چرا توان عملیاتی در پرش های شبکه چندگانه کاهش می یابد؟

یک پیوند مش می‌تواند در تست یک‌هاپ سریع به نظر برسد و زمانی که ترافیک از چندین گره رله عبور کند، همچنان ناامید شود. دلیل آن صرفاً 'فاصله بیشتر' نیست: هر جهش زمان پخش بیشتری را مصرف می کند و بک هال رادیویی مشترک می تواند گره ها را مجبور کند که به نوبت ترافیک را دریافت و ارسال کنند و با افزایش مسیر، توان عملیاتی قابل استفاده را کاهش دهد. برای هر کسی که یک شبکه رادیویی مش را برنامه ریزی می کند، چالش واقعی تخمین میزان ظرفیت باقی مانده در انتهای دور است. درک زمان پخش، مشاجره، تداخل، کیفیت پیوند و استفاده مجدد فضایی، پیش‌بینی عملکرد چند هاپ را آسان‌تر می‌کند و از طراحی پیرامون ارقام گمراه‌کننده سرعت تک‌هاپ جلوگیری می‌کند.

 

هزینه زمان پخش پشت هر رله

دریافت، سپس فوروارد: یک بار بار به طور مکرر از کانال استفاده می کند

یک مسیر ساده A → B → C را در نظر بگیرید. گره A یک بسته را به B ارسال می کند. B باید آن بسته را دریافت کند و سپس آن را به C ارسال کند. اگر B از یک رادیو مش نیمه دوبلکس در همان منبع بی سیم استفاده کند، دریافت و ارسال عملیات مستقلی نیستند که می توانند آزادانه در همان لحظه اتفاق بیفتند. بنابراین یک بسته برنامه یک بار در A-B و بار دیگر در B-C رسانه را اشغال می کند، حتی اگر بار خود رشد نکرده باشد.

این تمایز توضیح می دهد که چرا نرخ PHY و توان قابل استفاده هرگز نباید به عنوان یک عدد در نظر گرفته شوند. یک رادیو ممکن است نرخ بالای داده مذاکره شده را در هر دو لینک گزارش کند، اما جریان پایان به انتها همچنان هزینه زمان پخش هر انتقال رله را می پردازد. با اضافه شدن پرش های بیشتر، مسیر سهم بیشتری از زمان کانال موجود خود را صرف انتقال بسته های دریافتی به جلو می کند. برای استقرار Mesh Radio، استفاده مکرر از زمان پخش اولین هزینه ظرفیتی است که باید در نظر گرفته شود.

سربار بحث و پروتکل ظرفیت باقیمانده را مصرف می کند

ارسال تنها بخشی از بودجه زمان پخش است. گره‌های همسایه که یک کانال را به اشتراک می‌گذارند نیز ممکن است در همان دامنه اختلاف یا تداخل قرار بگیرند، بنابراین یک پیوند باید منتظر بماند تا زمانی که دیگری فعال است. رویه‌های دسترسی به کانال، تأییدیه‌ها، پیام‌های مسیریابی، زمان‌بندی بین فریم و ارسال مجدد زمان بیشتری را مصرف می‌کنند که به عنوان بار برنامه ظاهر نمی‌شود.

نتیجه یک شکاف بین سرعت لینک سرفصل و نرخ داده تحویلی است. اضافه کردن یک رادیو مش رادیویی دیگر فرصت انتقال دیگری را اضافه می کند که باید در بقیه شبکه برنامه ریزی شود، و همچنین ممکن است ترافیک کنترلی مورد نیاز برای حفظ مسیر را افزایش دهد. به همین دلیل است که ضرب سرعت تک هاپ در تعداد گره ها تقریباً چیزی در مورد ظرفیت انتها به انتها به مهندس نمی گوید. منبع محدود زمان پخش قابل استفاده است، نه عدد چاپ شده در کنار نرخ مدولاسیون.

