כמה כשות יכול רשת MANET לתמוך? פשרות של חביון ותפוקה

כמה כשות רשת MANET יכולה לתמוך לעתים רחוקות זהה לכמה היא צריכה להשתמש בפעולה. מסלול עשוי להישאר מחובר על פני מספר רב של ממסרים בזמן שאיכות הווידאו יורדת, זמן האחזור של הפקודה עולה או זמן שידור משותף הופך לצוואר בקבוק. סוגי תעבורה שונים יכולים גם להגיע למגבלות שלהם בנקודות שונות, כך שספירת קפיצות בודדת המפורסמת לא יכולה לענות על שאלת התכנון.

המפתח הוא לשפוט רשת MANET קופצת על ידי תפוקה שמישה, עיכוב מקצה לקצה, ריצוד, ניידות ותנאי RF. הדיון שלהלן מסביר כיצד מתפתחות פשרות אלו וכיצד להגדיר תקציב הופ מעשי לפריסות אמיתיות.

 

ספירת ההופ השימושית נקבעת על ידי האפליקציה

התחל עם רמת השירות הנדרשת

אין מגבלה קבועה עבור MANET mesh hops חלה על כל פריסה מכיוון שיישומים נכשלים בדרכים שונות. מסלול עשוי להישאר מחובר בזמן שהקלט הטוב ירד מתחת לקצב הפלט של מקודד הווידאו, ריצוד קול הפך בולט או זמן השהיית הפקודה חורג מסף תפעולי. לפני קביעת הגבלה ל-MANET Mesh hops, הגדר מינימום תפוקה טובה מקצה לקצה, השהייה מקסימלית בכיוון אחד או הלוך ושוב, ריצוד מקובל ויחס יעד מסירת מנות.

מדוד את הספים הללו בגבול היישום, לא מקצב ה-PHY של הרדיו. כותרות, מחלוקת, ניסיונות חוזרים ותעבורת ממסר מפחיתים את קיבולת עומס שימושי. המגבלה המעשית ל-MANET mesh hops היא הנקודה הראשונה שבה רמת השירות נכשלת בעומס צפוי, גם אם נקודות הקצה עדיין מחליפות מנות.

סוגי תנועה שונים מגיעים למגבלה בזמנים שונים

טלמטריה משתמשת ברוחב פס קטן, אך ייתכן שמידע מיושן עדיין לא מקובל. תעבורת פקודה זקוקה לתגובה צפויה, הקול תלוי בהשהייה ובריצוד מבוקרים, ווידאו חי זקוק לתפוקה טובה מתמשכת. לכן הווידאו חושף רשתות MANET חלשות לפני נתונים לסירוגין.

נתיב הנושא טלמטריה בהצלחה עלול להיכשל כאשר יוצגו מספר זרמי HD. לטענות כגון 'חמש הופות זה בטוח' יש ערך קטן אלא אם כן צוינו גם תמהיל תעבורה, גדלי מנות, תנאי RF וספי קבלה.

 

כיצד נבנה עיכוב לאורך מסלול רב-הופ

כל ממסר מוסיף יותר מזמן עיבוד

כל ממסר מוסיף כמה צורות של עיכוב. מנה חייבת לחצות את הקישור הנוכחי, לחכות לגישה לערוץ, לעבור דרך לוגיקה של העברה ולהיכנס לתור השידור הבא. מסגרות פגומות עלולות להישלח שוב, כך שאיכות קישור ירודה מגדילה את העיכוב וגם את השימוש בזמן האוויר. מודל מעשי הוא: עיכוב מקצה לקצה שווה עיכוב מצטבר לכל הופ בתוספת תור, שידורים חוזרים וקנסות על שינוי מסלול.

הכפלת נתון מעבדה בודד במספר הכשות רשת MANET נותן רק קו בסיס. זה מניח קישורים יציבים ותנועה מתחרה קטנה. בשטח, ממסר אחד עמוס יתר על המידה או קטע RF חלש יכולים להוסיף יותר עיכוב מאשר מספר דילוגים נקיים.

