MANET メッシュがサポートできるホップ数が、動作時に使用するホップ数と同じになることはほとんどありません。ビデオ品質が低下したり、コマンド遅延が増加したり、共有通信時間がボトルネックになったりする一方で、ルートは多数のリレーを介して接続されたままになることがあります。トラフィック タイプが異なれば、異なる時点で制限に達する可能性があるため、アドバタイズされた単一のホップ カウントでは計画の質問に答えることはできません。
重要なのは判断することです MANET メッシュは 、使用可能なスループット、エンドツーエンド遅延、ジッター、モビリティ、および RF 条件によってホップします。以下の説明では、これらのトレードオフがどのように発展するか、および実際の導入に向けて実際的なホップ バジェットを設定する方法について説明します。
アプリケーションはさまざまな方法で失敗するため、MANET メッシュ ホップの固定制限はすべての展開に適用されません。グッドプットがビデオ エンコーダの出力レートを下回ったり、音声ジッターが顕著になったり、コマンド遅延が動作しきい値を超えたりしている間、ルートは接続されたままになることがあります。 MANET メッシュ ホップの制限を設定する前に、最小エンドツーエンド グッドプット、最大一方向または往復遅延、許容可能なジッター、および目標パケット配信率を定義します。
これらのしきい値は、無線の PHY レートからではなく、アプリケーション境界で測定します。ヘッダー、競合、再試行、およびリレー トラフィックにより、有効なペイロード容量が減少します。 MANET メッシュ ホップの実質的な制限は、エンドポイントが依然としてパケットを交換している場合でも、予想される負荷の下でサービス レベルが失敗する最初のポイントです。
テレメトリは帯域幅をほとんど使用しませんが、古いデータは依然として受け入れられない可能性があります。コマンド トラフィックには予測可能な応答が必要で、音声は制御された遅延とジッターに依存し、ライブ ビデオには持続的な良好な出力が必要です。したがって、ビデオは断続的なデータよりも早く弱い MANET メッシュ ホップを露出します。
トラフィッククラス |
一次制約 |
便利な合格対策 |
テレメトリー |
配信の信頼性 |
パケット配信率とデータ経過時間 |
コマンドアンドコントロール |
予測可能な応答 |
一方向および p95 レイテンシ |
声 |
遅延変動 |
ジッター、損失、持続的な遅延 |
ライブビデオ |
連続容量 |
エンドツーエンドのグッドプットとフレームの安定性 |
テレメトリを正常に伝送するパスは、複数の HD ストリームが導入されると失敗する可能性があります。 「5 ホップは安全」などの主張は、トラフィックの混合、パケット サイズ、RF 条件、および受け入れしきい値も指定されない限り、ほとんど価値がありません。
すべてのリレーには、いくつかの形式の遅延が追加されます。パケットは現在のリンクを通過し、チャネル アクセスを待機し、転送ロジックを通過して、次の送信キューに入る必要があります。破損したフレームが再度送信される可能性があるため、リンク品質が低下すると、通信時間の使用だけでなく遅延も増加します。実際のモデルは次のとおりです。エンドツーエンドの遅延は、累積されたホップごとの遅延にキューイング、再送信、およびルート変更ペナルティを加えたものに等しくなります。
実験室のシングルホップの数値に MANET メッシュ ホップの数を乗算すると、ベースラインのみが得られます。安定したリンクと競合トラフィックがほとんどないことを前提としています。現場では、1 つの過負荷リレーまたは弱い RF セグメントにより、いくつかのクリーンなホップよりも多くの遅延が追加される可能性があります。
使用率が低い場合、別のリレーによってかなり安定した遅延が追加される可能性があります。トラフィックが共有ノードの容量に近づくとキューが構築され、提供される負荷がわずかに増加すると、エンドツーエンドの遅延が大幅に増加する可能性があります。転送の競合、MAC の動作、ルーティング ポリシー、およびノードの分散はすべて、達成可能なスループットに影響を与えますが、パスの有効速度を超えて送信すると、競合が増加し、提供されるパフォーマンスが低下する可能性があります。
許容可能な平均により、運用上重大なスパイクが隠れる可能性があります。中央値、p95 または p99 遅延、ジッター、損失をレポートして、MANET メッシュ ホップが収束フロー下でも予測可能であるかどうかを示します。
リンクが切断され、ルートが変更されると、モビリティによって一時的なスパイクが発生します。ノードは、隣接状態の更新、パケットのバッファリング、パスの無効化、代替パスの発見、および転送の再開を行うことができます。 AODV は、アクティブな宛先へのルートを取得し、動的なマルチホップ ネットワークでのリンク切断やトポロジの変更に対応します。
