计算机网络中的前向错误校正技术

前向错误纠正（Forward Error Correction, FEC）这是一种用于减少通信通道上数据传输中错误的技术。 在实时多媒体传输中，重新传输那些损坏或丢失的数据包是没有意义的，因为这样做会导致无法接受的延迟。因此，必须等待那些损坏或丢失的数据包被重新发送回来之后，才能继续传输数据。 因此，一定存在某种技术，能够纠正这些错误，或者立即重新发送数据包，从而让接收方能够在不需要通过反向通道来请求数据重新传输的情况下，自行纠正错误。 为了达到这一目的，人们设计了多种FEC技术。 具体如下：使用汉明距离：为了进行错误校正，需要达到的最小汉明距离，以纠正t个错误：d_m_i_n = 2t + 1例如，如果需要纠正20个错误，那么所需的最小汉明距离就是2×20 + 1 = 41比特。这意味着，必须将数据与大量冗余信息一起发送。不过，这种技术很少被使用，因为我们需要传输的数据量非常大，而如此高的冗余程度在大多数情况下是不现实的。2. 使用XOR运算：这种“ exclusive OR”技术非常有用，因为通过这种技术，可以重新生成那些数据项。 XOR属性可以这样使用—— ⊕ P_i ⊕ …… P_N → P_i = P_1 ⊕ P_2 ⊕ …… ⊕ … R ⊕ … 如果将对N个数据项应用XOR运算，那么我们可以通过对所有这些数据项进行异或运算来重新生成任意一组数据项P1到PN。其中，需要重新生成的数据项的取值，可以通过对前面运算的结果R进行异或运算来得到。 在这种技术中，一个数据包被分割成N个部分。然后，将所有这些部分的异或结果计算出来，最后再将这N+1个部分一起发送出去。 如果有任何数据块丢失或损坏，那么在接收端可以重新生成这些数据块。实际上，当N=4时，意味着需要发送额外的25%的数据。不过，只要其中有一个数据块没有丢失，那么其他数据块就可以被正确地恢复。3. 块间交错：在这种技术中，每个数据包都会被分割成多个小块。 数据会被逐块地处理（横向处理），而各个块则会被垂直地组合成数据包。 这样做的原因是，通过这种方式，每封发送的数据包都包含了来自多个原始数据包的片段。 如果数据包丢失了，那么每包中只会缺少一个数据块而已。这种情况在多媒体通信中通常是可以接受的。 在接收端，允许有一些小块缺失。 每个数据包中可以有一个块缺失，因为同一数据包中的所有块都不允许同时缺失。