第七讲 - 差错控制与差错检测v3
简述差错控制技术
简述差错控制技术
差错控制技术是一种通信系统中用于检测和纠正数据传输过程中出现的错误的技术。
差错控制技术主要包括以下几种方法：
1. 错误检测：通过添加冗余信息来检测数据传输过程中的错误。
常见的错误检测方法包括奇偶校验、循环冗余检验（CRC）、海明码等。
2. 自动重传请求（ARQ）：在数据传输过程中，如果发现数
据出现错误，接收端可以向发送端发送一个请求重传的信号，从而实现错误的纠正。
3. 前向纠错（FEC）：在数据传输过程中，发送端可通过添加
纠错码使得接收端能够校验和修复一定数量的错误。
4. 正确性确认：接收端在收到数据之后，向发送端发送一个确认信号，以表示数据已被正确接收。
差错控制技术的主要目标是保证数据传输的可靠性和完整性，并尽量降低错误率。
不同的差错控制技术可以根据具体的需求选择使用，例如，在对数据传输的稳定性要求较高的无线通信系统中，可以采用ARQ和FEC结合的方式来保证可靠性。
《差错控制》PPT课件讲解学习
➢ 冲击噪声
是由外界电磁干扰引起的，与热噪声相比，冲击 噪声的幅度较大，是引起差错的主要原因。冲击 噪声持续时间与数据传输中每个比特的发送时间 相比，可能较长，因而冲击噪声引起的相邻多个 数据位出错呈突发性。
冲击噪声引起的传输差错称为突发差错。
信道分类
▪ 按照噪声或干扰的变化规律，可把信道分 为三类：
的空格里填入正确的码组号。
例3：某数据通信系统采用返回重发的差错控制方式，发送端要向 接收端发送8个码组（序号0∽7），其中1号码组出错，请在下图中 的空格里填入正确的码组号。
差错控制编码的分类
▪ 按照差错控制编码的用途：检错码、纠错码和纠删码。 ▪ 按照信息码元和监督码元之间的函数关系：线性码和非线性码。 ▪ 按照对信息元处理方式的：分组码和卷积码。 ▪ 按照码组中信息码元在编码前后是否相同：系统码和非系统码。 ▪ 按照纠（检）错误的类型：纠（检）随机错误码、纠（检）突
许用码组与禁用码组
▪ 信道编码后的总码长为n，总的码组数应为
2n
有2k个，
通常称为许用码组；
▪ 其余的码组共有2n-k个，不传送，称为禁用 码组。
编码效率
▪ 发端误码控制编码的任务正是寻求某种规则从总码组中选 出许用码组；而收端译码的 任务则是利用相应的规则来 判断及校正收到的码字符合许用码组。通常又把信息码元 数目k 与编码后的总码元数目(码组长度)n之比称为信道编 码的编码效率或编码速率，表示为： R=k/n=k/k+r 其中，k是信息元的个数，r为校验码个数 。
计算机
1
0
异步传输
计算机
网络基础
循环冗余码CRC
▪ CRC是一种较为复杂的校验方法，它先将要发送的信息数据 与一个通信双方共同约定的数据进行除法运算，并根据余数 得出一个校验码，然后将这个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。
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）。
第7章差错控制编码
第7章 差错控制编码
7.2.2 行列监督码（二维奇偶校验码）
行列监督码（又称二维奇偶校验码、方阵码），它是垂直奇 偶校验与水平奇偶校验的组合，其发现差错的能力很强。这 种码是将若干码字排列成矩阵，在每行和每列的末尾均加监 督码(奇监督或偶监督)。
例如
1100101100010100110001011000011001110101…… 为用户要发送的信息序列，现将每8个码元分成一 组编成方阵，对方阵的行与列都进行偶数监督，则 在发送端编成如表7-1所示的方阵。
息码为10101，码后的码字为1010110101； 当信息码有偶数个“1”时，则监督码是信息码的反码，如
信息码为11011，则编码后的码字为1101100100。
第7章 差错控制编码
监督码的解码规则如下：
解码时先将接收码组中信息码和监督码对应码位模2相加， 得到一个合成码。 若接收的信息码中有奇数个“1”，则此合成码就是检验 码； 若接收的信息码中有偶数个“1”，则校验码为合成码的 反码。 观察校验码中“1”的个数，就能判决信码是否有错并纠 正错误。
信道中差错的类型：
随机差错：由随机噪声导致，表现为独立的、稀疏 的和互不相关发生的差错。
突发差错：相对集中出现，即在短时段内有很多错 码出现，而在其间有较长的无错码时间段，例如由 脉冲干扰引起的错码或信道特性产生的衰落等。
第7章 差错控制编码
7.1.2 差错控制方式 常用的差错控制方式：
➢ 检错重发（ARQ）
7.1.3 纠错码的分类
1）按差错控制编码的功能分：检错码、纠错码 2）按信息码与监督码间的检验关系分：
线性码、非线性码 3）按信息码与监督码间的约束关系分：分组码、卷积码 4）按信息码的编码前后的形式分：系统码、非系统码 5）按信道差错类型分：随机纠错码、突发纠错码 6）按用于差错编码的数学方法分：
