[Править] Контроль ошибок

Решив проблему разбиения на кадры, мы приходим к следующей проблеме: как обеспечить, чтобы кадры, пройдя по физическому каналу с помехами, попадали на сетевой уровень по назначению, в надлежащей последовательности и в надлежащем виде?

Частичное решение этой проблемы осуществляется посредством введения обратной связи между отправителем и получателем в виде кадра подтверждения, а также специального кодирования, позволяющего обнаруживать или даже исправлять ошибки передачи конкретного кадра.

Если кадр-подтверждение несет положительную информацию, то считается что переданные кадры прошли нормально, если там сообщение об ошибке, то переданные кадры надо передать заново.

Однако, возможны случаи когда из-за ошибок в канале кадр исчезнет целиком. В этом случае получатель не будет реагировать никак, а отправитель будет сколь угодно долго ждать подтверждения. Для решения этой проблемы на канальном уровне вводят таймеры. Когда передаётся очередной кадр, то одновременно устанавливается таймер на определённое время. Этого времени должно хватать на то, чтобы получатель получил кадр, а отправитель получил подтверждение. Если отправитель не получит подтверждение раньше, чем истечёт время, установленное на таймере то он будет считать, что кадр потерян и повторит его еще раз.

Однако, если кадр-подтверждение был утерян, то вполне возможно, что один и тот же кадр получатель получит дважды. Как быть? Для решения этой проблемы каждому кадру присваивают порядковый номер. С помощью этого номера получатель может обнаружить дубли.

{\slshape Итак, таймеры, нумерация кадров, флаг-байты, кодирование и обратная связь — вот основные средства на канальном уровне, обеспечивающие надёжную доставку каждого кадра до сетевого уровня в единственном экземпляре. Но и с помощью этих средств невозможно достигнуть стопроцентной надёжности передачи.}

[Править] Управление потоком

Другая важная проблема, которая решается на канальном уровне — управление потоком. Вполне может случиться, что отправитель будет слать кадры столь часто, что получатель не будет успевать их обрабатывать(например, если машина-отправитель более мощная или загружена слабее, чем машина-получатель). Для борьбы с такими ситуациями вводят управления потоком. Это управление предполагает обратную связь между отправителем и получателем, которая позволяет им урегулировать такие ситуации. Есть много схем управления потоком и все они в основе своей имеют следующий сценарий: прежде, чем отправитель начнёт передачу, он спрашивает у получателя сколько кадров тот может принять. Получатель сообщает ему определённое число кадров. Отправитель после того, как передаст это число кадров, должен приостановить передачу и снова спросить получателя, как много кадров тот может принять, и т.д.

[Править] Помехоустойчивое кодирование [править] Характеристики ошибок

Физическая среда, по которой передаются данные не может быть абсолютно надёжной. Более того, уровень шума бывает очень высоким, например в беспроводных системах связи и телефонных системах. Ошибки при передаче — это реальность, которую надо обязательно учитывать.

В разных средах характер помех разный. Ошибки могут быть одиночные, а могут возникать группами, сразу по несколько. В результате помех могут исчезать биты или наоборот — появляться лишние.

Основной характеристикой интенсивности помех в канале является параметр шума — p. Это число от 0 до 1, равное вероятности инвертирования бита, при условии, что он был передан по каналу и получен на другом конце.

Следующий параметр — p₂. Это вероятность того же события, но при условии, что предыдущий бит также был инвертирован.

Этими двумя параметрами вполне можно ограничиться при построении теории. Но, в принципе, можно было бы учитывать аналогичные вероятности для исчезновения бита, а также ипользовать полную информацию о пространственной корреляции ошибок, — то есть корреляции соседних ошибок, разделённых одним, двумя или более битами.

У групповых ошибок есть свои плюсы и минусы. Плюсы заключаются в следующем. Пусть данные передаются блоками по 1000 бит, а уровень ошибки 0,001 на бит. Если ошибки изолированные и независимые, то 63 % () блоков будут содержать ошибки. Если же они возникают группами по 100 сразу, то ошибки будут содержать 1 % () блоков.

Зато, если ошибки не группируются, то в каждом кадре они невелики, и есть возможность их исправить. Групповые ошибки портят кадр безвозвратно. Требуется его повторная пересылка, но в некоторых системах это в принципе невозможно, — например, в телефонных системах, использующие цифровое кодирование, возникает эффект пропадания слов/слогов.

Для надёжной передачи кодов было предложено два основных метода.

Первый — добавить в передаваемый блок данных нескольких «лишних» бит так, чтобы, анализируя полученный блок, можно было бы сказать, есть в переданном блоке ошибки или нет. Это так называемые коды с обнаружением ошибок.

Второй — внести избыточность настолько, чтобы, анализируя полученные данные, можно не только замечать ошибки, но и указать, где именно возникли искажения. Это коды, исправляющие ошибки.

Такое деление условно. Более общий вариант — это коды, обнаруживающие k ошибок и исправляющие l ошибок, где .