גודש גורם לאיחור לגדול בצורה לא אחידה

בניצול נמוך, ממסר אחר עשוי להוסיף עיכוב עקבי למדי. ברגע שהתעבורה מתקרבת לקיבולת של צומת משותף, תורים נבנית, והגדלה קטנה בעומס המוצע יכולים לייצר עלייה גדולה בהרבה בהשהייה מקצה לקצה. התנגשויות העברה, התנהגות MAC, מדיניות ניתוב והפצת צמתים משפיעים כולם על התפוקה הניתנת להשגה, בעוד שליחה מעבר לקצב השימושי של נתיב יכולה להגביר את המחלוקת ולהפחית את הביצועים המסופקים.

ממוצע מקובל יכול להסתיר קוצים משמעותיים מבחינה תפעולית. דווח על חציון, חביון p95 או p99, ריצוד ואובדן כדי להראות אם תנועות רשת MANET נותרות צפויות תחת זרימות מתכנסות.

העברת צמתים הוסף עיכובי מסלול-התאוששות

ניידות יוצרת עליות זמניות כאשר קישורים נשברים ומסלולים משתנים. צמתים עשויים לעדכן את מצב השכנים, מנות לחצץ, לבטל נתיב, לגלות חלופה ולחדש את ההעברה. AODV משיג מסלולים ליעדים פעילים ומגיב לשבירת קישורים ושינויי טופולוגיה ברשתות ריבוי הופ דינמיות.

OLSR נוקטת בגישה פרואקטיבית, מחליפה מידע טופולוגי באופן קבוע ושומרת על מסלולים זמינים. ממסרים מרובי נקודות מפחיתים העברת הודעות בקרה מיותרות. זה יכול למנוע גילוי חבילה ראשונה, אבל עדכונים תקופתיים עדיין צורכים קיבולת, ועדכונים מהירים יותר מוסיפים תקורה. הבעיה המעשית היא כיצד התנהגות הניתוב משפיעה על עיכוב תחת הצפיפות, הניידות והתנועה בפועל.

 

מדוע התפוקה מתכווצת עם הוספת כשות

העברת אותה תנועה עושה שימוש חוזר בקיבולת הרשת

ממסר אינו יוצר ספקטרום רענן. הוא קולט תעבורה ומשדר אותה מחדש, תוך שימוש בזמן אוויר שאחרת יכול היה לשאת חבילה חדשה. במסלול ערוץ משותף, חצי דו-פלקס, ייתכן שצמתי העברה בקרבת מקום יצטרכו להתחלף, בעוד התנגשויות של צמתים נסתרים מעוררות השבתה וניסיונות חוזרים. ככל שכמות רשת MANET גדלה, אותו עומס יישום צורך משאבי רדיו שוב ושוב.

החוליה החלשה או העמוסה ביותר יכולה לקבוע תפוקה טובה מקצה לקצה. קטע בקצב נמוך יותר תופס את הבינוני זמן רב יותר, בעוד שממסר מרכזי עשוי להרוות למרות קישורים מסביב טעונים קלות. קצב PHY אינו תפוקת יעד שמיש. עודף עומס המוצע יוצר תורים ואובדן במקום יותר תפוקה טובה.

זרמים במקביל מעצימים את הבעיה. תעבורת ממסר תורמת להפרעות, והקיבולת יורדת ככל שזרמי תקשורת נוספים חולקים את אותם משאבי העברה. אין להתייחס להדגמה בזרם אחד כהוכחה לכך שאותן רשתות MANET יכולות לתמוך במספר זרימות וידאו, קול וטלמטריה בו-זמנית.

הימנע מקיצור הדרך 'חצאי רוחב פס בכל קפיצה'.

הטענה שכל הופעה אלחוטית מקצצת אוטומטית את רוחב הפס ב-50 אחוז היא פשוטה מדי. השפלה חמורה יכולה להתרחש בשרשרת רדיו יחידה באותו ערוץ, אך אין אחוז אוניברסלי חל על כל MANET. שינויים בביצועים עם שימוש חוזר בערוץ, תזמון, פעולת MIMO, רוחב ערוץ, איכות קישור, כיוון תעבורה ומספר הזרימות הפעילות.

מסלול מתוכנן יכול לשמר קיבולת על ידי הפחתת הפרעות והימנעות מקישורים חלשים. פעולה ותזמון רב-ערוצית עשויים להפריד בין פעילות העברה מתנגשת. ניתוב מודע לקישור עשוי גם להעדיף נתיב מעט ארוך יותר עם קישורים חזקים יותר ופחות צפופים מכיוון שיחס המסירה, הפרעות וקיבולת משותפת חשובים לצד ספירת הקפיצות.

