एक MANET मेश कितने हॉप्स को सपोर्ट कर सकता है? विलंबता और थ्रूपुट ट्रेड-ऑफ़

एक MANET जाल कितने हॉप्स का समर्थन कर सकता है, यह शायद ही कभी इस बात के बराबर होता है कि इसे ऑपरेशन में कितने हॉप्स का उपयोग करना चाहिए। जब वीडियो की गुणवत्ता गिरती है, कमांड विलंबता बढ़ती है, या साझा एयरटाइम एक बाधा बन जाता है, तो एक मार्ग कई रिले से जुड़ा रह सकता है। विभिन्न ट्रैफ़िक प्रकार भी अलग-अलग बिंदुओं पर अपनी सीमा तक पहुँच सकते हैं, इसलिए एक भी विज्ञापित हॉप गणना नियोजन प्रश्न का उत्तर नहीं दे सकती है।

मुख्य बात न्याय करना है MANET जाल प्रयोग करने योग्य थ्रूपुट, एंड-टू-एंड विलंब, घबराहट, गतिशीलता और आरएफ स्थितियों से हॉप करता है। नीचे दी गई चर्चा बताती है कि वे ट्रेड-ऑफ कैसे विकसित होते हैं और वास्तविक तैनाती के लिए व्यावहारिक हॉप बजट कैसे निर्धारित किया जाता है।

 

उपयोगी हॉप गणना एप्लिकेशन द्वारा निर्धारित की जाती है

आवश्यक सेवा स्तर से प्रारंभ करें

MANET मेश हॉप्स के लिए कोई निश्चित सीमा प्रत्येक परिनियोजन पर लागू नहीं होती क्योंकि एप्लिकेशन अलग-अलग तरीकों से विफल होते हैं। एक मार्ग जुड़ा रह सकता है जबकि गुडपुट वीडियो एन्कोडर की आउटपुट दर से नीचे गिर गया है, आवाज घबराहट ध्यान देने योग्य हो गई है, या कमांड विलंबता एक परिचालन सीमा से अधिक हो गई है। MANET मेश हॉप्स के लिए सीमा निर्धारित करने से पहले, न्यूनतम एंड-टू-एंड गुडपुट, अधिकतम वन-वे या राउंड-ट्रिप विलंब, स्वीकार्य घबराहट और लक्ष्य पैकेट वितरण अनुपात को परिभाषित करें।

इन सीमाओं को अनुप्रयोग सीमा पर मापें, रेडियो की PHY दर से नहीं। हेडर, विवाद, पुनः प्रयास और रिले ट्रैफ़िक उपयोगी पेलोड क्षमता को कम करते हैं। MANET मेश हॉप्स के लिए व्यावहारिक सीमा पहला बिंदु है जहां सेवा स्तर अपेक्षित लोड के तहत विफल हो जाता है, भले ही एंडपॉइंट अभी भी पैकेट का आदान-प्रदान करता हो।

अलग-अलग प्रकार का ट्रैफ़िक अलग-अलग समय पर सीमा तक पहुंचता है

टेलीमेट्री कम बैंडविड्थ का उपयोग करती है, लेकिन पुराना डेटा अभी भी अस्वीकार्य हो सकता है। कमांड ट्रैफ़िक को पूर्वानुमानित प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, आवाज़ नियंत्रित विलंब और घबराहट पर निर्भर करती है, और लाइव वीडियो को निरंतर अच्छे आउटपुट की आवश्यकता होती है। इसलिए वीडियो रुक-रुक कर आने वाले डेटा से पहले कमजोर MANET मेश हॉप्स को उजागर करता है।

कई एचडी स्ट्रीम पेश किए जाने पर टेलीमेट्री को सफलतापूर्वक ले जाने वाला पथ विफल हो सकता है। 'पांच हॉप्स सुरक्षित हैं' जैसे दावों का तब तक बहुत कम महत्व है जब तक कि ट्रैफ़िक मिश्रण, पैकेट आकार, आरएफ शर्तें और स्वीकृति सीमाएँ भी निर्दिष्ट न हों।