OLSR はプロアクティブなアプローチを採用し、トポロジ情報を定期的に交換し、ルートを利用可能な状態に保ちます。マルチポイント リレーにより、冗長な制御メッセージ転送が削減されます。これにより、最初のパケットの検出を回避できますが、定期的な更新は依然として容量を消費し、より高速な更新ではオーバーヘッドが増加します。実際的な問題は、実際の密度、モビリティ、トラフィック パターンの下で、ルーティングの動作が遅延にどのような影響を与えるかということです。
リレーは新しいスペクトルを作成しません。トラフィックを受信し、新しいパケットを伝送する可能性がある通信時間を使用して、それを再送信します。共有チャネルの半二重ルートでは、隠れノードの衝突によりバックオフと再試行がトリガーされる間、近くの転送ノードが交代する必要がある場合があります。 MANET メッシュ ホップが増加すると、同じアプリケーション ペイロードが無線リソースを繰り返し消費します。
最も弱いリンクまたは最もビジーなリンクが、エンドツーエンドのグッドプットを決定する可能性があります。低レートのセグメントは媒体をより長く占有しますが、周囲のリンクの負荷が軽いにもかかわらず、中央のリレーが飽和する可能性があります。 PHY レートは使用可能な宛先スループットではありません。提供される負荷が過剰になると、グッドプットが増えるのではなく、キューが発生し、損失が発生します。
ストリームが同時実行されると、問題がさらに深刻になります。リレー トラフィックは干渉の原因となり、同じ転送リソースを共有する通信ストリームが増えると容量が低下します。 1 つのストリームのデモンストレーションを、同じ MANET メッシュ ホップが複数のビデオ、音声、およびテレメトリ フローを同時にサポートできることを証明するものとして扱うべきではありません。
すべてのワイヤレス ホップで帯域幅が自動的に 50 パーセント削減されるという主張は単純すぎます。単一無線、同じチャネル チェーンでは重大な劣化が発生する可能性がありますが、すべての MANET に適用される普遍的な割合はありません。パフォーマンスは、チャネルの再利用、スケジューリング、MIMO 動作、チャネル幅、リンクの品質、トラフィックの方向、アクティブなフローの数によって変化します。
計画されたルートでは、干渉を軽減し、弱いリンクを回避することで容量を維持できます。マルチチャネルの動作とスケジューリングにより、競合する転送アクティビティが分離される場合があります。リンク対応ルーティングでは、ホップ数とともに配信率、干渉、共有容量も重要となるため、より強力で混雑の少ないリンクを備えたわずかに長いパスが優先される場合もあります。
例示的なグラフでは、混雑した線形チェーンと、より強力なリンクとより優れたリソース再利用を備えたルートについて、1 ～ 8 つの MANET メッシュ ホップにわたる正規化されたグッドプットを比較できます。これは、ベンチマークではなく、計画の図としてラベル付けされる必要があります。追加の MANET メッシュ ホップあたりの損失は、意図した構成とトラフィック負荷を使用したテストから得られる必要があります。
ノード数だけではパスのパフォーマンスについてはほとんどわかりません。ほとんどのアクティブなルートが 1 ホップまたは 2 ホップの長さである 30 ノードのネットワークは、1 つの長いチェーンとして配置された 10 ノードのネットワークよりも一貫性が高い可能性があります。直線パスは同じ転送コリドーを繰り返し再利用しますが、部分メッシュはより短い、または混雑の少ない代替手段を提供できます。
理論上のネットワーク直径よりも、最も混雑する場所の方が重要です。中央リレー、ゲートウェイに隣接するノード、または複数の下流ノードにサービスを提供する空挺ユニットは、ペイロードと制御トラフィックの集中ポイントになる可能性があります。回復力のある設計により、カバレッジとリカバリのために追加の MANET メッシュ ホップを維持しながら、プライマリ フローを短く高品質なルートに維持します。
リレーの数が最も少ないルートが常に最速であるとは限りません。 1 つの長いリンクでは、SNR が低く、変調が低下し、パケット損失が発生し、再送信が繰り返される可能性があります。 2 つのより短く強力なリンクに分割すると、転送ステップが追加されますが、リンク レートが高く、再試行が少なくなると、グッドプットとテール レイテンシーの両方が改善される可能性があります。
結果は、アンテナの配置、障害物、干渉、送信電力、受信機の感度、チャネル帯域幅によって異なります。見通し内リレーを適切に配置すると、ルートを改善できます。不適切に配置されたものは単に争いを増やすだけです。したがって、ルートの選択では、いかなるコストを払ってでも MANET メッシュ ホップを最小限に抑えるのではなく、リンクの品質と利用可能な容量を評価する必要があります。