计算机网络学习笔记3.3差错控制
计算机⽹络学习笔记3.3差错控制⼀、产⽣差错的原因概括来说，传输中的差错都是由于噪声引起的。
全局性由于线路本⾝电⽓特性所产⽣的随机噪声（热噪声），是信道固有的，随机存在的。
解决办法：提⾼信噪⽐来减少或避免⼲扰。
（对传感器下⼿）局部性外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产⽣差错的主要原因。
解决办法：通常利⽤编码技术来解决。
⼆、差错类型差错分为两类：位错（⽐特错）⽐特位出错，1变成0，0变成1帧错发送：[#1]-[#2]-[#3]发⽣帧错：丢失：收到[#1]-[#3]重复：收到[#1]-[#2]-[#2]-[#3]失序：收到[#1]-[#3]-[(2]链路层为⽹络层提供服务：⽆确认⽆连接服务，有确认⽆连接服务，有确认⾯向连接服务。
通信质量好、有线传输链路：不使⽤确认和重传机制通信质量差的⽆线传输链路：使⽤确认和重传机制三、差错控制这⾥主要讨论⽐特错（位错）冗余编码在有效数据（信息位）发送之前，先按某种关系附加上⼀定的冗余位，构成⼀个符合某⼀规则的码字后再发送。
当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使码字遵从不变的规则。
接收端根据收到码字是否仍符合原规则，从⽽判断是否出错。
检错编码检错编码都采⽤冗余编码技术。
仅能检查出错误，不能纠正错误常见的检错编码有奇偶校验码和循环冗余码。
奇偶校验码奇偶校验码是奇校验码和偶校验码的统称，它由n-1位信息元和1位校验元组成奇校验码在附加⼀个校验元后，码长为n的码字中"1"的个数为奇数偶校验码在附加⼀个校验元以后，码长为n的码字中"1"的个数为偶数例：如果⼀个字符S的ASCI编码从低到⾼依次为1100101，采⽤奇校验，在下述收到的传输后字符中，哪种错误不能检测？A. 11000011B. 11001010C. 11001100D.11010011答案：D奇偶校验码特点只能检查出奇数个⽐特错误，检错能⼒为 50% 。
差错控制
3.1.4 差错控制编码原理
2．码重和码距的概念
（1）码重 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。 （2）码距与汉明距离 把两个码组中对应码位上具有不同二进制码元的个数定义为 两码组的距离，简称码距。 而在一种编码中，任意两个许用码组间的距离的最小值，称 为这一编码的汉明（Hamming）距离，用dmin来表示。
3.1 差错控制的基本概念
3.1.3 差错控制方式
2．前向纠错（FEC） 前向纠错（Forward Error Correcting，FEC）方式。前向纠 错系统中，发送端的信道编码器将输入数据序列按某种规 则变换成能够纠正错误的码，接收端的译码器根据编码规 律不仅可以检测出错码，而且能够确定错码的位置并自动 纠正。 这种方式的优点是不需要反馈信道，也不存在由于反复重 发而延误时间，实时性好。其缺点是要求附加的监督码较 多，传输效率低，纠错设备比检错设备复杂。
c2 = c6 ⊕ c5 ⊕ c4 c1 = c6 ⊕ c5 ⊕ c3 c = c ⊕ c ⊕ c 6 4 3 0
3.2 常用的差错控制编码
3.2.2 线性分组码及汉明码
（2）线性分组码的监督矩阵和生成矩阵
表3-5 （7，4）线性分组码的编码表
信息位 c6 c5 c4 c3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 监督位 c2 c1 c0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 信息位 c6 c5 c4 c3 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 监督位 c2 c1 c0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1
差错控制与校验
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1.4.2 常用的差错控制编码
1．奇偶校验码
2．循环冗余码
数据通信基础
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1．奇偶校验码
奇偶校验码是一种最简单也是最基 本的检错码，一维奇偶校验码的编码 规则是把信息码元先分组，在每组最 后加一位校验码元，使该码中1的数目 为奇数或偶数，奇数时称为奇校验码， 偶数时称为偶校验码。
1.4 差错控制与校验
1.4.1 差错控制方法
1.4.2 常用的差错控制编码
数据通信基础
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1.4.1 差错控制方法
