淺談計算機網絡通信中實時差錯控制技術

李志云

【摘 要】本文首先在對于計算機網絡通信中實時差錯控制技術的差錯控制方式以及常用差錯檢測方法進行分析介紹的情況下，通過結合實時差錯控制技術的差錯查找方式原理，在對于RS糾錯碼編碼與解碼分析的基礎上，進行FEC以及FEC/ARQ兩種實時差錯控制系統的模擬實現與應用分析，以實現對于實時差錯控制技術中的差錯檢測方法優劣性的對比和系統技術性能質量的評價。

【關鍵詞】計算機網絡通信；實時差錯控制；控制方式；分類；編碼方式

【中圖分類號】TN929.5【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0087-02

在當前的信息化時代中，人們對網絡所表現出的依賴性越來越明顯，已經習慣了通過網絡來獲取所需要的信息，而人們在獲取相關信息的過程中，通過網絡進行的數據交換為了保證其的準確傳輸，差錯控制技術由此就出現了，即就是以編碼的方式來完成對數據傳輸過程中和出現的差錯進行檢查和糾正。通過實時差錯控制技術可以有效避免數據在傳輸的過程中出現一系列的問題，比如丟失、數據流阻塞等，由此可見實時差錯控制技術的是非常重要的，對于計算機網絡通信安全的保證有著重要的作用和意義。

1、實時差錯控制技術分析

1.1 實時差錯控制技術的差錯控制方式分析

在計算機網絡通信應用中，實時差錯控制技術中的差錯控制主要是為了對于計算機網絡通信過程中產生的差錯進行糾正，以實現對于通信丟失數據的恢復，從對于網絡通信的可靠性進行保障。

第一種是前向糾錯（FEC），該種方法作為一種較為常見的方法，在傳輸時若使用這種方法，接受者無需反饋可直接通過譯碼器實現對傳輸中所出現錯誤的糾正。

第二種是重傳反饋（ARQ），該種方式和前向糾錯相比最大的區別就是其具有反饋機制，而傳輸的過程數據編碼是由發送端來完成的，接收端在接收到編碼數據之后發現錯誤的數據時向發送端反饋結果，發送端在收到由接收端發送的反饋結果之后將會決定是否重新發送數據。

第三種是混合糾錯（FEC/ARQ），該種方法是將前兩種方法結合在一起使用的方法，糾錯工作是根據數據出現錯誤的具體情況來決定錯誤由誰來糾正，若接收端具有自行糾正錯誤的能力就由其獨自進行，若數據在傳輸中出現的錯誤過多接收端無法自行處理錯誤，就會將結果反饋給發送端由其重新發送數據。

第四種是信息反饋，該種方式作為一種傳統的方式，由于落后使用率低，隨著其他差錯控制技術的發展已經逐漸淘汰。

1.2 常用的差錯檢測方法分析

目前常用的差錯檢測方法有奇偶校驗、CRC校驗以及校驗和校驗。

其中，奇偶檢驗作為最常用的檢測碼，通過將校驗信息附加在傳輸數據的后面，若附加碼字中“1”的數量為偶數個則為偶校驗，反之為奇校驗。如果碼字中出現錯誤為奇數個的情況下是很容易被檢查出來的，但是不具有定位的功能。

CRC校驗具有超前的檢錯能力，所以得到和十分廣泛的應用，該種檢錯方法屬于分塊檢驗，編碼中會根據數據的長度進而生成相應長度的檢驗碼，然后將檢驗碼和原來的信息異同發給接受端，假如數的長度為X，所生成校驗碼的長度為Y，那么整個數據的長度就位X+Y，當前CRC32應用的較為廣泛。

校驗和校驗是求數據和之后并將其最為校驗碼發送給接收端，該種方法非常簡單，校驗和中會有不同數據塊相同的情況存在，因此是無法保證所傳輸數據的準確性的，若對數據準確性要求較高就無法使用，否則就可以使用。

