Home >Промышленный Интернет вещей>Промышленный Интернет вещей
Какие механизмы имеет протокол беспроводной передачи для снижения скорости потери пакетов в сети?

В этой статье специалисты Ebyte по беспроводной связи Интернета вещей разобрали механизм обработки, который может снизить скорость потери сетевых пакетов, как показано ниже:

①Механизм уменьшения потери пакетов физического уровня:

Потеря пакета на физическом уровне означает, что отправитель отправляет сигнал, а получатель не получает его. Это также самая простая и распространенная причина, обычно мощность передатчика мала, а передатчик находится слишком далеко от приемника.

В такой ситуации обычным решением является увеличение мощности передачи, чтобы сигнал мог передаваться дальше. Однако, согласно закону Шеннона, при одной и той же полосе пропускания канала, чем меньше информации несет сигнал, тем ниже требования к ОСШ, а чем ниже требования к ОСШ, тем ниже требования к мощности.

В настоящее время, помимо увеличения мощности, есть еще один способ расширения спектра. Например, расширенный спектр DSSS, используемый в типичном беспроводном модуле ZigBee, исходная полоса пропускания канала ZigBee составляет 2 МГц, то есть он может выводить 2M 0 или 1 сигналов в течение 1 секунды. Обычно мы используем 8 сигналов 0 или 1 для представления байта, но под действием DSSS для представления байта требуется 64 сигнала 0 или 1. Таким образом, использование беспроводного сигнала для передачи байта требует 64 0 или 1. Даже если сигнал искажается во время передачи, принимающая сторона может исправить сигнал. Вот почему стабильность передачи ZigBee лучше, чем связь на частоте 433 МГц. В нормальных условиях дальность передачи ZigBee может достигать 1 км при мощности передачи 20 дБм.

SYNC SFD SIGNAL SERVICE LENGTH CRC PHY Preamble PHY Header PPDU MPDU

Другая ситуация – проблема с антенной. Антенна любого типа имеет коэффициент усиления антенны и направленность. Обычно коэффициент усиления внешней антенны лучше, чем у антенны на печатной плате, поэтому старайтесь выбирать внешнюю антенну, когда для устройства достаточно места. Направленность антенны также является фактором, который необходимо учитывать. Например, покрытие сигнала стержневой антенны представляет собой сплюснутую сферу. Сигнал положения параллельной антенны очень хороший, но сигнал положения выносной линии антенны оси гораздо хуже.

②Механизм уровня MAC для уменьшения потери пакетов:

Возьмем в качестве примера протокол ZigBee серии IEEE802.15.4. Уровень MAC протокола имеет следующие важные функции.

Контроль несущей и механизм CSMA:

Протокол IEEE802.15.4 имеет механизм CSMA, основанный на распознавании несущей. Перед каждой передачей сигнала устройство прослушивает, занят ли текущий канал, и передает сигналы, когда канал свободен. Многие чипы sub-G также имеют функцию определения несущей, но не имеют механизма протокола, такого как CSMA. CSMA предусматривает метод мониторинга канала: перед передачей продолжайте контролировать канал в течение случайного времени, чтобы должным образом избежать одновременной передачи сигналов двумя идентичными устройствами; попробуйте отправить сигналы после наступления случайного времени, а затем снова обнаружить если передача не удалась, прослушайте один раз, и следующий случайный диапазон времени будет продолжать расширяться (в 2 раза), чтобы избежать одновременной передачи сигналов несколькими устройствами; если несколько попыток не удаются и достигнуто максимальное количество раз, то сигнал будет считаться потерей пакета.

Механизм автоматического реагирования:

Уровень MAC протокола IEEE802.15.4 имеет два основных метода связи: широковещательная передача и по запросу. При заказе цели целевой узел вернет кадр ACK. Если отправляющая сторона не получит кадр ACK, он попытается передать сигнал повторно.Если ACK не получен после нескольких повторных передач, пакет будет потерян. Кроме того, когда принимающая сторона отвечает с помощью MAC-ACK, он не подчиняется механизму CSMA и может быть отправлен принудительно.После того, как передающая сторона успешно отправляет сигнал по запросу в соответствии с механизмом CSMA, это занимает всего 0,2–0,5 миллисекунды. для получения ACK.

Таким образом, распространенными явлениями, вызывающими потерю пакетов на уровне MAC, являются потеря пакетов из-за сбоя CSMA и сбоя MAC-ACK Отличие от потери пакетов на физическом уровне заключается в том, что оба типа потери пакетов могут быть обнаружены самим отправителем. Обычно при обнаружении такого рода потери пакетов обработка в приложении представляет собой повторную передачу. Однако повторная передача также должна быть научной. Например, повторная передача сбоя CSMA, вызванного злонамеренными помехами сигнала, не может быть решена, повторная передача сбоя MAC-ACK, вызванного отсутствием принимающей цели, не может быть решена.

Ряд механизмов обработки на уровне PHY и уровне MAC предназначены для уменьшения потерь пакетов, но нет никакой гарантии, что потери пакетов не будет. потеря.