差错控制编码就是对网络中传输的数字信 号进行抗干扰编码，目的是为了提高数字通 信系统的容错性和可靠性，它在发送端被传 输的信息码元序列中，以一定的编码规则附 加一些校验码元，接收端利用该规则进行相 应的译码，译码的结果有可能发现差错或纠 正差错。在差错控制码中，检错码是指能自 动发现出现差错的编码，纠错码是指不仅能 发现差错而且能够自动纠正差错的编码。当 然，检错和纠错能力是用信息量的冗余和降 低系统的效率为代价来换取的。
010 1011
所以7位循环冗余校验码为
T(x)= K(x)·x3 + R(x) = 1100000 + 010 = 1100010，这个编好的循环校 验码就称为（7，4）码。
数据通信基础
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数据通信基础
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2．循环冗余码
例：若生成多项式为1011，请将4位有效信息1100编成7位循环冗 余校验码。
解：K(x)= x3+x2 即1100
冗余位数r = 7-4 = 3
笫七、八讲 数据链路层功能、差错检测与校正共77页PPT
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔，回味起来却有 久久不会退去的余香。
笫七、八讲 数据链路层功能、差错检测 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 与校正
差错控制
通信过程中的差错大致可分为两类：一类是由热噪声引起的随机错误;另一类是由冲突噪声引起的突发错误。 突发性错误影响局部，而随机性错误影响全局。
产生原因
产生原因
差错产生的原因主要是由于线路本身电气特性所产生的随机噪声(热噪声),信号振幅,频率和相位的衰减或畸 变,电信号在传输介质上的反射回音效应,相邻线路的串扰,外界的电磁干扰和设备故障等因素造成的.
作用
差错控制已经成功地应用于卫星通信和数据通信。在卫星通信中一般用卷积码或级连码进行前向纠错，而在 数据通信中一般用分组码进行反馈重传。此外，差错控制技术也广泛应用于计算机，其具体实现方法大致有两种： ①利用纠错码由硬件自动纠正产生的差错；②利用检错码在发现差错后通过指令的重复执行或程序的部分返回以 消除差错。
谢谢观看
根据差错性质不同，差错控制分为对随机误码的差错控制和对突发误码的差错控制。随机误码指信道误码较 均匀地分布在不同的时间间隔上；而突发误码指信道误码集中在一个很短的时间段内。有时把几种差错控制方法 混合使用，并且要求对随机误码和突发误码均有一定差错控制能力。
一种保证接收的数据完整、准确的方法。因为实际线总是不完善的。数据在传输过程中可能变得紊乱或丢失。 为了捕捉这些错误，发送端调制解调器对即将发送的数据执行一次数学运算，并将运算结果连同数据一起发送出 去，接收数据的调制解调器对它接收到的数据执行同样的运算，并将两个结果进行比较。如果数据在传输过程中 被破坏，则两个结果就不一致，接收数据的调制解调器就申请发送端重新发送数据。
差错控制
通讯传媒术语
01 简介
目录
02 产生原因
03 方式
04 控制方法
05 系统组成及作用原理
基本信息
差错控制（error control）是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息 传输的准确性。
数据通信技术
【例2-1】采用四相调制方式，即N=4，且T=833x10-6秒，则 S=1/T×log2N=1/(833x10-6)×log24=2400 (bps) B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
2.1.3 带宽与信道容量
2. 信道容量 (1) 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位：位/秒(bps) 信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传 输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输 速率。像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。 (2) 离散的信道容量 奈奎斯特（Nyquist）无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H 的关系：B=2×H (Baud)..........⑸ 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式： C=2×H×log2N (bps).............⑹ 式中 H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为 Hz；N为一个码元所取的离散值个数。
