Mi a hiba?
A továbbított adatok a kommunikáció során megsérülhetnek. Valószínűleg külső zaj vagy egyéb fizikai hibák befolyásolják. Ilyen helyzetben a bemeneti adatok nem lehetnek azonosak a kimeneti adatokkal. Ez az eltérés "Hiba" néven ismert.
Az adathibák fontos vagy biztonságos adatok elvesztését okozhatják. A digitális rendszerek adatátvitelének nagy része bit átvitellel történik. Még egy kis változás is befolyásolhatja az egész rendszer teljesítményét. Adatsorozatban, ha 1-et 0-ra változtatunk, vagy 0-t 1-re változtatjuk, akkor "Bit-hibának" hívjuk.
Ebben a Hamming-kód bemutatóban megtudhatja:
- Mi a hiba?
- A hibák típusai
- Mi a hibadetektálás és -javítás?
- Mi az a Hamming-kód?
- A Hamming-kód története
- A Hemming kód alkalmazása:
- A Hamming-kód előnyei
- A Hamming-kód hátrányai
- Üzenet kódolásának folyamata Hamming-kóddal
- Az üzenet visszafejtésének folyamata Hamming kódban
A hibák típusai
Főként a bithibák három típusa fordul elő az adatátvitel során a feladótól a vevőig.
- Egy bites hibák
- Több bites hiba
- Burst hibák
Egy bites hibák
A teljes adatsorozatban egy bitben végrehajtott változtatás "Single bit error" néven ismert. Az egybites hibák előfordulása azonban nem olyan gyakori. Sőt, ez a hiba csak egy párhuzamos kommunikációs rendszerben fordul elő, mert az adatokat bitenként, egy sorban továbbítják. Ezért nagyobb az esély arra, hogy egyetlen vonal zajos lehet.
Több bites hiba
Adatsorozatban, ha az adó és a vevő közötti adatsor két vagy több bitje megváltozik, akkor ezt "több bites hibának" nevezik.
Ez a fajta hiba többnyire soros és párhuzamos típusú kommunikációs hálózatokban is előfordul.
Burst hibák
A bitkészlet adatsorrendbeli változása "Burst error" néven ismert. Ez a fajta adathiba az első bit változásától az utolsó bit változásig számít.
Mi a hibadetektálás és -javítás?
A digitális kommunikációs rendszerben a hibák az egyik kommunikációs rendszerből a másikba kerülnek. Ha ezeket a hibákat nem észleli és kijavítja, akkor az adatok elvesznek. A hatékony kommunikáció érdekében a rendszeradatokat nagy pontossággal kell továbbítani. Ez úgy történik, hogy először azonosítja a hibákat és kijavítja azokat.
A hibadetektálás egy olyan módszer, amely detektálja azokat a hibákat, amelyek az adótól a vevőig továbbított adatokban vannak egy adatkommunikációs rendszerben.
Itt redundancia kódokat használhat a hibák megtalálásához, hozzáadva az adatokhoz, amikor azokat a forrásból továbbítja. Ezeket a kódokat "Hiba a kódok felderítésében" nevezik.
A hibafelismerési kódoknak három típusa van:
- Paritásellenőrzés
- Ciklikus redundancia-ellenőrzés (CRC)
- Hosszanti redundancia-ellenőrzés (LRC)
Paritásellenőrzés:
- Paritásellenőrzésnek is nevezik.
- Költséghatékony mechanizmussal rendelkezik a hibák felderítésére.
- Ebben a technikában a redundáns bit paritásbit néven ismert. Minden adategységhez mellékelve van. Az egység 1-es számának párosnak kell lennie, amelyet paritásbitnek nevezünk.
Hosszanti redundancia ellenőrzése
Ebben a hibadetektálási technikában a bitblokkok táblázatos formában vannak rendezve. Az LRC módszer segít kiszámítani az oszlopok paritásbitjét. Ennek a paritásnak a halmazát is elküldik az eredeti adatokkal együtt. A paritás blokkja segít a redundancia ellenőrzésében.
