Control de errores

Control de Errores
Se trata en este caso de detectar y corregir errores aparecidos en las
transmisiones.
El control de errores en el nivel de enlace de datos se basa en la
repetición automática (ARQ), que implica la retransmisión de datos en
tres casos: tramas dañadas, tramas perdidas y reconocimiento perdido.
Tipos de errores:
 Tramas perdidas: cuando una trama enviada no llega a su destino
 Tramas dañadas: cuando llega una trama con algunos bits erróneos.
Técnicas más usuales de control (ARQ Solicitud de repetición automática)
 Detección de errores: Cuanto mayor es la trama que se transmite,
mayor es la probabilidad de que contenga algún error. Para detectar
errores, se añade un código en función de los bits de la trama de forma
que este código señale si se ha cambiado algún bit en el camino. Este
código debe de ser conocido e interpretado tanto por el emisor como
por el receptor.

Técnicas de control
 Confirmaciones positivas: el receptor devuelve una confirmación de
cada trama recibida correctamente.
 Retransmisión después de la expiración de un intervalo de tiempo:
cuando ha pasado un cierto tiempo, si el emisor no recibe confirmación
del receptor, reenvía otra vez la trama.
 Confirmación negativa y retransmisión: el receptor sólo confirma las
tramas recibidas erróneamente, y el emisor las reenvía. Todos estos
métodos se llaman ARQ (solicitud de repetición automática). Entre los
más utilizados destacan:

Variantes del ARQ normalizadas:
 ARQ con parada y espera
 ARQ con adelante atrás N
 ARQ con rechazo selectivo

CLASES DE CONTROL DE ERRORES

Parada y Espera
con ARQ
Con vuelta atrás
n
Control de
Errores Ventana
Deslizante con
ARQ
Rechazo selectivo

ARQ con parada y espera
 Se basa en la técnica de control de flujo de parada-y-espera.
Consiste en que el emisor transmite una trama y hasta que
no recibe confirmación del receptor, no envía otra.

Para que la retransmisión funcione se han añadido cuatro
características al mecanismo básico de control de flujo:
o El dispositivo emisor mantiene una copia de la última trama
transmitida hasta que recibe un reconocimiento para la
trama.
o Para poder identificarlas, tanto las tramas de datos como las
tramas ACK se numeran alternativamente 0 y 1.
o Si se descubre un error en una trama de datos, lo que indica
que ha sido dañada durante la transmisión, se devuelve una
trama NAK. Las tramas NAK, que no están numeradas, le
dicen al emisor que retransmita la última trama enviada.

ARQ con parada y espera
o El dispositivo emisor está equipado con un temporizador. Si el
reconocimiento esperado no se recibe dentro del periodo de
tiempo permitido, el emisor asume que la última trama de
datos se perdió en el transito y la envía de nuevo.

Puede ocurrir que:
 La trama no llegue al receptor, en cuyo caso, como el emisor guarda
una copia de la trama y además tiene un reloj, cuando expira un
cierto plazo de tiempo sin recibir confirmación del receptor, reenvía
otra vez la trama.
 La trama llegue defectuosa, en cuyo caso no es confirmada como
buena por el receptor. Pero puede ocurrir que el receptor confirme
una trama buena pero la confirmación llegue al emisor con
error, entonces, el emisor enviaría otra vez la trama. Para solucionar
esto, las tramas se etiquetan desde 0 en adelante y las
confirmaciones igual. Es una técnica sencilla y barata pero poco
eficiente.

Ventana deslizante con ARQ
Entre los distintos mecanismos populares para el control de errores en
transmisión continua, dos protocolos son los más populares: vuelta atrás n
con ARQ y rechazo selectivo con ARQ. Para extender la ventana deslizante
de forma que cubra la retransmisión de las tramas perdidas o dañadas, se
añaden tres características:
 El dispositivo emisor mantiene copias de todas las tramas transmitidas
hasta que sean reconocidas.
 Además de las tramas ACK, el receptor tiene la opción de devolver la
trama NAK si los datos se han recibido con errores. La trama NAK le dice al
emisor que retransmita una trama dañada. En este mecanismo al ser
continuo las tramas ACK y NAK deben de estar numeradas para su
identificación.
 Al igual que en la parada y espera con ARQ, el dispositivo emisor en la
ventana deslizante con ARQ está equipada con un temporizador que le
permite manejar la pérdida de reconocimientos. En la ventana deslizante
con ARQ, se pueden enviar n-1 trama (el tamaño de la ventana) antes de
recibir un reconocimiento

Vuelta atrás n con ARQ
Con el método de vuelta atrás n con ARQ, si una
trama se pierde o tiene errores, se retransmiten
todas las tramas desde la última reconocida.
Trama dañada. ¿Qué ocurre si se han enviado las
tramas 0, 1, 2 y 3, pero el primer reconocimiento
recibido es un NAK 3? Un NAK significa dos
cosas: (1)un reconocimiento positivo de todas las
tramas recibidas antes de la dañada y (2) un
reconocimiento negativo de la trama indicada.
Que el primer reconocimiento es un NAK 3,
significa que las tramas de datos 0, 1 y 2 se
recibieron correctamente. Solamente es necesario
reenviar la trama 3.