תרשים להמחשה יכול להשוות תפוקה טובה מנורמלת על פני 1 עד שמונה קפיצות רשת MANET עבור שרשרת ליניארית צפופה ומסלול עם קישורים חזקים יותר ושימוש חוזר טוב יותר במשאבים. יש לתייג אותו כהמחשה תכנונית, לא כמדד. ההפסד לכל הופעת רשת MANET נוספת חייב להגיע מבדיקות המשתמשות בתצורה המיועדת ועומס התעבורה.

 

התנאים שמניעים את תקרת הופ

הטופולוגיה חשובה יותר מספירת הצמתים הכוללת

ספירת הצמתים לבדה אומרת מעט על ביצועי הנתיבים. רשת של 30 צמתים שבה רוב המסלולים הפעילים הם באורך קפיצה אחת או שתיים עשויה להיות עקבית יותר מרשת של 10 צמתים המסודרת כשרשרת אחת ארוכה. נתיבים ליניאריים משתמשים שוב ושוב באותו מסדרון שילוח, בעוד שרשת חלקית יכולה להציע חלופות קצרות יותר או פחות עמוסות.

המיקומים העמוסים ביותר חשובים יותר מקוטר הרשת התיאורטי. ממסרים מרכזיים, צמתים צמודים לשער או יחידות מוטסות המשרתות מספר צמתים במורד הזרם יכולים להפוך לנקודות ריכוז עבור מטען ובקרה על תעבורת. עיצוב גמיש שומר על זרימות ראשוניות במסלולים קצרים ואיכותיים תוך שמירה על כשות רשת MANET נוספת לכיסוי והתאוששות.

איכות RF יכולה להועיל לקפיצה נוספת

המסלול עם הכי פחות ממסרים הוא לא תמיד המהיר ביותר. קישור אחד ארוך עלול לסבול מ-SNR נמוך, אפנון מופחת, אובדן מנות ושידורים חוזרים ונשנים. חלוקתו לשני קישורים קצרים וחזקים יותר מוסיפה שלב העברה, אך קצבי קישור גבוהים יותר ופחות ניסיונות חוזרים עשויים לשפר הן את התפוקה הטובה והן את זמן האחזור.

התוצאה תלויה במיקום האנטנה, חסימה, הפרעות, כוח שידור, רגישות המקלט ורוחב הפס של הערוץ. ממסר קו ראייה הממוקם היטב יכול לשפר את המסלול; אחד במיקום גרוע רק מוסיף מחלוקת. בחירת המסלול צריכה אפוא להעריך את איכות הקישור ואת הקיבולת הזמינה במקום למזער את הקפצות רשת MANET בכל מחיר.

קרא תביעות מוצר הופ בהקשר המבחן שלהם

נתוני ביצועים תלויי תצורה יכולים לספק נקודת התחלה שימושית. עֲבוּר מהירות רשת MANET עם אחזור נמוך , סדרת ה-WDS MIMOmesh Lightweight Airborne עומדת בממוצע של 6 אלפיות השנייה של השהייה חד-כיוונית לכל דילוג ב-20 מגה-הרץ ותומכת ב-15+ דילוגים של נתונים, 10+ דילוגים קוליים ו-8+ דילוגים של וידאו. היכולות הטכניות הזמינות כוללות רוחב פס ערוץ ניתן להגדרה, קצבים ואפנון אדפטיביים, QoS ומספר טכניקות MIMO.

נתונים אלה ממחישים מדוע ניתנות רשת MANET לדרג בנפרד לפי סוג תנועה. עדיין יש לבדוק אותם מול קצב מטען, מרווח, הפרעות, ניידות, גודל מנות ועומס במקביל. שמונה דילוגים מוכפלים בקו בסיס של 6 אלפיות השנייה מצביעים על 48 אלפיות השנייה בכיוון אחד לפני עמידה בתור, נסיונות חוזרים או שחזור מסלול. לכן יש לאשר את המספר השימושי של רשת MANET בשכבת היישום במקום להעתיק ישירות ממפרט.

 

הגדר תקציב הופ בר הגנה לפני הפריסה

בדוק את הרשת עם תנועה אמיתית, לא קישור ריק

בדיקות שדה אמורות לשחזר את תמהיל התנועה הצפוי. הגדר קצבי סיביות של וידאו, הפעלות קוליות, עוצמת הקול של טלמטריה, תדר בקרה, גדלי מנות וכיוון. לאחר מכן בדוק באחת, שתיים, ארבע, שש ושמונה רשתות MANET, הוספת נקודות ביניים כאשר התוצאות מתקרבות לסף הקבלה.

