Spolehlivost

https//www.racom.eu/cz/support/reliability.html

1. Spolehlivost přenosu dat v rádiové síti MORSE:

Poměrně vysokou chybovost rádiového kanálu (typicky BER 10-3 až 10-5) způsobují v zásadě 2 faktory:

  1. Malý odstup signál/šum – relativně malý odstup signál šum způsobuje bitovou chybovost, která je v rádiových modemech systému MORSE korigována samoopravným kódem na bitové úrovni.
    Datová část paketu je navíc zabezpečena 32bitovým CRC.
    Na každém spoji zvlášť se provádí kódování a kontrola, paket je potvrzován a případně opakován.
    Přijetí chybného paketu je tedy prakticky vyloučeno.
  2. Impulsní rušení – pod tento pojem lze pro jednoduchost zahrnout všechny náhodně se projevující poruchy příjmu (průmyslové rušení, atmosférické rušení, cizí vysílání). Proměnlivost vlivu tohoto typu rušení je obvykle značná, neboť kromě jeho vlastních změn se výrazně projevují i fluktuace úrovně užitečného signálu.

2. Pravděpodobnost ztráty paketu

Aby na relativně nespolehlivém rádiovém kanále nedocházelo ke ztrátám paketů, je třeba pakety přenášet zabezpečeně, tzn. při nepotvrzení doručení paketu se paket vysílá znovu. Na výslednou spolehlivost přenosu paketu přes síť má zásadní vliv maximální povolený počet opakování na jednotlivých linkách. Pravděpodobnost opakování (ztráty) paketu je závislá na momentální kvalitě šíření signálu rádiovým kanálem.

MORSE síť dosahuje na jednotlivých linkách pro 90 % času v praxi těchto parametrů:

Podmínky šíření Pravděpodobnost opakování (ztráty)
normální 1:100 (1 %)
zhoršené 1:10 (10 %)
mimořádné špatné 1:2,5 (40 %)

Vliv konkrétních hodnot nastavení opakování na celkovou spolehlivost přenosu ukazuje následující příklad:

retranslace

Rádiová cesta mezi FEP a RTU vyžaduje 2 retranslační body, pro úspěšné doručení dotazu a odpovědi musí paket projít celkem 4 × drátovým a 6 × rádiovým spojem.

Označíme
Pz … pravděpodobnost opakování (= ztráty) paketu na jednom spoji
Pc … pravděpodobnost ztráty paketu na celé cestě
R … povolený maximální počet pokusů na jednom spoji (počet opakování + 1)
Zanedbáme-li chybovost na drátovém spoji, potom pravděpodobnost ztráty paketu na celé cestě bude
Pc = 1 – (1 – PzR)6

Spočítáme-li pravděpodobnosti ztráty paketu na celé cestě pro různé provozní situace a povolené maximální počty opakování, vyjde následující tabulka:

Provozní situace
(podmínky šíření)
Pz Pc
(pro R=1)
Pc
(pro R=4)
Pc
(pro R=6)
normální 0,01 0,06 0,000 000 06 0,000 000 000 006
zhoršené 0,1 0,47 0,000 6 0,000 006
mimořádně špatné 0,4 0,953 0,144 0,024

Tabulka ukazuje, že provoz u systémů, které nemají opakování, je prakticky nepoužitelný již za zhoršených podmínek – pravděpodobnost ztráty 47 %.
Povolení 3 opakování znamená í pro nejhorší případ zhoršení spolehlivosti přenosu na 85,6 %.
Při povolení 5 opakování je spolehlivost 97,6 % (Pc = 0,024) i v nejhorších podmínkách šíření.
Počet opakování je v síti MORSE nastavitelný, typické nastavení je 5.

3. Doba odezvy a její závislost na podmínkách šíření:

Každé opakování má logicky za následek prodloužení doby odezvy.

Pro náš příklad vypočteme průměrnou dobu odezvy (na rádiové cestě) pro stejné situace jako v předchozím případě. Vyjdeme z následujících čísel:

  • délka dotazu: 10 byte
  • délka odpovědi: 50 byte
  • prodloužení vlivem jednoho opakování: 0,45 s

Kromě průměrné odezvy je ovšem důležité znát i pravděpodobnost výskytu extrémně dlouhých dob odezvy. Pro výpočet rozložení pravděpodobnosti určitého počtu opakování na rádiové cestě byl vytvořen speciální program.

Tabulka průměrných dob odezvy:
Provozní situace
(podmínky šíření)
Pz odezva
(pro R=1)
odezva
(pro R=4)
odezva
(pro R=6)
normální 0,01 0,6 0,627 0,627
zhoršené 0,1 0,6 0,899 0,9
mimořádně špatné 0,4 0,6 1,898 2,291
Max. teoreticky možná doba odezvy [s] 0,6 8,7 14,1

Z porovnání obou tabulek lze odvodit, že pokud je spolehlivost přenosu blízká 100 %, průměrná doba odezvy nezávisí na povoleném počtu opakování.

Tento fakt lze odvodit i jednoduchou logickou úvahou – zkrátit odezvu snížením povoleného počtu opakování lze jedině za cenu toho, že se pakety začnou ztrácet. Jinými slovy, pakety s potenciálně delší odezvou nebudou doručeny vůbec.

©  2024 RACOM s.r.o. All Rights Reserved.