 

قانون 50% در هر هاپ مفید است - اما جهانی نیست

جایی که میانبر Half-Per-Hop منطقی است

قانون 'نیمی در هر هاپ' به این دلیل محبوب شد که بدترین رفتار مهم را در بک‌هال تک رادیویی یا شبکه‌ای به‌شدت به اشتراک گذاشته شده نشان می‌دهد. هنگامی که یک رله ترافیک را دریافت می کند و سپس آن را با استفاده از همان منبع بی سیم محدود ارسال می کند، ممکن است تقریباً دو برابر زمان کانال برای انتقال جریان در دو پیوند مورد نیاز باشد. تحت این شرایط، یک مسیر رادیویی مش می‌تواند بخش بزرگی از توان قابل استفاده خود را تنها پس از یک رله اضافی از دست بدهد.

یک مثال برنامه ریزی مانند 100 → 50 → 25 مگابیت در ثانیه بنابراین به عنوان یک تست استرس محافظه کار مفید است، اما نه به عنوان یک پیشرفت تضمینی. باید طراح را وادار کند که بپرسد آیا برنامه می‌تواند سربار و مشاجره شدید رله را تحمل کند، نه اینکه به این معنی باشد که هر سومین پرش باید دقیقاً یک چهارم توان پرتاب اول را ارائه دهد.

چرا یک زنجیره خطی می تواند منحنی توان عملیاتی متفاوتی را دنبال کند؟

یک سوال مهندسی بهتر این است: چند لینک باید خاموش بمانند در حالی که یک پیوند ارسال می کند؟ در یک زنجیره خطی ساده شده، هر رادیو مش ممکن است عمدتاً با همسایگان نزدیک به جای هر گره در مسیر تداخل داشته باشد. توان حمل و نقل بسته می تواند از یک رابطه 1/N پیروی کند زیرا تعداد پرش در ابتدا به جای نصف شدن نمایی مکرر افزایش می یابد.

توپولوژی الگوی اختلاف را تغییر می دهد. یک خط رله با فاصله مناسب معادل یک شبکه متراکم نیست که در آن چندین گره بتوانند یکدیگر را بشنوند و انتقال را به تعویق بیندازند. بنابراین، دو مسیر با تعداد پرش یکسان می‌توانند ظرفیت سرتاسر متفاوتی داشته باشند، حتی زمانی که نرخ‌های پیوند اسمی آنها یکسان باشد.

استفاده مجدد فضایی آنچه را که در مسیرهای طولانی تر اتفاق می افتد تغییر می دهد

استفاده مجدد فضایی دلیل اصلی این است که مسیرهای طولانی تر همیشه طبق یک منحنی نمایی ساده خراب نمی شوند. اگر دو لینک به اندازه کافی از هم فاصله داشته باشند که انتقال همزمان تداخل مادی نداشته باشد، می‌توانند از همان زمان یا منبع طیف استفاده مجدد کنند. بنابراین ممکن است یک جفت پیوند رادیویی مش دور به طور همزمان ارسال شود در حالی که پیوندهای مجاور هنوز باید به نوبت انجام شوند.

مفهوم عملی ساده است: تعداد پرش تنها یک ورودی برای برنامه ریزی توان عملیاتی است. محدوده تداخل، فاصله گره ها، تخصیص فرکانس و زمان بندی تعیین می کند که هر رله جدید واقعا چقدر گران می شود.

 

چه چیزی باعث پایین آمدن ضریب جهش چندگانه در میدان می شود

یک پیوند ضعیف می تواند کل مسیر را کند کند

استقرار واقعی به ندرت از پیوندهای یکسان تشکیل شده است. یک هاپ رادیویی مش ممکن است به دلیل فاصله، انسداد جزئی، فاصله ضعیف منطقه فرنل، شاخ و برگ، ساختمان ها، زمین یا حرکت گره، SNR کمتری داشته باشد. مدولاسیون تطبیقی ​​می‌تواند آن پیوند را با تغییر به سمت نرخ قوی‌تر متصل نگه دارد، اما ارسال همان مقدار داده به زمان پخش بیشتری نیاز دارد. هر جریانی که از آن هاپ کندتر عبور می کند، گلوگاه حاصل را به ارث می برد.

