同样行列排成方阵，发现不符合行列 监督规则的判决有错。
恒比码
恒比码在检测时，通过计算接收码组中“1”
的数目，判定传输有无错误。这种码除了“1” 错成“0”和“0”错成“1”成对出现的错误以外， 还能发现其他所有形式的错误，故检错能力很 强。
应用这类码后，国际电报的误字率保持在
10-6以下。
4.5.3
纠错编码
现行的抗干扰编码发展成为两大类：分组码和卷积码。
计算机网络 差错控制方法
计算机网络差错控制方法在通信系统中，应用比较广泛的差错控制方法是自动重发请求法（Automatic Repeat for request，ARQ）。
自动重发请求法是在发送端将需要发送的数据帧附加一定的冗余检错码，一并发出；接收端则根据检错码对数据帧进行差错检测，若发现错误，就返回请求重发的应答，发送端收到请求重发的应答后，便重新发送该数据帧。
ARQ方法仅需要返回少量控制信息，便能够有效地确认所发数据帧是否正确被接收。
ARQ方法包括空闲重发请求和连续重发请求两种基本的实现方法。
1．空闲重发请求空闲重发请求方法也称停-等ARQ法，是指发送端每发送一数据帧后，就要停下来等待接收端的确认信息帧返回，当接收端确认正确接收后，发送端继续发送下一数据帧。
空闲重发请求方法的实现过程是：发送端每次仅向接收端发送一个数据帧，并将该帧作为待确认的数据帧保存在缓冲存储器中，此时，启动发送计时器。
若接收端接收到无差错数据帧，则向发送端返回确认信息帧，发送端接收端确认信息帧后，将计时器清零，向接收端发送下一数据帧，并将保存在缓冲存储器中的前一待确认的数据帧清除。
若接收端接收到有差错的数据帧，丢弃有差错的数据帧，没有返回确认信息帧，则发送端无法接收到确认信息帧。
等待一定时间（计时器超时），则重新发送保存在缓冲存储器中的待确认数据帧。
在空闲重发请求方法中，接收端和发送端仅需要设置一个数据帧的缓冲存储空间，便能够有效地实现数据重发并确保接收端接收的数据无差错。
其主要的优点是所需要的缓冲存储空间最小。
2．连续重发请求连续重发请求方法是指发送端发完一个数据帧后，不用等待接收端的确认信息帧，而连续发送若干个数据帧。
该方法需要在发送端设置一个较大的缓冲存储空间，用来存放若干待确认的数据帧。
当发送端接收到某数据帧的确认信息帧后，便可以将该待确认的数据帧从缓冲存储器中删除。
其具体实现方式有拉回连续ARQ方式和选择重发ARQ方式。
拉回连续ARQ（Go-Back-N ARQ）Go-Back-N ARQ的基本原理是，当接收端检测到出错的数据帧后，要求发送端重发最后一个正确接收的数据帧之后的所有未被确认的数据帧。
数据交换技术及差错控制概述
▪ 例如：建立连接的时间为0.5s，计算机以1Mb/s的速率发送 10KB。线路利用率＝？
2
▪ 电话网络中的电路交换
呼叫时建立的 物理铜质连接
交换局
▪ 电路交换也能在多路复用信道上实现
• 在物理线路的Βιβλιοθήκη 个信道上建立连接数据交换技术及差错控制
▪ 什么是交换？
• 按某种方式动态地分配传输线路资源。
▪ 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可 用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该 线路又可分配给其他用户。
▪ 最初的交换：人工转接交换
▪ 为什么要采用交换技术？
• 节省线路投资，提高线路利用率。
▪ 实现交换的方法主要有：电路交换、报文 交换和分组交换。
• 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。
• 优缺点：
▪ 没有建立和拆除连接所需的等待时间； ▪ 线路利用率高； ▪ 传输可靠性较高； ▪ 报文大小不一，造成存储管理复杂； ▪ 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高； ▪ 出错后整个报文全部重发。
• 类比：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？
1
▪ 电路交换
• 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。
▪ 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。
• 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。—— 称为“面向连接的”（典型例子：电话）
• 过程：建立连接→通信→释放连接
• 优缺点：
▪ 建立连接的时间长； ▪ 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； ▪ 无纠错机制； ▪ 建立连接后，传输延迟小。
4
计算机网络和数据通信10检错与纠错
Let us find the Hamming distance between two pairs of words. 1. The Hamming distance d(000, 011) is 2 because
2. The Hamming distance d(10101, 11110) is 3 because
10.14
汉明距离
• 汉明距离(Hamming Distance) (码距)是两 个字符串对应位置的不同字符(二进制码元) 的个数。 • 而在一种编码中,任意两个许用码组间距离 的最小值,即码组集合中任意两元素间的最 小距离,称为这一编码的最小汉明(Hamming) 距离,以 d min 表示。
Example 10.4
10.28
Example 10.12
Let us look at some transmission scenarios. Assume the sender sends the dataword 1011. The codeword created from this dataword is 10111, which is sent to the receiver. We examine five cases: 1. No error occurs; the received codeword is 10111. The syndrome is 0. The dataword 1011 is created. 2. One single-bit error changes a1 . The received codeword is 10011. The syndrome is 1. No dataword is created. 3. One single-bit error changes r0 . The received codeword is 10110. The syndrome is 1. No dataword is created.
