INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICAUNIDAD ZACATENCOINGENIERA EN COMUNICACIONES Y ELECTRNICA

TEMA: Deteccin de errores.

Alumnos: Arenas Mimbrera Alejandro

Diaz Leon Cesar Adrian

Vega Hernndez Ivn

Grupo :7CM7

Profesor:

Medina Ballesteros Salvador.

INTRODUCCIN Control De Errores Un circuito de comunicacin de datos puede ser tan corto como de algunos metros, o tan largo como varios miles de millas, y el medio de transmisin puede ser tan sencillo como un trozo de alambre, o tan complicado como una microonda, un satlite o un sistema de fibra ptica. En consecuencia, por las caractersticas no ideales de transmisin que hay en cualquier sistema de comunicaciones, es inevitable que haya errores y que sea necesario desarrollar e implementar procedimientos de control de errores. El control de errores se puede dividir en dos categoras generales: deteccin de errores y correccin de errores.PROPSITO Conocer las diferentes tcnicas que implican la deteccin y correccin de errores, de la transferencia de datos que fueron recibidos, a travs de un sistema de comunicacin. DESARROLLODeteccin De Errores La deteccin de errores no es ms que el proceso de vigilar los datos recibidos y determinar cundo ha habido un error de transmisin. Las tcnicas de deteccin de errores no identifican cul o cules bits estn equivocados: slo indican que hubo un error. El objetivo de la deteccin de errores no es evitar que ocurran errores, sino evitar que haya errores sin detectar. La forma en que un sistema reacciona a los errores de transmisin depende del sistema y vara mucho. Las tcnicas ms comunes para los circuitos de comunicacin de datos son redundancia, ecoplex, codificacin de cuenta exacta, paridad, suma de comprobacin, comprobacin de redundancia vertical y horizontal y comprobacin de redundancia cclica.Redundancia. La redundancia implica la transmisin de un carcter dos veces. Si no se recibe el mismo carcter dos veces seguidas. Se ha presentado un error de transmisin. Se puede usar el mismo concepto para los mensajes. Si no se recibe la misma sucesin de caracteres dos veces seguidas, exactamente en el mismo orden, ha sucedido un error de transmisin.EcoplexEs un esquema relativamente sencillo de deteccin de errores, que se usa en forma casi exclusiva en sistemas de comunicacin de datos en los que operadores humanos capturan datos en forma manual con un teclado. Para el ecoplex se requiere operacin dplex, consecuencia, si slo se cuenta la cantidad de unos recibida en cada carcter se puede determinar si ha ocurrido un error.ParidadEs probable que la paridad sea el esquema ms sencillo de deteccin de errores que se usa en sistemas de comunicacin de datos, y se usa junto con comprobacin de redundancia, tanto vertical como horizontal. En la paridad se aade un solo bit (llamado bit de paridad) a cada carcter, para obligar a que la cantidad total de unos en el carcter, incluyendo el bit de paridad, sea un nmero impar (paridad impar) o bien un nmero par (paridad par). Por ejemplo, el cdigo ASCII de la letra C es hexadecimal 43, o P1000011 binario, y la P representa al bit de paridad. Si se usa paridad impar, el bit P se iguala a 0, para mantener la cantidad total de unos en 3, que es un nmero impar. Si se usa paridad par, el bit P se iguala a 1, y la cantidad total de unos es 4, un nmero par.Si se examina con ms detalle la paridad, se ver que el bit de paridad es independiente de la cantidad de ceros en el cdigo, y no lo afectan los pares de unos. Para la letra C, si se quieren todos los bits 0, el cdigo es P1---11. Para la paridad impar, el bit P sigue siendo un 0, y para la paridad par sigue siendo 1. Si se excluyen tambin pares de unos, el cdigo puede ser P1---, P---1, o P---1--. De nuevo, para la paridad impar el bit P es un 0 y para la paridad impar el bit P es un 1.La definicin de paridad es equivalencia o igualdad. Una compuerta lgica que determine cundo todas sus entradas son iguales es la XOR (operacin lgica o incluyente, equis o). Con una compuerta XOR, si todas las entradas son iguales (todas 0 todas 1), la salida es 0. Sino son iguales todas las entradas, la salida es 1. La fig. 13-5 muestra dos circuitos que se usan mucho para generar un bit de paridad. En esencia, ambos circuitos pasan por un proceso de comparacin que elimina los ceros y pares de unos. EI circuito de la fig. 13-5a usa comparacin compuesta (serial o en serie), mientras que el de la fig. 13-5b usa comparacin compuesta (paralelo). En la paridad secuencial, el generador b0 se compara XOR con b1, el resultado se compara XOR con b2, y as sucesivamente. El resultado de la ltima operacin XOR se compara con un bit de polarizacin. Si se desea paridad par, el bit de polarizacin se iguala con 0 lgico. Si se desea paridad impar, el bit de polarizacin se hace 1 lgico. La salida del circuito es el bit de paridad, que se agrega a los caracteres codificados. En el generador de bit de paridad, las comparaciones se hacen en capas o niveles. Los pares de bits (b0 y b1, b2 y b1, etc., se comparan XOR. Los resultados de las compuertas XOR de primer nivel se comparan XOR entre s. El proceso contina hasta que queda slo un bit, que se compara XOR con el bit de polarizacin. Nuevamente, si se desea paridad par, el bit de polarizacin se hace 0 lgico, y si se desea paridad impar, el bit de polarizacin se hace igual a 1 lgico.Los circuitos de la fig. 13-5 tambin se pueden usar en el comprobador de paridad del receptor. Un comprobador de paridad usa el mismo procedimiento que un generador de paridad, pero la condicin lgica de la comparacin final es la que se usa si ha sucedido una violacin de la paridad; por ejemplo, en la paridad impar un 1 indica error y un 0 indica sin error, en la paridad par un 1 indica error y un 0 indica sin error. La ventaja principal de la paridad es su sencillez. La desventaja es que cuando se reciben varios bits equivocados, podra no detectarlos el comprobador de paridad; es decir, si cambian las condiciones lgicas de dos bits, la paridad queda igual. En consecuencia, la paridad, dentro de un tiempo prolongado, slo detectar el 50% de los errores de transmisin; para esto se supone que hay probabilidades iguales de que haya cantidades pares o impares de bits equivocados.