این ضعیف ترین اثر پیوند در شکل عملی است. یک مسیر چهار هاپ با سه لینک قوی و یک لینک حاشیه ای می تواند بدتر از یک مسیر پنج هاپ ساخته شده از لینک های پایدار و با نرخ بالاتر عمل کند. بنابراین معیار کلیدی کیفیت متوسط ​​سیگنال در سراسر مش نیست. این وضعیت پیوندهایی است که ترافیک مهم سرتاسری را حمل می کنند. برای شبکه‌های رادیویی مش موبایل، گلوگاه می‌تواند با تغییر موقعیت گره‌ها و موانع حرکت کند.

تداخل، تلاش مجدد، و تمرکز ترافیک، ضرر را تشدید می کند

تداخل، زمان پخش قابل استفاده را به تلاش های تلف شده تبدیل می کند. اگر بسته ها با هم برخورد کنند یا خراب شوند، باید دوباره ارسال شوند، به این معنی که شبکه رادیویی مش زمان بیشتری را صرف ارسال همان داده های برنامه می کند. فعالیت کانال مشترک و رفتار گره پنهان می تواند این مشکل را بدتر کند زیرا فرستنده ها ممکن است به طور غیرمستقیم از طریق یک گیرنده مشترک با یکدیگر برخورد کنند، حتی زمانی که یکدیگر را به طور قابل اعتماد درک نکنند.

تجمع ترافیک نوع متفاوتی از فشار را اضافه می کند. یک رله نزدیک به یک دروازه یا نقطه فرمان ممکن است نیاز به ارسال چندین فید ویدئو، جریان های تله متری، جلسات صوتی و کنترل بسته ها از گره های پایین دست داشته باشد. آن رله می تواند به گلوگاه تبدیل شود، حتی زمانی که هر پیوند فردی سالم باشد. در نتیجه، دو مسیر با تعداد پرش مساوی ممکن است توان عملیاتی بسیار متفاوتی را ارائه دهند، زیرا یکی از آنها ترافیک انبوه سنگین‌تری را حمل می‌کند یا از تلاش‌های مجدد بیشتری رنج می‌برد.

 

انتخاب های طراحی که ظرفیت بیشتری را در دسترس نگه می دارد

قبل از افزودن هاپ بیشتر، رقابت در همان کانال را کاهش دهید

اولین اولویت طراحی، اجتناب از مراحل رله است که مشکل پوشش نیازی به آن ندارد. هر رادیو مش اضافی باید طوری قرار گیرد که یک پیوند پایدار را بدون قرار دادن رله‌های فعال بیش از حد در همان منطقه منازعه حفظ کند. در جایی که معماری اجازه می دهد، جداسازی لینک های ارسال مزاحم در منابع کانال یا فرکانس، نیاز آن لینک ها به انتظار برای یکدیگر را کاهش می دهد. استفاده از دو کانال فرکانس برای لینک های ارسال مختلف می تواند به طور قابل ملاحظه ای تداخل را در مقایسه با وادار کردن هر رله به یک فرکانس مشترک کاهش دهد.

توزیع ترافیک نیز اهمیت دارد. توپولوژی که هر جریان با نرخ بالا را از طریق یک رله ارسال می کند، ممکن است قبل از بارگیری شدید بقیه شبکه، یک گلوگاه محلی ایجاد کند. بنابراین برنامه ریزی مسیر باید تمرکز ترافیک و همچنین تعداد پرش را در نظر بگیرد.

از ویژگی های MIMO و RF تطبیقی ​​برای محافظت از راندمان پرهاپ استفاده کنید

عملکردهای MIMO و RF تطبیقی ​​به حفظ راندمان در هر پرش در زمانی که شرایط اجازه می دهد کمک می کند. مالتی پلکس فضایی می تواند ظرفیت پیوند را افزایش دهد، در حالی که تنوع دریافت و شکل دهی پرتو می تواند استحکام و کیفیت سیگنال را بهبود بخشد. مدولاسیون تطبیقی ​​به یک رادیو مش با تغییر شرایط RF اجازه می دهد تا سرعت را با قابلیت اطمینان معامله کند، در حالی که انتخاب فرکانس هوشمند یا پرش فرکانس می تواند به جلوگیری از طیف مشکل ساز کمک کند.

