第4章 差错控制技术
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。
HARQ技术简介
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差错控制技术简介
差错控制编码的种类有很多，大体上分为2种： 检错码和纠错码。
检错码是在接收端根据监督关系进行检查，并发 现错误。纠错码是在接收端除发现错误外，还能进 行自动纠正错误。
常见的检错码：恒比码、奇偶校验码， CRC码。在纠错码中应用最广泛的是代数码， 它包括线性分组码、循环码、BCH码。
以上分析说明：HARQ和FEC更适 图3 ARQ 、FEC、type-I HARQ的吞吐量对比
应无线信道多径衰落的情况。在信道
状态较好的状态下，三者的吞吐量性
能差别不大。
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特点：
第一类HARQ在接收端不进行任何合 并，每次收到的数据包直接译码。这 种方法信令开销小，解码简单。对传 错的数据帧只是单纯的丢弃，没能充 分利用其中的有用信息。
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HARQ定义及过程
第二类HARQ：
又称为完全增量冗余（IR）的重传机制。这种机制下，错误的数据 包不会被丢弃，而是在接收端先缓存起来，与重传的数据包进行合 并之后再进行解码。
相比第一类HARQ，实现第二类HARQ需要更多的存储器，结构 复杂，但对于吞吐量的改善明显。
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HARQ定义及过程
第三类HARQ： 是完全增量冗余重传机制(IR)的改进。在该机制中，每次的重传 是可以自行解码的，这一点与第二类HARQ不同。对于每次发送 的数据包采用互不删除方式，各个数据包既可以单独译码，也可 以合成一个具有更大冗余信息的编码包进行合并译码。
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差错控制技术简介
FEC（前向纠错）
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）。
《计算机网络技术及应用(第二版)》第4章__数据链路层
码多项式的运算： 二进制码多项式的加减运算：
二进制码多项式的加减运算实际上是逻辑上的 异或运算。 循环码的性质：在循环码中，n-k次码多项式 有一个而且仅有一个，称这个多项式为生成多 项式G（X）。在循环码中，所有的码多项式能 被生成多项式G（X）整除。
（1）编码方法
由信息码元和监督码元一起构成循环码，首先 把信息序列分为等长的k位序列段，每一个信 息段附加r位监督码元，构成长度为n=k+r的循 环码。循环码用（n,k）表示。它可以用一个n1次多项式来表示。n位循环码的格式如图4-2 所示：
（2）举例分析
例4.2 如信息码元为1101，生成多项式 G（X）= X+ X+1，编一个（7，4）循 环码。 A（X）=1101 向左移3位的1101000 除 1011的余数为1，则余数多项式R（X） =001。 在做除法过程中，被除数减除数是做逻 辑运算。
例4.3 某一个数据通信系统采用CRC校验方式， 其中：生成多项式G(X)= X4+X+1, 发送端要 发送的信息序列为10110，求：（1）校验码及 校验码多项式；（2）发送端经过循环冗余编 码后要发送的比特序列； 解：生成多项式为G(X)= X4+X+1，生成多项 式的比特序列是：10011，为4阶，所以将发送 端要发送的信息序列10110左移四位，得到 XRD（X）为：101100000
4.2.3差错控制方式
差错控制编码一类是检错码（如奇偶校验）、另一类 是纠错码。根据检错码和纠错码的结构的不同形成了 不同的差错控制方式 （1）利用检错码 （2）利用纠错码 在数据通信过程中,利用差错控制编码进行系统传输的 差错控制的基本工作方式分成四类：自动请求重发 （ARQ ，Automatic Repeat Request），前向纠错 (FEC，Forword ErrorCorrection)，混合纠错（HEC， Hybrid Error correction），信息反馈（IRQ， Information Repeat Request）
