ROS 2 Juu ya Mesh Isiyo na Waya: Mipangilio ya DDS QoS kwa Timu za Roboti ya Simu

Timu za roboti za rununu mara nyingi huwasiliana kwa kutegemewa katika maabara, kisha hutengeneza amri zilizochelewa, kukosa masasisho ya vitambuzi, au urejeshaji polepole wakati njia za wavu zinapobadilika. A Wavu usiotumia waya wa ROS 2 huongeza kipimo data kinachobadilikabadilika, upotezaji wa pakiti, na hesabu zinazobadilika za kurukaruka, huku DDS inaweza kutuma tena au kupanga foleni data ambayo tayari ni ya zamani. Mipangilio ya QoS husaidia kudhibiti kutegemewa, historia, kina, uthabiti, tarehe ya mwisho na muda wa maisha kwa kila mada, lakini sera zisizooana za mchapishaji na mteja zinaweza kukomesha uwasilishaji kabisa.

Jambo kuu ni kujua mitiririko ipi inayohitaji kila sampuli, ambayo inahitaji tu mpya zaidi, na jinsi ya kuzuia upakiaji mkubwa dhidi ya kuzidisha kiungo cha kurejesha.

Anza na Trafiki, Sio Menyu ya QoS

Amua ikiwa upya au ukamilifu ni muhimu zaidi

Anza kwa kuuliza nini kinatokea ujumbe unapopotea na nini kinatokea unapochelewa kufika. Uchanganuzi wa LiDAR, fremu za kamera, odometry, masasisho ya ujanibishaji, na telemetry ya mwendo hubadilishwa kila mara. Kupoteza sampuli moja kunaweza kukubalika, huku kuiwasilisha baada ya sampuli kadhaa mpya zaidi kunaweza kufisidi maamuzi ya ndani au kupoteza muda wa kuchakata.

Mabadiliko ya dhamira, majukumu ya kazi, mabadiliko ya usanidi, matukio ya usalama, na baadhi ya uhamisho wa ramani una mahitaji tofauti. Tukio la kipekee linalokosekana linaweza kuacha roboti katika hali zisizolingana za uendeshaji, kwa hivyo uwasilishaji tena wenye mipaka unaweza kuhalalishwa. Tofauti hii ni muhimu zaidi ya aina ya upakiaji pekee: amri ndogo ya kasi inaweza kuwa hatari inapokuwa imechakaa, huku muhtasari wa ramani ukabaki muhimu baada ya kuchelewa.

Kuainisha trafiki kwa uchangamfu na utimilifu huzuia kosa la kawaida la wavu lisilotumia waya la ROS 2—kuweka kila mada kuwa HALISI kwa sababu inasikika salama zaidi. DDS inayoweza kutegemewa huhifadhi sampuli ambazo hazijatambuliwa na kutuma tena data iliyokosekana, na hivyo kuunda mawasiliano ambayo huepukwa kwa njia bora zaidi. Kwa hivyo, wasifu wa kawaida wa data ya kihisi cha ROS 2 hutumia kutegemewa kwa juhudi bora na foleni ndogo, ambapo uwasilishaji kwa wakati kwa ujumla ni muhimu zaidi kuliko kupokea kila usomaji.

Ipe kila mada bajeti ya uwasilishaji

Kila mada ya roboti mtambuka inahitaji vikomo vinne: umri wa juu zaidi wa ujumbe muhimu, kiwango cha upotevu kinachokubalika, marudio ya kusasisha yanayohitajika na muda wa juu zaidi wa urejeshaji baada ya kukatwa. Vikomo hivi hugeuza matarajio yasiyoeleweka kama vile 'kuchelewa kidogo' kuwa mahitaji yanayoweza kujaribiwa. Mtiririko wa amri unaweza kuhitaji kikomo cha umri kilichopimwa kwa makumi ya milisekunde, ilhali muhtasari wa ramani unaweza kustahimili sekunde ikiwa roboti itaendelea kufanya kazi kwa usalama na nakala yake ya ndani.

