第2章差錯控制方法李海晨li_haichen@2/4/20231博學慎思參天盡物本章主要內容差錯產生與差錯控制方法設計數據鏈路層的原因差錯產生的原因循環冗余編碼原理差錯控制機制2/4/20232博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法設計數據鏈路層的原因物理線路傳輸信號有差錯（隨機噪聲、信號衰減）。設計鏈路層的目的是采取差錯檢測、差錯控制、流量控制等方法，將有差錯的物理線路改進成邏輯上無差錯的數據鏈路。物理層之上的各層都有改善數據傳輸質量的責任。2/4/20233博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法差錯產生的原因信道噪聲熱噪聲由傳輸媒體的電子熱運動引起時刻存在，幅度小，屬于隨機噪聲沖擊噪聲是由外界電磁干擾引起幅度較大，是引起差錯的主要原因沖擊噪聲引起的傳輸差錯稱為突發差錯2/4/20234博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法差錯產生的原因2/4/20235博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法循環冗余編碼原理糾錯碼接收端能發現并自動糾正傳輸差錯檢錯碼接收端可以發現傳輸差錯，但不能糾正差錯糾錯碼實現困難，檢錯碼易于實現。2/4/20236博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法循環冗余編碼原理差錯檢測編碼：奇偶校驗碼；水平垂直奇偶校驗碼；CRC循環冗余碼等；差錯糾錯編碼：漢明碼；卷積碼；2/4/20237博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法循環冗余編碼原理循環冗余編碼（CRC）發送端將發送數據與一個通信雙方共同約定的數據進行除法運算，根據余數得出校驗碼，然后將校驗碼附加在信息數據幀之后發送出去。接收端接收數據后，將包括校驗碼在內的數據幀再與約定的數據進行除法運算，若余數為“0”，就表示接收的數據正確，若余數不為“0”，則表明數據在傳輸的過程中出錯。2/4/20238博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法循環冗余編碼原理假設待傳送的數據M=1010001101（共kbit）。在M的后面再添加供差錯檢測用的nbit冗余碼一起發送。用二進制的模2運算進行2n乘M的運算，這相當于在M后面添加n個0。得到的(k+n)bit的數除以事先選定好的長度為(n+1)bit的除數P，得出商是Q而余數是R，余數R比除數P至少要少1個比特。2/4/20239博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法循環冗余編碼原理設n=5,P=110101，模2運算的結果是：商Q=1101010110余數R=01110將余數R作為冗余碼添加在數據M的后面發送出去，即發送的數據是101000110101110，或2nM+R。差錯檢測接收端收到的帶有CRC校驗碼的比特序列一定能被相同的生成多項式整除，只要得出的余數R不為0，就表示檢測到了差錯。這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現了差錯。一旦檢測出差錯，就丟棄這個出現差錯的幀。2/4/202310博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法循環冗余編碼原理循環冗余檢驗原理

1101010110

←

Q

商

除數

P→

110101101000110100000

←

2nM被除數

110101

111011

110101

111010

110101

111110

110101

101100

110101

110010

110101

01110

←

R

余數2/4/202311博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法差錯控制機制反饋重發(自動請求重發ARQ)：接收端檢測到接收信息有錯后，通過反饋信道要求發送端重發原信息，直到接收端認可為止，從而實現糾錯。反饋重發糾錯實現方法有兩種：停止等待方式連續工作方式。2/4/202312博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法差錯控制機制停止等待ARQ協議：發送端在發送完一個數據幀后，等待接收端應答幀信息，若應答為確認信息（ACK）時，發送端可以繼續發送下一個數據幀；若應答為不確認幀（NAK）時，發送端需要重發這個數據幀。停止等待ARQ協議簡單，是一種半雙工的協議，系統的通信效率低。時間ABDATA0送主機ACKDATA1送主機ACK(a)正常情況ABDATA0NAKDATA0送主機ACK(b)數據幀出錯重傳出錯2/4/202313博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法差錯控制機制連續ARQ協議發送方發完一幀后，不必停下來等待對方的應答，可以連續發送若干幀；如果在發送過程中收到接收方的肯定應答，可以繼續發送；若收到對其中某一幀的否認幀，則使用某種ARQ方式重發數據。優點連續發送提高了信道利用率；連續ARQ協議包括選擇重發方式拉回方式2/4/202314博學慎思參天盡物差錯產生與差錯控制方法差錯控制機制2