工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡第二章工業(yè)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信基礎目錄1185aa8185aa8185aa82.8差錯控制技術主講教師：賀道坤南京信息職業(yè)技術學院二、工業(yè)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信基礎由于通信線路周圍電磁干擾的存在，以及收發(fā)器件噪聲的影響，信息在發(fā)送、接收及傳遞過程中難免出現(xiàn)差錯。通信網(wǎng)絡的差錯控制技術就是要及時將差錯檢測出來，并采取適當?shù)拇胧┘m正錯誤，以確保接收信息的準確性。差錯控制技術包括：

檢驗錯誤

糾正錯誤教師站這里一、檢驗錯誤檢測傳輸錯誤最簡單的方法是將同一數(shù)據(jù)發(fā)送多次，在接收端進行逐位比較。但這樣做是很不經(jīng)濟的。一方面降低了傳送速率，另一方面逐位比較也浪費時間。當前檢錯中普遍使用的冗余技術也利用了這種思路，只不過冗余數(shù)據(jù)量要小得多。

源節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時，除基本數(shù)據(jù)外，還包含附加校驗位，附加校驗位與基本數(shù)據(jù)有一定關系，為基本數(shù)據(jù)按指定規(guī)則的運算結果。目的節(jié)點接收到數(shù)據(jù)后，仍按相同規(guī)則對基本數(shù)據(jù)進行計算并將計算結果與接收到的附加校驗位相比較，若二者相同，則認為所接收數(shù)據(jù)正確，否則認為所接收數(shù)據(jù)錯誤。一、檢驗錯誤不難理解，校驗位愈多，校驗準確性愈高，但傳送效率愈低常用的校驗方法有垂直冗余碼校驗或奇偶校驗(VRC)、縱向冗余碼校驗(LRC)、循環(huán)冗余校驗(CRC)等幾種。下面簡要介紹奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗的原理和基本方法。1、奇偶校驗2、循環(huán)冗余校驗教師站這里1、奇偶校驗奇偶校驗是在傳遞字節(jié)最高位后附加一位校驗位。該校驗位根據(jù)字節(jié)內容取1或0，奇校驗時傳送字節(jié)與校驗位中“1”的數(shù)目為奇數(shù)，偶校驗時傳送字節(jié)與校驗位中“1”的數(shù)目為偶數(shù)。接收端按同樣的校驗方式對收到的信息進行校驗。如發(fā)送時規(guī)定為奇校驗時，若收到的字符及校驗位中“1”的數(shù)目為奇數(shù)，則認為傳輸正確；否則，認為傳輸錯誤。教師站這里1、奇偶校驗例如采用偶校驗方法傳送一個字節(jié)01100001，發(fā)送端在字節(jié)最高位后添加校驗位1，使帶校驗位數(shù)據(jù)中1的個數(shù)為偶數(shù)，即101100001。接收端收到該數(shù)據(jù)后，同樣檢查數(shù)據(jù)中1的個數(shù)，若為偶數(shù)，認為數(shù)據(jù)正確，將01100001取走；若為奇數(shù)，表明有傳輸錯誤，采取進一步措施。

不難發(fā)現(xiàn)，奇偶校驗只能檢測出單個信息位出錯而不能確定差錯位置，因此這種校驗方式檢錯能力低。教師站這里2、循環(huán)冗余校驗(CRC)采用循環(huán)冗余校驗時，發(fā)送端發(fā)送的信息由基本信息位與校驗冗余位兩部分組成。發(fā)送端在發(fā)送基本信息位的同時，發(fā)送端的CRC校驗位生成器自動生成CRC校驗位（由基本信息除以所謂生成多項式而得），一旦基本信息位發(fā)送完，就將CRC校驗位緊隨其后發(fā)送。接收端用接收到的基本信息及校驗位除以同一多項式，如果這種除法的余數(shù)為0，即能被除盡，則認為傳輸正確；否則認為傳輸錯誤。

與奇偶校驗不同，循環(huán)冗余校驗是一個數(shù)據(jù)塊校驗一次。在同步串行通信中，幾乎都采用循環(huán)冗余校驗。例如對磁盤信息讀/寫的校驗等。二、糾正錯誤1、基本思路在發(fā)送端被傳送的信息碼序列的基礎上，按照一定的規(guī)則加入若干“監(jiān)督碼元”后進行傳輸，這些加入的碼元與原來的信息碼序列之間存在著某種確定的約束關系。

