مش MANET چند هاپ می تواند پشتیبانی کند؟ تأخیر و مبادلات عملیاتی

تعداد جهش هایی که یک مش MANET می تواند پشتیبانی کند به ندرت با تعداد جهش هایی که باید در عملیات استفاده کند برابر است. یک مسیر ممکن است از طریق رله‌های متعدد متصل بماند، در حالی که کیفیت ویدیو کاهش می‌یابد، تأخیر فرمان افزایش می‌یابد، یا زمان پخش مشترک به یک گلوگاه تبدیل می‌شود. انواع مختلف ترافیک نیز می توانند در نقاط مختلف به محدودیت های خود برسند، بنابراین یک تعداد پرش تبلیغاتی نمی تواند به سؤال برنامه ریزی پاسخ دهد.

کلید قضاوت است شبکه MANET توسط توان عملیاتی قابل استفاده، تاخیر انتها به انتها، لرزش، تحرک و شرایط RF پرش می کند. بحث زیر چگونگی توسعه این مبادلات و نحوه تنظیم بودجه عملی پرش برای استقرار واقعی را توضیح می دهد.

 

تعداد پرش مفید توسط برنامه تنظیم شده است

با سطح خدمات مورد نیاز شروع کنید

هیچ محدودیت ثابتی برای پرش های مش MANET برای هر استقرار اعمال نمی شود زیرا برنامه ها به روش های مختلف شکست می خورند. ممکن است یک مسیر متصل باقی بماند در حالی که خروجی خوب کمتر از نرخ خروجی رمزگذار ویدیو باشد، لرزش صدا قابل توجه باشد یا تأخیر فرمان از آستانه عملیاتی فراتر رفته باشد. قبل از تعیین محدودیت برای پرش های مش MANET، حداقل بازده نهایی، حداکثر تاخیر یک طرفه یا رفت و برگشت، جیتر قابل قبول و نسبت تحویل بسته هدف را تعریف کنید.

این آستانه ها را در مرز برنامه اندازه گیری کنید، نه از روی نرخ PHY رادیو. هدرها، اختلافات، تلاش های مجدد و ترافیک رله ظرفیت بار مفید را کاهش می دهند. محدودیت عملی برای پرش های مش MANET اولین نقطه ای است که در آن سطح سرویس تحت بار مورد انتظار شکست می خورد، حتی اگر نقاط پایانی همچنان بسته ها را مبادله کنند.

انواع مختلف ترافیک در زمان های مختلف به حد مجاز می رسد

تله متری از پهنای باند کمی استفاده می کند، اما داده های قدیمی ممکن است هنوز غیرقابل قبول باشند. ترافیک فرمان به پاسخ قابل پیش بینی نیاز دارد، صدا به تأخیر و لرزش کنترل شده بستگی دارد و ویدیوی زنده به خروجی خوب پایدار نیاز دارد. بنابراین ویدئو، پرش های ضعیف مش MANET را زودتر از داده های متناوب نشان می دهد.

مسیری که تله متری را با موفقیت انجام می دهد ممکن است با معرفی چندین جریان HD شکست بخورد. ادعاهایی مانند 'پنج پرش امن است' ارزش کمی دارند مگر اینکه ترکیب ترافیک، اندازه بسته‌ها، شرایط RF و آستانه پذیرش نیز مشخص شده باشند.

 

چگونه تاخیر در طول یک مسیر چند هاپ ایجاد می شود

هر رله بیش از زمان پردازش اضافه می کند

هر رله چندین اشکال تاخیر را اضافه می کند. یک بسته باید از پیوند فعلی عبور کند، منتظر دسترسی به کانال باشد، از منطق حمل و نقل عبور کند و وارد صف انتقال بعدی شود. فریم های آسیب دیده ممکن است دوباره ارسال شوند، بنابراین کیفیت پایین لینک باعث افزایش تاخیر و همچنین استفاده از زمان پخش می شود. یک مدل عملی این است: تأخیر انتها به انتها برابر است با تأخیر انباشته در هر هاپ به اضافه صف بندی، ارسال مجدد و جریمه های تغییر مسیر.