Kadiria mzigo unaotolewa kutoka kwa saizi ya upakiaji mfululizo, kiwango cha uchapishaji na idadi ya marudio. Kisha linganisha takwimu hiyo na goodput iliyopimwa ya multi-hop badala ya kiwango cha kawaida cha data cha redio. Acha uwezo wa kukiri, kutuma tena, trafiki ya ugunduzi, trafiki ya udhibiti wa njia na wachapishaji kwa wakati mmoja.

Weka trafiki ya ndani ya roboti mbali na wavu ulioshirikiwa

Sio kila mada ya ROS 2 inapaswa kuvuka mipaka ya roboti. Milisho ya kamera ghafi, mawingu kamili, data ya utatuzi, na matokeo ya utambuzi wa kati mara nyingi huwa ndani ya roboti inayoizalisha. Kuchapisha ugunduzi pekee, nyimbo za vipengee, mipango ya ndani, mawingu yaliyopunguzwa, au mabadiliko ya ramani hupunguza mahitaji ya idhaa inayoshirikiwa bila kubadilisha tabia ya DDS.

Hatua hii ya kuchuja ni muhimu sana katika wavu wa wireless wa ROS 2 wa roboti nyingi, ambapo mkondo mmoja wa kiwango cha juu usiohitajika unaweza kutumia uwezo unaohitajika na mada kadhaa za uratibu. Kuondoa trafiki kwa kawaida hutoa mfumo unaotabirika zaidi kuliko kujaribu kulinda kiungo kilichojaa kupita kiasi na foleni za kina na majaribio ya ziada.

Profaili za QoS za Vitendo kwa Mada za Kawaida za Fleet

Mitiririko ya vitambuzi na hali iliyoonyeshwa upya mara kwa mara

Kihisi cha hali ya juu na mada za hali kwa kawaida huhitaji sampuli mpya zaidi inayopatikana, si mlolongo kamili wa kihistoria. Wasifu halisi wa kuanzia ni BEST_EFFORT, VOLATILE, na KEEP_LAST wenye kina kati ya moja na tano. Kina cha kwanza kinafaa data ambayo inabadilishwa mara moja, ilhali foleni kubwa kidogo inaweza kuchukua ucheleweshaji mfupi wa upangaji wa kurudi nyuma bila kuunda kumbukumbu ndefu.

LIFESPAN inaweza kuongeza ulinzi mwingine kwa kusababisha ujumbe kuisha baada ya muda wao muhimu. DEADLINE ina madhumuni tofauti: inaonyesha muda unaotarajiwa kati ya ujumbe na inaweza kusababisha tukio wakati matarajio hayo yamekosekana. Hakuna sera inayoongeza uwezo wa kiungo, lakini zote hurahisisha kutambua na kushughulikia mitiririko ya zamani au iliyokatizwa.

Wasifu halisi unapaswa kuonyesha mtumiaji. Njia ya kuepusha vizuizi inaweza kuhitaji kuchanganuliwa mara kwa mara na umri mdogo, wakati dashibodi ya meli inaweza kukubali kiwango cha chini cha sasisho. Kutuma zote mbili kupitia wavu sawa wa wireless wa ROS 2 haimaanishi kuwa zinahitaji kuegemea sawa, kina, au mipangilio ya maisha.

Amri na matukio ya uratibu yanahitaji matibabu tofauti

Amri zinazoendelea na matukio ya uratibu tofauti hayafai kushiriki wasifu mmoja chaguomsingi. Mikondo ya kasi, uelekezi na urekebishaji wa uundaji huonyeshwa upya mara kwa mara, kwa hivyo sampuli za zamani hazipaswi kupanga foleni nyuma ya utumaji upya. Historia ya kina, muda mfupi wa maisha, na muda wa kuisha kwa kiwango cha programu husaidia kuhakikisha kuwa roboti inasimama au kuingia katika hali mbadala iliyobainishwa wakati amri mpya zinapotea.

Kukubalika kwa kazi, mabadiliko ya hali ya uendeshaji, na mabadiliko ya dhamira kunaweza kuhitaji uwasilishaji ULIOAMINIFU kwa sababu kila tukio hubadilisha hali iliyoshirikiwa. Hata hivyo, historia lazima ibakie mipaka. Kuchezesha tena mlolongo mrefu wa amri zilizoondolewa baada ya njia kurejeshwa kunaweza kuwa na madhara zaidi kuliko kuripoti kukatizwa na kusawazisha upya hali ya sasa ya dhamira.