信息碼+監(jiān)督碼=碼組，稱差錯控制編碼或糾錯編碼或信道編碼（加的監(jiān)督碼越多，差錯控制能力越強）二、糾正錯誤2、差錯控制方法利用差錯控制編碼來控制傳輸系統(tǒng)的傳輸差錯的方法稱做差錯控制方法。差錯控制編碼按照能發(fā)現(xiàn)錯誤和能糾正錯誤分為檢錯碼、糾錯碼兩類。檢錯碼只能發(fā)現(xiàn)錯誤，而不能糾正錯誤。糾錯碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能自動糾正錯誤。教師站這里二、糾正錯誤3、差錯控制方法分類在數(shù)據(jù)通信中，利用差錯控制編碼進行系統(tǒng)傳輸?shù)牟铄e控制的基本工作方式可分成四類：自動請求重發(fā)（ARQ）方式前向糾錯（FEC）方式混合糾錯（HEC）方式信息反饋（IRQ）方式教師站這里二、糾正錯誤（1）自動請求重發(fā)（ARQ,AutomaticRepeatRequest）①思路這種差錯控制方式在發(fā)送端對數(shù)據(jù)序列進行分組編碼，加入一定多余碼元使之具有一定的檢錯能力，成為能夠發(fā)現(xiàn)錯誤的碼組。接收端收到碼組后，按一定規(guī)則對其進行有無錯誤的判別，并把判決結果（應答信號）通過反向信道送回發(fā)送端。如有錯誤，發(fā)送端把前面發(fā)出的信息重新傳送一次，直到接收端認為已正確接收到信息為止。二、糾正錯誤（1）自動請求重發(fā)②重發(fā)方式：通常有3種形式：停止等候重發(fā)返回重發(fā)選擇重發(fā)③特點

編碼效率比較高，對信道的適應能力強；

重發(fā)導致信道的有效利用率較低，通信的

實時性較差；

譯碼設備較簡單④應用

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)教師站這里二、糾正錯誤（2）前向糾錯（FEC，F(xiàn)orwordErrorCorrection）①思路

前向糾錯系統(tǒng)中，發(fā)送端的信道編碼器將輸入數(shù)據(jù)序列變換成能夠糾正錯誤的碼，接收端的譯碼器根據(jù)編碼規(guī)律檢驗出錯誤的位置并自動糾正。教師站這里二、糾正錯誤②特點

無需重發(fā)，實時性好;

編碼效率較低，譯碼設備比較復雜;

若錯誤超出糾錯碼糾錯能力,只好將其拋棄;③應用

移動通信系統(tǒng)（2）前向糾錯（FEC，F(xiàn)orwordErrorCorrection）教師站這里二、糾正錯誤（3）混合糾錯檢錯(HEC，HybridErrorCorrection)①思路

混合糾錯檢錯方式是前向糾錯方式和檢錯重發(fā)方式的結合。在這種系統(tǒng)中，發(fā)送端發(fā)出同時具有檢錯和糾錯能力的碼，接收端收到碼后，檢查錯誤情況，如果錯誤少于糾錯能力，則自行糾正；如果干擾嚴重，錯誤很多，超出糾正能力，但能檢測出來，則經(jīng)反向信道要求發(fā)端重發(fā)。教師站這里②特點

集合了ARQ和FEC的優(yōu)點，在保證系統(tǒng)較高的有效性的同時,大幅度提高了整個系統(tǒng)的可靠性③應用

移動通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)二、糾正錯誤（3）混合糾錯檢錯(HEC，HybridErrorCorrection)教師站這里二、糾正錯誤（4）信息反饋

（IRQ,InformationRepeatRequest）①思路

接收端把收到的數(shù)據(jù)序列全部由反向信道送回發(fā)端，發(fā)端比較發(fā)送的數(shù)據(jù)序列與送回的數(shù)據(jù)序列，從而發(fā)現(xiàn)是否有錯誤，并把認為錯誤的數(shù)據(jù)序列的原數(shù)據(jù)再次傳送，直到發(fā)端沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止。教師站這里二、糾正錯誤（4）信息