计算机信息及网络安全实教程第4章 网络通信协议技术
2．网络协议的三要素
这些为进行网络数据交换而建立的规则、标准或约定 就称为网络协议。一个计算机网络协议由三个要素组 成：
（1）语义。涉及用于协调与差错处理的控制信息。 相当于人说话“讲什么”。
（2）语法。涉及数据及控制信息的格式、编码及信 号电平等。相当于人说话“如何讲”。
（3）定时。涉及速度匹配和排序等。相当于人说话 “讲话次序”。
Cable MSOs，它开发的有线电视系统标准包括DOCSIS 和 Packet Cable，即有线 电视的互联网服务、分组有线电视相关的标准。 （3）ETSI。欧洲通信标准局。 （4）IANA。互联网IP地址和传输层端口号分配的权威机构，包括传输层TCP的公 认端口号等。 （5）IEEE。美国电信工程师协会，制定了各种局域网数据链路层协议，包括： Ethernet, Token Ring, IEEE 802.11等。 (6) IETF。互联网工程任务组，它发布互联网的推荐协议标准 RFC 文件，以及 Internet Draft文件。 （7）ISO。国际标准化组织，它开发的著名的 OSI Model 以及 ISO Protocol Family。 （8）ITU。国际电信联盟，它的前身是 CCITT，它制定的协议包括IP电话协议 VOIP 以及 X.25, SS7, ASN.1等。
存在，信道噪声所造成的后果是使得接收到的数据和所发出的数据不一致，即造成传输差错， 或简称差错。 （2）差错的产生。通信信道的噪声分为热噪声和冲击噪声两种。由这两种噪声分别产生两种类 型的差错，随机差错和突发差错。热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的，它的特点是： 时刻存在，幅度较小且强度与频率无关，但频谱很宽，是一类随机噪声。由热噪声引起的差错 称随机差错。此类差错的特点是：差错是孤立的，在计算机网络应用中是极个别的。与热噪声 相比，冲击噪声幅度较大，是引起传输差错的主要原因。冲击噪声的持续时间要比数据传输中 的每比特发送时间要长，因而冲击噪声会引起相邻多个数据位出错。冲击噪声引起的传输差错 称为突发差错。常见的突发错是由冲击噪声（如电源开关的跳火、外界强电磁场的变换等）引 起，它的特点是：差错呈突发状，影响一批连续的比特位（突发长度）。计算机网络工程中的 差错主要是突发差错。通信过程中产生的传输差错，是由随机差错和突发差错共同构成的。 （3）差错控制。差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错，将差错限制在尽可能小的 允许范围内。检错码，码字只有检错的功能，接收方只能判断数据块有错，但不能确切知道错 误的位置，从而也不能纠正错误。纠错码，码字具有一定的纠错功能，接收方不仅能检出错， 还知道错在什么地方，这时只需将数据位取反即能获得正确的数据。差错检测是通过差错控制 编码来实现的；而差错纠正是通过差错控制方法来实现的。
移动通信中的差错控制技术
移动通信中的差错控制技术1.1 五代通信技术成为重点。
现阶段，移动通信技术发展要围绕网络化、数字化、信息化等主要方向，为用户提供更为便捷和高效的综合性通信服务。
五代（5G）通信系统，早已经成为当前通信技术研发和未来应用重点。
作为新一代的通信系统，5G 符合移动通信发展的整体需要，顺应了移动通信技术的发展规律，与第四代技术相比较，五代技术在用户体验、传输稳定性、系统安全和覆盖率方面具有明显的技术优势。
相对于过往的移动通信技术，5G 能够将移动通信技术与其他通信技术结合起来，进而构建成为一套更为科技化和信息化的网络。
总的来看，五代移动通信技术的持续应用价值要高于过往的技术。
1.2 移动通信技术发展特征1.2.1 频谱具有高利用率。
在新的移动通信技术支持下，高频段的频谱资源将得到更为广泛的有效应用。