《计算机网络应用教程》
第2章
数据通信技术
2011.01
第 2章
1
数据通信技术
数据通信系统 数据传输的基本形式 数据编码与信号调制技术
2 3
4 5
数据传输方式 数据交换技术
差错控制与差错检测方法
6
第 2章
1
数据通信技术
数据通信系统 数据传输的基本形式 数据编码与信号调制技术
2 3
4 5
数据传输方式 数据交换技术
2.4.4 多路复用传输
多路复用技术就是把许多个单个信号在一个信道上同时传输的 技术。如图2-16所示。频分多路复用FDM、时分多路复用 TDM、波分多路复用WDM和码分多路复用CDM是四种最常用 的多路复用技术。
差错控制原理课件
人工智能在差错控制中的应用
人工智能技术可以通过机器学习和深度学习算法，自动识别和纠正差错， 提高差错控制的效率和准确性。
人工智能技术还可以通过对大量数据的分析和处理，发现差错控制的规律 和趋势，为差错控制技术的发展提供新的思路和方法。
冗余控制
通过合理控制冗余，减少无效 数据的传输，提高编码效率。
编码策略
采用高效的编码策略，如变长 编码、算术编码等，以实现更 高的编码效率。
解码效率优化
解码效率
解码效率直接影响到差错纠正的速度。
解码算法优化
改进解码算法，降低计算复杂度，提高解码速度。
并行处理
采用并行处理技术，利用多核处理器或分布式系统加速解码过程。
人工智能技术还可以与量子计算等其他前沿技术相结合，形成更加高效和 智能的差错控制方案。
未来差错控制技术的发展趋势
随着技术的不断发展，未来差错控制技 术将更加注重跨学科的融合和创新，如 量子计算、人工智能、通信和计算机科 学等领域的交叉融合。
未来差错控制技术将更加注重实际应用和产 业化发展，通过与产业界的合作和推广，实 现差错控制技术在更多领域的应用和落地。
要点二
详细描述
ARQ协议通过接收端对接收到的数据进行校验，如果发现 错误则发送请求，要求发送端重新发送数据。ARQ协议可 以分为停止-等待ARQ、连续ARQ和选择重传ARQ三种类型。
自动重传协议（ARQ）
总结词
自动重传是一种拥塞控制协议，用于快速检测并纠正数 据传输过程中的错误。
详细描述
自动重传协议通过在发送端维护一个未确认的帧的队列， 当收到确认后，相应帧从队列中移除；若在一定时间内 未收到确认，发送端会重新发送该帧。自动重传协议可 以有效降低数据传输过程中的错误率。
差错控制编码(传媒05级)
纠正。因此，在模拟系统中只能采取抗干扰、防干
扰措施,尽量将干扰降到最低程度以保证通信质量。
在数字系统中，干扰也会使信号产生变
形，但一定程度的信号畸变不会影响接收，因
为我们只关心数字信号的电平状态（是高电平
还是低电平），而不太在乎其波形的失真。也
就是说，数字系统对干扰或信道特性不良的宽
容度比模拟系统大。
或者无误码）通过反向信道反馈给发端作为应答信
号。发端根据收到的应答信号做出是继续发送新的
数据还是把出错的数据重发的判断。
检错重发系统可分为三种，停发等候重发系
统、返回重发系统和选择重发系统。
收端收到该码组并检验后，将应答信号
ACK发回发端，发端确认码组1无错，就将
码组2发送出来；收端判断该码组有错并以
数字通信系统除了可采取与模拟系统同样的措
施抗干扰外，还可对所传数字信息进行特殊的处
理（即差错控制编码），对误码进行检错和纠
错，进一步降低误码率。
因此，数字通信系统可从硬件上采用抗干扰措
施，软件上采用信道编码对信息传输中出现的错
误进行控制和纠正。
图8―1 两种通信系统干扰示意图
小的值。或者说只要R<C，就存在传输速率
相矛盾；如果两组码有2位不同，则它们的奇
偶性不变。换句话说，构造不出码距为1的奇
偶校检码，所以奇偶校验码的最小码距为2。
01
03
02
04
05
06
1
2
将经过简单奇偶校验编码的码组按行排列 成方阵，每一行是一个码组，若有n个码组则 方阵就有n行。比如，有经过奇偶校验编码的
8.5.2 水平奇偶校验码
、 、 、 、 排成方阵共有7行。
通信常用差错检测及控制方法
通信常用差错检测及控制方法
通信常用差错检测和控制方法包括以下几种：
1. 奇偶校验：发送和接收方约定一个计算方法，如奇数总位数为奇校验，偶数总位数为偶校验。
发送方计算校验位，将其附加在数据后发送。
接收方计算接收到的数据和校验位的奇偶性是否匹配，如果不匹配则认为出现错误。
2. 循环冗余校验（CRC）：发送方通过预设的算法计算一定
位数的校验码，并将其附加在数据后发送。
接收方也通过同样的算法计算接收到的数据和校验码，如果计算结果不一致，则认为出现错误。
3. 奇偶校验位：与奇偶校验类似，但是校验位不是一个比特，而是一个字节。
发送方计算要发送数据的奇偶性，并将结果作为校验位附加在数据后发送。
接收方接收到数据后，再次计算数据和校验位的奇偶性是否一致，如果不一致则认为出现错误。
