Hvad er en fejl?
Overførte data kan blive ødelagt under kommunikationen. Det vil sandsynligvis blive påvirket af ekstern støj eller andre fysiske fejl. I en sådan situation kan inputdataene ikke være de samme som outputdataene. Denne uoverensstemmelse er kendt som "Fejl".
Datafejlene kan resultere i tab af vigtige eller sikre data. Det meste af dataoverførslen i digitale systemer vil være i form af 'Bitoverførsel.' Selv en lille smule ændring kan påvirke hele systemets ydeevne. I en datasekvens, hvis 1 ændres til 0 eller 0 ændres til 1, kaldes det "Bitfejl."
I denne Hamming-kodevejledning lærer du:
- Hvad er en fejl?
- Typer af fejl
- Hvad er fejlregistrering og -korrektion?
- Hvad er en Hamming-kode?
- Hamming-kode historie
- Anvendelse af Hemming-kode:
- Fordele ved Hamming-kode
- Ulemper ved Hamming-kode
- Process med kodning af en besked ved hjælp af Hamming-kode
- Process med dekryptering af en besked i Hamming-kode
Typer af fejl
Der er hovedsageligt tre typer bitfejl, der opstår i datatransmission fra afsenderen til modtageren.
- Enkeltbitfejl
- Flere bitfejl
- Burst-fejl
Enkeltbitfejl
Ændringen foretaget i en bit i hele datasekvensen er kendt som "Single bit error". Forekomsten af single-bit-fejl er dog ikke så almindelig. Desuden forekommer denne fejl kun i et parallelt kommunikationssystem, fordi data overføres bitvis i en enkelt linje. Derfor er der flere chancer for, at en enkelt linje kan være støjende.
Flere bitfejl
I datasekvens, hvis der er en ændring i to eller flere bits i en datasekvens fra en sender til modtager, er det kendt som "Multiple bit-fejl."
Denne type fejl forekommer oftest i både seriel og parallel datakommunikationsnetværk.
Burst-fejl
Ændringen af sæt af bits i datasekvensen er kendt som "Burst-fejl". Denne type datafejl beregnes fra første-bit-ændring til sidste-bit-ændring.
Hvad er fejlregistrering og -korrektion?
I digitalt kommunikationssystem overføres fejl fra et kommunikationssystem til et andet. Hvis disse fejl ikke opdages og korrigeres, går dataene tabt. For effektiv kommunikation skal systemdata overføres med høj nøjagtighed. Dette gøres ved først at identificere fejlene og korrigere dem.
Fejldetektion er en metode til at detektere de fejl, der er til stede i de data, der transmitteres fra en sender til modtageren i et datakommunikationssystem.
Her kan du bruge redundanskoder til at finde disse fejl ved at tilføje til dataene, når de transmitteres fra kilden. Disse koder kaldes "Fejl ved registrering af koder".
Tre typer fejlregistreringskoder er:
- Paritetskontrol
- Cyklisk redundanskontrol (CRC)
- Langsgående redundanskontrol (LRC)
Paritetskontrol:
- Det er også kendt som en paritetskontrol.
- Det har en omkostningseffektiv mekanisme til fejlregistrering.
- I denne teknik er den overflødige bit kendt som en paritetsbit. Det tilføjes til hver dataenhed. Det samlede antal 1'er i enheden skal blive lige, hvilket kaldes en paritetsbit.
Langsgående redundanskontrol
I denne fejldetekteringsteknik er en bitbit organiseret i tabelformatet. LRC-metoden hjælper dig med at beregne paritetsbit for hver kolonne. Sættet af denne paritet sendes også sammen med de originale data. Paritetsblokken hjælper dig med at kontrollere redundansen.
Cyklisk redundanskontrol
Cyklisk redundanskontrol er en sekvens af overflødige, der skal tilføjes i slutningen af enheden. Derfor skal den resulterende dataenhed blive delelig med et andet, forudbestemt binært tal.
På destinationen skal de indgående data divideres med det samme nummer. I tilfælde af at der ikke er nogen rest, antages dataenheden at være korrekt og accepteres. Ellers indikerer det, at dataenheden er beskadiget under transmission, og derfor skal den afvises.
Hvad er en Hamming-kode?
Hamming-kode er en linjekode, der er nyttig til fejlregistrering op til to øjeblikkelige bitfejl. Det er i stand til single-bit fejl.
I Hamming-kode koder kilden meddelelsen ved at tilføje overflødige bits i meddelelsen. Disse overflødige bits indsættes for det meste og genereres på bestemte positioner i meddelelsen for at udføre fejldetektering og korrektionsproces.
Hamming-kode historie
- Hamming-kode er en teknik, der er bygget af RWHamming til at opdage fejl.
- Hamming-kode skal anvendes på dataenheder af enhver længde og bruger forholdet mellem data og redundansbits.
- Han arbejdede på problemet med fejlkorrektionsmetoden og udviklede et stadig stærkere udvalg af algoritmer kaldet Hamming-kode.
- I 1950 udgav han Hamming-koden, der i vid udstrækning anvendes i dag i applikationer som ECC-hukommelse.
Anvendelse af Hamming-kode
Her er nogle almindelige anvendelser af brug af Hemming-kode:
- Satellitter
- Computerhukommelse
- Modemer
- PlasmaCAM
- Åbn stik
- Afskærmningstråd
- Indlejret processor
Fordele ved Hamming-kode
- Hamming-kodemetoden er effektiv på netværk, hvor datastrømmene er angivet for single-bit-fejlene.