QoS پهنای باند ایجاد نمی کند، اما می تواند تصمیم بگیرد که در صورت محدود شدن ظرفیت، کدام ترافیک ابتدا ارائه شود. صدا، داده‌های کنترلی یا ویدیوهای حیاتی ممکن است به اولویت نسبت به انتقال انبوه نیاز داشته باشند. این تکنیک ها نمی توانند هزینه اولیه زمان پخش رله را حذف کنند، اما می توانند تلفات قابل اجتناب را کاهش دهند.

از مشخصات محصول به عنوان ورودی های برنامه ریزی استفاده کنید، نه ضمانت های سرتاسری

کوله پشتی MIMOmesh WDS یک مثال عملی از a رادیو مش با ظرفیت بالا که پیرامون MIMO، نرخ داده تطبیقی، شکل دهی پرتو و مسیریابی چند جهشی طراحی شده است. از تنوع دریافت، شکل دهی پرتو TX/RX، مالتی پلکس فضایی، پهنای باند کانال قابل تنظیم، نرخ داده تطبیقی، QoS، انتخاب فرکانس هوشمند، پرش فرکانس تطبیقی، و مسیریابی چند هاپ پویا پشتیبانی می کند. حالت‌های عملیاتی ستاره، خط، شبکه و ترکیبی انعطاف‌پذیری بیشتری را برای طرح‌بندی‌های مختلف شبکه فراهم می‌کنند.

کوله پشتی MIMOmesh از 15+ پرش برای داده، 10+ برای صدا، و 8+ برای ویدیو پشتیبانی می کند، با کاهش کل نرخ انتقال کمتر از 70٪ بیش از سه پرش. این ارقام ورودی های برنامه ریزی مفیدی هستند، اما جایگزینی برای آزمایش یک ترکیب ترافیک خاص و محیط RF نیستند. مجموعه گسترده تر WDS شامل رادیو مش باند پهن و گزینه‌های MESH باند باریک در فرم فاکتورهای دستی، هوابرد، کوله‌پشتی، فضای باز، وسیله نقلیه و شکل مبتنی بر ماژول.

 

برای سرعت انتقال سرتاسر برنامه ریزی کنید، نه سرعت لینک سرفصل

کار به عقب از برنامه

با ترافیکی که شبکه باید در دورترین نقطه مفید حمل کند، شروع کنید، نه با اوج سرعت تک پرش. برنامه Mesh Radio باید تعداد و میزان بیت جریان های ویدئویی، صدا و ترافیک کنترل، تله متری، انتقال فایل، تأخیر قابل قبول و لرزش، کاربران همزمان و حداکثر عمق پرش مورد انتظار را در نظر بگیرد. به جای اندازه‌گیری شبکه به یک نتیجه آزمایشگاهی ایده‌آل، فضای سر را برای مسیریابی سربار، ارسال مجدد و تغییر شرایط RF اضافه کنید.

مدل 50% در هر هاپ همچنان می تواند به عنوان یک مورد استرس مفید باشد. اگر برنامه حتی با تعداد کمی از کاهش های محافظه کارانه شکست بخورد، طراحی به ظرفیت بیشتر، پرش های مشترک کمتر یا استراتژی کانال متفاوت نیاز دارد. پس از اولین صفحه، از یک تخمین توپولوژی آگاه بر اساس شلوغ ترین مسیر و ضعیف ترین پیوند استفاده کنید.

مسیر را در عمق پرش که واقعاً از آن استفاده خواهید کرد، آزمایش کنید

اعتبار سنجی نهایی باید مسیری را که استقرار استفاده خواهد کرد، بازتولید کند. در حالی که ترافیک واقعی فعال است، شبکه رادیویی مش را با یک پرش، دو پرش، سه پرش و حداکثر تعداد پرش مورد نظر اندازه گیری کنید. اندازه‌گیری‌های مفید شامل توان عملیاتی سرتاسر TCP/UDP، SNR در هر هاپ و نرخ مذاکره، از دست دادن بسته‌ها، ارسال‌های مجدد، استفاده از کانال، تأخیر، جیتر و توان عملیاتی در حین اجرای چندین برنامه کاربردی است.