 Trama de datos perdida. Los protocolos con ventana
deslizante necesitan que las tramas de datos se
transmitan secuencialmente. Si una o más tramas están
dañadas por el ruido que se pierden en la transmisión,
la trama siguiente que llega al receptor no seguirá la
secuencia adecuada. El receptor comprueba el número
de identificación de cada trama, descubre que se han
saltado una o mas tramas y devuelve un NAK para la
primera trama perdida. Una trama NAK no especifica si
la trama se ha perdido o tiene errores, solamente que
debe ser retransmitida. El dispositivo receptor
retransmite la trama indicada en el NAK, así como
todas las tramas que hubiera transmitido después de la
perdida.

 Reconocimiento perdido. El emisor no espera recibir una
trama ACK para cada trama de datos que envía. Por ello, no
puede usar la ausencia de números secuenciales ACK para
identificar tramas ACK o NAK perdidas. En su lugar, usa un
temporizador. El dispositivo emisor puede enviar tantas
tramas como le permita su ventana antes de esperar
reconocimiento. Una vez que se ha alcanzado este limite o
que el servidor no tiene más tramas que enviar, debe
esperar.
Si el ACK (o el NAK) enviado por el receptor se
pierde, el emisor podría esperar para siempre. Para evitar
bloquear ambos dispositivos, el emisor está equipado con
un temporizador que empieza a contar cada ves que se
excede la capacidad de la ventana. Si no se recibe un
reconocimiento antes del plazo del tiempo, el emisor
retransmite todas las tramas transmitidas desde el último
ACK.

Rechazo selectivo con ARQ
En el rechazo selectivo con ARQ, solamente se retransmite
la trama especifica que tiene errores o se ha perdido. Si una
trama se corrompe en tránsito, se devuelve un NAK y la
trama se reenvía fuera de secuencia. El dispositivo receptor
debe ser capaz de ordenar las tramas que tiene e insertar la
trama retransmitida en e lugar adecuado de la secuencia.
Para que esta selectividad sea posible, un sistema con
rechazo selectivo ARQ difiere de un sistema con vuelta
atrás n ARQ de la forma siguiente:
 El dispositivo receptor debe tener lógica de ordenación para
permitirle reordenar tramas recibidas fuera de secuencia.
 El dispositivo emisor debe contener un dispositivo de
búsqueda que le permita encontrar y seleccionar solamente
la trama cuya retransmisión ha sido solicitada.

 Un buffer receptor debe almacenar todas las tramas
recibidas anteriormente a la espera de que todas las
retransmisiones hayan sido ordenadas y de que se
identifiquen y descarten todas las tramas duplicadas.
 Para ayudar con la selección, los números de ACK,
como los números de NAK, deben referirse a la trama
recibida (o perdida) y no a la siguiente trama esperada.
 Para que sea eficiente, esta complejidad necesita un
tamaño de ventana más pequeño que el necesario
para el método vuelta atrás n. Es recomendable que el
tamaño de la ventana sea menor o igual que (n+1)/2,
donde n-1 es el tamaño de ventana atrás n.

La diferencia del receptor en un sistema de
vuelta atrás n, el receptor en un sistema de
rechazo selectivo continúa aceptando tramas
nuevas mientras espera que se corrija el error. Sin
embargo, debido a que un ACK implica la
recepción correcta no solo de la trama especifica
indicada sino de todas las anteriores, las tramas
recibidas después del error no pueden ser
reconocidas hasta que las tramas dañadas hayan
sido retransmitidas. En el receptor es necesario
tener cierta lógica para ordenar las
retransmisiones fuera de orden y seguir la pista a
las tramas perdidas que todavía deben ser
conocidas.

 Tramas de datos. Aunque las tramas se pueden recibir
fuera de orden, no se pueden reconocer fuera de orden.
Si se pierde una trama, la siguiente llegará desordenada.
Cuando el receptor trata de reordenar las tramas que
tiene para incluirla, descubrira una discrepancia y
enviara un NAK. Por supuesto, el receptor reconocera
la omision si se han recibido mas tramas después.
 Reconocimiento perdido. Las tramas ACK y NAK
perdidas se tratan del metodo de rechazo selectivo con
ARQ igual que si se hace en el método vuelta atrás n
con ARQ. Cuando el dispositivo emisor alcanza la
capacidad de ventana o llega al final de su transmisión
activa un temporizador. Sino llega un reconocimiento
en el tiempo establecido, el emisor retransmite las
tramas pendientes de reconocimiento.

