¿Qué es un error?
Los datos transmitidos pueden corromperse durante la comunicación. Es probable que se vea afectado por ruido externo u otras fallas físicas. En tal situación, los datos de entrada no pueden ser los mismos que los datos de salida. Esta discrepancia se conoce como "Error".
Los errores de datos pueden resultar en la pérdida de datos importantes o seguros. La mayor parte de la transferencia de datos en sistemas digitales se realizará en forma de "transferencia de bits". Incluso un pequeño cambio puede afectar el rendimiento de todo el sistema. En una secuencia de datos, si 1 se cambia a 0 o 0 se cambia a 1, se denomina "Error de bit".
En este tutorial de código de Hamming, aprenderá:
- ¿Qué es un error?
- Tipos de errores
- ¿Qué es la detección y corrección de errores?
- ¿Qué es un código Hamming?
- Historia del código Hamming
- Aplicación del código de dobladillo:
- Ventajas del código Hamming
- Desventajas del código Hamming
- Proceso de codificación de un mensaje usando código Hamming
- Proceso de descifrado de un mensaje en código Hamming
Tipos de errores
Existen principalmente tres tipos de errores de bits que ocurren en la transmisión de datos del remitente al receptor.
- Errores de un solo bit
- Errores de bits múltiples
- Errores de ráfaga
Errores de un solo bit
El cambio realizado en un bit en toda la secuencia de datos se conoce como "Error de bit único". Sin embargo, la aparición de errores de un solo bit no es tan común. Además, este error solo ocurre en un sistema de comunicación en paralelo porque los datos se transfieren bit a bit en una sola línea. Por lo tanto, hay más posibilidades de que una sola línea sea ruidosa.
Errores de bits múltiples
En la secuencia de datos, si hay un cambio en dos o más bits de una secuencia de datos de un transmisor a un receptor, se conoce como "errores de bits múltiples".
Este tipo de error ocurre principalmente en redes de comunicación de datos de tipo serie y paralelo.
Errores de ráfaga
El cambio del conjunto de bits en la secuencia de datos se conoce como "Error de ráfaga". Este tipo de error de datos se calcula desde el primer cambio de bit hasta el último cambio de bit.
¿Qué es la detección y corrección de errores?
En el sistema de comunicación digital, el error se transferirá de un sistema de comunicación a otro. Si estos errores no se detectan y corrigen, los datos se perderán. Para una comunicación eficaz, los datos del sistema deben transferirse con alta precisión. Esto se hará identificando primero los errores y corrigiéndolos.
La detección de errores es un método para detectar los errores que están presentes en los datos transmitidos desde un transmisor a un receptor en un sistema de comunicación de datos.
Aquí, puede usar códigos de redundancia para encontrar estos errores, agregándolos a los datos cuando se transmiten desde la fuente. Estos códigos se denominan "códigos de detección de errores".
Tres tipos de códigos de detección de errores son:
- Comprobación de paridad
- Verificación de redundancia cíclica (CRC)
- Verificación de redundancia longitudinal (LRC)
Comprobación de paridad:
- También se conoce como verificación de paridad.
- Tiene un mecanismo rentable para la detección de errores.
- En esta técnica, el bit redundante se conoce como bit de paridad. Se adjunta para cada unidad de datos. El número total de unos en la unidad debería ser par, lo que se conoce como bit de paridad.
Verificación de redundancia longitudinal
En esta técnica de detección de errores, se organiza un bloque de bits en formato tabular. El método LRC le ayuda a calcular el bit de paridad para cada columna. El conjunto de esta paridad también se envía junto con los datos originales. El bloque de paridad le ayuda a comprobar la redundancia.
Verificación de redundancia cíclica
La verificación de redundancia cíclica es una secuencia de redundancia que se debe agregar al final de la unidad. Es por eso que la unidad de datos resultante debería ser divisible por un segundo número binario predeterminado.
En el destino, los datos entrantes deben dividirse por el mismo número. En caso de que no haya resto, se asume que la unidad de datos es correcta y se acepta. De lo contrario, indica que la unidad de datos está dañada en la transmisión y, por lo tanto, debe ser rechazada.
¿Qué es un código Hamming?
El código Hamming es un código de línea que es útil para la detección de errores de hasta dos errores de bits inmediatos. Es capaz de errores de un solo bit.
En el código de Hamming, la fuente codifica el mensaje agregando bits redundantes en el mensaje. Estos bits redundantes se insertan y generan principalmente en determinadas posiciones del mensaje para realizar el proceso de detección y corrección de errores.
Historia del código Hamming
- El código Hamming es una técnica desarrollada por RWHamming para detectar errores.
- El código Hamming debe aplicarse a unidades de datos de cualquier longitud y utiliza la relación entre datos y bits de redundancia.
- Trabajó en el problema del método de corrección de errores y desarrolló un conjunto de algoritmos cada vez más poderoso llamado código Hamming.
- En 1950, publicó el Código Hamming, que se usa ampliamente en la actualidad en aplicaciones como la memoria ECC.
Aplicación del código Hamming
A continuación, se muestran algunas aplicaciones comunes del uso del código Hemming:
- Satélites
- Memoria del ordenador
- Modems
- PlasmaCAM
- Conectores abiertos
- Alambre de apantallamiento
- Procesador integrado
Ventajas del código Hamming
- El método de código Hamming es efectivo en redes donde se dan los flujos de datos para los errores de un solo bit.
