정보처리기사 5과목 요점정리 - 오류 제어, 오류 검출 방식

 오류 발생의 원인들의 종류나 의미를 묻는 문제가 출제됩니다. 우연적 왜곡, 시스템적 왜곡을 구분하여 학습 하여야 합니다. 오류검출방식은 거의 모든 기출문제에 2문제 이상 출제되고 있습니다.

1. 오류의 발생 원인

 - 우연적 왜곡은 예측할 수 없으며 무작위로 발생 (백색, 충격, 누화, 위상 히트잡음)

 - 시스템적 왜곡은 전송매체에서 언제든지 발생할 수 있는 왜곡 (손실, 감쇠, 하모닉왜곡)

  1) 지연 왜곡 Delay Distortion

   - 주파수에 따라 그 속도가 달라 생기는 오류

   - 유선 매체에서 발생하며, 중심 주파수의 전달 속도가 가장 빠르고 양쪽 끝의 주파수 일 수록 느려짐

  2) 상호 변조(간섭) 잡음

   - 서로 다른 주파수들이 하나의 전송 매체를 공유할 때 주파수간의 합 또는 차로 인해 생기는 잡음

   - 통신시스템의 비 선형성으로 인해 발생

  3) 충격성 잡음

   - 번개나 파손 등 기계적 충격에 의해 생기는 잡음

   - 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음

  4) 시스템적 왜곡

    - 전송 매체에서 언제든지 일어날 수 있는 왜곡 손실, 감쇠 , 하모닉 왜곡 등

2. 전송 오류 제어 방식

 1) 전진(순방향) 오류 수정 FEC, Forward Error Correction

   - 재전송 요구 없이 수신 측에서 스스로 오류 검출 및 수정하는 방식

   - 에러 발생할 경우 송신측에 통보 하지 않음*

   - 오류정정을 위한 제어 비트가 추가되어 효율이 떨어짐

   - 해밍코드, 상승코드 방식이 있음

 2) 후진(역방향) 오류 수정 BEC, Backward Error Correction

   - 송신 측에 재전송을 요구하는 방식

   - 패리티검사, CRC, 블록 합 방식으로 오류 검출하고, 오류 제어는 자동 반복 요청 ARQ에 의해 이루어짐

3. 자동 반복 요청 ARQ, Automatic repeat request

 - 수신측이 오류 발생을 송신측에 통보, 송신측은 오류 발생 블록 재전송하는 절차

  1) 정지-대기 ARQ , Stop-and-wait ARQ

   - 송신측에서 한개의 블록 전송 후 수신측으로 부터 응답을 기다리는 방식

   - 구현 단순하나 전송 효율 떨어짐

  2) 연속 ARQ, Continuous ARQ

   - Stop-and-wait ARQ가 갖는 오버헤드를 줄이기 위해 연속적으로 데이터 블록을 보냄

    

    가.  Go-Back-N ARQ 

      - 수신측에서 부정응답(NAK)을 보내면 오류가 발생한 블록 이후 모든 블록 재전송

    나. 선택적 재전송 Selective repeat ARQ 

      - 수신측에서 부정응답(NAK)을 보내면 오류가 발생한 블록만을 재전송

      - 복잡한 논리 회로 및 큰 용량의 버퍼 필요

      - 연속적으로 전송하나 수신 확인은 각각에 대해 이뤄짐

 3) 적응적 ARQ, Adaptive ARQ

   - 데이터 블록의 길이를 채널의 상태에 따라 동적으로 변경하는 방식

   - 효율이 제일 좋으나 제어회로가 복잡하고 고비용으로 인해 거의 사용되지 않음

4. 오류 검출 방식

 1) 패리티 검사 Parity Check

   - 전송비트에 1비트의 패리티 비트(검사비트)를 추가하여 에러발생 유무만 판별

   - 홀수 패리티 검사를 한다면 1의 수가 홀 수 여야 함

   - 짝수 수직 패리티 검사를 블록 합 검사 Block Sum Check 라고 함

  

 2) 순환 중복 검사 CRC, Cyclic Redundancy Check

   - 다항식 코드를 사용하여 에러 발생 유무만 판별

   - 집단오류 검출 가능, 검출률이 높아 HDLC프레임의 FCS(프레임검사순서필드)에 사용

 3) 블록 합 검사 Block Sum Check

    - 블록의 맨 마지막에 수평방향으로 패리티 비트를 부여하여 에러 발생 유무만 판별

    - 수평패리티 체크, 세로중복검사 LRC, Longitudinal redundancy check 라고도 함 

 4) 해밍 코드 Hamming code

   - 수신측에서 직접 자기 정정 부호의 하나로 오류를 검출하고 수정까지 함

   - 1Bit의 오류만 수정가능

   - 해밍거리 Hamming Distance : 송,수신 데이터의 각 대응 비트가 서로다른 비트 의 수

     ex) 1101 송신, 1011 수신 이라면 해밍거리는?  2.

   - 정정 가능한 최대 오류의 수 : (dmin - 1) / 2     

   - 검출 가능한 최대 오류의 수 : dmin - 1          *dmin : 최소해밍거리

     ex) 해밍거리가 8일때?

         검출 최대 오류의 수 : 7

         정정 최대 오류의 수 : 3.5

          

5) 상승 코드

   - 순차적 디코딩과 한계값 디코딩을 사용하여 오류수정

   - 해밍코드처럼 검출과 정정 가능 + 여러비트의 오류도 수정 가능

[정보처리기사 2018년 3월 기출문제] Q. 전진오류정정(FEC) 방식에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?     ① 재전송 요구 없이 수신측에서 스스로         오류검사 및 수정을 하는 방식이다.     ② 역채널이 필요 없고, 연속적인 데이터         흐름이 가능하다.     ③ 데이터 전송 과정에서 오류가 발생하면         송신 측에 재전송을 요구하는 방식이다.     ④ 블록 코드와 콘볼루션 코드도 FEC 코드의 종류이다. A. ③, 송신측에 재전송으 요구하는 방식은       후진(역방향) 오류 수정 BEC 이다.

[정보처리기사 2017년 8월 기출문제] Q. Hamming distance가 5일 때 검출 가능한 에러 개수는?     ① 4 ② 5     ③ 6 ④ 7 A.  ①,      검출가능에러 = Hamming distance - 1      정정가능에러 = (Hamming distace - 1) / 2

[정보처리기사 2017년 5월 기출문제] Q.  다음이 설명하고 있는 ARQ 방식은?   - 송신 스테이션은 NAK를 수신하게 되면 오류가     발생한 데이터 프레임만 재전송   - 수신기에 큰 버퍼와 프레임 재순서화 기능이     요구되는 등 구현이 복잡한 단점이 있음     ① Stop and Wait ARQ     ② GO-back-N ARQ     ③ Flow-Sending ARQ     ④ Selective-Repeat ARQ A.  ④,   오류발생블록만 보냄 : 선택적 재전송,  오류발생 이후 모든블록 보냄 : Go-Back-N ARQ

[정보처리기사 2017년 3월 기출문제] Q. 전진에러수정(FEC) 코드에 대한 설명으로 틀린 것은?     ① FEC 코드의 종류로 CRC 코드 등이 있다.     ② 에러 정정기능을 포함한다.     ③ 연속적인 데이터 전송이 가능하다.     ④ 역채널을 사용한다. A.  ④