ARQ con rechazo selectivo
 Con este método, las únicas tramas que se retransmiten son las
rechazadas por el receptor o aquellas cuyo temporizador expira sin
confirmación. Este método es más eficiente que los anteriores. Para
que esto se pueda realizar, el receptor debe tener un buffer para
guardar las tramas recibidas tras el rechazo de una dada, hasta
recibir de nuevo la trama rechazada y debe de ser capaz de colocarla
en su lugar correcto (ya que deben de estar ordenadas). Además, el
emisor debe de ser capaz de reenviar tramas fuera de orden. Estos
requerimientos adicionales hacen que este método sea menos
utilizado que el de adelante-atrás-N.

Términos y Conceptos Clave
Buffer Rechazo Selectivo con ARQ
Control de errores Reconocimiento (ACK)
Control de flujo Reconocimiento negativo (NAK)
Disciplina de línea Selección
Estación primaria Solicitud/Reconocimiento(ENQ/ACK)
Estación secundaria Sondeo
Fin de transmisión(EOT) Sondeo/Selección
Parada y espera Ventana deslizante
Parada y espera con ARQ Ventana deslizante ARQ
Petición de repetición Automática (ARQ)
Vuelta atrás n con ARQ

Códigos de control de errores
 Los códigos de control de errores son siempre redundantes. Un
código redundante es el que utiliza más bits de los estrictamente
necesarios para la transmisión de los datos; gracias a esta
característica se pueden detectar y corregir los errores.

 Se dividen en sistemáticos y no sistemáticos, según la forma de
añadir los bits redundantes.

 Códigos no sistemáticos: En los códigos no sistemáticos los bits
redundantes se añaden implícitamente en el código. Se les llama
códigos M entre N, como por ejemplo el 3 entre 8, que para emitir
un carácter de 8 bits añade otros 3 de control. Los bits de control
siempre se ponen a 1 flanqueando el carácter.

 Códigos sistemáticos: En los códigos sistemáticos para determinar
el valor de los bits redundantes se aplica un algoritmo a la
información a transmitir.

Ejemplos de códigos sistemáticos

 Código de paridad horizontal Con este código se añade un único
bit redundante para hacer que el número total de bits sea par o
impar.
 Código de paridad vertical Se aplica a más de una palabra de
información. Es necesario saber cuántas palabras forman el bloque
al que se aplica el algoritmo. A cada palabra se le aplica un código
de paridad horizontal y al bloque la paridad vertical, como se ve en
el siguiente ejemplo, en el que se ha aplicado paridad par.

 Código de paridad vertical
01001 0
00110 0
00111 1
01000 1
Con este código si hay un error no sólo se detecta sino que se corrige, ya que
se puede saber en qué bit se ha producido el error.
 Código de Hamming Con el código de Hamming se añade un número de
bits redundantes que depende del número de bits que se usan para
representar una palabra de información, de modo que se cumpla la
desigualdad
2P ³ P+N+1
donde N es el número de bits por palabra y P el número de bits redundantes.

Los bits redundantes se añaden intercalándose con los bits que forman la
palabra en las posiciones 1, 2, 4, 8, ..., empezando por los bits menos
significativos.
Este código es difícil de implementar por circuitería pero sencillo a nivel de
software. Sólo es capaz de detectar y corregir un bit erróneo.

 Códigos lineales En este caso se considera que los bits de la palabra
forman un vector. A partir de este vector y de un polinomio generador
establecido se obtiene otro vector final, según la fórmula
c=i G
siendo i el vector inicial, G el polinomio generador y c el vector resultante.
Estos códigos facilitan la implementación en hardware, por lo que son más
utilizados que los códigos anteriores.

Dentro de los códigos lineales los más utilizados son los CRC, códigos
de redundancia cíclica. En éstos los bits del carácter a enviar son los
coeficientes de un polinomio. Utilizan la siguiente fórmula:

P(x) = C(x)·C(x)+R(x), (1)

con R(x) = resto(C(x), G(x)). Lo que se envía por la línea es la
información C(x) y el resto R(x), de forma que el destino puede
detectar errores mediante la fórmula (1).

Con estos códigos se pueden detectar errores de uno o varios bits en
bloques grandes.

Referencias
 http://www.uhu.es/diego.lopez/Docs_ppal/Transparencias%20Redes%20te
ma3%2005-06.pdf
 http://www.emagister.com/curso-redes-transmicion-datos-1/transmision-
datos-deteccion-control-errores
 http://www2.rhernando.net/modules/tutorials/doc/redes/error.html

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