آن اندازه‌گیری‌ها را با موقعیت‌های واقعی گره، حرکت، موانع و تداخل به جای تکیه بر تست نیمکت با دید تمیز تکرار کنید. یک نتیجه یک هاپ قوی فقط ثابت می کند که لینک اول به خوبی کار می کند. برای یک سیستم رادیویی مش چند جهشی، عدد عملکرد معنی‌دار، توان عملیاتی قابل استفاده است که تحت شرایط ترافیک و RF که برنامه واقعاً با آن مواجه می‌شود، در عمق پرش مورد نیاز باقی می‌ماند.

 

نتیجه گیری

توان عملیاتی چند هاپ کاهش می یابد زیرا هر رله زمان پخش را مصرف می کند، در حالی که مشاجره، تداخل، لینک های ضعیف تر، ارسال مجدد و تمرکز ترافیک می تواند ظرفیت قابل استفاده را بیشتر کاهش دهد. پاسخ عملی طراحی حول عملکرد انتها به انتها به جای سرعت پیک تک هاپ است که پیوندهای رله را قوی نگه می دارد و رقابت کانال غیرضروری را محدود می کند. Shenzhen Sinosun Technology Co. Ltd. راه‌حل‌های رادیویی مش مانند سری کوله‌پشتی MIMOmesh، ترکیب MIMO، شکل‌دهی پرتو، مالتی پلکس فضایی، نرخ داده‌های تطبیقی ​​و قابلیت‌های فرکانس پرش را برای پشتیبانی از ارتباطات چند هاپ کارآمدتر ارائه می‌دهد. برنامه ریزی دقیق توپولوژی و آزمایش میدانی واقع بینانه برای دستیابی به توان عملیاتی قابل اعتماد ضروری است.

 

سوالات متداول

س: آیا سرعت شبکه مش با هر پرش کاهش می یابد؟

ج: بله. هر رله باید ترافیک را دریافت و ارسال کند و زمان پخش بیشتری را مصرف کند. کاهش واقعی به اشتراک کانال، تداخل، کیفیت لینک، بار ترافیک و معماری رادیویی بستگی دارد.

س: آیا توان عملیاتی همیشه 50٪ در هر جهش مش کاهش می یابد؟

پاسخ: خیر. کاهش 50 درصدی عمدتاً یک قانون برنامه ریزی برای شرایط رادیویی مشترک و همان کانال است. استفاده مجدد فضایی، کانال‌های مجزا، طرح‌های چند رادیویی و توپولوژی می‌تواند نتایج متفاوتی ایجاد کند.

س: چه چیزی بر توان رادیوی مش در جهش های متعدد تأثیر می گذارد؟

A: عوامل کلیدی عبارتند از: ارسال نیمه دوبلکس، اختلاف کانال، SNR، نرخ مدولاسیون، ارسال مجدد، تداخل، فاصله گره ها، تجمع ترافیک، تخصیص فرکانس، و اینکه آیا لینک های دور می توانند به طور همزمان ارسال کنند.

س: یک شبکه می تواند به طور موثر از چند هاپ مش استفاده کند؟

پاسخ: هیچ محدودیت جهانی وجود ندارد. تعداد پرش عملی به پهنای باند برنامه مورد نیاز، شرایط RF، توپولوژی شبکه، حجم ترافیک، اهداف تاخیر و توان عملیاتی اندازه‌گیری شده بستگی دارد.

س: آیا چندین رادیو یا کانال می توانند از دست دادن توان عملیاتی چند هاپ را کاهش دهند؟

ج: بله. استفاده از رادیوها یا کانال‌های فرکانس جداگانه می‌تواند مشاجره‌های مکرر یک کانال را کاهش دهد، و اجازه می‌دهد فعالیت‌های ارسال بیشتر به طور همزمان انجام شود و ظرفیت انتها به انتها بیشتر در سراسر مش حفظ شود.