4. 海明码：海明码是一种能够纠正多位差错的编码方式。
发送方将要发送的数据进行海明编码，附加海明码后发送。
接收方接收到数据后，进行海明解码，如果检测到错误则进行纠正。
5. 自动重传请求（ARQ）：当接收方接收到错误数据时，发
送一个重传请求给发送方，要求重新发送数据。
发送方接收到重传请求后，重新发送数据。
6. 前向纠错编码（FEC）：发送方使用纠错编码方法对数据进
行编码，生成冗余数据，并发送给接收方。
接收方使用冗余数据对接收到的数据进行纠错。
这些差错检测和控制方法可以结合使用，以提高通信系统的可靠性和误码率性能。
差错检测
– 在工业数据通信系统中常采用差错检测方法
2019年11月21日星期四
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差错检测
• 差错检测
– 监视接收到的数据并判别是否发生传输错误。差错检测并不识别 那个或哪些位出现了错误，仅仅识别出错误的出现
– 能以1-0.5k-1的概率检查出长度为k+1位的突发错
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CRC校验示例
待校验数据：1101 0110 11， G(x) = x4+x+1 , 即10011
→K(x)
1100001010
10011 G(x)
11010110110000 10011
10011 10数个比特位错，对偶数个比特位错则无能 为力。
2019年11月21日星期四
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循环冗余校验
• 校验原理
– 发送端
• 将要发送的数据位序列当作一个多项式K(x)的系数 • 在发送方用收发双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一
个余数多项式R(x) ； • 再将余数多项式加到数据多项式之后发送到接收端。
• 在接收端进行差错检测与纠正
2019年11月21日星期四
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– 接收端
• 用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项式K‘(x)，求得余数
多项式R’(x)；
• 如果该余数多项式与发送的余数多项式相等，说明传输正确。 否则传输出现错误。
– 除法运算（按位加法）
• 采用二进制模二算法，即减法不借位，加法不进位。
差错控制与差错检测方法
差错控制与差错检测方法一、基本概念1、差错：就是在数据通信中，接收端接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、热噪声：在导体中带电粒子热骚动而产生的随机噪声，是物理信道固有的。
3、差错产生的原因：噪声是引起数据信号畸变产生差错的主要原因。
噪声会在数据信道上叠加高次谐波，从而引起接收端判断错误。
4、差错类型：1）随机差错：由信道的热噪声引起的数据信号差错。
2）突发差错：由冲击噪声引起的数据信号差错，是数据信号在传输过程中产生差错的主要原因。
5、差错控制的基本方法：1）反馈纠错：是数据在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。
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，使接收端在接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。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.10.如果有一天，你发现吃饭时间他们老是咳个不停，千万别误以为他们感冒或着凉（那是吞咽神经老化的现象）；如果有一天，你发觉他们不再爱出门……也许是因为身体一天不如一天……每个人都会老，父母会比我们先老。
当父母不能照顾自己的时候，很多事情做得不好的时候，请不要嫌弃他们，并请维持他们的“自尊心”.当他们不爱洗澡时，请抽空定期帮他们洗身体，因为纵使他们自己洗也不可能洗干净；当我们享受美食的时候，请替他们准备大小适当、容易咀嚼的一小碗。
他们不爱吃，可能是因为牙齿咬不动了。
曾经听到过这样一个说法：其实，每位母亲都是一位漂亮的仙女，她们有一件非常美丽的衣裳。
可是当她决定做某个孩子母亲的时候，当她准备呵护某个生命的时候，就会褪去这件美丽的衣裳，变成一名普通的女子，一辈子，平淡无奇。
差错控制
第六章差错控制1.差错控制的基本概念1.1 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。
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在之间，对于大多数通信系统，PO在之间，而计算机之间的数据传输则要求误码率低于。
