浅谈计算机网络通信中实时差错控制技术

李志云

【摘 要】本文首先在对于计算机网络通信中实时差错控制技术的差错控制方式以及常用差错检测方法进行分析介绍的情况下，通过结合实时差错控制技术的差错查找方式原理，在对于RS纠错码编码与解码分析的基础上，进行FEC以及FEC/ARQ两种实时差错控制系统的模拟实现与应用分析，以实现对于实时差错控制技术中的差错检测方法优劣性的对比和系统技术性能质量的评价。

【关键词】计算机网络通信；实时差错控制；控制方式；分类；编码方式

【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0087-02

在当前的信息化时代中，人们对网络所表现出的依赖性越来越明显，已经习惯了通过网络来获取所需要的信息，而人们在获取相关信息的过程中，通过网络进行的数据交换为了保证其的准确传输，差错控制技术由此就出现了，即就是以编码的方式来完成对数据传输过程中和出现的差错进行检查和纠正。通过实时差错控制技术可以有效避免数据在传输的过程中出现一系列的问题，比如丢失、数据流阻塞等，由此可见实时差错控制技术的是非常重要的，对于计算机网络通信安全的保证有着重要的作用和意义。

1、实时差错控制技术分析

1.1 实时差错控制技术的差错控制方式分析

在计算机网络通信应用中，实时差错控制技术中的差错控制主要是为了对于计算机网络通信过程中产生的差错进行纠正，以实现对于通信丢失数据的恢复，从对于网络通信的可靠性进行保障。

第一种是前向纠错（FEC），该种方法作为一种较为常见的方法，在传输时若使用这种方法，接受者无需反馈可直接通过译码器实现对传输中所出现错误的纠正。

第二种是重传反馈（ARQ），该种方式和前向纠错相比最大的区别就是其具有反馈机制，而传输的过程数据编码是由发送端来完成的，接收端在接收到编码数据之后发现错误的数据时向发送端反馈结果，发送端在收到由接收端发送的反馈结果之后将会决定是否重新发送数据。

第三种是混合纠错（FEC/ARQ），该种方法是将前两种方法结合在一起使用的方法，纠错工作是根据数据出现错误的具体情况来决定错误由谁来纠正，若接收端具有自行纠正错误的能力就由其独自进行，若数据在传输中出现的错误过多接收端无法自行处理错误，就会将结果反馈给发送端由其重新发送数据。

第四种是信息反馈，该种方式作为一种传统的方式，由于落后使用率低，随着其他差错控制技术的发展已经逐渐淘汰。

1.2 常用的差错检测方法分析

目前常用的差错检测方法有奇偶校验、CRC校验以及校验和校验。

其中，奇偶检验作为最常用的检测码，通过将校验信息附加在传输数据的后面，若附加码字中“1”的数量为偶数个则为偶校验，反之为奇校验。如果码字中出现错误为奇数个的情况下是很容易被检查出来的，但是不具有定位的功能。

CRC校验具有超前的检错能力，所以得到和十分广泛的应用，该种检错方法属于分块检验，编码中会根据数据的长度进而生成相应长度的检验码，然后将检验码和原来的信息异同发给接受端，假如数的长度为X，所生成校验码的长度为Y，那么整个数据的长度就位X+Y，当前CRC32应用的较为广泛。

校验和校验是求数据和之后并将其最为校验码发送给接收端，该种方法非常简单，校验和中会有不同数据块相同的情况存在，因此是无法保证所传输数据的准确性的，若对数据准确性要求较高就无法使用，否则就可以使用。

2、基于差错检测方法的RS纠错码分析

在计算机网络通信过程中，通信差错多是随机差错与突发差错两种差错同时并存发生，因此，进行计算机网络通信的差错控制，只采用单一纠正码进行差错的纠正与控制，并不能取得较为良好的计算机网络通信差错纠正与控制效果。RS纠错码就是一种能够对于计算机网络通信中的两种差错进行同时纠正控制实现的一种应用最为广泛的差错检测控制纠错码，在计算机网络通信差错纠正与控制应用中，具有较好的纠错控制能力和效果。

通常情况下，计算机网络通信差错控制应用的RS纠错码是一种二进制的线性块编码，属于BCH码的一个重要子类。此外，RS纠错码的码长通常为n=q-1，而RS纠错码的监督元则可以用n-k=2t进行表示，RS纠错码的最小距离do则可以用2t+1进行表示。在计算机通信应用中，使用MS多项式进行构造的RS纠错码是一种非系统码，而使用BCH码构造方法进行构造的RS纠错码，则是一种系统码。

3、实时差错控制系统的模拟实现与分析

在计算机网络通信的实际应用中，比较常见的计算机网络通信丢包信道模型主要有Gilbert信道模型和Brernoulli信道模型、一般Markov信道模型、扩展Gilbert信道模型。下文将应用Gilbert信道模型，通过进行计算机网络通信的丢包信道的模拟实现，并利用RS纠错码的编码和解码纠错控制方法，实现以FEC差错控制系统和FEC/ARQ差错控制系统的计算机网络通信实时差错控制分析。

首先，使用Gilbert信道模型进行的丢包信道模拟实现过程如下：①进行信道状态以及丢失数据包率的初始化实现；②对于丢包信道模型中的clp以及ulp的参数值进行定义，同时根据相关计算公式对于glp的参数值进行计算求得；③进行要求范围内的随机丢包率的生成；④进行当前丢包信道状态的判断，并根据判断结果进行执行选择；⑤对于丢失数据包率进行判断，并根据判断结果进行执行命令选择。其次，在计算机网络通信中，实时差错控制系统在进行包交换网络传输层以及应用层工作运行中，通信传输的数据单元就是数据包，对于这些数据包的通信传输与应用实现，通过RS纠错码根据实时差错控制技术的差错检测与查找依据，在对于通信传输的数据包进行编码、解码等操作控制下，实现对于丢失数据包的恢复实现。如下图1所示，分别为基于上述模拟模型的FEC差错控制系统和FEC/ARQ差错控制系统框架结构示意图。

（2）FEC/ARQ差错控制系统框架示意图图1 实时差错控制系统结构示意图

根据上述对于计算机网络通信中实时差错控制系统的模拟实现，并通过具体的实验分析，由实验分析结果可以看出，在通信实验中，进行适当的RS纠错码参数选择设置，对于实时差错控制系统中的通信差错控制性能有一定的提高作用，能够有效的降低计算机网络通信中实时差错控制的计算复杂性，具有比较突出的编解码效率，对于通信数据的延时问题有很好的避免和改善。并且FEC/ARQ技术方式，对于通信传输中丢失数据包的恢复具有突出优势，能够完全实现丢失数据包的恢复；而FEC技术方式则可以有效的降低通信中的丢包率，但FEC/ARQ技术方式比FEC技术方式的通信数据引入延迟率大。

4、结束语

综上所述，当今人们对计算机网络的依赖性越来越高，为了确保计算机网络通信的实时准确，实时差错控制系统所起到的作用是非常重要的，我们应根据实际情况，设计出适合的差错控制系统，满足使用者的要求。

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