Fejlkontrol er et sæt metoder til at opdage og rette fejl i data under deres optagelse og afspilning eller transmission over kommunikationslinjer.
Dataintegritetskontrol og fejlkorrektion er vigtige opgaver på mange niveauer af arbejdet med information (især de fysiske , kanal- , transportlag i OSI-netværksmodellen ) på grund af det faktum, at der uundgåeligt opstår fejl i processen med lagring af data og transmission af information over kommunikationsnetværk. Forskellige anvendelsesområder for fejlkontrol dikterer forskellige krav til de anvendte strategier og koder.
I kommunikationssystemer er flere strategier til håndtering af fejl mulige:
Ved fejlkontrol anvendes som udgangspunkt fejlkorrigerende kodning - indkodning af data ved skrivning eller transmission og afkodning ved læsning eller modtagelse ved hjælp af korrigerende koder , som giver dig mulighed for at opdage og eventuelt rette fejl i dataene. Fejlkorrigerende kodningsalgoritmer i forskellige applikationer kan implementeres både i software og hardware.
Den moderne udvikling af korrektionskoder er blevet krediteret Richard Hamming siden 1947 [1] . En beskrivelse af Hamming-koden dukkede op i Claude Shannons papir " Matematical Theory of Communication " [2] og blev opsummeret af Marcel Golay [3] .
Forward error correction (også forward error correction , eng. Forward error correction, FEC ) er en støjkorrigerende kodnings- og afkodningsteknik, der giver dig mulighed for at rette fejl ved hjælp af den præemptive metode. Det bruges til at rette fejl og fejl under datatransmission ved at transmittere redundant serviceinformation, på grundlag af hvilke det originale indhold kan gendannes. I praksis er det meget udbredt i datatransmissionsnetværk , telekommunikationsteknologier. Fremadrettede fejlkorrektionskoder kræver, at der indføres mere redundans i de transmitterede data end koder, der kun registrerer fejl.
For eksempel, i satellit-tv , når der sendes et digitalt signal fra FEC 7/8, transmitteres otte bits information: 7 bits nyttig information og 1 kontrolbit [4] ; i DVB-S bruges kun 5 typer: 1/2, 2/3, 3/4 (mest populær), 5/6 og 7/8. Alt andet lige kan det hævdes, at jo lavere FEC-værdien er, jo færre pakker tillades at gå tabt, og derfor jo højere er den påkrævede signalkvalitet.
Fremadrettet fejlkorrektionsteknik er meget udbredt i forskellige lagerenheder - harddiske, flashhukommelse, RAM. Specielt serverapplikationer bruger ECC-hukommelse - RAM, der kan genkende og rette spontant opståede fejl.
Automatic Repeat Request ( ARQ ) -systemer er baseret på fejldetektionsteknologi . Følgende automatiske forespørgselsmetoder er almindelige:
Ideen med en stop -and -wait ARQ er, at senderen venter på, at modtageren anerkender den vellykkede modtagelse af den forrige datablok, før den begynder at sende den næste. Hvis datablokken blev modtaget ved en fejl, sender modtageren en negativ bekræftelse (NAK), og senderen gentager transmissionen af blokken. Denne metode er velegnet til en halv-dupleks kommunikationskanal. Dens ulempe er lav hastighed på grund af den høje ventetid.
Den kontinuerlige ARQ med tilbagetrækningsmetode kræver et fuld duplex- link. Datatransmission fra sender til modtager udføres samtidigt. I tilfælde af en fejl genoptages transmissionen begyndende med fejlblokken (dvs. fejlblokken og alle efterfølgende transmitteres).
Ved brug af den kontinuerlige ARQ med selektiv gentagelsesmetode transmitteres kun fejlagtigt modtagne datablokke.
Den del af informationsteorien, der studerer spørgsmålet om optimering af datatransmission over et netværk ved hjælp af teknikker til at ændre datapakker på mellemliggende knudepunkter, kaldes netværkskodning . For at forklare principperne for netværkskodning, brug eksemplet med et sommerfuglenetværk, foreslået i det første arbejde om netværkskodning "Netværksinformationsflow" [5] . I modsætning til statisk netværkskodning, når modtageren kender alle de manipulationer, der udføres med pakken, overvejes spørgsmålet om tilfældig netværkskodning også, når denne information er ukendt. Forfatterskabet til de første værker om dette emne tilhører Kötter, Krzyszang og Silva [6] . Denne tilgang kaldes også netværkskodning med tilfældige koefficienter - når koefficienterne under hvilke de indledende pakker transmitteret af kilden vil blive inkluderet i de resulterende pakker modtaget af modtageren, med ukendte koefficienter, der kan afhænge af den aktuelle netværksstruktur og endda af tilfældig beslutninger truffet på mellemliggende knudepunkter. Til ikke-tilfældig netværkskodning kan standard anti-jamming og anti-aliasing-teknikker, der bruges til simpel transmission af information over et netværk, bruges.
Ved transmission af information over en kommunikationskanal afhænger fejlsandsynligheden af signal-støj-forholdet ved demodulatorindgangen, og ved et konstant støjniveau er sendereffekten således af afgørende betydning. I satellit- og mobilsystemer såvel som andre former for kommunikation er spørgsmålet om energibesparelser akut. Derudover tillader tekniske begrænsninger i visse kommunikationssystemer (for eksempel telefon) ikke en ubegrænset stigning i signalstyrken.
Da fejlkorrigerende kodning giver mulighed for fejlkorrektion, kan dens anvendelse reducere sendereffekten og forlade informationshastigheden uændret. Energiforstærkningen er defineret som forskellen mellem s/n-forholdene i nærvær og fravær af kodning.