構成に依存するパフォーマンス数値は、有用な出発点として役立ちます。のために 低遅延 MANET メッシュ ホップ、WDS MIMOmesh Lightweight Airborne シリーズは、20 MHz でホップごとに平均 6 ミリ秒の一方向遅延を実現し、15 以上のデータ ホップ、10 以上の音声ホップ、および 8 以上のビデオ ホップをサポートします。利用可能な技術機能には、構成可能なチャネル帯域幅、適応レートと変調、QoS、およびいくつかの MIMO 技術が含まれます。
これらの図は、MANET メッシュ ホップがトラフィック タイプごとに個別に評価される理由を示しています。ペイロード レート、間隔、干渉、モビリティ、パケット サイズ、および同時負荷に対して引き続きチェックする必要があります。 8 ホップに 6 ミリ秒のベースラインを乗算すると、キューイング、再試行、またはルート回復までに片道 48 ミリ秒かかることがわかります。したがって、有効な MANET メッシュ ホップ数は、仕様から直接コピーするのではなく、アプリケーション層で確認する必要があります。
フィールド テストでは、予想されるトラフィック ミックスを再現する必要があります。ビデオ ビットレート、音声セッション、テレメトリ ボリューム、制御周波数、パケット サイズ、方向を定義します。次に、1、2、4、6、および 8 つの MANET メッシュ ホップでテストし、結果が許容しきい値に近づくにつれて中間点を追加します。
チャネル設定と提供される負荷の一貫性を保ちます。代表的な障害物、干渉、移動、およびリレー損失イベントで繰り返します。ヘッドラインラジオのレートではなく、提供されたパフォーマンスを測定します。
結果を確認する前に、合否のしきい値を設定します。通常の動作制限は、追加されたユーザ、RF 変動、およびルート移動に対するマージンを備えた完全なトラフィック ミックスをサポートする必要があります。リレー障害後に重要なコマンドまたはテレメトリを保持することが目的の場合、別の劣化モード制限により、より多くの MANET メッシュ ホップを許可できます。
この区別により、緊急パスが日常の大容量ルートと間違われることがなくなります。通常の音声やビデオを伝送できない場合でも、より長いパスは依然として価値がある場合があります。 SLA を定義し、現実的な負荷をテストし、最初に失敗したしきい値と予備マージンを特定し、その点を下回る運用予算を設定します。トラフィック クラスごとに個別の制限を設定することは、ネットワーク全体で 1 つの最大値を設定するよりも便利です。
MANET メッシュ ホップの実際の制限は、ネットワークが形成できる最長ルートではなく、レイテンシ、スループット、ジッタ、信頼性の目標を満たした最長ルートです。現実的なトラフィックと RF 条件をテストすることで、チームはフェールオーバー用に長いパスを確保しながら、ビデオ、音声、制御、テレメトリに個別のホップ バジェットを設定することができます。
Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. は、動的なマルチホップ通信用に設計された MIMOmesh 無線を提供し、ネットワーク プランナーにカバレッジ、モビリティ、データ パフォーマンスのバランスをとるための構成可能なツールを提供します。これらのシステムをアプリケーション レベルのテストと併用すると、より信頼性の高い展開の決定をサポートできます。
A: 普遍的な制限は適用されません。実際の最大値は、現実的なトラフィック条件下で必要な遅延、スループット、ジッター、パケット配信、およびモビリティの目標を満たし続ける最長のルートです。
A: 各リレーにより、送信、チャネル アクセス、処理、キューイング、および再送信の遅延が追加される可能性があります。混雑やルート変更が発生すると、遅延が一定量増加するのではなく、急激に増加する場合があります。
A: いいえ。50 パーセントの低下は、特定の共有チャネルの半二重チェーンにおける大まかなルールにすぎません。実際の損失は、チャネルの再利用、干渉、スケジューリング、MIMO、トラフィック負荷によって異なります。
A: 常にではありません。 1 つの弱い長距離リンクは、2 つのより短く強力なリンクよりもパフォーマンスが低下する可能性があります。ルートの品質では、ホップ数とともに SNR、再送信、輻輳、利用可能な容量を考慮する必要があります。
A: ホップ数を増やしながら、代表的なビデオ、音声、制御、テレメトリの負荷をテストします。アプリケーション レベルのサービスしきい値が失敗する最初のポイントよりも低い値に動作制限を設定します。