现阶段，受限于科技水平条件问题，受高频段无线电波穿透能力的直接影响，高频段频谱资源的整体利用效率和水平并不理想。
随着技术的创新，有线与无线宽带技术更为有效融合，新一代移动通信技术其频谱将具备更强的可利用性。
1.2.2 通信系统性能得到明显提升。
在新的移动通信技术发展过程中，突出了综合性组网。
以五代通信技术为例，其重点集合了多点、多天线、多用户、多小区相互协作、相互组网，进而能够明显提升通信系统的性能。
1.2.3 设计理念持续创新。
在移动通信的主要业务当中，占据业务主导地位的是室内通信业务。
移动通信技术发展要围绕这一方向，着重做好室内无线网络覆盖及业务支撑，逐渐转变设计理念，创新技术规划和设计。
1.2.4 综合成本降低。
5G 移动通信技术在配置设计方面更具优势，网络资源能够得到更为科学和有效的配置，进而使运营商能够结合流量情况进行实时的有效调整，降低能耗和运营成本，提升移动通信的性价比。
2、差错控制技术在移动通信网络中的应用2.1 在移动通信网络中的应用。
移动通信中的差错控制技术主要包括前向纠错技术和自动重传请求 (ARQ) 技术。
网络基础 差错控制技术
网络基础 差错控制技术差错控制是指在数据通信过程中要能发现（检测）差错，并采取措施纠正，把差错限制在所允许的尽可能小的范围内的技术和方法。
差错控制除选用高可靠性的设备和传输媒介及相应的辅助措施外，在软件方面首先要进行差错控制编码。
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 （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10-4~10-6之间，对于大多数通信系统，PO 在10-5~10-9之间，而计算机之间的数据传输则要求误码率低于10-9。
2．差错控制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”。
● 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。
差错控制示意图如图3-29所示。
图3-29 差错控制● 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。
在差错控制示意图中，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。
差错控制技术(海明码和CRC)
VS
机遇
随着5G、6G等新一代通信技术的发展， 差错控制技术将迎来更多的应用场景和市 场需求。
差错控制技术在通信领域的应用前景
无线通信
差错控制技术是无线通信系统中的重要组成部分，对于保障数据 传输的可靠性和稳定性具有重要作用。
有线通信
在有线通信领域，差错控制技术同样具有广泛的应用前景，如光纤 通信、宽带接入等。
03
CRC原理及实现
CRC的原理
循环冗余校验（CRC）是一种利 用数据传输中的冗余信息进行错 误检测和纠正的差错控制技术。
CRC的基本思想是利用多项式编 码理论，通过一个生成多项式对 数据进行处理，使得数据的冗余 信息以某种规律分布在数据中， 从而在接收端通过同样的多项式 对接收数据进行校验，判断数据 是否出错。
02
海明码原理及实现
海明码的原理
海明码是一种线性纠错码，通过在数据位之间 添加冗余校验位，实现错误检测和纠正。
海明码基于奇偶校验原理，通过将数据位和校 验位进行奇偶校验，检测出错误的位置。
海明码可以分为奇偶校验码和循环冗余校验码 （CRC），其中奇偶校验码又可以分为水平奇 偶校验、法进 行运算，将待校验的数据左移若 干位后与生成多项式进行模2除法 运算，得到余数即为CRC校验码。
CRC的编码过程
01
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发送端将数据左移k位（ k为生成多项式的位数） ，相当于在数据后面添
加k个0。
将移位后的数据除以生 成多项式，得到余数即
为CRC校验码。
将余数附加在原始数据 后面，一起发送到接收
智能化
01
利用人工智能和机器学习技术，实现差错控制系统的自适应和
自优化，提高差错控制性能。