 

मल्टी-हॉप रूट पर देरी कैसे होती है

प्रत्येक रिले प्रसंस्करण समय से अधिक जोड़ता है

प्रत्येक रिले विलंब के कई रूप जोड़ता है। एक पैकेट को वर्तमान लिंक को पार करना होगा, चैनल एक्सेस की प्रतीक्षा करनी होगी, अग्रेषण तर्क से गुजरना होगा और अगली ट्रांसमिशन कतार में प्रवेश करना होगा। क्षतिग्रस्त फ़्रेम दोबारा भेजे जा सकते हैं, इसलिए खराब लिंक गुणवत्ता के कारण देरी के साथ-साथ एयरटाइम का उपयोग भी बढ़ जाता है। एक व्यावहारिक मॉडल है: एंड-टू-एंड देरी संचित प्रति-हॉप देरी के साथ-साथ कतार, पुन: प्रसारण और मार्ग-परिवर्तन दंड के बराबर होती है।

प्रयोगशाला के एकल-हॉप आंकड़े को MANET मेश हॉप्स की संख्या से गुणा करने पर केवल एक आधार रेखा मिलती है। यह स्थिर लिंक और कम प्रतिस्पर्धी ट्रैफ़िक मानता है। क्षेत्र में, एक अतिभारित रिले या कमजोर आरएफ खंड कई स्वच्छ हॉप्स की तुलना में अधिक देरी जोड़ सकता है।

भीड़भाड़ के कारण विलंबता असमान रूप से बढ़ती है

कम उपयोग पर, एक और रिले काफी लगातार देरी जोड़ सकता है। एक बार जब ट्रैफ़िक साझा नोड की क्षमता तक पहुंच जाता है, तो कतारें बन जाती हैं, और प्रस्तावित लोड में थोड़ी वृद्धि से एंड-टू-एंड विलंबता में बहुत बड़ी वृद्धि हो सकती है। फ़ॉरवर्डिंग विरोध, मैक व्यवहार, रूटिंग नीति और नोड वितरण सभी प्राप्य थ्रूपुट को प्रभावित करते हैं, जबकि पथ की उपयोगी दर से परे भेजने से विवाद बढ़ सकता है और वितरित प्रदर्शन कम हो सकता है।

एक स्वीकार्य औसत परिचालनात्मक रूप से महत्वपूर्ण स्पाइक्स को छिपा सकता है। यह दिखाने के लिए माध्यिका, p95 या p99 विलंबता, घबराहट और हानि की रिपोर्ट करें कि क्या MANET मेश हॉप्स अभिसरण प्रवाह के तहत पूर्वानुमानित रहते हैं।

मूविंग नोड्स रूट-रिकवरी विलंब जोड़ें

जब लिंक टूटते हैं और मार्ग बदलते हैं तो गतिशीलता अस्थायी स्पाइक्स बनाती है। नोड्स पड़ोसी स्थिति को अपडेट कर सकते हैं, पैकेट को बफर कर सकते हैं, पथ को अमान्य कर सकते हैं, एक विकल्प की खोज कर सकते हैं और अग्रेषण फिर से शुरू कर सकते हैं। AODV सक्रिय गंतव्यों के लिए मार्ग प्राप्त करता है और गतिशील मल्टी-हॉप नेटवर्क में लिंक टूटने और टोपोलॉजी परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करता है।

ओएलएसआर एक सक्रिय दृष्टिकोण अपनाता है, नियमित रूप से टोपोलॉजी जानकारी का आदान-प्रदान करता है और मार्ग उपलब्ध रखता है। मल्टीपॉइंट रिले निरर्थक नियंत्रण-संदेश अग्रेषण को कम करते हैं। इससे प्रथम-पैकेट खोज से बचा जा सकता है, लेकिन आवधिक अपडेट अभी भी क्षमता का उपभोग करते हैं, और तेज़ अपडेट ओवरहेड जोड़ते हैं। व्यावहारिक मुद्दा यह है कि रूटिंग व्यवहार वास्तविक घनत्व, गतिशीलता और यातायात पैटर्न के तहत देरी को कैसे प्रभावित करता है।

 

हॉप्स जोड़ने पर थ्रूपुट क्यों सिकुड़ता है?