计算机网络技术基础05 差错控制技术
第二章
物理层
差错控制技术
重点：差错控制技术
数据通信差错控制技术
传输中的差错分为两大类：由热噪声引起的 随机差错和由脉冲型噪声引起的突发差错。 差错控制的核心是抗干扰编码。 基本思想：通过对信息序列作某种变换，使 原来彼此独立、没有相关性的信息码元序列，经 过这种变换后，产生某种规律性（相关性），从 而在接收端有可能根据这种规律性来检查，进而 纠正传输序列中的差错。
信息信号 发端 信息信号 信息反馈（IF） 收端
数据通信差错控制技术
（4）混合纠错
发送端发送纠错码，接收端经校验如果错码较少且在纠错能力 之内，则译码器自动纠错，如果错码较多，已超过纠错能力，但未 超过检错能力，即能判决有无错码而不能判决错码的位置，此时译 码器自动发出信号，通过反向信道控制发送端重发。 混合纠错具有前向纠错和自动反馈重发的特点，需要反向信道 和复杂的设备，但它能更好地发挥检错和纠错能力，在极差的信道 中能获得较低的误码率。
发端 纠错码 收端
前向纠错（FEC）
数据通信差错控制技术
（2）检错重发 检错重发又称自动反馈重发（ARQ）。其方法是发送 端采用某种能够检查出错误的码，在接收端根据编码规 律校验有无错码，并把校验结果通过反向信道反馈到发 送端，如有错码就反馈重发信号，于是发送端重发，如 无错码就反馈继续发送信号。如重发后仍有错码，则再 次重发，直至检不出错码为止。
n
K
n-K
K-1 ， K
K+1
1
2
3
信息码元
n
校验码元
数据通信差错控制技术
2、检验码的产生 ①将输入原始数据P（x）与xn-k相乘积，得 到P’（x）； ②用P’（x）除以预定的生成多项式G（x）； ③将②的运算结果所得余数R（x）作为校验 码元（CRC）； ④在P’（x）的后面附加上校验码元（CRC） 送往数据电路传输；
《计算机网络技术教程课件》差错控制技术
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第二章 数据通信基础
数据通信是计算机网络的理论基础。所谓数 据通信，是指按照一定的通信协议，通过计算机技 术与通信技术的结合来实现信息的传输、交换、存 储和处理的技术。本章将介绍数据通信方面的基础 知识，掌握这方面的知识将有助于加深对计算机网 络工作原理的理解，为进一步学习计算机网络奠定 基础。
混合纠错是在反馈纠错和前向纠错的基础上衍生出来的。 混合纠错的方式是：少量纠错在接收端自动纠正，差错较严重，超 出自行纠正能力时，就向发送端发出询问信号，要求重发。因此， 混合纠错是向前纠错和反馈纠错两种方式的混合。混合纠错方式适 用于环路延迟大的高速数据传输系统。
常见的差错控制编码 1、奇偶校验码
2.6 差错控制技术
数据通信系统的任务是高效无误地传输数据信息，但是由 于通信线路中噪声的出现，将可能导致传输的信息结果出现差错。 为了提高数据通信系统的容错性和可靠性，一定要采取措施来检验 和纠正错误，将错误控制在允许的最小范围内，这种错控制的方法
差错控制编码可分为检错码和纠错码。检错码是指能自动 发现差错的编码；纠错码是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错 的编码。
2、向前纠错 向前纠错的方式是：发送端采用某种在解码时能纠正传输
差错的较复杂的编码方法，使接收端在收到码组后，通过译码能够 自动发现错码，并且纠正错码。采用前向纠错方式时，由于在接收 端部要求检错重发，因此不需要反馈信道，也无需反复重发而延误 传输时间。但纠错能力越强，编译码的纠错设备就越复杂。这种纠 错方式适用于单向数字信号的传输，如广播数字电视系统，因为这 种系统没有反馈通道。 3、混合纠错
在差错控制系统中，常用的差错控制编码主要有3种方式： 反馈纠错、向前纠错和混合纠错。
数据通信与计算机网络-差错控制
2.3
检错与纠错的基本概念
2.4
几种差错控制编码介绍
目录
2.5
滑窗协议
2.3.1 码距与检错纠错能力
14
1．基本概念
在信道编码中，定义码组中非零码元的数目为码组的重 量，简称码重。例如，“010”码组的码重为1，“011”码 组的码重为2。
把两个码组中对应码位上具有不同二进制码元的位数定 义为两码组的距离，简称码距。例如，（00）与（01）码距 为1，（110）与（101）码距为2。
2.3.2 编码效率
20
编码效率是指一个码组中信息位所占的比重，用R来表示。即
（2-4）
