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应用于计算机通信中的差错检测与控制技术

来源:论文联盟  作者:孟玲雪 [字体: ]

应用计算机通信中的差错检测与控制技术

实践证明,在实际的工作中,要针对不同的传输介质和实际的信道情况,可以使用不同的差错检测和控制方案,确保较高的传输质量和较低的传输延时,从而提高数据通信的效率。
  1 错差分类
  綜合差错产生的原因可以将差错分为随机性差错和突发性的差错两大类。随机差错是指那些独立地、稀疏地发生的差错,信号的衰减、失真和热噪声、交调噪声等造成的差错可归为这一类。突发差错是指一连串甚至成片出现的差错,它们之间有相关性,并且差错出现是密集的。它主要由脉冲噪声造成,是数据通信系统中产生差错的主要原因。
  产生差错原因包括信号的衰减、失真和噪声影响等,具体来讲:衰减是指信号在传输过程将会有部分能转化为
  热能或者被传输介质吸收,造成信号强度不断减弱;在远距离通信时不可忽视应在适当位置设立转发器来增加强度;失真是指信号在传输过程中波形发生的变化.根据产生的原因不同分为两类:振幅失真,由信号不同的频率的分量产生不同的衰减所造成;延迟失真,由各频率分量的传播速度不一致所造成;噪声是指信号在传输过程中插入进来不希望有的信号,根据产生原因分为4类,这里就不一一说明了。
  2 差错检测
  2.1 奇偶校验
  该方法是一种基于字符的差错检测方法,适合于异步通讯。发送端,待发送的数据划分为字符的集合,在每一个要传输的字符(信息码)的后面附加一个比特的校验信息(称为监督码),使得信息码连同监督码在一起的1个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。接收端根据这一规则检测传输过程中是否有错本文由论文联盟http://www.LWlm.cOM收集整理。奇偶校验的监督码只有1位,并且只能检测出奇数个错误,但在数据通信过程中出现奇数个错误的概率远大于偶数个错误。它的最大缺点就是没有办法检测出偶数个错误,为避免这一缺点,引入方阵(两维)奇偶校验方法。概括来讲,奇偶校验,主要用于计算机内部的数据传送和I /O设备中。
  2。2 分块校验
  该方法一种基于数据块的差错检测方法,适合于同步通讯。发送端,待发送的数据划分为数据块的集合,对当前每一个要传输的数据块(信息码),根据一定的计算规则,计算出一个附加的校验数据块,紧跟于信息码发送出去。接收端,使用同样的规则进行校验以确定传输是否有错。在计算机通信中,典型的分块校验方法有校验和法与循环冗余校验法两种。
  校验和法:这是一种简单而快速的分块校验方法。一种简单的校验和方法就是按一定的位数求数据块的和,然后将该结果值作为校验码。在TCP /IP协议中IP数据报就使用这种简单的方法对数据报的首部进行检验。发送端,将数据划分为16位码字(数据块)的集合,然后求它们的和,将和的反码作为所谓的因特网校验和。接收端,对收到的数据计算校验和,检查是否匹配收到的分组中所携带的校验和字段。
  循环冗余校验法(CRC)。这是一种在计算机网络和数据通信中使用广泛、检错能力很高的一种分块校验方法。 CRC校验利用构成数据信息的二进制序列和系数为0,1的多项式呈一一对应的特点,其基本思想就是:发送端,根据欲发送的k位信息构成的报文/帧,发送器生成一个r比特的序列,称为帧校验序列,将此序列作为监督码附加到k位信息序列之后作为实际发送的数据帧(共k+ r位),这个帧所对应二进制序列恰好能够被某个预先确定的整数(生成多项式所对应的二进制数)整除;接收端,用接收到的二进制序列除以预先确定的整数,如果能整除,则传输过程未发生差错,否则,说明发生传输错误。
  3 差错控制
  3。1 后向差错控制
  应用后向差错控制方法需要一个双向通信信道。发送方,将整个待发送的数据划分为独立的数据块,对各个数据块进行检错编码。接收方,利用差错检测技术,如果检测到接收到的数据发生差错,则利用反向通道请求发送方重发出错的数据块,这一机制也称作自动请求重发(ARQ)。ARQ方法肯定能够修复检测到的差错,但是它也会引起数据传输过程中的不固定时延,因为数据传输需要收发双方“握手确认”后才能成功。
  3。2 前向差错控制
  利用前向差错控制,仅需要进行单工通信。但是,它需要对数据进行冗余编码,使发送的数据携带足够的冗余信息,以致接收方能准确的定位和纠正通信过程中发生的某些错误。实践证明,FEC进行纠错编码,编译码设备较ARQ技术要复杂得多,但只要进行单工通信,信息传输时延固定,且信息可连续传送,这对于实时通信非常重要。
  3。3 混合差错控制
  HEC将ARQ和FEC方式结合起来,发送端发送不仅能检测错误,而且能够在一定程度内纠正错误的编码;接收端译码器收到码组后,首先检测传输是否有错,如果有错,且差错在码组纠错能力以内自动纠错,否则请求发送器重发。在传输过程中能纠错就纠错,不能纠就重发;HEC控制技术降低FEC编译码的复杂性,提高ARQ方式信息连贯性。
  综上所述,数据要进行可靠传输,必须通过一定的差错检测与控制技术来实现。对于不同服务质量(QOS)的通信媒体,针对各种信号的特定环境采用不同差错检测与控制解决方案。随着多媒体通信以及基于IP的因特网、移动通讯和新一代网格通讯等技术中通信数据量的急剧增加,对其进行差错检测和控制尤为重要。

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