समान ट्रैफ़िक को अग्रेषित करने से नेटवर्क क्षमता का पुन: उपयोग होता है

एक रिले ताज़ा स्पेक्ट्रम नहीं बनाता है। यह ट्रैफ़िक प्राप्त करता है और एयरटाइम का उपयोग करके इसे पुनः प्रसारित करता है जो अन्यथा एक नया पैकेट ले जा सकता है। एक साझा-चैनल, आधे-डुप्लेक्स मार्ग में, पास के अग्रेषित नोड्स को मोड़ लेने की आवश्यकता हो सकती है, जबकि छिपे हुए-नोड टकराव से बैकऑफ़ और पुनः प्रयास शुरू हो जाते हैं। जैसे-जैसे MANET मेश हॉप बढ़ता है, वही एप्लिकेशन पेलोड बार-बार रेडियो संसाधनों का उपभोग करता है।

सबसे कमजोर या व्यस्ततम लिंक एंड-टू-एंड गुडपुट निर्धारित कर सकता है। एक कम दर वाला खंड माध्यम पर अधिक समय तक रहता है, जबकि एक केंद्रीय रिले हल्के से लोड किए गए आसपास के लिंक के बावजूद संतृप्त हो सकता है। PHY दर प्रयोग करने योग्य गंतव्य थ्रूपुट नहीं है। अतिरिक्त प्रस्तावित लोड अधिक गुडपुट के बजाय कतार और हानि पैदा करता है।

समवर्ती धाराएँ समस्या को तीव्र करती हैं। रिले ट्रैफ़िक हस्तक्षेप में योगदान देता है, और क्षमता में गिरावट आती है क्योंकि अधिक संचार धाराएँ समान अग्रेषण संसाधनों को साझा करती हैं। एक-स्ट्रीम प्रदर्शन को इस बात का प्रमाण नहीं माना जाना चाहिए कि एक ही MANET मेश हॉप्स एक साथ कई वीडियो, आवाज और टेलीमेट्री प्रवाह का समर्थन कर सकता है।

''प्रत्येक हॉप पर बैंडविड्थ आधा'' शॉर्टकट से बचें

यह दावा कि प्रत्येक वायरलेस हॉप स्वचालित रूप से बैंडविड्थ को 50 प्रतिशत तक कम कर देता है, बहुत सरल है। एकल-रेडियो, समान-चैनल श्रृंखला में गंभीर गिरावट हो सकती है, लेकिन प्रत्येक MANET पर कोई सार्वभौमिक प्रतिशत लागू नहीं होता है। चैनल के पुन: उपयोग, शेड्यूलिंग, एमआईएमओ संचालन, चैनल की चौड़ाई, लिंक गुणवत्ता, यातायात दिशा और सक्रिय प्रवाह की संख्या के साथ प्रदर्शन में परिवर्तन होता है।

एक नियोजित मार्ग हस्तक्षेप को कम करके और कमजोर लिंक से बचकर क्षमता को संरक्षित कर सकता है। मल्टी-चैनल संचालन और शेड्यूलिंग परस्पर विरोधी अग्रेषण गतिविधि को अलग कर सकते हैं। लिंक-अवेयर रूटिंग भी मजबूत, कम भीड़भाड़ वाले लिंक के साथ थोड़ा लंबा रास्ता पसंद कर सकती है क्योंकि हॉप काउंट के साथ-साथ डिलीवरी अनुपात, हस्तक्षेप और साझा क्षमता भी मायने रखती है।