ضرب یک عدد تک هاپ آزمایشگاهی در تعداد پرش های مش MANET تنها یک خط پایه به دست می دهد. پیوندهای پایدار و ترافیک رقیب کمی را فرض می کند. در میدان، یک رله اضافه بار یا قطعه RF ضعیف می تواند تاخیر بیشتری نسبت به چندین هاپ تمیز اضافه کند.

ازدحام باعث می شود تاخیر به طور ناهموار رشد کند

در استفاده کم، رله دیگری ممکن است تاخیر نسبتاً ثابتی را اضافه کند. هنگامی که ترافیک به ظرفیت یک گره مشترک نزدیک می شود، صف ها ایجاد می شوند و افزایش اندکی در بار ارائه شده می تواند افزایش بسیار بیشتری در تأخیر انتها به انتها ایجاد کند. درگیری‌های بازارسال، رفتار MAC، خط‌مشی مسیریابی و توزیع گره همگی بر توان عملیاتی قابل دستیابی تأثیر می‌گذارند، در حالی که ارسال فراتر از نرخ مفید مسیر می‌تواند مشاجره را افزایش دهد و عملکرد ارائه‌شده را کاهش دهد.

میانگین قابل قبول می تواند جهش های قابل توجه عملیاتی را پنهان کند. میانه، تأخیر p95 یا p99، لرزش و از دست دادن را گزارش دهید تا نشان دهید آیا پرش های مش MANET تحت جریان های همگرا قابل پیش بینی هستند یا خیر.

گره های متحرک تاخیرهای بازیابی مسیر را اضافه می کنند

Mobility هنگامی که لینک ها شکسته می شوند و مسیرها تغییر می کنند، جهش های موقت ایجاد می کند. گره‌ها ممکن است وضعیت همسایه را به‌روزرسانی کنند، بسته‌های بافر را به‌روزرسانی کنند، یک مسیر را باطل کنند، یک جایگزین را کشف کنند و ارسال را از سر بگیرند. AODV مسیرهایی را برای مقاصد فعال به دست می آورد و به شکستگی پیوندها و تغییرات توپولوژی در شبکه های پویا چند هاپ پاسخ می دهد.

OLSR رویکردی فعال دارد و اطلاعات توپولوژی را به طور منظم مبادله می کند و مسیرها را در دسترس نگه می دارد. رله های چند نقطه ای ارسال پیام کنترل اضافی را کاهش می دهند. این می‌تواند از کشف اولین بسته جلوگیری کند، اما به‌روزرسانی‌های دوره‌ای همچنان ظرفیت را مصرف می‌کنند و به‌روزرسانی‌های سریع‌تر هزینه‌های اضافی را اضافه می‌کنند. مسئله عملی این است که چگونه رفتار مسیریابی بر تأخیر تحت چگالی، تحرک و الگوی ترافیک واقعی تأثیر می گذارد.

 

چرا با اضافه شدن هاپ، توان عملیاتی کاهش می یابد؟

جابجایی همان ترافیک، ظرفیت شبکه را دوباره استفاده می کند

یک رله طیف تازه ای ایجاد نمی کند. با استفاده از زمان پخشی که در غیر این صورت می تواند یک بسته جدید را حمل کند، ترافیک را دریافت و مجددا ارسال می کند. در یک مسیر نیمه دوبلکس با کانال مشترک، گره‌های فوروارد مجاور ممکن است نیاز به نوبت داشته باشند، در حالی که برخورد گره‌های مخفی باعث عقب‌نشینی و تلاش مجدد می‌شود. با افزایش پرش های مش MANET، همان بار برنامه کاربردی منابع رادیویی را به طور مکرر مصرف می کند.

