bourrage de bits

Le bourrage de bits est l'insertion délibérée de bits supplémentaires dans un flux de données série pour empêcher de longues séquences de bits identiques de se produire naturellement dans la transmission. Les bits de bourrage ne transportent aucune information et sont supprimés par le récepteur, laissant les données originales intactes. Cette technique est essentielle pour maintenir la synchronisation dans les liaisons de communication série et pour assurer des transitions de signal fiables sur la couche physique.

L'application la plus courante se trouve dans les protocoles série asynchrones comme le RS-232, où le bourrage de bits empêche les circuits de récupération d'horloge du récepteur de perdre la synchronisation pendant des périodes prolongées de motifs de bits inactifs ou répétés. Dans le HDLC (High-Level Data Link Control) et les protocoles synchrones similaires, un bit zéro est inséré après chaque séquence de cinq bits un consécutifs ; le récepteur supprime automatiquement ces zéros insérés. Ceci est parfois appelé insertion de zéro pour le distinguer des autres méthodes de bourrage.

Le bourrage devient nécessaire car de nombreux canaux de communication et schémas de codage dépendent des transitions dans le signal pour maintenir la synchronisation d'horloge. Une longue séquence de bits identiques ne produit aucune transition, ce qui entraîne la dérive de la boucle à verrouillage de phase du récepteur et la perte des limites de bits suivantes. Un flux de données contenant trente uns consécutifs crée un véritable risque de synchronisation ; le bourrage d'un zéro après cinq uns garantit que des transitions se produisent régulièrement, maintenant le récepteur verrouillé sur l'horloge de l'émetteur.

Impact sur le débit et la complexité

Le surdébit dû au bourrage de bits dépend du motif des données. Les données aléatoires déclenchent rarement la règle de bourrage et entraînent un surdébit minimal, généralement inférieur à 2 %. Cependant, les charges utiles dans le pire des cas, les fichiers avec de longues séquences de uns, peuvent augmenter de 15 à 20 %. Ce surdébit est accepté comme le prix d'une synchronisation fiable et est intégré aux spécifications du protocole. Les concepteurs doivent tenir compte de la longueur maximale de trame bourrée lors du dimensionnement de la mémoire tampon et du calcul de l'utilisation de la liaison.

Le bourrage de bits diffère fondamentalement des codes de correction d'erreurs directs, qui ajoutent de la redondance pour la détection et la récupération d'erreurs. Les bits bourrés sont transparents pour la couche de données et n'effectuent aucune fonction de vérification d'erreurs. Le travail du récepteur est mécanique : rechercher le motif interdit, supprimer le bit inséré et livrer le flux non bourré aux couches supérieures. Les erreurs dans la logique de bourrage ou de débourrage sont rares dans les implémentations matérielles mais courantes dans les logiciels, en particulier lorsque les développeurs confondent les bits bourrés avec la charge utile.