El control de errores es un conjunto de métodos para detectar y corregir errores en los datos durante su grabación y reproducción o transmisión a través de líneas de comunicación.
El control de integridad de datos y la corrección de errores son tareas importantes en muchos niveles de trabajo con información (en particular, las capas física , de canal y de transporte del modelo de red OSI ) debido al hecho de que inevitablemente se producen errores en el proceso de almacenamiento de datos y transmisión de información. sobre redes de comunicación. Diferentes áreas de aplicación del control de errores dictan diferentes requisitos para las estrategias y códigos utilizados.
En los sistemas de comunicación, son posibles varias estrategias para tratar los errores:
En el control de errores, por regla general, se utiliza la codificación de corrección de errores : codificación de datos al escribir o transmitir y decodificar al leer o recibir utilizando códigos correctivos , que le permiten detectar y, posiblemente, corregir errores en los datos. Los algoritmos de codificación de corrección de errores en varias aplicaciones se pueden implementar tanto en software como en hardware.
El desarrollo moderno de los códigos de corrección se atribuye a Richard Hamming desde 1947 [1] . Una descripción del código de Hamming apareció en el artículo de Claude Shannon " Teoría matemática de la comunicación " [2] y fue resumida por Marcel Golay [3] .
La corrección de errores de reenvío (también corrección de errores de reenvío , ing. Corrección de errores de reenvío, FEC ) es una técnica de codificación y decodificación de corrección de ruido que le permite corregir errores utilizando el método preventivo. Se utiliza para corregir fallas y errores durante la transmisión de datos mediante la transmisión de información de servicio redundante, en base a la cual se puede restaurar el contenido original. En la práctica, es ampliamente utilizado en redes de transmisión de datos , tecnologías de telecomunicaciones. Los códigos de corrección de errores de reenvío requieren que se introduzca más redundancia en los datos transmitidos que los códigos que solo detectan errores.
Por ejemplo, en televisión por satélite , al transmitir una señal digital desde FEC 7/8, se transmiten ocho bits de información: 7 bits de información útil y 1 bit de control [4] ; en DVB-S solo se utilizan 5 tipos: 1/2, 2/3, 3/4 (el más popular), 5/6 y 7/8. En igualdad de condiciones, se puede argumentar que cuanto menor sea el valor de FEC, menos paquetes se perderán y, por lo tanto, mayor será la calidad de la señal requerida.
La técnica de corrección de errores de reenvío se usa ampliamente en varios dispositivos de almacenamiento: discos duros, memoria flash, RAM. En particular, las aplicaciones de servidor utilizan memoria ECC : RAM que puede reconocer y corregir errores que ocurren espontáneamente.
Los sistemas de solicitud de repetición automática ( ARQ ) se basan en tecnología de detección de errores . Los siguientes métodos de consulta automática son comunes:
La idea de un ARQ de parada y espera es que el transmisor espera a que el receptor reconozca la recepción exitosa del bloque de datos anterior antes de comenzar a transmitir el siguiente. Si el bloque de datos se recibió por error, el receptor transmite un acuse de recibo negativo (NAK) y el transmisor repite la transmisión del bloque. Este método es adecuado para un canal de comunicación semidúplex . Su desventaja es la baja velocidad debido a la alta sobrecarga de espera.
El ARQ continuo con método pullback requiere un enlace dúplex completo . La transmisión de datos del transmisor al receptor se realiza simultáneamente. En caso de error, la transmisión se reanuda comenzando con el bloque de error (es decir, se transmite el bloque de error y todos los subsiguientes).
Cuando se utiliza el ARQ continuo con el método de repetición selectiva , solo se transmiten los bloques de datos recibidos erróneamente.
La sección de la teoría de la información que estudia la cuestión de optimizar la transmisión de datos a través de una red utilizando técnicas para cambiar los paquetes de datos en los nodos intermedios se denomina codificación de red . Para explicar los principios de la codificación de redes, utilice el ejemplo de una red mariposa, propuesto en el primer trabajo sobre codificación de redes "Flujo de información de red" [5] . A diferencia de la codificación de red estática, cuando el destinatario conoce todas las manipulaciones realizadas con el paquete, también se considera el problema de la codificación de red aleatoria cuando esta información es desconocida. La autoría de los primeros trabajos sobre este tema pertenece a Kötter, Krzyszang y Silva [6] . Este enfoque también se denomina codificación de red con coeficientes aleatorios: cuando los coeficientes bajo los cuales los paquetes iniciales transmitidos por la fuente se incluirán en los paquetes resultantes recibidos por el destinatario, con coeficientes desconocidos que pueden depender de la estructura de red actual e incluso de la distribución aleatoria. decisiones tomadas en los nodos intermedios. Para la codificación de red no aleatoria, se pueden utilizar técnicas estándar antiinterferencias y antialiasing utilizadas para la transmisión simple de información a través de una red.
Cuando se transmite información a través de un canal de comunicación, la probabilidad de error depende de la relación señal/ruido en la entrada del demodulador, por lo que, a un nivel de ruido constante, la potencia del transmisor tiene una importancia decisiva. En los sistemas satelitales y móviles, así como en otros tipos de comunicaciones, la cuestión del ahorro de energía es aguda. Además, en ciertos sistemas de comunicación (por ejemplo, el teléfono), las restricciones técnicas no permiten un aumento ilimitado de la potencia de la señal.
Dado que la codificación de corrección de errores permite la corrección de errores, su aplicación puede reducir la potencia del transmisor, dejando sin cambios la tasa de información. La ganancia de energía se define como la diferencia entre las relaciones s/n en presencia y ausencia de codificación.