- El código de Hamming no solo proporciona la detección de un error de bit, sino que también le ayuda a sangrar el error que contiene el bit para que pueda corregirse.
- La facilidad de uso de los códigos Hamming los hace más adecuados para su uso en la memoria de la computadora y la corrección de un solo error.
Desventajas del código Hamming
- Código de corrección y detección de errores de un solo bit. Sin embargo, si se encuentran errores en varios bits, el resultado puede dar como resultado otro bit que debería ser correcto para ser cambiado. Esto puede provocar que los datos tengan más errores.
- El algoritmo de código Hamming solo puede resolver problemas de bits individuales.
Proceso de codificación de un mensaje usando código Hamming
El proceso utilizado por el remitente para codificar el mensaje incluye los siguientes tres pasos:
- Cálculo del número total de bits redundantes.
- Comprobando la posición de los bits redundantes.
- Por último, calcular los valores de estos bits redundantes.
Cuando los bits redundantes anteriores están incrustados en el mensaje, se envía al usuario.
Paso 1) Cálculo del número total de bits redundantes.
Supongamos que el mensaje contiene:
- n - número de bits de datos
- p - número de bits redundantes que se le agregan para que np pueda indicar al menos (n + p + 1) estados diferentes.
Aquí, (n + p) representa la ubicación de un error en cada una de las posiciones de bit (n + p) y un estado adicional indica que no hay error. Como p bits pueden indicar 2 p estados, 2 p debe ser al menos igual a (n + p + 1).
Paso 2) Colocar los bits redundantes en su posición correcta.
Los p bits redundantes deben colocarse en posiciones de bits de potencias de 2. Por ejemplo, 1, 2, 4, 8, 16, etc. Se denominan p 1 (en la posición 1), p 2 (en la posición 2) , p 3 (en la posición 4), etc.
Paso 3) Cálculo de los valores del bit redundante.
Los bits redundantes deben ser bits de paridad, lo que hace que el número de unos sea par o impar.
Los dos tipos de paridad son:
- El número total de bits en el mensaje que se hace par se llama paridad par.
- El número total de bits en el mensaje que se vuelve impar se llama paridad impar.
Aquí, todo el bit redundante, p1, se debe calcular como paridad. Debería cubrir todas las posiciones de bit cuya representación binaria debería incluir un 1 en la 1ª posición excluyendo la posición de p1.
P1 es el bit de paridad para cada bit de datos en posiciones cuya representación binaria incluye un 1 en la posición menos importante sin incluir 1 Me gusta (3, 5, 7, 9,
…. )P2 es el bit de paridad para cada bit de datos en posiciones cuya representación binaria incluye 1 en la posición 2 desde la derecha, sin incluir 2 Like (3, 6, 7, 10, 11,
…)P3 es el bit de paridad para cada bit en posiciones cuya representación binaria incluye un 1 en la posición 3 desde la derecha no incluye 4 Like (5-7, 12-15,
…)Proceso de descifrado de un mensaje en código Hamming
El receptor recibe los mensajes entrantes que requieren realizar nuevos cálculos para encontrar y corregir errores.
El proceso de recálculo se realiza en los siguientes pasos:
- Contando el número de bits redundantes.
- Posicionamiento correcto de todos los bits redundantes.
- Comprobación de paridad
Paso 1) Contando el número de bits redundantes
Puede utilizar la misma fórmula para codificar, el número de bits redundantes
2 p ≥ n + p + 1
Aquí, el número de bits de datos yp es el número de bits redundantes.
Paso 2) Colocar correctamente todos los bits redundantes
Aquí, p es un bit redundante que se encuentra en posiciones de bit de potencias de 2, por ejemplo, 1, 2, 4, 8, etc.
Paso 3) Verificación de paridad
Los bits de paridad deben calcularse en función de los bits de datos y los bits redundantes.
p1 = paridad (1, 3, 5, 7, 9, 11
…)p2 = paridad (2, 3, 6, 7, 10, 11
…)p3 = paridad (4-7, 12-15, 20-23
…)Resumen
- Los datos transmitidos pueden corromperse durante la comunicación
- Tres tipos de error de bit son 1) Errores de bit único 2) Error de bit múltiple 3) Errores de bit de ráfaga
- El cambio realizado en un bit en toda la secuencia de datos se conoce como "Error de bit único".
- En la secuencia de datos, si hay un cambio en dos o más bits de una secuencia de datos de un transmisor a un receptor, se conoce como "errores de bits múltiples".
- El cambio del conjunto de bits en la secuencia de datos se conoce como "Error de ráfaga".
- La detección de errores es un método para detectar los errores que están presentes en los datos transmitidos desde un transmisor a un receptor en un sistema de comunicación de datos.
- Tres tipos de códigos de detección de errores son 1) Verificación de paridad 2) Verificación de redundancia cíclica (CRC) 3) Verificación de redundancia longitudinal (LRC)
- El código Hamming es un código de línea que es útil para la detección de errores de hasta dos errores de bits inmediatos. Es capaz de errores de un solo bit.
- El código Hamming es una técnica desarrollada por RWHamming para detectar errores.
- Las aplicaciones comunes del uso del código Hemming son la memoria de la computadora de los satélites, los módems, el procesador integrado, etc.
- El mayor beneficio del método de código Hamming es efectivo en redes donde se dan los flujos de datos para los errores de un solo bit.
- El mayor inconveniente del método de código Hamming es que solo puede resolver problemas de bits individuales.
- Podemos realizar el proceso de cifrar y decodificar el mensaje con la ayuda del código Hamming.