Kuegemea kwa DDS ni safu moja tu ya ulinzi. Kila roboti ya simu inapaswa kutekeleza kuisha kwa muda wa amri ya ndani, vikwazo vya mwendo, na tabia ya kupoteza mawasiliano bila mtandao. Wavu wa wireless wa ROS 2 unaweza kuboresha ufikiaji na ustahimilivu wa njia, lakini hauwezi kuamua ikiwa amri ya zamani bado ni salama.

Ramani, usanidi, na roboti zilizochelewa kujiunga

Tumia RELIABLE pamoja na TRANSIENT_LOCAL wakati roboti inayojiunga au kuunganisha upya inahitaji hali iliyochapishwa hivi majuzi zaidi. Ramani za sasa, uzio wa kijiografia, hali za uendeshaji zinazoshirikiwa, na vijisehemu vya usanidi mara nyingi hulingana na muundo huu. KEEP_LAST(1) kwa kawaida inafaa zaidi kuliko kubakiza kila toleo kwa sababu ni picha mpya tu kamili inayosalia kuwa muhimu kiutendaji.

KEEP_ALL inapaswa kuhifadhiwa kwa data ambayo mlolongo wake kamili ni muhimu na mahitaji yake ya rasilimali yanajulikana. Hifadhi yote inasalia chini ya vikomo vya nyenzo za kati, kwa hivyo sio dhamana isiyo na kikomo. Uthabiti wa ndani wa muda mfupi pia humfanya mchapishaji kuwajibika kwa kuhifadhi sampuli za usajili unaochelewa kujiunga.

Utangamano lazima uangaliwe kwa pande zote mbili. Mchapishaji wa juhudi bora hawezi kutosheleza mteja anayeaminika, na mchapishaji tete hawezi kukidhi usajili wa ndani wa muda mfupi. Wachapishaji wanaotegemewa wanaweza kuwahudumia waliojiandikisha kwa juhudi bora zaidi, huku wachapishaji wa ndani wa muda mfupi wanaweza kutuma ujumbe mpya kwa waliojisajili tete. Uwasilishaji wa kihistoria uliohifadhiwa unahitaji mipangilio inayooana ya ndani ya muda mfupi.

Acha Ujumbe Mkubwa Usichukue Kiungo

Punguza kugawanyika kabla ya kuongeza majaribio tena

Picha, gridi za watu, na mawingu ya uhakika yanagawanywa katika vitengo vingi vya usafiri kabla ya kuvuka mtandao. Wakati datagramu kubwa ya UDP inagawanyika kwenye safu ya IP, kupoteza kipande kimoja huzuia uundaji upya wa datagramu kamili. Vipande vilivyosalia vinaweza kuchukua vibafa vya kernel hadi viishe, na kufanya muunganisho uonekane umekwama na kuzuia trafiki mpya zaidi.

Uharibifu wa malipo makubwa juu ya miunganisho ya wireless ya ROS 2 kwa kawaida huhusishwa na njia tatu zilizounganishwa: kugawanyika kwa IP nyingi, muda usiofaa wa kutuma tena, na milipuko ya bafa ya msongamano. Mabadiliko ya vigezo vinavyooana na viwango vya DDS yanaweza kupunguza athari hizi bila kuhitaji itifaki tofauti ya programu.

Pima njia halisi ya MTU kwenye wavu kamili wa wireless wa ROS 2, ikijumuisha usimbaji fiche, vichuguu, violesura pepe na kila sehemu inayopitishwa. Pale ambapo usanidi wa usafiri unaruhusu, punguza ukubwa wa ujumbe wa RTPS au UDP ili kuepuka kugawanyika kwa safu ya mtandao. Thamani iliyokokotwa kutoka kwa Ethernet MTU ya 1500-byte ni dhana ya kuanzia tu kwa sababu vichwa na usimbaji unaweza kupunguza ukubwa unaoweza kutumika.