Suma de comprobacin.La suma de comprobacin es una forma muy sencilla de deteccin de error. Una suma de comprobacin no es ms que el byte menos significativo de la suma aritmtica de los datos binarios que se transmiten. Mientras se transmiten los datos, cada carcter se suma con la suma acumulada de los que se transmitieron antes. Cuando se llega al final de mensaje, el sumador ha acumulado la suma de todos los caracteres que hay en el mensaje que se acaba de mandar. El byte menos significativo de esta suma se agrega al final del mensaje, y se transmite. La terminal receptora hace de nuevo la operacin de suma u determina su propia suma y su propio carcter de suma de comprobacin. El byte menos significativo de la suma del receptor se compara con la suma de comprobacin del final del mensaje. Si son iguales, es muy probable que no haya habido error de transmisin. Si son distintas es seguro que se present un error. Cuando se detecta un error se pide una retransmisin de todo el mensaje.Comprobacin de redundancia vertical y horizontal.La comprobacin de redundancia vertical (VRC, de vertical redundancy checking) es un esquema de deteccin de errores que usa la paridad para determinar si ha sucedido un error de transmisin, dentro de un carcter. En consecuencia. La VRC a veces se llama paridad de caracteres. En la VRC cada carcter tiene agregado un bit de paridad, antes de la trasmisin. Se pueden usar paridad par o impar. El ejemplo que se ve en el tema ''paridad'' para el carcter 'C' en ASCII es un ejemplo de cmo se usa la comprobacin de redundancia vertical. La comprobacin de redundancia horizontal o longitudinal (HRC, de horizontal redundancy checking) o (LRC, de longitudinal redundancy checking) es un esquema de deteccin de errores que usa la paridad para determinar si se ha presentado un error de transmisin en un mensaje y, en consecuencia, a veces se le llama paridad de mensaje. Con la LRC, cada posicin de bit tiene un bit de paridad. En otras palabras, se compara XOR el b0 de cada carcter del mensaje con b0 de los dems caracteres del mensaje. En forma parecida, se comparan XOR b1, b2, etc. Con sus bits respectivos de los dems caracteres del mensaje. En esencia, la LRC es el resultado de comparaciones XOR de los caracteres que forman un mensaje, mientras que la VRC es la comparacin XOR de los bits dentro de un solo carcter. Con la LRC solo se usa paridad par. La secuencia de bits LRC se calcula en el transmisor antes de mandar los datos; a continuacin se transmite como si fuera el ltimo carcter del mensaje. En el receptor, se vuelve a calcular la LRC a partir de los datos, y el valor recalculado se compara con la LRC transmitida con el mensaje. Si son iguales, se supone que no se han presentado errores de transmisin. Si son diferentes, debe haberse presentado un error de transmisin.Correccin de errores.En esencia, hay tres mtodos para corregir errores: sustitucin de smbolo, retransmisin y correccin de error en avance.Sustitucin de smbolo.La sustitucin de smbolo se dise para usarse en ambientes humanos, cuando hay un ser humano en la terminal de recepcin, que analice los datos recibidos y tome decisiones sobre su integridad. En la sustitucin de smbolo, si se recibe un carcter equivocado, ms que pasarlo a un nivel superior de correccin de errores, o mostrar al carcter incorrecto, un carcter indefinido en el cdigo de caracteres, como por ejemplo un signo de interrogacin invertido, sustituye al carcter con error. Si ese carcter con error no puede ser interpretado por el operador, se pide su retransmisin, es decir, la sustitucin de smbolo es una forma de retransmisin selectiva. Por ejemplo si el mensaje nombre tuviera un error en el primer carcter, se mostrara como ombre. Un operador puede interpretar el mensaje correcto por inspeccin, y es innecesaria la retransmisin. Sim embargo, si se recibiera el mensaje $,000.00 el operador no puede determinar cul es el carcter equivocado y se pide la retransmisin.Retransmisin.Como se nombre lo dice, la retransmisin es la vuelta a mandar un mensaje cuando se recibe con errores, y la terminal de recepcin pide en forma automtica la retransmisin de todo el mensaje. La retransmisin se llama ARQ, con frecuencia, que es un trmino antiguo de radiocomunicaciones que quiere decir automatic request for retransmission, peticin automtica de retransmisin. La ARQ es, probablemente, el mtodo ms seguro de correccin de errores, aunque no sea siempre el ms eficiente. Las irregularidades en los medios de transmisin se presentan como explosiones. Si se usan mensajes cortos, ser pequea la probabilidad de que haya una irregularidad durante una transmisin. Sin embargo, los mensajes cortos requieren ms reconocimientos y cambios de direccin de lnea que los mensajes largos. Los reconocimientos y cambios de direccin de lnea para controlar errores don formas de indirectos; son caracteres que no son de datos y se deben transmitir. Con los mensajes grandes se necesita menos tiempos de cambios de lnea, aunque aumenta la probabilidad de que haya un error de transmisin, respecto a los mensajes cortos. Se puede demostrar, con mtodos estadsticos, que los bloques de mensajes entre 256 y 512 caracteres tienen el tamao ptimo cuando se usa ARQ para correccin de errores.Correccin de error en sentido directo.Se le conoce como FEC (de forward error correction) y es el nico esquema de correccin de errores que realmente detecta y corrige los errores de transmisin en la recepcin, sin pedir la retransmisin.En el sistema FEC se agregan bits antes de transmitirlo. Un cdigo muy difundido para corregir errores es el cdigo Hamming, desarrollado por R.W. Hamming en los Laboratorios Bell. La cantidad de bits en el cdigo Hamming depende de la cantidad de bits en el carcter de datos. La cantidad de bits de Hamming que se deben agregar a un carcter se calcula con la siguiente ecuacin:

