检错重发系统有三种，即停止-等待重发、 返回重发和选择重发
前向纠错和混合纠错
在前向纠错中，发送端经编码后发送能够纠正错 误的码，接收端收到这些码组经译码能自动发现 并纠正传输中的错误。前向纠错方式不需要反馈 信道，特别适合于只能提供单向信道的场合。由 于它能自动纠错，因而延时小，实时性好
混合纠错是前向纠错和检错重发方式的结合。在 这种系统中发送端不但有纠错能力，而且对超出 纠错能力的错误有检测能力
一种称为CSMA/CD的改进方式，即载波检测-碰 撞检测，它能够边发送边监听，只要监听到发生 冲突，则冲突的双方就必须停止发送。
蓝牙系统的安全性
数据在存储和传输过程中，都有可能被盗用、暴露或 篡改，因此大量在通信网络中存储和传输的数据就需 要保护。
对通信网络的威胁可被分为被动攻击和主动攻击。截 获信息的攻击称为被动攻击，而拒绝用户使用资源的 攻击称为主动攻击。
对付被动攻击可采用各种数据加密技术，而对付主动 攻击，则需要将加密技术与适当的鉴别技术相结合。
差错控制编码
按照差错控制编码的不同功能，可分为检 错码、纠错码和纠删码。
按照信息码元和附加的监督码元之间的检 验关系，可分为线性码和非线码
按照信息码元和附加监督码元之间约束方 式不同，可分为分组码和卷积码
纠错和检错的基本原理
信道编码的基本思想是在被传送的信息中附加一 些监督码元，在两者之间建立某种校验关系。
最大吞吐量λmax = 1 /t A V ( 1 p ) /tf[ 1 ( 1 ) p ]
当传播延时、重发时间、处理时间都远小于一 个数据帧的发送时间时（即tT近似于tf）采用停 止等待与连续ARQ没多少区别。
为了减少开销，连续ARQ协议还规定接收端可 以在连续收到好几个正确的数据帧以后，才对 一个数据帧发确认信息。
tp是电信号在物理链路上传播造成的延时； tpr是接收方主机处理的时间； ta是发送一个确认帧的时间。
停止等待协议ARQ
重发时间为tou ttptpr tatptpr
设接收端处理时间tpr和确认帧发送时间ta 都远小于传播延时tp。即tout=2tp。
停止等待协议ARQ
设数据帧出错的概率为p，正确传输一个数据帧平
ldopt lh/pb lh
信道共享技术基本理论
信道共享技术
以动态分配信道资源的多点接入方式提高 了网络利用率。多点接入技术主要有以下 两类。
1)受控接入：轮叫轮询，传递轮询。
2)随机接入：ALOHA，CSMA和CSMA/CD。
轮询
轮询是一种非竞争的动态分配共享资源的系统
主站：某个集中控制点，向各分散用户发出询 问信息包，探询用户是否有信息要发送。
因为包头包含了重要的链路信息，所以总是用 1/3FEC进行保护。1/3FEC就是将待编码的数据 重复三次。例如，若原数据是b0b1b2，经过编码 后成为b0b0b0b1b1b1b2b2b2
蓝牙系统差错控制
2/3FEC码是缩短的(15,10)汉明码，其生成 多项式是
g D D 5 D 4 D 2 1
发送方每发完一个数据帧时都要设置超时 定时器，只要在所设置的超时时间内没收 到确认帧，就重发相应的帧，包括在这个 超时时间内已经连续发出的数据帧，也就 是向回走N个帧。
连续ARQ时序图
连续ARQ
一方面因连续发送数据帧而提高了效率， 另一方面，必须把原来正确传过的数据帧进行重
传(仅因为有一个帧出错)，又使传送效率降低。 若传输信道的传输质量很差时，连续ARQ并不优
分散用户：只有待收到探询后方能使用信道。
两种探询方式
轮叫轮询：由主站按某种顺序原则主从轮 询；
传递轮询：既探询信令按某种顺序原则在 各用户站间传递。
传递轮询的帧时延小于同样条件下的轮叫 轮询的时延；站间的距离越大，传递轮询 的效果就越好。
吞吐量
吞吐量S，等于在发送时间内成功发送的 平均帧数。
停止等待协议ARQ
停止等待协议ARQ
将第1个假设也去掉，实际中传输信道是不可靠。 通常数据帧后面会加上循环冗余校验，收端返回
的响应就必须区分收到帧校验是正确还是错误的 ； 如果校验无误，返回确认帧ACK；如果校验错误 ，就向发端发出否认帧NAK，要求重发。
停止等待协议ARQ
发送端必须暂时保存已发送过的数据帧副本。 当线路质量太差的情况下，发送方在重发一定次数后，就
一种编码的最小码距直接关系到这种码的检错和纠 错能力。对于分组码有以下结论： 在一个码组内检测e个误码，要求最小码距
dmin e1
在一个码组内纠正t个误码，要求最小码距 dmin 2t 1
在一个码组内纠正t个误码，同时检测e(e>t)个误码
，要求最小码距 dmin te1
奇偶校验码
最常用的是奇偶校验码，因为其简单易行。
于停止等待协议。
连续ARQ