Weka foleni za historia kuwa ndogo kuliko dirisha la urejeshaji

Wakati wa kukatizwa kwa njia, mchapishaji anayeaminika anaweza kuendelea kutoa ujumbe huku shukrani zikiacha kuwasili. Sampuli ambazo hazijatambuliwa hujilimbikiza katika historia hadi mipaka ya rasilimali ifikiwe. Muunganisho unaporudi, njia iliyorejeshwa lazima iwe na machapisho ya sasa, udhibiti wa trafiki na kumbukumbu iliyobaki kwa wakati mmoja.

Chagua kina cha historia kutoka kwa idadi ya sampuli ambazo zitabaki muhimu baada ya kuunganishwa tena. Mtiririko wa hali ya Hz 20 ulio na umri muhimu wa milisekunde 250 hauhitaji sampuli nyingi zilizowekwa kwenye foleni; wengi wao wangekuwa tayari wamechakaa. Hali inayoweza kubadilishwa inapaswa kupendelea sampuli ya hivi punde, ilhali mfuatano muhimu wa matukio unahitaji mpango wa urejeshaji wenye mipaka.

Sampuli kubwa zinazotegemewa zinahitaji ukaguzi wa ziada: je, njia dhaifu inayotarajiwa inaweza kumaliza foleni bila kuchelewesha trafiki ya sasa? Historia ya kina inaweza kupunguza upotezaji wa data mara moja, lakini pia huongeza utumiaji wa kumbukumbu, wakati wa uokoaji, na uwezekano wa kuongezeka kwa trafiki baada ya kukatika. Historia nyingi iliyohifadhiwa inaweza kutoa milipuko ya bafa ambayo inazidisha msongamano baada ya muunganisho kurejea.

Tazama milipuko ya uhamishaji tena

DDS ya kuaminika hutumia mapigo ya moyo na ubadilishanaji wa shukrani ili kutambua sampuli zinazokosekana na kuanzisha utumaji tena. Mizunguko isiyo ya kawaida ya urejeshaji inaweza kuruhusu hasara kadhaa kujilimbikiza kabla hazijachukiwa, na hivyo kusababisha milipuko mifupi inayozidi uwezo wa muda wa kiungo. Vipindi vya mapigo ya moyo, kugawanyika, na vipindi vya utumaji upya pia huingiliana kwa karibu chini ya hali zisizotumia waya zisizo na waya.

Jaribu muda wa kutuma tena dhidi ya muda wa uchapishaji wa kila mada badala ya kutumia thamani moja kote. Pima ucheleweshaji wa urejeshaji, ucheleweshaji wa mkia, msukosuko, kichwa cha pakiti cha kudhibiti, na upakiaji wa CPU baada ya kila mabadiliko. Mawimbi ya urejeshaji wa haraka yanaweza kupunguza ucheleweshaji na saizi ya kupasuka, lakini trafiki ya kudhibiti kupita kiasi inaweza kutumia usindikaji na kipimo data.

Hakuna marekebisho ya wakati yanayoweza kuokoa wavu wa wireless wa ROS 2 ambao mzigo wake unaotolewa unazidi goodput inayoweza kutumika. Wakati kiungo kinasalia kujaa, hujaribu kuongeza trafiki kwenye njia ambayo tayari imejaa kupita kiasi.

Amua wakati wa kubadilisha mzigo badala yake

Urekebishaji wa QoS unapaswa kukomesha ambapo usanifu wa programu inakuwa shida kubwa. Punguza ubora wa picha, ubora wa usimbaji au kasi ya fremu wakati mitiririko inayoonekana inatawala kituo. Punguza au upunguze sampuli za mawingu kabla ya kusambaza, na uchapishe nyimbo za vipengee, matokeo ya upitishaji au masasisho ya ramani ya karibu wakati wenzako hawahitaji uchunguzi ghafi.

Usindikaji wa makali mara nyingi hutoa suluhisho safi zaidi. Kila roboti inaweza kuhifadhi data ya kitambuzi ya kipimo data cha juu ndani ya nchi na kusambaza tu taarifa zinazohitajika kwa ajili ya kuratibu. Hii sio maelewano katika kuegemea kwa DDS; ni uamuzi wa makusudi wa kulinganisha mahitaji ya mawasiliano na uwezo halisi wa mtandao wa simu.