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。
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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。
计算机网络技术基础复习资料
计算机网络技术基础复习资料第一章计算机网络基本概念1、什么是计算机网络？答：计算机网络是利用通信设备和通信线路将分布在不同地点、功能独立的多个计算机系统互联起来，有功能完善的网络软件从而实现网络中资源共享和信息传递的系统。
2、计算机网络的功能中最重要的功能是资源共享。
网络资源有三种：硬件、软件、数据。
3、一个计算机网络由通信子网和资源子网构成。
4、通信子网：由网络节点和通信链路组成，承担计算机网络中数据传输、交换、加工和变换等通信处理工作。
5、资源子网：提供资源的计算机和申请资源的终端共同构成。
6、计算机网络的发展分为哪三个阶段？答：第一阶段：面向终端的单级计算机网络；第二阶段：计算机对计算机的网络；第三阶段：网际网阶段；第四阶段：开放式网格化计算机网络；7、计算机网络拓扑类型有哪些，各有什么特点？答：计算机网络的拓扑结构有：星型、树型、网状型、环型、总线型和无线型；星型：由一个根结点和若干个叶节点构成，结构简单、易于实现和便于管理，缺点：一旦中心结点出现故障就会造成全网瘫痪。
树型：只有一个根节点，其他节点有且只有一个父节点；缺点：不能在相邻或同层节点之间进行传递数据。
网状型：至少有一个以上的根节点，至少有一个以上的父节点；优点：一条线路发生故障不会影响正常通信；缺点：构造复杂，不便于维护。
环型：所有节点通过通信线路连成了一个环，每个节点有且只有一个父节点和子节点，不存在根节点；优点：每个站点所获得的时间是相等的，比较公平；缺点：有一个节点发生故障其它节点就不能通信。
总线型：总线型结构是只有叶节点没有根节点的拓扑类型，优点：结构简单，易于实现，易于扩展和可靠性好；缺点：每个站点数据的发出是“随机竞争型”的，最大等待时间不确定。
无线型：优点：不需好通信线路，节约成本；缺点：抗干扰能力差，不适合远距离传输。
8、计算机网络按照地理分布范围的大小分为：局域网，城域网，广域网三类。
根据传输技术分为广播式网络和点到点网络。
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捎带第一个未收到的帧序号， 捎带第一个未收到的帧序号，而不是最后 一个已收到的帧序号 若帧序号0~7，一次连续发8帧： 帧序号 ，一次连续发 帧 发送方发送帧 0 ~ 7； 发送方发送帧 ； 的帧的确认被捎带回发送方； 序号为 7 的帧的确认被捎带回发送方； 个帧， 发送方发送另外 8 个帧，序号为 0 ~ 7； ； 的捎带确认返回。 另一个对帧 7 的捎带确认返回。 个帧成功了还是丢失了？ 第二次发送的 8 个帧成功了还是丢失了？
第4章 差错控制技术
物理链路与数据链路
物理链路 (link，链路) 是指相邻两结点之间无源 的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。 当两台计算机通信时，其通路是由多条链路串接 构成的，这说明一条链路只是一条通路的一个组 成部分。 数据链路(datalink，逻辑链路) 由物理线路以及实 现通信协议的硬件和软件组成的。数据链路层协议 (即链路控制规程)是在不太可靠的物理链路上实现 可靠的数据传输所必不可少的。 现在最常用的方法是使用适配器(即网卡)来实现 这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都具有数据链路层和物理层这两层 的功能。
差错评估
与传输帧的差错有关的概率： 与传输帧的差错有关的概率： Pb：单个比特差错的概率，也称为比特差错率。 ：单个比特差错的概率，也称为比特差错率。 P0：无比特差错的帧到达的概率。 ：无比特差错的帧到达的概率。 P1：具有一个或多个没有检测到的比特差错的 ： 帧到达的概率。 帧到达的概率。 P2：具有一个或多个检测到的比特差错，并且 ：具有一个或多个检测到的比特差错， 没有未被检测到的比特差错的帧到达的概率。 没有未被检测到的比特差错的帧到达的概率。 N为以比特为单位的帧长。 为以比特为单位的帧长。 为以比特为单位的帧长