Ciklikus redundancia ellenőrzés
A ciklikus redundanciaellenőrzés egy redundáns sorozat, amelyet hozzá kell fűzni az egység végéhez. Ezért a kapott adategységnek oszthatóvá kell válnia egy második, előre meghatározott bináris számmal.
A célállomáson a bejövő adatokat el kell osztani ugyanazzal a számmal. Abban az esetben, ha nincs fennmaradó rész, akkor feltételezzük, hogy az adategység helyes és elfogadott. Ellenkező esetben azt jelzi, hogy az adategység sérült az átvitel során, ezért el kell utasítani.
Mi az a Hamming-kód?
A Hamming kód egy vonalkód, amely akár két azonnali bithiba esetén is hibajavításra használható. Képes egyetlen bites hibákra.
A Hamming-kódban a forrás az üzenetet redundáns bitek hozzáadásával kódolja. Ezeket a redundáns biteket többnyire az üzenet bizonyos pontjain helyezik be és generálják a hibafelderítési és -javítási folyamat végrehajtása érdekében.
A Hamming-kód története
- A Hamming kód az RWHamming által összeállított technika a hibák felderítésére.
- A Hamming kódot bármilyen hosszúságú adategységre alkalmazni kell, és az adatok és a redundancia bitek közötti kapcsolatot használja.
- Dolgozott a hibajavítási módszer problémáján, és egyre erősebb algoritmusokat fejlesztett ki, Hamming kódnak hívják.
- 1950-ben kiadta a Hamming-kódot, amelyet ma széles körben használnak olyan alkalmazásokban, mint az ECC memória.
A Hamming-kód alkalmazása
Íme néhány általános alkalmazás a Hemming kód használatához:
- Műholdak
- Számítógépes memória
- Modemek
- PlasmaCAM
- Nyissa ki a csatlakozókat
- Árnyékoló vezeték
- Beágyazott processzor
A Hamming-kód előnyei
- A Hamming-kód módszer hatékony azokon a hálózatokon, ahol az adatfolyamokat megadják az egybites hibákhoz.
- A Hamming kód nemcsak a bithiba észlelését biztosítja, hanem segít a hibát tartalmazó bitek behúzásában is, hogy azok kijavíthatók legyenek.
- A kódok egyszerű használata egyszerűbbé teszi őket a számítógép memóriájában történő felhasználásra és az egyszeres hibák kijavítására.
A Hamming-kód hátrányai
- Egybites hibák észlelése és kijavítása. Ha azonban több bit megalapozott hiba, akkor az eredmény egy másik bitet eredményezhet, amelynek megváltoztatásához helyesnek kell lennie. Ez további hibákat okozhat az adatokban.
- A Hamming kód algoritmus csak egy bit problémákat képes megoldani.
Üzenet kódolásának folyamata Hamming-kóddal
A feladó által az üzenet kódolásához használt folyamat a következő három lépést tartalmazza:
- A redundáns bitek teljes számának kiszámítása.
- A redundáns bitek helyzetének ellenőrzése.
- Végül ezen redundáns bitek értékének kiszámítása.
Amikor a fenti redundáns bitek beágyazódnak az üzenetbe, azt elküldi a felhasználónak.
1. lépés: A redundáns bitek számának kiszámítása.
Tegyük fel, hogy az üzenet a következőket tartalmazza:
- n - az adatbitek száma
- p - hozzáadott redundáns bitek száma, hogy az np legalább (n + p + 1) különböző állapotot jelezhessen.
Itt az (n + p) ábrázolja a hiba helyét az (n + p) bitpozíciókban, és egy extra állapot nem jelez hibát. Mivel a p bitek 2 p állapotot jelezhetnek , a 2 p- nek legalább egyenlőnek kell lennie (n + p + 1).
2. lépés: Helyezze a redundáns biteket a megfelelő helyzetbe.
A redundáns biteket a 2-es bit bitpozícióiban kell elhelyezni. Például 1, 2, 4, 8, 16 stb. Ezekre p 1 (az 1. pozícióban), p 2 (a 2. pozícióban) hivatkoznak. , p 3 (a 4. pozícióban) stb.