Jaribu Wasifu kwenye Roboti za Kusonga, Sio Mtandao wa Benchi tu

Tengeneza upya njia na mapungufu ambayo meli itakutana nayo

Jaribio lisilobadilika la hop moja haliwezi kuwakilisha wavu wa wireless wa ROS 2 wa rununu. Uthibitishaji unapaswa kujumuisha njia fupi zaidi, idadi ya juu zaidi ya kurukaruka iliyopangwa, mwendo kati ya nafasi za relay, mwingiliano unaoongezeka, trafiki isiyolinganishwa, kukatika kwa muda mfupi, kukatika kwa muda mrefu, kuunganisha upya, kuchelewa kujiunga, na uchapishaji wa wakati mmoja wa roboti kadhaa.

Rekodi muda wa kusubiri zaidi ya wastani. Vipimo muhimu ni pamoja na:

●  Umepokea kasi ya sasisho na kasi ya upotezaji wa ujumbe.

●  Umri wa ujumbe, kusubiri kwa wastani, kusubiri kwa mkia na kutetemeka.

●  Muda wa uvumbuzi au muunganisho upya baada ya kubadilisha njia.

●  Ukuaji wa foleni ya mwandishi na msomaji wakati wa kukatizwa.

●  Muda unaohitajika ili kufuta data muhimu iliyohifadhiwa.

●  CPU na matumizi ya kumbukumbu kwa wachapishaji na waliojisajili.

Tathmini kila matokeo kulingana na bajeti ya uwasilishaji iliyoundwa mapema. Mada ya ujanibishaji inaweza kushindwa kwa sababu mara kwa mara ya usasishaji wake iko chini ya mahitaji ya udhibiti, hata wakati kila sampuli inafika. Kinyume chake, uhamishaji wa ramani unaweza kupita licha ya muda wa kusubiri wa juu zaidi ukikamilika ndani ya dirisha linaloruhusiwa la urejeshaji.

Tumia mesh telemetry kuelezea tabia ya DDS

Vipimo vya ROS 2 hufichua kile ambacho programu hupitia, ilhali mesh telemetry husaidia kueleza kwa nini ilifanyika. Linganisha utendaji wa mada na hesabu ya kurukaruka, mabadiliko ya topolojia, nguvu ya mawimbi, uwiano wa mawimbi hadi kelele, trafiki ya upakiaji na upakuaji, na muda wa kubadili njia. Kuunganisha tabaka zote mbili huzuia timu kulaumu QoS kwa mabadiliko ya njia ya redio au kulaumu wavu kwa mipangilio isiyopatana ya mchapishaji na mteja.

Module za WDS MIMOmesh OEM/ODM na vitengo vyepesi vinavyopeperushwa hewani vinatumia usanifu wa IP-yote wenye uelekezaji unaobadilika, usio na katikati na modi za upeanaji wa mihemko mingi. Vipengele vyao vya usimamizi wa mtandao hutoa topolojia, nguvu ya uwanja, SNR, trafiki, umbali wa nodi, na maelezo ya hali ya uendeshaji ambayo wahandisi wanaweza kulinganisha na muda wa kusubiri wa ROS 2, upotevu, na foleni.

Viwango vya data ya bidhaa na takwimu za ucheleweshaji wa single-hop zinapaswa kubaki marejeleo ya kupanga badala ya utendakazi uliohakikishwa wa programu. Tabia halisi ya kutoka mwisho hadi mwisho pia inajumuisha kina cha njia, ukali wa chaneli, urejeshaji wa pakiti, usanifu, foleni za vifaa vya kati na usindikaji wa nodi. Katika a kusonga matundu yasiyotumia waya ya ROS 2 , bidhaa iliyopimwa kwenye njia dhaifu ya uendeshaji inapaswa kuendesha viwango vya uchapishaji na mipaka ya historia.

Badilisha kigezo kimoja kwa wakati mmoja

Anza kwa kuthibitisha majina ya mada, aina za ujumbe, na uoanifu wa QoS. Jaribio la ugunduzi kando na uhamishaji wa data kwa sababu nodi ambayo haigundui programu rika yake ina hitilafu tofauti na pakiti za kupoteza za mwisho zinazolingana. Matukio ya QoS Yasioani yanaweza kusaidia programu kugundua kutolingana kwa sera badala ya kuacha kutofaulu bila kuelezewa.