एक उदाहरणात्मक चार्ट भीड़भाड़ वाली रैखिक श्रृंखला और मजबूत लिंक और बेहतर संसाधन पुन: उपयोग वाले मार्ग के लिए एक से आठ MANET जाल हॉप्स में सामान्यीकृत गुडपुट की तुलना कर सकता है। इसे एक योजना चित्रण के रूप में लेबल किया जाना चाहिए, न कि एक बेंचमार्क के रूप में। प्रति अतिरिक्त MANET मेश हॉप का नुकसान इच्छित कॉन्फ़िगरेशन और ट्रैफ़िक लोड का उपयोग करके परीक्षणों से आना चाहिए।

 

वे स्थितियाँ जो हॉप सीलिंग को स्थानांतरित करती हैं

टोपोलॉजी कुल नोड गणना से अधिक मायने रखती है

अकेले नोड गिनती पथ प्रदर्शन के बारे में बहुत कम कहती है। एक 30-नोड नेटवर्क जिसमें अधिकांश सक्रिय मार्ग एक या दो हॉप लंबे होते हैं, एक लंबी श्रृंखला के रूप में व्यवस्थित 10-नोड नेटवर्क की तुलना में अधिक सुसंगत हो सकता है। रैखिक पथ बार-बार एक ही अग्रेषण गलियारे का पुन: उपयोग करते हैं, जबकि एक आंशिक जाल छोटे या कम भीड़भाड़ वाले विकल्प प्रदान कर सकता है।

सबसे व्यस्त स्थान सैद्धांतिक नेटवर्क व्यास से अधिक मायने रखते हैं। केंद्रीय रिले, गेटवे-आसन्न नोड्स, या कई डाउनस्ट्रीम नोड्स की सेवा करने वाली हवाई इकाइयां पेलोड और नियंत्रण यातायात के लिए एकाग्रता बिंदु बन सकती हैं। एक लचीला डिज़ाइन कवरेज और पुनर्प्राप्ति के लिए अतिरिक्त MANET जाल हॉप्स को संरक्षित करते हुए छोटे, उच्च-गुणवत्ता वाले मार्गों पर प्राथमिक प्रवाह रखता है।

आरएफ गुणवत्ता एक अतिरिक्त हॉप को उपयोगी बना सकती है

सबसे कम रिले वाला मार्ग हमेशा सबसे तेज़ नहीं होता है। एक लंबा लिंक कम एसएनआर, कम मॉड्यूलेशन, पैकेट हानि और बार-बार पुनः प्रसारण से पीड़ित हो सकता है। इसे दो छोटे, मजबूत लिंक में विभाजित करने से एक अग्रेषण चरण जुड़ जाता है, लेकिन उच्च लिंक दर और कम पुनर्प्रयास से गुडपुट और टेल विलंबता दोनों में सुधार हो सकता है।

परिणाम एंटीना प्लेसमेंट, रुकावट, हस्तक्षेप, संचारित शक्ति, रिसीवर संवेदनशीलता और चैनल बैंडविड्थ पर निर्भर करता है। एक अच्छी तरह से स्थित लाइन-ऑफ़-विज़न रिले मार्ग में सुधार कर सकती है; एक ख़राब स्थिति वाला व्यक्ति केवल विवाद बढ़ाता है। इसलिए मार्ग चयन को किसी भी कीमत पर MANET मेश हॉप्स को कम करने के बजाय लिंक गुणवत्ता और उपलब्ध क्षमता का मूल्यांकन करना चाहिए।