1.2 差错控制的基本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”。
(1)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。
图6－1给出了“差错控制”的示意方框图。
(2)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。
在图6－1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。
(3)混合纠错混合纠错的方式是：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，就向发信端发出询问信号，要求重发。
因此，“混合纠错”是“前向纠错”及“反馈纠错”两种方式的混合。
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Deliver to upper 把正确帧 交给上层
r.seq==frame_expected
发送肯定确认
s.ack=1-frame_expected; to_physical_layer(&s);
Send ACK
to_network_layer(&); inc(frame_expected);
数据帧用交叉的0和1 表示 确认帧也用 ACK0/ACK1表示
丢弃ACK0 超时重发
F0
ACK1
F1
ACK0
损坏
F1
ACK0
R丢弃重 复帧
优点：实现简单 缺点：效率低
T
R
9
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流量控制机制保证 传输双方能力上的 匹配。 差错控制将一条不 可靠的线路变得尽 可能可靠。
3
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差错概述
正确传输
1
传输出错
1 2 1 2
丢失
2
1
3 3
time
3
2 3
停等式协议的实例1
协议2：基于理想化信道的传输控制
假设 信道不会出错 双方进行单工通信 接收方的缓冲区和处理能力都有限
from_network_layer(&buffer)：从网络层获得需要传输的数据 to_network_layer(&)：将收到的数据往上交给网络层 from_physical_layer(&r)：接收入境帧 to_physical_layer(&s)：发送一个帧 wait_for_event(&event)：等待event的发生
第七讲 差错控制与差错检测
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差错控制与差错检测
主要内容
停等式ARQ 连续式ARQ 差错检测原理 奇偶校验 CRC校验
熟 练 掌 握
阅读
3.2.2 3.3.3 3.4.2 3.4.3
RR2
RR4
损坏
R
回退N控制策略
发送方连续发出N个 帧，接收方以流水线 方式顺序接收各个帧， 并进行差错检测。 一旦某个帧有错，则 丢弃该帧和它之后所 收到的所有帧。
N：发送窗口大小
15
出错
丢弃
5,6,7 重发 超时
F0 F1 丢失 RR(P=1)
F0
ACK1
帧被丢失
？
既然是停等式发 送,是否还需要 序号? A超时重发 ACK0
F1 F0 F0
损坏
R 丢弃 出错帧
R
8
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time
T
停－等式ARQ应对出错确认帧
ACK被破坏
纠错
当发现错误时，就地立即加以改正。
5
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差错控制的基本功能
差错检测
接收端检测到差错。
肯定确认
接收端成功地收到无错帧后返回肯定确认
超时重发
发送端在预定的时间内未收到确认便重发帧
协议3：在一条可能出错的信道上进行传输控制
假设 信道可能出错（序号错） 双方进行单工通信
from_network_layer(&buffer)：从网络层获得需要传输的信息 to_network_layer(&)：将收到的信息往上交给网络层 from_physical_layer(&r)：接收入境帧 to_physical_layer(&s)：发送一个帧 Wait_for_event(&event)：等待event的发生 //* 新增功能 start_timer(s.seq)：启动序号为seq帧的计时器 stop_timer(s.ack)：关闭计时器 Inc()：递增数
ARQ：Automatic-Repeat-reQuest
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停－等式ARQ应对出错数据帧
