第2章 差错控制方法

1、2022-3-7博学慎思 参天尽物1李海晨李海晨li_2022-3-72 差错产生与差错控制方法差错产生与差错控制方法F设计数据链路层的原因设计数据链路层的原因F差错产生的原因差错产生的原因F循环冗余编码原理循环冗余编码原理差错控制机制差错控制机制2022-3-73l物理线路传输信号有差错（物理线路传输信号有差错（随机噪声、信号衰随机噪声、信号衰减减）。）。l设计链路层的目的是采取设计链路层的目的是采取差错检测、差错控制、差错检测、差错控制、流量控制流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路。辑上无差错的数据链路。l物理层之上的各层都有改善

2、数据传输质量的责任。物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任。2022-3-74l信道噪声信道噪声F热噪声热噪声v由传输媒体的电子热运动引起由传输媒体的电子热运动引起v时刻存在，幅度小，属于随机噪声时刻存在，幅度小，属于随机噪声F冲击噪声冲击噪声v是由外界电磁干扰引起是由外界电磁干扰引起v幅度较大，是引起差错的主要原因幅度较大，是引起差错的主要原因v冲击噪声引起的传输差错称为突发差错冲击噪声引起的传输差错称为突发差错2022-3-752022-3-76纠错码纠错码接收端能发现并自动纠正传输差错接收端能发现并自动纠正传输差错检错码检错码接收端可以发现传输差错，但不能纠正差错接收端可以发现传输差

3、错，但不能纠正差错纠错码实现困难，检错码易于实现。纠错码实现困难，检错码易于实现。2022-3-77l差错检测编码：差错检测编码：F奇偶校验码；奇偶校验码；F水平垂直奇偶校验码；水平垂直奇偶校验码；FCRC循环冗余码等；循环冗余码等；l差错纠错编码：差错纠错编码：F汉明码；汉明码；F卷积码；卷积码；2022-3-78l循环冗余编码（循环冗余编码（CRC）F发送端将发送数据与一个发送端将发送数据与一个通信双方共同约定的数据通信双方共同约定的数据进行除法运算，进行除法运算，根据余数得出校验码，然后将根据余数得出校验码，然后将校校验码附加在信息数据帧之后发送验码附加在信息数据帧之后发送出去出去。F接

4、收端接收数据后，将包括校验码在内的数据帧再接收端接收数据后，将包括校验码在内的数据帧再与与约定的数据约定的数据进行除法运算进行除法运算，若，若余数为余数为“0”，就表示接收的数据，就表示接收的数据正确正确，若，若余数余数不为不为“0”，则表明数据在传输的过程中，则表明数据在传输的过程中出错。出错。2022-3-79l假设待传送的数据假设待传送的数据 M = 1010001101（共（共k bit）。在）。在 M 的后面再添加供差错检测用的的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余码冗余码一起发送。一起发送。l用二进制的模用二进制的模 2 运算进行运算进行 2n 乘乘 M 的运算，这相当于在的

5、运算，这相当于在 M 后面添加后面添加 n 个个 0。l得到的得到的 (k + n) bit 的数除以事先选定好的长度为的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) bit 的除数的除数P，得出商是，得出商是 Q 而余数是而余数是 R，余数余数 R 比除数比除数 P 至少要少至少要少1个比特个比特。2022-3-710l设设 n = 5, P = 110101，模，模 2 运算的结果是：运算的结果是：商商 Q = 1101010110 余数余数 R = 01110l将余数将余数 R 作为冗余码作为冗余码添加在数据添加在数据 M 的后面的后面发送发送出去，即发送的数据是出去，即发送的数据是1010

6、00110101110，或，或 2nM + R。l差错检测差错检测F接收端收到的带有接收端收到的带有CRC校验码的比特序列一定能被相校验码的比特序列一定能被相同的生成多项式整除，只要得出的余数同的生成多项式整除，只要得出的余数 R 不为不为 0，就，就表示检测到了差错。表示检测到了差错。F这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特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。出现了差错。F一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。2022-3-711l循环冗余检验原理循环冗余检验原理 1101010110 Q 商 除数 P 110101 1

7、01000110100000 2nM 被除数 110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 R 余数2022-3-712l反馈重发反馈重发(自动请求重发自动请求重发ARQ)：F接收端检测到接收信息有错后，通过反馈信道要求发送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。端重发原信息，直到接收端认可为止，从而实现纠错。F反馈重发纠错实现方法有两种：反馈重发纠错实现方法有两种：v停止等待方式停止等待方式v连续工作方式。连续工作方式

8、。2022-3-713l停止等待停止等待ARQ协议：协议：发送端在发送完一个数据帧后，等待接收端应答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（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）时，发送端可以继续发送下一个数据帧；若应答为不确认帧（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。）时，发送端需要重发这个数据帧。l停止等待停止等待ARQ协议简单，是一种半双工的协议，系统的通信效率低。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

9、送主机ACK(b) 数据帧出错重传出错2022-3-714l连续连续ARQ协议协议F发送方发完一帧后，不必停下来等待对方的应答，可以发送方发完一帧后，不必停下来等待对方的应答，可以连续发送若干帧；连续发送若干帧；F如果在发送过程中收到接收方的肯定应答，可以继续发如果在发送过程中收到接收方的肯定应答，可以继续发送；送；F若收到对其中某一帧的否认帧，则使用某种若收到对其中某一帧的否认帧，则使用某种ARQ方式重方式重发数据发数据。l优点优点F连续发送提高了信道利用率；连续发送提高了信道利用率；l连续连续ARQ协议包括协议包括F选择重发方式选择重发方式F拉回方式拉回方式2022-3-7152022-3-716 某数据通信系统采用某数据通信系统采用CRC校验