Anzisha njia inayoweza kurudiwa na muundo wa harakati, kisha urekebishe kigezo kimoja kwa kila kukimbia. Badilisha kutegemewa, kina, uimara, muda wa maisha, kiwango cha uchapishaji, saizi ya upakiaji au kiwango cha kugawanyika kwa kujitegemea. Kurudia hali sawa kunawezesha kutambua kama uboreshaji unaoonekana unatokana na mabadiliko ya QoS au kutoka kwa njia bora ya redio.

Weka masharti ya kupita kabla ya kupima. Mifano ni pamoja na umri wa juu wa amri, muda wa chini zaidi wa ujanibishaji, muda wa juu zaidi wa roboti inayounganisha tena kupokea ramani ya sasa, na kikomo cha muda wa kurudi nyuma. Wasifu wa mwisho unapaswa kupita chini ya njia dhaifu ya kweli, sio tu kutoa wastani wa kuvutia kwenye benchi ya majaribio.

 

Hitimisho

Mawasiliano ya kuaminika ya meli inategemea kulinganisha tabia ya DDS kwa madhumuni ya kila mada. Mitiririko mpya ya vitambuzi kwa kawaida huhitaji foleni za juhudi zisizo na kina, ilhali matukio ya misheni na kuunganisha upya roboti huenda zikahitaji kutegemewa kwa mipaka au uimara wa muda mfupi wa eneo. Kugawanyika, ukuaji wa kumbukumbu, na kipimo cha ubora wa hop nyingi zinapaswa kuunda wasifu wa mwisho.

Kwa timu zinazounda wavu usiotumia waya wa ROS 2, Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. hutoa moduli za MIMOmesh OEM/ODM na redio nyepesi zinazopeperushwa kwa njia ya hewa kwa ajili ya usambazaji wa simu, hop nyingi. Ikijumuishwa na upimaji wa nidhamu wa QoS, majukwaa haya yanaweza kusaidia kupunguza trafiki iliyochakaa, kufupisha urejeshaji, na kuweka kipimo data kilichoshirikiwa kukilenga data muhimu kiutendaji.

 

Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara

Swali: Je, ROS 2 inafaa kwa mawasiliano ya roboti nyingi zisizo na waya?

J: Ndiyo, lakini viungo visivyotumia waya vinahitaji mipangilio mahususi ya QoS. Kuegemea, kina cha foleni, uimara, na kiwango cha upakiaji vinapaswa kuonyesha upotevu wa pakiti, muda wa kusubiri, uhamaji na kipimo data kinachopatikana.

Swali: Ni mpangilio gani wa kuegemea wa QoS hufanya kazi vizuri kwenye mesh isiyo na waya ya ROS 2?

J: Tumia juhudi bora zaidi kwa mitiririko ya vitambuzi inayoonyeshwa upya mara kwa mara na uwasilishaji unaotegemewa wenye mipaka kwa amri, matukio ya dhamira, ramani, au data ya usanidi ambayo haipaswi kukosa.

Swali: Kwa nini wachapishaji na wanachama wa ROS 2 wakati mwingine hushindwa kuunganishwa?

J: Sera za QoS zisizolingana zinaweza kuzuia mawasiliano. Ulinganifu wa kawaida unahusisha uaminifu, uimara, tarehe ya mwisho, au mipangilio ya uchangamfu kati ya wasifu unaotolewa na mchapishaji na wasifu ulioombwa na msajili.

Swali: Je, ujumbe mkubwa wa LiDAR au kamera unapaswa kushughulikiwa vipi kwenye mtandao wa matundu?

Jibu: Punguza ukubwa wa upakiaji, epuka kugawanyika kwa IP, punguza viwango vya uchapishaji, na uweke foleni kidogo. Uchakataji wa ndani au matokeo yaliyobanwa mara nyingi hufanya kazi vizuri zaidi kuliko kusambaza kila sampuli ya kihisi ghafi.

Swali: Timu za roboti za rununu zinapaswa kutumia kina kipi cha historia?

J: Chagua kina kulingana na maisha ya ujumbe na mahitaji ya uokoaji. Tumia kina moja kwa hali inayoweza kubadilishwa, wakati matukio muhimu yanaweza kuhitaji foleni kubwa lakini yenye mipaka madhubuti.