- Hamming-kode giver ikke kun påvisning af en bitfejl, men hjælper dig også med at indrykke bit indeholdende fejl, så den kan rettes.
- Brugervenligheden af hammingkoder gør det bedst egnet til brug i computerhukommelse og rettelse af en enkelt fejl.
Ulemper ved Hamming-kode
- Single-bit fejlregistrering og korrektionskode. Men hvis flere bits er funderet fejl, kan resultatet resultere i en anden bit, der skal være korrekt for at blive ændret. Dette kan medføre, at dataene fejles yderligere.
- Hamming-kodealgoritme kan kun løse problemer med enkelte bits.
Process med kodning af en besked ved hjælp af Hamming-kode
Processen, som afsenderen bruger til at kode meddelelsen, inkluderer følgende tre trin:
- Beregning af det samlede antal overflødige bits.
- Kontrol af placeringen af de overflødige bits.
- Endelig beregning af værdierne for disse overflødige bits.
Når ovenstående overflødige bits er integreret i meddelelsen, sendes den til brugeren.
Trin 1) Beregning af det samlede antal overflødige bits.
Lad os antage, at meddelelsen indeholder:
- n - antal databits
- p - antallet af overflødige bits, der føjes til det, så np kan angive mindst (n + p + 1) forskellige tilstande.
Her viser (n + p) placeringen af en fejl i hver af (n + p) bitpositioner, og en ekstra tilstand indikerer ingen fejl. Da p-bits kan indikere 2 p- tilstande, skal 2 p mindst være lig med (n + p + 1).
Trin 2) Placering af de overflødige bits i deres korrekte position.
De p redundante bits skal placeres i bitpositioner med kræfter på 2. For eksempel 1, 2, 4, 8, 16 osv. De kaldes p 1 (i position 1), p 2 (i position 2) , p 3 (i position 4) osv.
Trin 3) Beregning af værdierne for den overflødige bit.
De overflødige bits skal være paritetsbits gør antallet af 1'ere enten lige eller ulige.
De to typer paritet er -
- Det samlede antal bits i meddelelsen er ens, kaldes lige paritet.
- Det samlede antal bits i meddelelsen bliver ulige kaldes ulige paritet.
Her skal al den overflødige bit, p1, beregnes som pariteten. Det skal dække alle bitpositioner, hvis binære repræsentation skal omfatte en 1 i 1. position undtagen positionen for p1.
P1 er paritetsbiten for hver databit i positioner, hvis binære repræsentation inkluderer en 1 i den mindre vigtige position, der ikke inkluderer 1 Like (3, 5, 7, 9,
…. )P2 er paritetsbit for hver databit i positioner, hvis binære repræsentation inkluderer 1 i position 2 fra højre, ikke inklusive 2 Like (3, 6, 7, 10, 11,
...)P3 er paritetsbit for hver bit i positioner, hvis binære repræsentation inkluderer en 1 i position 3 fra højre ikke inkluderer 4 Like (5-7, 12-15,
...)Process med dekryptering af en besked i Hamming-kode
Modtageren får indgående beskeder, der kræver at genberegne for at finde og rette fejl.
Genberegningsprocessen udføres i følgende trin:
- Tæller antallet af overflødige bits.
- Korrekt placering af alle de overflødige bits.
- Paritetskontrol
Trin 1) Tæller antallet af overflødige bits
Du kan bruge den samme formel til kodning, antallet af overflødige bits
2 p ≥ n + p + 1
Her er antallet af databits og p antallet af overflødige bits.
Trin 2) Korrekt positionering af alle de overflødige bits
Her er p en overflødig bit, der er placeret i bitpositioner af kræfter på 2, for eksempel 1, 2, 4, 8 osv.
Trin 3) Paritetskontrol
Paritetsbits skal beregnes baseret på databits og de overflødige bits.
p1 = paritet (1, 3, 5, 7, 9, 11
...)p2 = paritet (2, 3, 6, 7, 10, 11
...)p3 = paritet (4-7, 12-15, 20-23
...)Resumé
- Overførte data kan blive ødelagt under kommunikationen
- Tre typer bitfejl er 1) Enkeltbitfejl 2) Multiple bitfejl 3) Burst Bit-fejl
- Ændringen foretaget i en bit i hele datasekvensen er kendt som "Single bit error."
- I datasekvens, hvis der er en ændring i to eller flere bits i en datasekvens fra en sender til modtager, er det kendt som "Multiple bit-fejl."
- Ændringen af sæt af bits i datasekvensen er kendt som "Burst-fejl".
- Fejldetektion er en metode til at detektere de fejl, der er til stede i de data, der transmitteres fra en sender til modtageren i et datakommunikationssystem
- Tre typer fejldetekteringskoder er 1) Paritetskontrol 2) Cyklisk redundanskontrol (CRC) 3) Longitudinal redundanskontrol (LRC)
- Hamming-kode er en linjekode, der er nyttig til fejlregistrering op til to øjeblikkelige bitfejl. Det er i stand til single-bit fejl.
- Hamming-kode er en teknik, der er bygget af RWHamming til at opdage fejl.
- Almindelige anvendelser af brug af Hemming-kode er satellitcomputerhukommelse, modemer, integreret processor osv.
- Den største fordel ved hamming-kodemetoden er effektiv på netværk, hvor datastrømmene gives til single-bit-fejlene.
- Den største ulempe ved hamming-kodemetoden er, at den kun kan løse problemer med enkelte bits.
- Vi kan udføre processen med at kryptere og afkode meddelelsen ved hjælp af hamming-kode.