ضعیف‌ترین یا شلوغ‌ترین پیوند می‌تواند بازده نهایی را تعیین کند. یک قطعه با نرخ پایین‌تر، محیط را طولانی‌تر اشغال می‌کند، در حالی که یک رله مرکزی ممکن است علیرغم بارگذاری کم پیوندهای اطراف، اشباع شود. نرخ PHY توان عملیاتی مقصد قابل استفاده نیست. بار پیشنهادی بیش از حد باعث ایجاد صف و ضرر می شود تا بازده بیشتر.

جریان های همزمان مشکل را تشدید می کند. ترافیک رله به تداخل کمک می کند و ظرفیت کاهش می یابد زیرا جریان های ارتباطی بیشتری از منابع ارسال یکسان استفاده می کنند. نمایش یک جریانی نباید به عنوان دلیلی تلقی شود که همان هاپ های مش MANET می توانند چندین جریان ویدئویی، صوتی و تله متری را همزمان پشتیبانی کنند.

از میانبر 'نیمه پهنای باند در هر پرش' اجتناب کنید

این ادعا که هر پرش بی سیم به طور خودکار پهنای باند را 50 درصد کاهش می دهد بسیار ساده است. تخریب شدید می تواند در یک زنجیره تک رادیویی و یک کانال رخ دهد، اما هیچ درصد جهانی برای هر MANET اعمال نمی شود. عملکرد با استفاده مجدد از کانال، زمان‌بندی، عملیات MIMO، عرض کانال، کیفیت پیوند، جهت ترافیک و تعداد جریان‌های فعال تغییر می‌کند.

یک مسیر برنامه ریزی شده می تواند ظرفیت را با کاهش تداخل و اجتناب از پیوندهای ضعیف حفظ کند. عملیات و زمان‌بندی چند کاناله ممکن است فعالیت ارسال متضاد را از هم جدا کند. مسیریابی آگاه از لینک نیز ممکن است یک مسیر کمی طولانی‌تر با لینک‌های قوی‌تر و کمتر ازدحام را ترجیح دهد زیرا نسبت تحویل، تداخل و ظرفیت مشترک در کنار تعداد پرش اهمیت دارند.

یک نمودار گویا می تواند بازده نرمال شده را در بین یک تا هشت پرش مش MANET برای یک زنجیره خطی متراکم و مسیری با پیوندهای قوی تر و استفاده مجدد از منابع بهتر مقایسه کند. باید به عنوان یک تصویر برنامه ریزی برچسب زده شود، نه یک معیار. تلفات به ازای هر پرش مش MANET اضافی باید از آزمایش هایی با استفاده از پیکربندی و بار ترافیکی مورد نظر حاصل شود.

 

شرایطی که سقف هاپ را جابجا می کند

توپولوژی بیش از تعداد کل گره ها اهمیت دارد

تعداد گره ها به تنهایی چیزی در مورد عملکرد مسیر نمی گوید. یک شبکه 30 گره ای که در آن بیشتر مسیرهای فعال یک یا دو پرش طول دارند، ممکن است سازگارتر از شبکه 10 گره ای باشد که به صورت یک زنجیره بلند مرتب شده اند. مسیرهای خطی به طور مکرر از یک راهرو حمل و نقل مجدد استفاده می کنند، در حالی که یک مش جزئی می تواند جایگزین های کوتاه تر یا کم تراکم را ارائه دهد.

شلوغ ترین مکان ها بیشتر از قطر نظری شبکه اهمیت دارند. رله‌های مرکزی، گره‌های مجاور دروازه، یا واحدهای هوابردی که چندین گره پایین‌دست را خدمت می‌کنند، می‌توانند به نقاط تمرکز بار و کنترل ترافیک تبدیل شوند. طراحی انعطاف‌پذیر جریان‌های اولیه را در مسیرهای کوتاه و با کیفیت بالا نگه می‌دارد و در عین حال از راپ‌های مش اضافی MANET برای پوشش و بازیابی محافظت می‌کند.