2、基于差錯檢測方法的RS糾錯碼分析

在計算機網絡通信過程中，通信差錯多是隨機差錯與突發差錯兩種差錯同時并存發生，因此，進行計算機網絡通信的差錯控制，只采用單一糾正碼進行差錯的糾正與控制，并不能取得較為良好的計算機網絡通信差錯糾正與控制效果。RS糾錯碼就是一種能夠對于計算機網絡通信中的兩種差錯進行同時糾正控制實現的一種應用最為廣泛的差錯檢測控制糾錯碼，在計算機網絡通信差錯糾正與控制應用中，具有較好的糾錯控制能力和效果。

通常情況下，計算機網絡通信差錯控制應用的RS糾錯碼是一種二進制的線性塊編碼，屬于BCH碼的一個重要子類。此外，RS糾錯碼的碼長通常為n=q-1，而RS糾錯碼的監督元則可以用n-k=2t進行表示，RS糾錯碼的最小距離do則可以用2t+1進行表示。在計算機通信應用中，使用MS多項式進行構造的RS糾錯碼是一種非系統碼，而使用BCH碼構造方法進行構造的RS糾錯碼，則是一種系統碼。

3、實時差錯控制系統的模擬實現與分析

在計算機網絡通信的實際應用中，比較常見的計算機網絡通信丟包信道模型主要有Gilbert信道模型和Brernoulli信道模型、一般Markov信道模型、擴展Gilbert信道模型。下文將應用Gilbert信道模型，通過進行計算機網絡通信的丟包信道的模擬實現，并利用RS糾錯碼的編碼和解碼糾錯控制方法，實現以FEC差錯控制系統和FEC/ARQ差錯控制系統的計算機網絡通信實時差錯控制分析。

首先，使用Gilbert信道模型進行的丟包信道模擬實現過程如下：①進行信道狀態以及丟失數據包率的初始化實現；②對于丟包信道模型中的clp以及ulp的參數值進行定義，同時根據相關計算公式對于glp的參數值進行計算求得；③進行要求范圍內的隨機丟包率的生成；④進行當前丟包信道狀態的判斷，并根據判斷結果進行執行選擇；⑤對于丟失數據包率進行判斷，并根據判斷結果進行執行命令選擇。其次，在計算機網絡通信中，實時差錯控制系統在進行包交換網絡傳輸層以及應用層工作運行中，通信傳輸的數據單元就是數據包，對于這些數據包的通信傳輸與應用實現，通過RS糾錯碼根據實時差錯控制技術的差錯檢測與查找依據，在對于通信傳輸的數據包進行編碼、解碼等操作控制下，實現對于丟失數據包的恢復實現。如下圖1所示，分別為基于上述模擬模型的FEC差錯控制系統和FEC/ARQ差錯控制系統框架結構示意圖。

（2）FEC/ARQ差錯控制系統框架示意圖圖1 實時差錯控制系統結構示意圖

根據上述對于計算機網絡通信中實時差錯控制系統的模擬實現，并通過具體的實驗分析，由實驗分析結果可以看出，在通信實驗中，進行適當的RS糾錯碼參數選擇設置，對于實時差錯控制系統中的通信差錯控制性能有一定的提高作用，能夠有效的降低計算機網絡通信中實時差錯控制的計算復雜性，具有比較突出的編解碼效率，對于通信數據的延時問題有很好的避免和改善。并且FEC/ARQ技術方式，對于通信傳輸中丟失數據包的恢復具有突出優勢，能夠完全實現丟失數據包的恢復；而FEC技術方式則可以有效的降低通信中的丟包率，但FEC/ARQ技術方式比FEC技術方式的通信數據引入延遲率大。

4、結束語

綜上所述，當今人們對計算機網絡的依賴性越來越高，為了確保計算機網絡通信的實時準確，實時差錯控制系統所起到的作用是非常重要的，我們應根據實際情況，設計出適合的差錯控制系統，滿足使用者的要求。

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