3. lépés : A redundáns bit értékeinek kiszámítása.
A redundáns biteknek paritásbiteknek kell lenniük, hogy az 1-esek száma páros vagy páratlan legyen.
A paritás két típusa:
- Az üzenetben szereplő bitek összes számát párosnak nevezzük.
- Az üzenetben szereplő bitek összes számát páratlanná nevezik páratlan paritásnak.
Itt az összes redundáns bitet (p1) paritásként kell kiszámítani. Ki kell terjednie az összes bitpozícióra, amelynek bináris ábrázolásában az 1. pozícióban 1-et kell tartalmaznia, kivéve a p1 helyzetét.
P1 a paritásbit minden olyan adatbitnél, amelynek bináris ábrázolása tartalmaz egy 1-et a kevésbé fontos pozícióban, nem tartalmaz 1 Like-ot (3, 5, 7, 9,
…. )P2 a paritásbit minden olyan adatbitnél, amelynek bináris ábrázolása 1-et tartalmaz a 2-es pozícióból jobbról, kivéve a 2 Like-ot (3, 6, 7, 10, 11,
…)P3 a minden olyan bit paritásbitje olyan pozíciókban, amelyek bináris ábrázolása magában foglalja az 1-et a jobbról a 3-as pozícióban, és nem tartalmaz 4 Like-ot (5-7, 12-15,
…)Az üzenet visszafejtésének folyamata Hamming kódban
A vevő bejövő üzeneteket kap, amelyek újraszámításokat igényelnek a hibák megtalálásához és kijavításához.
Az újraszámítási folyamat a következő lépésekben történt:
- A redundáns bitek számának megszámlálása.
- Az összes felesleges bit helyes elhelyezése.
- Paritásellenőrzés
1. lépés: A redundáns bitek számának megszámlálása
Használhatja ugyanazt a képletet a kódoláshoz, a redundáns bitek számát
2 p ≥ n + p + 1
Itt az adatbitek száma és p a redundáns bitek száma.
2. lépés: Helyezze fel az összes felesleges bitet
Itt p egy redundáns bit, amely a 2 hatvány bitpozícióiban található, például 1, 2, 4, 8 stb.
3. lépés: Paritásellenőrzés
A paritásbiteket az adatbitek és a redundáns bitek alapján kell kiszámítani.
p1 = paritás (1, 3, 5, 7, 9, 11
…)p2 = paritás (2, 3, 6, 7, 10, 11
…)p3 = paritás (4-7, 12-15, 20-23
…)Összegzés
- A továbbított adatok a kommunikáció során megsérülhetnek
- A bithibák három típusa: 1) Egy bit hibák 2) Több bit hiba 3) Burst bit hibák
- A teljes adatsorozatban egy bitben végrehajtott változtatást "Single bit error" néven ismerjük.
- Adatsorozatban, ha az adó és a vevő közötti adatsor két vagy több bitje megváltozik, akkor ezt "több bites hibának" nevezik.
- A bitkészlet adatsorrendbeli változása "Burst error" néven ismert.
- A hibadetektálás egy olyan módszer, amely detektálja azokat a hibákat, amelyek az adótól a vevőig továbbított adatokban vannak egy adatkommunikációs rendszerben
- Három típusú hibaészlelési kód: 1) paritásellenőrzés 2) ciklikus redundancia-ellenőrzés (CRC) 3) hosszanti redundancia-ellenőrzés (LRC)
- A Hamming kód egy vonalkód, amely akár két azonnali bithiba esetén is hibajavításra használható. Képes egyetlen bites hibákra.
- A Hamming kód az RWHamming által összeállított technika a hibák felderítésére.
- A Hemming kód használatának általános alkalmazásai a műholdas számítógépes memória, modemek, beágyazott processzor stb.
- A hamming kód módszer legnagyobb előnye azokon a hálózatokon hatékony, ahol az adatfolyamokat az egybites hibákhoz adják meg.
- A hamming kód metódusának legnagyobb hátránya, hogy csak egybites problémákat képes megoldani.
- A kódolással elvégezhetjük az üzenet titkosításának és dekódolásának folyamatát.