Técnicas de detecção e correcção de erros em transmissões digitais

Técnicas de detecção e correcção de erros em transmissões digitais Um dos problemas com que teremos sempre de lidar na transmissão de dados é a ocorrência de erros. Independentemente da qualidade do meio de comunicação e da maior ou menor existência de ruído, haverá erros na interpretação dos sinais eléctricos recebidos, que originam deturpação da mensagem recebida. Durante a transmissão de uma frame (pacote) é normal surgirem erros, em grande parte devidos aos ruídos existentes na linha de transmissão.

Técnicas de detecção e correcção de erros em transmissões digitais É importante detectar os erros nos pacotes. Devem existir mecanismos que permitam a sua correcção. Soluções: utilizar um mecanismo de detecção de erros dito auto-corrector (“error-correcting code”). pedir ao emissor que efectue a retransmissão do pacote (“backward error correction”), é o caso do ARQ ("Automatic Repeat Request").

Técnicas de detecção e correcção de erros em transmissões digitais Os mecanismos auto-correctores também conhecidos por “forward error correction” obrigam a um aumento muito grande da informação de controlo, no limite igual ao comprimento de dado. Por esta razão só é utilizada em situações muito especificas em que não há alternativa, por exemplo numa transmissão “simplex” (unidireccional). Seja qual for o mecanismo pelo qual se efectua a detecção de erros envolve geralmente a inclusão no pacote de um campo contendo informação calculada a partir dos dados ou de toda o pacote. Quando o receptor recebe o pacote executa o mesmo cálculo e compara o valor obtido com o que foi colocado pelo emissor. Se são iguais supõe que não contém erros. 

Técnicas de detecção e correcção de erros em transmissões digitais Paridade Combinada Método CRC Código de Hamming Código m-entre-n Código Aritmético Checksum etc....

Mecanismo mais simples para detecção de erros (“parity check”): Paridade Combinada Mecanismo mais simples para detecção de erros (“parity check”): a cada carácter transmitido é acrescentado um bit de tal modo que o total de bits 1 seja par (“even parity”) ou impar (“odd parity”). paridade par utiliza-se para comunicações assíncronas a paridade ímpar utiliza-se para comunicações síncronas.

Paridade Combinada  Além dos oito bits de carácter que são gerados, a estação transmissora adiciona um bit de paridade para cada carácter e a soma desses nove bits deverá manter-se sempre ímpar ou par, dependendo da técnica de paridade empregada.

Paridade Combinada Paridade Par: Carácter Bit de Paridade Sequência a Transmitir 1000100 10001000 1110000 1 11100001 

Paridade Combinada Paridade Ímpar: Carácter Bit de Paridade Sequência a Transmitir 1000100 1 10001001 1110000 11100000

Paridade Combinada O equipamento transmissor calcula o bit de paridade para cada caracter transmitido. O receptor calcula um novo bit de paridade em cima dos bits recebidos e compara este bit com aquele enviado pelo transmissor. Se forem iguais, a transmissão é considerada correcta; se não; haverá necessidade de retransmissão do carácter. Caso haja um número par de bits com erro, a técnica não consegue detectar, pois a verificação de bits "1"s do caracter recebido permanecerá par ou ímpar, de acordo com o método, satisfazendo ao bit de paridade. Entretanto, a prática mostra que a maioria dos erros são simples. 

Método CRC (Cyclic Redundancy Checking) Técnica mais complexa e bem mais eficiente que a anterior. É executada por ambas as estações, transmissora e receptora e consiste na divisão de todos os bits de um bloco por um valor binário constante (polinómio gerador). O quociente é desprezado e o resto desta operação será o carácter de verificação que será transmitido. Conhecido como método de detecção polinomial, é um processo de verificação de erros mais sofisticado que os anteriores, permitindo que se detecte praticamente a ocorrência de qualquer grupo de erros.

Método CRC (Cyclic Redundancy Checking) Na transmissão 1º - Os dados de informação a serem transmitidos são transformados num polinómio D(x), em função dos "0"s e "1"s. 2º - Ao polinómio D(x) será adicionado no fim o mesmo número de zeros quanto o grau do polinómio gerador G(x). 3º - Fazemos a divisão do polinómio D(x) por G(x). 4º - O resto desta divisão R(x) será adicionado no fim da transmissão de D(x). Na recepção 1º - Os dados recebidos serão divididos pelo mesmo polinómio gerador G(x). 2º - Se o resto desta divisão for igual a zero, significa que não houve erros na transmissão; caso contrário, foi detectado erro na transmissão, sendo necessário a retransmissão da informação enviada anteriormente.

Método CRC (Cyclic Redundancy Checking) Exemplo:  D(x)=x7+x5+ x4+x2+x1 , ou seja: 10110110 G(x)= x4+ x3+x0 , ou seja: 11001 Polinómio de 4º grau temos que adicionar 4 bits 0 a D(x) Caso o receptor tivesse recebido a seguinte mensagem 101101110111, a divisão pelo polinómio gerador não daria zero, como tal iria pedir a retransmissão da mensagem