En donde:

Ejemplo:Para la cadena de 12 bits de datos 101100010010, calcular la cantidad de bits de Hamming necesarios, incrustar en forma arbitraria esos bits en la cadena de datos, determinar la condicin de cada bit de Hamming, suponer un error arbitrario de transmisin de slo un bit, y demostrar que el cdigo Hamming detecta el error.Segn la ecuacin de Hamming:

Para n = 4,

Como no se cumple, 4 bits de Hamming son insuficientes y se toma como n el nmero 5.

Para n = 5,

Como y, en consecuencia, cinco bits de Hamming son suficientes para satisfacer el criterio de la ecuacin. As, la corriente de datos estar formada por un total de 12 + 5 = 17 bits. Y se colocan de forma arbitraria los 5 bits de Hamming.17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H 1 0 1 H 1 0 0 H H 0 1 0 H 0 1 0

Para determinar la condicin lgica de los bits de Hamming, se expresan todas las posiciones de bit que contienen un uso como nmero binario de cinco bits, y se combinan entre s con XOR.Posicin de bitNmero binario200010

6 00110 XOR00100

12 01100 XOR01000

14 01110 XOR00110 16 10000 XOR10110 = Cdigo de Hamming

b17 = 1, b13 = 0, b9 = 1, b8 = 1, b4 = 0La corriente de datos codificada en 17 bits se transforma en: H H H H H 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

Ahora, se supone que durante la transmisin se presenta un error en el bit de la posicin 14. La corriente de datos recibidos es:1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

En el receptor, para determinar la posicin del bit errneo, se extraen los bits de Hamming y se comparan XOR con el cdigo binario para cada posicin de bit que contiene un 1.

Posicin de bitNmero binario Cdigo de Hamming10110

2 00010 XOR10100

6 00110 XOR10010

12 01100 XOR11110

16 10000 XOR01110 = 14 binario

Esto indica que se recibi errneo el bit 14 y para corregirlo slo se complementa ese bit.

El cdigo Hamming aqu descrito slo detectar errores de un solo bit. No se puede usar para identificar errores de varios bits, ni errores en los mismo bits de Hamming. El cdigo Hamming, as como todos los cdigos FEC (correccin directa de errores), requiere que se agreguen bits a los datos y, en consecuencia, se alargue el mensaje transmitido. El objetivo de los cdigos FEC es reducir o eliminar el tiempo desperdiciado en retransmisiones. Sin embargo, la adicin de los bits FEC a cada mensaje desperdicia el mismo tiempo de transmisin. Es obvio que se debe hacer un balance entre los cdigos ARQ y FEC, y las necesidades del sistema, para determinar cul mtodo se adapta mejora determinado sistema. El FEC se usa con frecuencia para transmisiones simplex a muchos receptores, cuando son imprcticos los reconocimientos.

OBSERVACIONES

CONCLUISIONES

BIBLIOGRAFA