誤り検出と訂正

12月 28, 2021
admin

低遅延を必要とするアプリケーション(電話の会話など)は、ARQ(自動再送要求)を使用できず、FEC(前方誤り訂正)を使用しなければならない。 ARQシステムがエラーを発見して再送信するまでに、再送信されたデータの到着が遅すぎて使えません。

送信機が情報を送信するとすぐに忘れてしまうアプリケーション(ほとんどのテレビカメラなど)は、ARQを使用することができず、エラーが発生すると元のデータが使用できなくなるので、FECを使用しなければなりません。

極端に低いエラーレートを必要とするアプリケーション(デジタル送金など)は、FECで訂正不可能なエラーが発生する可能性があるため、ARQを使用しなければなりません。

信頼性と検査工学もエラー訂正コードの理論を利用します。

  • IPv4ヘッダは、ヘッダの内容を保護するチェックサムを含んでいます。 チェックサムが正しくないパケットは、ネットワーク内または受信機で廃棄されます。
  • チェックサムは、ネットワークルーティングにおける処理コストを最小限にするため、また現在のリンク層技術が十分なエラー検出を提供すると想定されているため、IPv6ヘッダーから省略されました(RFC 3819も参照)。 不正なチェックサムを持つパケットは、ネットワークスタックによって破棄されます。 チェックサムはIPv4ではオプションで、IPv6では必須です。
  • TCP は、TCP および IP ヘッダのペイロードとアドレス情報を保護するためにチェックサムを提供します。
  • Deep-space telecommunicationsEdit

    エラー訂正コードの開発は、惑星間距離での信号電力の極端な希釈と、宇宙探査機での限られた電力利用のために、深宇宙ミッションの歴史と密接に結びついていました。 初期のミッションではデータを符号化せずに送信していたが、1968年からは畳み込み符号やリード・ミュラー符号の形でデジタル誤り訂正が実装されるようになった(最適化されていない)。 1977年に始まったボイジャー1号とボイジャー2号は、木星と土星からカラー画像と科学情報を送るように設計されていました。 その結果、符号化の必要性が高まり、そのため、宇宙船は、外側のゴレイ(24,12,8)符号と連結できる(最適にビタビ復号された)畳み込み符号によってサポートされていました。 ボイジャー2号はさらにリード・ソロモン符号の実装をサポートしました。 リード-ソロモン-ビタービ(RSV)コードの連結により、非常に強力な誤り訂正が可能になり、天王星と海王星への宇宙船の長旅を実現しました。 1989年にECCシステムをアップグレードした後、両機はV2 RSV符号を使用した。

    The Consultative Committee for Space Data Systemsは現在、ボイジャー2のRSV符号と同様の性能を持つ誤り訂正符号を最低限使用することを推奨している。 4061>

    深宇宙や軌道上で行われるさまざまな種類のミッションは、万能の誤り訂正システムを見つけようとすることが継続的な問題であることを示唆している。 地球に近いミッションの場合、通信チャネル内のノイズの性質は、惑星間ミッションの宇宙船が経験するものとは異なっている。 4061>

    衛星放送編集

    テレビ(新チャンネルや高精細テレビを含む)やIPデータの配信の要望により、衛星中継器の帯域幅に対する需要が増加し続けている。 トランスポンダの可用性と帯域幅の制約が、この成長を制限しています。 4061>

    Data storageEdit

    Error detection and correction codes are often used to the reliability of data storage media.NetSite は、データ記憶媒体の信頼性を向上させるために使用されることがあります。 1ビットのエラーを検出するパリティトラックは、1951年の最初の磁気テープデータストレージに存在した。 グループコード化された記録テープに使われている最適矩形符号は、1ビットの誤りを検出するだけでなく、訂正することも可能である。 ファイル形式、特にアーカイブ形式には、破損や切り捨てを検出するためのチェックサム(最も多いのはCRC32)が含まれており、破損したデータの一部を復元するために冗長性やパリティファイルを使用することができます。 リード ソロモン コードは、コンパクト ディスクで傷によるエラーを修正するために使用されます。

    最新のハード ドライブでは、CRC コードを使用して検出し、リード ソロモン コードでセクター読み取り時の小さなエラーを修正し、「不良」になったセクターからデータを回復してそのデータを予備セクタに格納します。 RAIDシステムは、ハードディスクが完全に故障した場合に、さまざまなエラー修正技術を使用してエラーを修正します。 ZFS や Btrfs などのファイルシステム、および一部の RAID 実装は、データのスクラブと再銀化をサポートしており、使用前に不良ブロックを検出して(できれば)復旧させることができます。

    Error-correcting memoryEdit

    Main article: ECC メモリ

    DRAM メモリは、エラー訂正コードに依存することで、ソフトエラーに対するより強力な保護を提供することができます。 ECC または EDAC で保護されたメモリとして知られているこのようなエラー訂正メモリは、科学計算、金融、医療などのミッションクリティカルなアプリケーションや、宇宙での放射線が増加するため深宇宙アプリケーションに特に望ましいものである。

    エラー訂正メモリ コントローラは、伝統的にハミング符号を使用しますが、3重のモジュール冗長性を使用するものもあります。

    インターリーブでは、隣接ビットを異なる単語に関連付けることにより、物理的に隣接する複数のビットを動揺させる可能性のある単一の宇宙線の影響を複数の単語にわたって分散させることが可能です。 シングル イベント アップセット (SEU) がアクセス間の任意の特定のワードでエラーしきい値を超えない限り (たとえば、単一エラー)、それは (たとえば、単一ビット エラー修正コードによって) 修正することができ、エラーのないメモリ システムの錯覚を維持することができます。

    ECC メモリが動作するために必要な機能をハードウェアに加え、OS は通常関連レポート機能を含み、ソフト エラーが透過的に回復する場合に通知を提供するために使われるものです。 ソフト エラーの発生率が増加している場合、DIMM モジュールの交換が必要であることを示している可能性があり、関連するレポート機能がなければ、このようなフィードバック情報を簡単に入手することはできないでしょう。 このサブシステムは、コンピューター システム内のエラー チェック機能を備えたコンポーネントからデータを収集します。ECC メモリに関連するイベントを収集して報告するほか、PCI バスで検出されたものを含む他のチェックサム エラーもサポートしています。

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