其中，k为信息码元的数目（信息位长度），n为编码组码元的总数（编码后码组 长度：n=k+r），r为监督码元的数目（监督位长度）。
显然，R越大编码效率越高。对于一个好的编码方案，不但希望其检错纠错能力强，而且 还希望它的编码效率高，但两方面的要求是矛盾的，在设计中要全面考虑。
2．差错类型
5
1 2
随机差错
随机差错又称独立差错，是指错码的出现是随机的，且错码 之间是统计独立的。存在这种差错的信道称为随机信道，例 如，微波接力和卫星转发信道。
突发差错
突发差错是指成串集中出现的错码，也就是说，在一些 短促的时间区内会出现大量错码，而在这些短促的时间 区间之间又存在较长的无错码区间。产生突发差错的信 道称为突发信道，如短波、散射等信道。
b5
1111111111
b6
1111111111
b7
0000000000
b8（校验） 0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
2.4.1 奇偶校验码
差错控制一般原理
∑npz =1/pc
n=1
∞
x+h 平均传送的比特数 m= pc 传送有效信息的比例f(x,h)= x m h 1/2 求使f(x,h)为极大值的x值，得到x=( p ) -h
第四章 差错控制一般原理
第一节 计算机系统可靠性
衡量计算机系统工作质量的两个主要方面： 1、有效性
2、可靠性 可靠性：是指一个系统能正确无误工作的可能性 计算机系统包含的环节多、数据传输运算速度快、信息处理量 大，因而无差错、无故障的可靠工作很重要。 故障间的系统平均工作时间(MTBF)：表征系统正常工作的能力
用矩形脉冲表示二进制符号“1”或“0”的基带传输信号包含 无穷多高频分量成分，在实际信道中传输时，会发生畸变 失真，只能用于短距离、低速率的通道传送。 目前，许多计算机通信网络利用已有的载波话路或报路 进行数据传输。
在模拟信道中进行计算机数据传输，数字信号的调制方式 有三种： 1、幅度调制 2、频率调制
占空时间
发送 1
ACK
2
ACK
3
NAK
3
ACK
4
5
ACK
传输 接收 1 2 3 3 4
……
错误
等待式ARQ原理图
退N步ARQ系统：系统码组连续传送，当传送N个码组时， 必须保证收到第一个码组的肯定回执，否则需等待。如果收 到某个码组的否定回执，则需马上重传这个码组及其后面的 所有码组。特点是：传输效率高，发送端需要有一个暂存缓 冲器，当数据传输速率较高，往返延迟较大时，一旦发现错 码组就要重传许多无错码组。 重传（退7步） 往返时延 发送 传输 接收
突发错误：错误成串出现，前后之间有相关性。
例如电离层衰落引起的突发干扰，磁带局部缺陷引起的 突发干扰都可能造成突发错误。突发错误的影响用突发 长度b表示。 突发长度：第一个差错和最后一个差错之间的码元总数 上例的错误图样E中，突发长度b=8 实际的信道中往往随机错误与突发错误两者并存，不过 有的信道以某种错误为主。
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计算机网络 差错控制的基本方式
在通信系统中，差错控制方式基本上分为两类，即反馈纠错和前向纠错。
在这两类基础上又演变出一种称为混合纠错。
1．反馈纠错
该纠错方式是在数据发送端采用一种能够发现传输差错的简单编码方法对发送的信息进行编码，附加少量的冗余码元。
在接收端接收到编码信号后，根据编码规则对编码信号进行检查，一旦检查到错码时，向发送端发出询问信号，要求重发。
发送端接收到询问信号后，重发已发生传输差错的那部分信息，直到接收端正确接收为止。
所谓的发现差错是指在接收到码元中，知道有一个或一些错码，但不一定知道错码的准确位置。
如图3-25所示，为反馈纠错示意图。
图3-25 反馈纠错
2．前向纠错
这种方式是在数据发送端采用一种在解码时能够纠正传输差错的复杂编码方法，使接收端在收到的编码信号中，不仅能够发现错误，还能够纠正错误。
在前向纠错方式中，不需要反馈信道，也不需要反复重发而造成的延时，适合用在实时传输系统中，
但纠错设备较复杂。
如图3-26所示，为前向纠错示意图。
图3-26 前向纠错
3．混合纠错
混合纠错方式是：少量纠错在接收端自动纠正，差错较严重，超出自行纠正能力范围时，就向发送端发出询问信号，要求重发。
因此，混合纠错是前向纠错与反馈纠错两种方式的混合。
对不同类型的信道，采用不同的差错控制方式，反馈纠错方式主要用于双向数据通信，而前向纠错方式主要用于单项数字信号的传输，例如广播数字电视系统。