کیفیت RF می تواند یک هاپ اضافی مفید باشد

مسیری که کمترین رله را دارد همیشه سریع‌ترین مسیر نیست. یک پیوند طولانی ممکن است از SNR کم، کاهش مدولاسیون، از دست دادن بسته و ارسال مجدد مکرر رنج ببرد. تقسیم آن به دو پیوند کوتاه‌تر و قوی‌تر، یک مرحله ارسال را اضافه می‌کند، اما نرخ پیوند بالاتر و تلاش‌های مجدد کمتر ممکن است هم بازده و هم تأخیر دم را بهبود بخشد.

نتیجه به قرارگیری آنتن، انسداد، تداخل، قدرت انتقال، حساسیت گیرنده و پهنای باند کانال بستگی دارد. یک رله دید با موقعیت مناسب می تواند مسیر را بهبود بخشد. موقعیت ضعیف صرفاً به مشاجره می افزاید. بنابراین انتخاب مسیر باید کیفیت لینک و ظرفیت موجود را ارزیابی کند نه اینکه به هر قیمتی پرش های مش MANET را به حداقل برساند.

ادعاهای هاپ محصول را در زمینه آزمایشی آنها بخوانید

ارقام عملکرد وابسته به پیکربندی می توانند نقطه شروع مفیدی را ارائه دهند. برای پرش های مش MANET با تأخیر کم ، سری هوابرد سبک WDS MIMOmesh به طور متوسط ​​6 میلی ثانیه تأخیر یک طرفه در هر پرش در 20 مگاهرتز دارد و از 15+ پرش داده، 10+ جهش صوتی و 8+ پرش ویدیو پشتیبانی می کند. قابلیت‌های فنی موجود عبارتند از: پهنای باند کانال قابل تنظیم، نرخ‌ها و مدولاسیون تطبیقی، QoS و چندین تکنیک MIMO.

این ارقام نشان می دهد که چرا هاپ های مش MANET ممکن است به طور جداگانه بر اساس نوع ترافیک رتبه بندی شوند. آنها همچنان باید از نظر نرخ بار، فاصله، تداخل، تحرک، اندازه بسته و بار همزمان بررسی شوند. هشت پرش ضرب در خط پایه 6 میلی ثانیه ای، 48 میلی ثانیه یک طرفه را قبل از صف، تلاش مجدد یا بازیابی مسیر نشان می دهد. بنابراین تعداد مفید پرش های مش MANET باید در لایه کاربردی تایید شود نه اینکه مستقیماً از یک مشخصات کپی شود.

 

قبل از استقرار یک بودجه هاپ قابل دفاع تنظیم کنید

شبکه را با ترافیک واقعی تست کنید، نه یک لینک خالی

آزمایش میدانی باید ترکیب ترافیک مورد انتظار را بازتولید کند. نرخ بیت ویدئو، جلسات صوتی، حجم تله متری، فرکانس کنترل، اندازه بسته ها و جهت را تعریف کنید. سپس با یک، دو، چهار، شش و هشت پرش مش MANET آزمایش کنید و با نزدیک شدن نتایج به آستانه پذیرش، نقاط میانی را اضافه کنید.

تنظیمات کانال و بار پیشنهادی را ثابت نگه دارید. با انسداد نماینده، تداخل، حرکت، و یک رویداد رله از دست دادن تکرار کنید. عملکرد ارائه شده را اندازه گیری کنید، نه نرخ رادیویی تیتر را.

حد نرمال را از حد شکست جدا کنید

قبل از بررسی نتایج، آستانه قبولی یا شکست را تنظیم کنید. حد معمول عملیاتی باید از ترکیب ترافیک کامل با حاشیه برای کاربران اضافه شده، تغییرات RF و حرکت مسیر پشتیبانی کند. زمانی که هدف حفظ دستورات ضروری یا تله متری پس از خرابی رله باشد، یک محدودیت حالت تنزل یافته جداگانه می تواند به پرش های مش MANET بیشتری اجازه دهد.

