Detección de pérdida de paquetes

Si desea retransmitir la pérdida de paquetes, primero debe detectar la pérdida de paquetes. Si no hay pérdida de paquetes, no habrá retransmisión. En las comunicaciones inalámbricas, normalmente existen dos formas de detectar la pérdida de paquetes: monitoreo del operador y mecanismos de respuesta.

01 Sentido del portador

La detección de portadora es un método común de detección de pérdida de paquetes y CSMA/CA se desarrolla basándose en la detección de portadora. CSMA/CA también puede verse como un mecanismo de retransmisión. Este mecanismo lo utilizan Wi-Fi y ZigBee que utilizamos con frecuencia. El dispositivo de comunicación abrirá la recepción durante un breve periodo de tiempo antes de enviar un mensaje. Durante este corto período de tiempo, la unidad inalámbrica detectará si hay otras señales de interferencia en la misma banda de frecuencia. Por ejemplo, cuando el dispositivo ZigBee esté detectando portadora, no solo debe detectar si hay transmisión Wi-Fi o Bluetooth. señales, sino también si hay otros ZigBees que transmiten señales. Si la señal de interferencia proviene de Wi-Fi o Bluetooth, el dispositivo ZigBee medirá si su potencia es mayor que la suya. Si la potencia no es mayor que la suya, lo dominará. descartará decisivamente el paquete; y si el dispositivo ZigBee encuentra otros dispositivos ZigBee, independientemente de si la otra parte tiene mayor poder que él, descartará activamente el paquete, es decir, dejará que otros vayan primero.

02 Mecanismo de respuesta

Otra forma de determinar la pérdida de paquetes es agregar un mecanismo de respuesta. Generalmente los protocolos de comunicación tienen un modelo OSI de siete capas. En el protocolo de siete capas, comenzando desde la capa de enlace, se puede agregar un mecanismo de respuesta a cada capa. Cuanto más bajo sea el nivel y más cerca del hardware, más rápida será la respuesta del mecanismo de respuesta.

Modelo OSI de siete capas

Sigamos tomando como ejemplo el mecanismo de respuesta de ZigBee. El modelo OSI de ZigBee tiene un mecanismo de respuesta actualmente limitado a la capa MAC (capa de enlace de datos) y la capa APS (capa de transporte). Pero en las aplicaciones reales, los mecanismos de respuesta a menudo se agregan a la capa de aplicación. La respuesta de la capa MAC es la más rápida, también llamada MAC-ACK, y generalmente la genera automáticamente el hardware de la unidad transceptora inalámbrica ZigBee. El dispositivo receptor envía la trama de datos ZigBee como una transmisión 120 microsegundos después de recibirla. Al mismo tiempo, MAC-ACK es también la trama más corta en ZigBee, con una longitud de trama de solo 5 bytes y un total de 11 bytes, incluido el preámbulo de la trama y la trama de sincronización. Según la velocidad de transmisión de 250 kbps de ZigBee, cada byte tarda 32 microsegundos y el tiempo de funcionamiento de una trama MAC-ACK es de 352 microsegundos. Esto significa que después de enviar una trama MAC, el remitente recibirá el MAC-ACK correspondiente a la trama MAC 120+352=472 microsegundos después. De manera similar, la capa MAC de ZigBee también estipula que si el remitente no recibe el MAC-ACK correspondiente dentro de 540 microsegundos, se considerará una pérdida de paquete.

MAC-ACK se envía por transmisión. Primero, puede reducir el campo de dirección en la trama MAC-ACK, reducir la longitud de la trama y acortar el tiempo de servicio de la trama ACK. El remitente puede juzgar si es suyo en función de la trama. número de secuencia en la trama MAC-ACK; en segundo lugar, MAC-ACK utiliza transmisión, que también puede recordar a otros dispositivos ZigBee que se están comunicando. Si otros dispositivos ZigBee también están escuchando al operador en este momento, pueden evitarlo activamente. el dispositivo comunicante. En la capa MAC de ZigBee, la detección de portadora y MAC-ACK son enfoques dobles que pueden garantizar la precisión de la detección de pérdida de paquetes. Además, los mensajes de difusión de ZigBee no generarán MAC-ACK.

Mecanismo diversificado de detección de pérdida de paquetes.

Además del mecanismo de respuesta en la capa MAC, ZigBee también tiene mecanismos de respuesta en la capa de transporte y la capa de aplicación. ZigBee es una red Mesh de múltiples saltos, y la transmisión en la capa MAC solo puede cumplir con la transmisión de un solo salto, por lo que ZigBee también responde en la capa de transporte, también llamada APS-ACK. El remitente ZigBee transmite un mensaje al receptor ZigBee, que es reenviado por múltiples nodos enrutadores ZigBee. Después de recibir el mensaje, el extremo receptor enviará el APS-ACK al extremo emisor a través de la misma ruta de enrutamiento. Cuando el extremo emisor recibe el APS-ACK, considera que el mensaje enviado ha llegado al extremo receptor. Si el remitente no recibe APS-ACK después de 6 segundos (valor predeterminado), los datos se considerarán perdidos.

Los sistemas ZigBee generalmente solo abren interfaces a la capa de aplicación. La interfaz más común abierta a la capa de aplicación es una interfaz de detección llamada "AF Data Confirm", que combina la pérdida de paquetes de la capa MAC (incluida la pérdida de paquetes MAC-ACK y la pérdida de paquetes de bajo nivel). información como pérdida de paquetes de detección de portadora), pérdida de paquetes de capa de red y pérdida de paquetes de capa de transporte. La aplicación de nivel superior de ZigBee puede saber si el mensaje enviado actualmente se ha perdido.

Respuesta de la capa de aplicación

La detección de pérdida de paquetes en la capa MAC y en la capa de transporte pertenecen a la pérdida de paquetes de la capa del sistema. Otro tipo de pérdida de paquetes es la pérdida de paquetes en la capa de aplicación. Por ejemplo, un atenuador envía una instrucción para "ajustar el brillo al 50%" a un dispositivo de aire acondicionado. ¿Cuál será el resultado de este comando si los paquetes no se pierden? Debe ser que el aire acondicionado ejecutará "Ajustar el brillo al 50%", pero el aire acondicionado solo tiene temperatura pero no brillo, lo que significa que este comando se envía al objetivo que no debería enviarse. En este momento, se necesita una respuesta de la capa de aplicación para resolver este problema. Por ejemplo, después de que el aire acondicionado recibe "Ajustar el brillo al 50%", puede responder al extremo emisor con la respuesta de la capa de aplicación "Vea claramente que no soy una bombilla".

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