差错检测原理
4-2 差错检测技术
以数据链路层的帧为例，除标志位以外的 以数据链路层的帧为例， 所有比特都参与检测，检错码紧跟其后。 所有比特都参与检测，检错码紧跟其后。 检错技术： 检错技术： 奇偶校验； 奇偶校验； 循环冗余检验； 循环冗余检验； UUCP检验和； 检验和； 检验和 算术检验和。 算术检验和。
4-2-1 奇偶校验 在数据后填加一个奇偶位（ 在数据后填加一个奇偶位（parity bit） ） 使用偶校验（ 的个数为偶数） 例：使用偶校验（“1”的个数为偶数） 的个数为偶数 10110101 ——> 101101011 10110001 ——> 101100010 奇偶校验可以用来检查单个错误。 奇偶校验可以用来检查单个错误。
2、选择重传（selective repeat） 、选择重传（ ） 接收窗口大于1， 接收窗口大于 ，先暂存出错帧的后继 帧； 只重传坏帧； 只重传坏帧； 对最高序号的帧进行确认； 对最高序号的帧进行确认； 接收窗口较大时，需较大缓冲区。 接收窗口较大时，需较大缓冲区。 Fig. 15(b)
4-3-4 序号 序号是每一个数据块的“身份证” 序号是每一个数据块的“身份证”，因此 要防止序号重复： 要防止序号重复： 一次发送的数据块数目< 序号个数 一次发送的数据块数目 例： 使用滑动窗口技术， 位序号 位序号， 使用滑动窗口技术，3位序号，发送窗 口大小为7 口大小为 捎带确认
一个简单的例子
多项式
M = 110011，我们将其写为 ，我们将其写为M(X) = X 5 + X 4 + X+1 P = 11001时，有P(X) = X 4 + X 3 + 1。 时 。 有三个P(X)的版本被广泛应用： 的版本被广泛应用： 有三个 的版本被广泛应用
CRC-16 = X 16 + X 15 + X 2 + 1 CRC-CCITT = X 16 + X 12 + X 5 + 1 CRC-32 = X 32 + X 26 + X 23 + X 22 + X 16 + X 12 + X 11 + X 10 + X 8 + X 7 + X 5 + X 4 + X 2 + X + 1
4-2-2 循环冗余检验 循环冗余检验(CRC)
循环冗余检验是一种最常用的、 循环冗余检验是一种最常用的、也是最有效的 差错检测编码。 差错检测编码。 给定一个k 的比特块 发送器会生成一个n 的比特块， 给定一个 bit的比特块，发送器会生成一个 bit 的比特序列，称为帧检Байду номын сангаас序列(FCS)， 的比特序列，称为帧检验序列(FCS)，这个比特序 列要使最后得到的具体(k 列要使最后得到的具体 + n)bit的帧可以被一些 的帧可以被一些 预定的数值整除。 预定的数值整除。 接收器用同样的数值对接收到的帧进行除法运 若其结果没有余数，则认为没有差错。 算，若其结果没有余数，则认为没有差错。
数据链路控制(1) 数据链路控制
为了理解数据链路控制的必要性，我们针对两个直 为了理解数据链路控制的必要性， 接相连的发送站和接收站之间的高效率的数据通 信，在下面列出一些要求和目标 ： 帧同步：数据以数据块的形式发送， 帧同步：数据以数据块的形式发送，这些数据块 简称为帧。每个帧的开始和结束必须可以辨别。 简称为帧。每个帧的开始和结束必须可以辨别。 流量控制： 流量控制：发送站点发送帧的速度不得超出接收 站点接纳这些帧的速度。 站点接纳这些帧的速度。 差错控制： 差错控制：由传输系统引起的比特差错必须被校 正。
4-1 差错控制概述
差错控制就是将网络中信息传输的错误纠 差错控制就是将网络中信息传输的错误纠 正，并将错误限制在最小限度 所谓“信息”在不同的层次有不同的称谓： 所谓“信息”在不同的层次有不同的称谓： 比特bit——物理层，有各种编码形式； 物理层， 比特 物理层 有各种编码形式； 数据链路层， 帧frame——数据链路层，有多种帧格 数据链路层 式； 分组packet——网络层； 网络层； 分组 网络层 报文message——运输层及以上。 运输层及以上。 报文 运输层及以上