帧被破坏
停等式ARQ：发送方仅在收到当前帧的肯定确 认后才能发送下一帧。
发送方要保存已发送 但未被确认的数据帧 付本
超时重发
event==time_out
Wait for event
wait_for_event( &event)&&
等待event(到 达ACK、出错、 超时)
event==frame_arrival
from_physical_layer(&s);
s.ack==next_frame_to_send
F2
REJ5 F5 F6 RR6 F7 RR0
RR2
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回退-N ARQ应对出错的数据帧
数据帧被破坏
T传出一帧i被损坏，R已成功接收帧(i-1)； R发回REJi；表明拒收帧i； T收到REJi后，重传帧i 及其后续帧; 帧i在传输中被丢失，T随后发送帧(i+1)； R收到帧(i+1)后发现次序不对，发回REJi； T收到REJi后，重传帧i及后续帧; 帧i在传输中被丢失，T并没继续发送帧； R收不到任何信息，发回一个RR(而不是REJ)； 当T的i计时器超时，发一个RR帧；
buffer:存放上层数据 s：拟发送的数据帧
Wait for ACK 收到肯定确认 后等待上层调用
Get from above
wait_for_event(&event)
条件 动作
wait_for_event(&event) from_physical_layer(&r); to_network_layer(&);
当确认全部丢失时易造成混肴
WT＝m-1
发送序号：0，1，2，· · · ，m-2； 重发的第一个序号是0； 正常下一轮发送的第一个序号是m-1;
最大发送窗口为： WT = 2 n – 1 = m - 1
WT<m-1
更不会混淆
若WTm-1会怎样？
R
①将入境帧内 的数据上交给 网络层
Wait for
incoming
Send ACK
to_physical_layer(&s)
反馈肯定确认
r：接收的数据帧
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停等式协议的实例2
i
T
RRi+1 RRi+2
R
17
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回退-N ARQ的发送窗口
假设 模m =2n ，最大序号Smax = m-1 = 2n – 1 序号空间：0, 1, 2, 3, ……... 2n – 1
T
i+1
i
R
i-1
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回退-N ARQ应对出错的确认帧
确认帧被破坏
R收到帧i并发送RR(i+1)，该确认帧在途中丢失； 在T的帧计时器超时前可能收到随后帧的确认。 T的计时器超时，发一个RR帧； 若R没有响应或响应帧被损坏则T重发RR； 这种过程重复一定次数后启动重置过程； REJ被损坏； 如果REJ被丢失，同前面处理过程。
0帧接收 还是拒 绝?
发 送 窗 口
接 收 窗 口
超时
WT
0 1 2 3 4
m-1
丢失 丢失
0 1
丢失
0 1 2 3 4
18
m-1
0 1
?
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回退-N ARQ的发送窗口
WT＝m
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协议3状态机——发送方
①将上层数据 封装成帧发送 Send a frame
= buffer; s.seq=next_frame_to_send; to_physical_layer(&s); start_timer(s.seq)
丢失
4
T
4
出错
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差错控制
差错控制：指对传输的数据信息进行错误检测， 并加以恰当的处理。
正确接收
帧按发出的次序到达，且每个帧有不定长的传输延迟。
检错
当发现错误时，丢弃错误信息并要求重新传输该信息。
frame_expected： 下一个接收帧的序号 r：发送的帧 r：接收的帧
这里的ACK=正确收到的帧序号
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回退-N ARQ
顺序收发方式：接收方 只能按照帧的序号接收 数据帧。 T F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
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