שמור על הגדרות ערוץ והעומס המוצע עקבי. חזור עם חסימה מייצגת, הפרעות, תנועה ואירוע אובדן ממסר. מדוד את הביצועים שנמסרו, לא את קצב הרדיו בכותרת.

הפרד את המגבלה הרגילה ממגבלת הכשל

הגדר ספי לעבור או להיכשל לפני בדיקת התוצאות. מגבלת ההפעלה הרגילה צריכה לתמוך בתמהיל התעבורה המלא עם מרווח למשתמשים נוספים, וריאציות RF ותנועת מסלול. מגבלה נפרדת של מצבים מושפלים יכולה לאפשר קפיצות רשת MANET נוספות כאשר המטרה היא לשמר פקודה או טלמטריה חיונית לאחר כשל בממסר.

הבחנה זו מונעת מנתיב חירום להיחשב בטעות למסלול שגרתי בעל קיבולת גבוהה. נתיב ארוך יותר עשוי להישאר בעל ערך גם כאשר אינו יכול לשאת קול או וידאו רגילים. הגדר את ה-SLA, בדוק עומס ריאלי, זהה את סף הכשל הראשון, מרווח רזרבה והגדר את התקציב התפעולי מתחת לנקודה זו. הגבלות נפרדות עבור כל מחלקת תעבורה שימושיות יותר ממקסימום אחד בכל הרשת.

 

מַסְקָנָה

המגבלה המעשית ל-MANET mesh hops אינה המסלול הארוך ביותר שרשת יכולה ליצור, אלא המסלול הארוך ביותר שעדיין עומד ביעדי האחזור, התפוקה, הריצוד והאמינות שלו. בדיקת תעבורה ותנאי RF מציאותיים מסייעת לצוותים להגדיר תקציבי הופ נפרדים עבור וידאו, קול, בקרה וטלמטריה תוך שמירה על נתיבים ארוכים יותר ל-failover.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd מספקת מכשירי רדיו MIMOmesh המיועדים לתקשורת דינמית מרובת הופ, ומעניקה למתכנני רשת כלים הניתנים להגדרה כדי לאזן בין כיסוי, ניידות וביצועי נתונים. בשימוש עם בדיקות ברמת היישום, מערכות אלו יכולות לתמוך בהחלטות פריסה מהימנות יותר.

 

שאלות נפוצות

ש: כמה רשתות MANET רשת יכולה לתמוך?

ת: לא חלה מגבלה אוניברסלית. המקסימום המעשי הוא המסלול הארוך ביותר שעדיין עומד ביעדי האחזור הנדרשים, תפוקה, ריצוד, מסירת מנות וניידות בתנאי תעבורה מציאותיים.

ש: כיצד כל קפיצה נוספת משפיעה על זמן ההשהיה?

ת: כל ממסר מוסיף שידור, גישה לערוץ, עיבוד, תור ועיכוב שידור חוזר אפשרי. תחת עומס או שינויים במסלול, זמן האחזור עשוי לעלות בחדות במקום להגדיל בכמות קבועה.

ש: האם תפוקת הרשת פוחתת בחצי עם כל קפיצה?

ת: לא. ירידה של 50 אחוז היא רק כלל גס עבור רשתות מסוימות בערוצים משותפים, חצי דופלקס. אובדן בפועל תלוי בשימוש חוזר בערוץ, הפרעות, תזמון, MIMO ועומס תנועה.

ש: האם המסלול עם הכי פחות הכשות תמיד טוב יותר?

ת: לא תמיד. חוליה חלשה אחת למרחקים ארוכים עשויה לתפקד גרוע יותר משני קישורים קצרים וחזקים יותר. איכות המסלול צריכה לשקול SNR, שידורים חוזרים, עומס וקיבולת זמינה לצד ספירת הקפות.

ש: כיצד מהנדסים צריכים להגדיר מגבלת הופעה מעשית?

ת: בדוק עומסי וידאו, קול, בקרה וטלמטריה מייצגים על פני ספירת קפיצות גוברת. הגדר את המגבלה התפעולית מתחת לנקודה הראשונה שבה כל סף שירות ברמת היישום נכשל.