4-3 差错控制技术
仅用循环冗余检验CRC差错检测技术只能 做到无差错接受(accept)。 “无差错接受”是指：“凡是接受的帧(即 不包括丢弃的帧)，我们都能以非常接近于 1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生 差错”。这也就是说：“凡是接收端数据 链路层接受的帧都没有传输差错”(有差错 的帧就丢弃而不接受)。 要做到“可靠传输”(即发送什么就收到什 么)就必须再加上确认和重传机制。
信息传输中的差错有多种表现形式： 信息传输中的差错有多种表现形式： 失真Distortion; 失真 丢失Deletion 丢失 重复Duplication 重复 失序Reordering 失序 差错程度的评估：误码率——误码率与信噪比 差错程度的评估：误码率 有着很大的关系 比特差错率BER：在一段时间内，传输错误 比特差错率 ： 的比特占所传输比特总数的比率。 分组丢失率 应用数据单元丢失率
应答携带——数据 数据PDU中携带确认信息， 中携带确认信息， 应答携带 数据 中携带确认信息 也可单帧或积累确认 见书图4-4 见书图 4-3-2 计时器 确定数据PDU、确认 丢失； 确定数据 、确认PDU丢失； 丢失 实现至少是两站的往返时间； 实现至少是两站的往返时间；
4-3-3 重传 回退n帧 回退 帧(Go-back-N) 选择重传(selective repeat) 选择重传 1、回退 帧(Go-back-N) 、回退n帧 接收方从出错帧起丢弃所有后继帧； 接收方从出错帧起丢弃所有后继帧； 接收窗口为1； 接收窗口为 ； 对于出错率较高的信道，浪费带宽。 对于出错率较高的信道，浪费带宽。 Fig. 15(a)
数据链路控制(2) 数据链路控制
寻址：在类似局域网这样的多站点线路上， 寻址：在类似局域网这样的多站点线路上，必 须对传输时涉及的两个站点的身份有所定义。 须对传输时涉及的两个站点的身份有所定义。 在同一链路上既有控制信息，又有数据。 在同一链路上既有控制信息，又有数据。通常 人们不希望为控制信息另外设立一条物理上独 立的通信路径。因此， 立的通信路径。因此，接收器必须能够从传输 的数据中辨认出控制信息 。 链路管理：持续的数据交换的初始化、 链路管理：持续的数据交换的初始化、维护以 及终止等工作需要站点之间大量的协同和合作。 及终止等工作需要站点之间大量的协同和合作。 因而需要具有管理这些交换的过程。 因而需要具有管理这些交换的过程。
P =(1−P ) , 0 b
n
P =1−P 1 0
其中， 是每个帧的比特数目 是每个帧的比特数目。 其中，n是每个帧的比特数目。 用语言来表达就是，一个无比特差错的帧到达的概 用语言来表达就是， 率随单个比特差错概率的增加而减小， 率随单个比特差错概率的增加而减小，这和我们所 预料的一样。同时， 预料的一样。同时，一个无比特差错的帧到达的概 率随帧长度的增加而减小。帧越长， 率随帧长度的增加而减小。帧越长，则这个帧含有 更多的比特， 更多的比特，那么这些比特中出现差错的概率也就 越高。 越高。
物理链路与数据链路的区别
结点 交换机
链 路 控 制 调制 解调器 调制 解调器
结点 交换机
链 路 控 制
链路 数据链路
数据链路层的主要功能
链路管理 数据链路的建立、维持和释放 帧的封装与拆装 发送端帧的封装和接收端帧的拆 装 帧定界 接收方应当从收到的比特流中准确地区分 出一帧的开始和结束的位置 透明传输 任意的比特组合数据均可正确传输 差错检测 通常采用发送端对被传输的比特流后面 附加差错检测码，接收端重新计算检测码，两者进 行比较，判别差错存在与否。
考虑未采取任何差错检测手段的情况， 考虑未采取任何差错检测手段的情况，那么此时检 测到差错的概率P2=0。为了表达其余几项概率，假 测到差错的概率 。为了表达其余几项概率， 设任意比特存在差错的概率(Pb)恒定，且与比特本 恒定， 设任意比特存在差错的概率 恒定 身无关，则可以得到： 身无关，则可以得到：