成功发送一个数据帧需要的时间是tf；当发生错 误时，重发一个数据帧的时间为tT，
正确传输一个数据帧所需要的平均时间为
tA V tf ( 1 p )i p it T t T / ( 1 p ) tf[ 1 ( 1 ) p ] / ( 1 p )
i 1
连续ARQ
时隙ALOHA
用同步的代价换取了吞吐量的提高，成功发送 的概率：
PeG
吞吐量公式为
SGeG
此公式说明，当G=1时，S有最大值0.368，是 纯ALOHA的2倍。
CSMA
CSMA属于ALOHA方式的改进。由于采用了附 加的硬件装置，每个站都能在发送数据前监听 信道上其它站是否在发送数据。
这种方式是公共信道上的分散用户采用载波检 查方法来检测信道上是否有发送信号以判断信 道的忙闲状态，各用户只能在信道空闲时发出 自己的信息包。
信道利用率和最佳帧长
信道利用率和最佳帧长的关系如下： 如果数据帧取得很短，控制信息占的比例增大
，导致信道利用率下降； 如果帧长取得太长，数据帧在传输过程中出错
的概率就增大，重传次数增大，也会使信道利 用率下降。
最佳帧长
设误比特率为p，数据帧长为lf，每帧中数 据为ld比特，控制信息为lh比特，
当这种校验关系因传输错误而受到破坏时，可以 被发现并予以纠正。
这种检错和纠错能力是用信息量的冗余度来换取
纠错和检错的基本原理
若用00,10,01,11表示四种信息，由于每一种码 组都有可能出现，没有多余的信息量。因此，若 在传输中发生一个误码，则接收端无法检测到
1. 需要有第三位监督码元，保证码组中“1”码的个 数为偶数，即形成000,011,101,110
2. 另外四种码组001,010,100,111是禁用码组 3. 接收时一旦发现这些禁用码组，则表明传输中发
生了误码
码重和码距
在信道编码中，定义码组中非零码元的数 目为码组的重量，简称为码重
把两个码组中对应码位上具有不同二进制 码元的位数定义为两码组的距离，将其称 为汉明距离，简称为码距
码距与纠错能力
不应再重发。 为避免出现死锁现象，需要启动一个超时定时器，超时定
时器设置的重发时间需要依据网络延时仔细选定。 为避免这种重复帧的情况，必须给每一个数据帧加上不同
的发送序号。 编号所占用的比特数是有限的，发送序号会重复。
停止等待协议ARQ
停止等待协议ARQ
tf是发送一个数据帧的时间，tf=lf/C(s)，lf是 数据帧长，C(s)是数据发送速率。
第六章 通信传输的有效性和可靠性
通信传输的有效性和可靠性
1
差错控制基本理论
2
流量控制基本理论
3
信道共享技术基本理论
4
蓝牙通信传输的有效性和可靠性
为什么要进行差错控制
信道传输特性不理想，加性噪声的影响； 在已知信噪比情况下需要达到一定的比特
误码率指标； 合理设计基带信号，选择调制解调方式，
采用时域、频域均衡，使比特误码率尽可 能降低。但实际上，在许多通信系统中的 比特误码率并不能满足实际的需求。
0<S<1，S=1是极限情况，这种情况下表 明帧一个接一个地发出去，帧之间没有空 隙。
网络负载
网络负载为G，等于发送时间内总共发送的 平均帧数，包括发送成功的帧和因冲突未 发送成功的帧。
纯ALOHA系统
一个帧发送成功的概率为： p e2G 吞吐量公式为： SGe2G
上式中，当G=0.5时，吞吐量S可能达到最大值 S=0.184。
蓝牙系统差错控制
在蓝牙技术中使用了三种纠错方案: 1/3FEC前向纠错码。 2/3FEC前向纠错码。 用于数据的ARQ方案。
蓝牙系统差错控制
对包进行FEC纠错的目的是减少重传次数，但在 可以允许一些错误的情况下，使用FEC会导致效 率不必要的减小，因此对于不同的包，是否使用 FEC是灵活的
连续ARQ
在送完一个数据帧后，不是停下来等待应 答帧，而是可以连续发送若干个帧。
如果这时收到了接收端发来的确认帧，那 么还可以接着发送数据帧。
由于减少等待时间，整个通信的吞吐量提 高了。
连续ARQ
由于连续发送了许多帧，所以应答帧不仅 要说明是对那一帧进行确认或否认，而且 应答帧本身也必须编号。
式中，m为不小于2的正整数。给定m后，即 可构造出具体的汉明码(n,k)
Байду номын сангаас 循环码
循环码是一种分组的系统码，通常前k位为 信息码元，后r位为监督码元。
它除了具有线性分组码的封闭性之外，还 有一个独特的特点：循环性。
所谓循环性是指：循环码中任一许用码组 经过循环移位后所得到的码组仍为一许用 码组。
理想化的数据传输过程
假设2相当于认为： 接收缓冲区的容量无限大而永远不会溢出；
接收速率与发送速率绝对精确相等。
停止等待协议ARQ
首先去掉第2个假定，认为信道还是无差错的理 想信道。