این تمایز از اشتباه گرفتن یک مسیر اضطراری با یک مسیر معمولی با ظرفیت بالا جلوگیری می کند. یک مسیر طولانی‌تر ممکن است حتی زمانی که نتواند صدا یا ویدیوی معمولی را حمل کند ارزشمند باقی بماند. SLA را تعریف کنید، بار واقعی را آزمایش کنید، اولین آستانه شکست خورده را شناسایی کنید، حاشیه ذخیره، و بودجه عملیاتی را زیر آن نقطه تنظیم کنید. محدودیت‌های جداگانه برای هر کلاس ترافیک مفیدتر از حداکثر یک شبکه است.

 

نتیجه گیری

محدودیت عملی برای پرش های مش MANET طولانی ترین مسیری نیست که یک شبکه می تواند ایجاد کند، بلکه طولانی ترین مسیری است که هنوز به اهداف تأخیر، توان عملیاتی، لرزش و قابلیت اطمینان خود می رسد. آزمایش شرایط واقعی ترافیک و RF به تیم ها کمک می کند تا بودجه های پرش جداگانه ای را برای ویدیو، صدا، کنترل و تله متری تنظیم کنند و در عین حال مسیرهای طولانی تری را برای شکست در نظر بگیرند.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. رادیوهای MIMOmesh را ارائه می‌کند که برای ارتباطات پویا چند هاپ طراحی شده‌اند و به برنامه‌ریزان شبکه ابزارهای قابل تنظیم برای متعادل کردن پوشش، تحرک و عملکرد داده را می‌دهد. این سیستم ها با استفاده از آزمایش در سطح برنامه می توانند تصمیمات استقرار قابل اعتمادتری را پشتیبانی کنند.

 

سوالات متداول

س: یک شبکه چند هاپ مش MANET می تواند پشتیبانی کند؟

A: هیچ محدودیت جهانی اعمال نمی شود. حداکثر عملی طولانی‌ترین مسیری است که هنوز با تأخیر، توان عملیاتی، جیتر، تحویل بسته و اهداف تحرک در شرایط ترافیکی واقعی مطابقت دارد.

س: هر جهش اضافی چگونه بر تأخیر تأثیر می گذارد؟

پاسخ: هر رله انتقال، دسترسی به کانال، پردازش، صف بندی و تاخیر احتمالی ارسال مجدد را اضافه می کند. تحت ازدحام یا تغییر مسیر، تاخیر ممکن است به‌جای افزایش یک مقدار ثابت، به شدت افزایش یابد.

س: آیا توان خروجی مش با هر پرش به نصف می رسد؟

پاسخ: خیر. کاهش 50 درصدی تنها یک قانون تقریبی برای زنجیره‌های نیمه دوبلکس با کانال مشترک است. تلفات واقعی به استفاده مجدد کانال، تداخل، زمان‌بندی، MIMO و بار ترافیک بستگی دارد.

س: آیا مسیری با کمترین پرش همیشه بهتر است؟

پاسخ: نه همیشه. یک لینک از راه دور ضعیف ممکن است بدتر از دو پیوند کوتاه تر و قوی تر عمل کند. کیفیت مسیر باید SNR، ارسال مجدد، ازدحام و ظرفیت موجود را در کنار تعداد پرش در نظر بگیرد.

س: مهندسان چگونه باید حد عملی پرش را تعیین کنند؟

پاسخ: بارهای ویدیو، صدا، کنترل و تله متری نماینده را در تعداد افزایش تعداد پرش آزمایش کنید. حد عملیاتی را زیر اولین نقطه که در آن آستانه سرویس در سطح برنامه با شکست مواجه می شود، تنظیم کنید.