उत्पाद हॉप के दावों को उनके परीक्षण संदर्भ में पढ़ें

कॉन्फ़िगरेशन-निर्भर प्रदर्शन आंकड़े एक उपयोगी प्रारंभिक बिंदु प्रदान कर सकते हैं। के लिए लो-लेटेंसी MANET मेश हॉप्स , WDS MIMOmesh लाइटवेट एयरबोर्न सीरीज़ 20 मेगाहर्ट्ज पर प्रति हॉप औसतन 6 एमएस की एक-तरफ़ा देरी करती है और 15+ डेटा हॉप्स, 10+ वॉयस हॉप्स और 8+ वीडियो हॉप्स का समर्थन करती है। उपलब्ध तकनीकी क्षमताओं में कॉन्फ़िगर करने योग्य चैनल बैंडविड्थ, अनुकूली दरें और मॉड्यूलेशन, क्यूओएस और कई एमआईएमओ तकनीकें शामिल हैं।

ये आंकड़े बताते हैं कि क्यों MANET मेश हॉप्स को ट्रैफ़िक प्रकार के आधार पर अलग से रेट किया जा सकता है। उन्हें अभी भी पेलोड दर, रिक्ति, हस्तक्षेप, गतिशीलता, पैकेट आकार और समवर्ती भार के विरुद्ध जांचा जाना चाहिए। 6 एमएस बेसलाइन से गुणा किए गए आठ हॉप कतार, पुनः प्रयास या रूट पुनर्प्राप्ति से पहले 48 एमएस एक-तरफ़ा सुझाव देते हैं। इसलिए MANET मेश हॉप्स की उपयोगी संख्या की पुष्टि किसी विनिर्देश से सीधे कॉपी करने के बजाय एप्लिकेशन परत पर की जानी चाहिए।

 

तैनाती से पहले एक रक्षात्मक हॉप बजट निर्धारित करें

वास्तविक ट्रैफ़िक के साथ नेटवर्क का परीक्षण करें, खाली लिंक का नहीं

फ़ील्ड परीक्षण को अपेक्षित ट्रैफ़िक मिश्रण को पुन: उत्पन्न करना चाहिए। वीडियो बिटरेट, ध्वनि सत्र, टेलीमेट्री वॉल्यूम, नियंत्रण आवृत्ति, पैकेट आकार और दिशा को परिभाषित करें। फिर एक, दो, चार, छह और आठ MANET मेश हॉप्स पर परीक्षण करें, जैसे-जैसे परिणाम स्वीकृति सीमा तक पहुंचते हैं, मध्यवर्ती बिंदु जोड़ते जाते हैं।

चैनल सेटिंग्स और प्रस्तावित लोड को सुसंगत रखें। प्रतिनिधि रुकावट, हस्तक्षेप, आंदोलन और रिले-हानि घटना के साथ दोहराएं। वितरित प्रदर्शन को मापें, हेडलाइन रेडियो दर को नहीं।

सामान्य सीमा को विफलता सीमा से अलग करें

परिणामों की समीक्षा करने से पहले पास-या-असफल सीमा निर्धारित करें। सामान्य परिचालन सीमा को अतिरिक्त उपयोगकर्ताओं के लिए मार्जिन, आरएफ भिन्नता और मार्ग आंदोलन के साथ पूर्ण ट्रैफ़िक मिश्रण का समर्थन करना चाहिए। जब उद्देश्य रिले विफलता के बाद आवश्यक कमांड या टेलीमेट्री को संरक्षित करना है तो एक अलग डिग्रेडेड-मोड सीमा अधिक MANET जाल हॉप्स की अनुमति दे सकती है।

यह अंतर आपातकालीन पथ को नियमित उच्च क्षमता वाला मार्ग समझने से रोकता है। एक लंबा रास्ता तब भी मूल्यवान बना रह सकता है जब वह सामान्य आवाज या वीडियो नहीं ले जा सकता। एसएलए को परिभाषित करें, यथार्थवादी भार का परीक्षण करें, पहली असफल सीमा, आरक्षित मार्जिन की पहचान करें और उस बिंदु से नीचे परिचालन बजट निर्धारित करें। प्रत्येक ट्रैफ़िक वर्ग के लिए अलग-अलग सीमाएँ एक नेटवर्क-व्यापी अधिकतम की तुलना में अधिक उपयोगी हैं।

 

