Kapacita

1. Teoreticky

Teoretická kapacita rádiového kanálu systému MORSE v kanále 25 kHz při modulační přenosové rychlosti 21,68 kbps je po odečtení vlivu FEC (Forward Error Correction):

C = 21,68 : 1,375 = 15,76 kbps = cca 16 000 bps = 2 000 byte/sec

tzn. radiomodem je schopen vyslat za 1ms 2 byte.

Tato teoretická kapacita je snížena o režie, které jsou potřebné pro přenos každého paketu:

čas [ms] ekvivalent [databyte]
synchronizační bloky 6 ms 12 byte
hlavička 6 ms 12 byte
CRC + doplňkové byte na konci 4 ms 8 byte
přepnutí RX/TX 2 ms 4 byte
ACK paket 15 ms 30 byte

celkem režijních 33 ms 66 byte
+ doba přístupu na kanál průměrně 37,5 ms 75 byte

Algoritmus, resp. čas doby přístupu na kanál je široce parametrizovatelný. Nastavuje se jinak v kolizních sítích, jinak v sítích master-slave.

Z výše uvedených čísel vyplývá, že kapacita MORSE systému pro uživatelská data úzce souvisí s velikostí paketů. Optimální velikost paketu je někde mezi 200–400 byte. U delších paketů, které jsou vysílány déle než 300ms, je vyšší pravděpodobnost opakování z důvodu kolize nebo rušení.

2. Nekolizní síť

Master (dispečink) obvolává jednu podstanici (PLC) za druhou, přičemž vždy před voláním další podstanice v řadě čeká na doručení odpovědi od předcházející podstanice. Systém Master-Slave.

Pro výpočet doby oběhu je třeba pro danou síť odhadnout průměrný počet retranslací na cestě ke koncové stanici.

Při výpočtu doby obvolání všech koncových bodů je nutno připočítat také dobu potřebnou ke zpracování odpovědi a vygenerování další zprávy na dispečinku.

Jelikož rádiový kanál není ideální přenosové médium, je třeba teoreticky vypočtenou dobu odezvy zvýšit o rezervu na opakování při nepříznivých podmínkách šíření, na opakování z důvodu rušení apod. Tyto a další nepříznivé vlivy mohou dobu odezvy zvýšit až o 100 %.

Program pro výpočet doby oběhu v síti Master-Slave pro MS Excel je k dispozici ke stažení zde.

3. Kolizní síť

Teoretický výpočet kapacity rádiového kanálu v kolizní síti je téměř nemožný, neboť je ovlivňován velkým množstvím těžko definovaných parametrů. Pro stanovení kapacity rádiového kanálu v systému MORSE tedy vycházíme z praktických měření a sledování.

Na propustnost rádiového kanálu má vliv i nastavení algoritmu přístupu na kmitočet jednotlivých radiomodemů: délka a počty timeslotů, způsob přístupu na kmitočet (rezervace), počty opakování, způsob potvrzování (progresivní ACK) apod.

Z praktických měření vyplývá, že propustnost rádiového kanálu o šířce 25 kHz v systému MORSE pro plně kolizní provoz je v místě jedné rádiové slyšitelnosti 600 Byte/sec.

600 Byte/sec odpovídá vytížení kanálu 30 % teoretické kapacity, což je u obdobných systémů nadprůměrná hodnota. V praxi lze za určitých podmínek u systému MORSE dosáhnout vytížení i 40 %, ovšem za cenu neúměrného zvýšení počtu opakování a značných ztrát paketů.

Při vytížení 30 % se pravděpodobnost opakování paketů pohybuje v desítkách (1:10 až 1:100), ztráty se téměř nevyskytují (lepší než 1:100) a víceméně odpovídají kvalitě spoje.