निष्कर्ष

MANET मेश हॉप्स के लिए व्यावहारिक सीमा एक नेटवर्क द्वारा बनाया जा सकने वाला सबसे लंबा मार्ग नहीं है, बल्कि सबसे लंबा मार्ग है जो अभी भी इसकी विलंबता, थ्रूपुट, घबराहट और विश्वसनीयता लक्ष्यों को पूरा करता है। यथार्थवादी ट्रैफ़िक और आरएफ स्थितियों का परीक्षण करने से टीमों को फ़ेलओवर के लिए लंबे पथ को संरक्षित करते हुए वीडियो, ध्वनि, नियंत्रण और टेलीमेट्री के लिए अलग-अलग हॉप बजट निर्धारित करने में मदद मिलती है।

शेन्ज़ेन सिनोसुन टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड गतिशील मल्टी-हॉप संचार के लिए डिज़ाइन किए गए MIMOmesh रेडियो प्रदान करता है, जो नेटवर्क योजनाकारों को कवरेज, गतिशीलता और डेटा प्रदर्शन को संतुलित करने के लिए कॉन्फ़िगर करने योग्य उपकरण प्रदान करता है। एप्लिकेशन-स्तरीय परीक्षण के साथ उपयोग किए जाने पर, ये सिस्टम अधिक भरोसेमंद तैनाती निर्णयों का समर्थन कर सकते हैं।

 

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: एक नेटवर्क कितने MANET मेश हॉप्स को सपोर्ट कर सकता है?

उत्तर: कोई सार्वभौमिक सीमा लागू नहीं होती। व्यावहारिक अधिकतम सबसे लंबा मार्ग है जो यथार्थवादी यातायात स्थितियों के तहत अभी भी आवश्यक विलंबता, थ्रूपुट, घबराहट, पैकेट-डिलीवरी और गतिशीलता लक्ष्यों को पूरा करता है।

प्रश्न: प्रत्येक अतिरिक्त हॉप विलंबता को कैसे प्रभावित करता है?

ए: प्रत्येक रिले ट्रांसमिशन, चैनल-एक्सेस, प्रोसेसिंग, क्यूइंग और संभावित रीट्रांसमिशन देरी को जोड़ता है। भीड़भाड़ या मार्ग परिवर्तन के तहत, विलंबता एक निश्चित मात्रा में बढ़ने के बजाय तेजी से बढ़ सकती है।

प्रश्न: क्या प्रत्येक हॉप के साथ मेश थ्रूपुट आधा हो जाता है?

उत्तर: नहीं, कुछ साझा-चैनल, अर्ध-डुप्लेक्स श्रृंखलाओं के लिए 50 प्रतिशत की गिरावट केवल एक मोटा नियम है। वास्तविक हानि चैनल के पुन: उपयोग, हस्तक्षेप, शेड्यूलिंग, एमआईएमओ और ट्रैफ़िक लोड पर निर्भर करती है।

प्रश्न: क्या सबसे कम हॉप वाला मार्ग हमेशा बेहतर होता है?

उत्तर: हमेशा नहीं. एक कमजोर लंबी दूरी का लिंक दो छोटे, मजबूत लिंक से भी खराब प्रदर्शन कर सकता है। मार्ग की गुणवत्ता में हॉप गणना के साथ-साथ एसएनआर, पुनः प्रसारण, भीड़भाड़ और उपलब्ध क्षमता पर भी विचार किया जाना चाहिए।

प्रश्न: इंजीनियरों को व्यावहारिक हॉप सीमा कैसे निर्धारित करनी चाहिए?

उत्तर: बढ़ती हॉप संख्या के आधार पर प्रतिनिधि वीडियो, आवाज, नियंत्रण और टेलीमेट्री लोड का परीक्षण करें। परिचालन सीमा को पहले बिंदु के नीचे सेट करें जहां कोई भी एप्लिकेशन-स्तरीय सेवा सीमा विफल हो जाती है।