深入讨论一下模拟式UDP无线中继技术的缺陷

  的现状》一文中，我们提到：在室外长距离的无线自组织网络中，由于节点之间的链路损耗较大，其链路预算相对不足，其包误码率PER会相应升高，也就是丢包概率 p 会比较大；而在一个大规模网络中，某些分支节点的通讯链路又会比较深，也就是网络跳数 n 比较大，在这种情况下其通讯成功率 Pn 自然也就显著下降了，人们的切身感受就是这一个链路不太稳定。

  此时人们的第一反应自然是上 TCP算法，在发送节点启用 TCP Client 算法，在接收点启用 TCP Server 算法，实现端到端的控制，这样不就能解决多跳无线通讯网络的可靠性了么？我们今天就来深入讨论一下这个问题。

  很显然在一个真实的无线通讯系统中，每一个节点都是具备双向收发能力的，但是为了更加清晰的描述数据流向，我们将原始数据的发出者定义为发射机，将目标数据的接受者定义为接收机；如下图所示，我们定义左边红色的“铁塔”为发射机，右边蓝色的“锅盖”为接收机。

  在一个较大规模的无线通讯网络中，中继通常有两种存在形式，一种是独立的中继器，通常其

  ；另外一种是普通的数据节点本身承担数据转发的功能，这种节点成本较低，通常仅仅配置一根天线。无论其硬件配置和工作原理如何，它们都可承担数据转发的功能，为了更加直观地描述中继的工作机制，我们以双天线的中继器为例。

  应用程序和连接现场嵌入式设备；通常负责发起数据请求的是上位机应用程序，二者以线电缆连接。图3-上位机应用软件

  发射机：产生数据请求，发送给中继1，然后转入接收状态，等待来自目标节点（接收机）的应答数据；如果在指定的时间之内收到了应答数据则代表通讯成功；假如没有则重新发送请求并增加计数器；当计数器到达某个限定数值则认定通讯失败。

  接收机：平时处于接收等待状态，一旦从中继5接收到了来自发射机的请求数据，则立刻生成应答数据，并交给中继5。

  中继器：按照报文约定的指定的传输方向，复制报文并以重新发送给下一个接收节点，包括中继，发射机和接收机。

  上图是丢包概率 p = 10% 的时候的一种效果模拟图。这里设定了5次数据重传，从该图我们看出来每一次的通讯丢包情况都不同：

  第2次重传，下行链路各跳全部成功，接收机正确地收到了数据，并生成了应答，但是应答数据在中继5→中继4的上行链路上丢失了

  第4次重传，下行链路各跳全部成功，接收机正确地收到了数据，并生成了应答，但是应答数据在中继2→中继1的上行链路上丢失了

  事实上在大多数情况下，加大尝试次数，通讯成功率的确会有一定的改善，但无法从根本上消除问题。考虑到有线链路的和无线多跳的通讯延迟，再叠加上目标设备的数据采集行为，下行或者上行链路的传输时间可能高达数百毫秒。

  单片机延迟，这一段时间往往还要进一步加大，最终这个总的时间往往高达数秒甚至几十秒，在一个有几百个节点的数据采集系统中，系统整体扫描一遍，耗时将会比较长了。从上述分析能够准确的看出，端到端的重传机制在跳数较深的无线自组织网络中很难保证足够的可靠性，即便牺牲延时，加大重传次数，效果也不会有根本性的改善。

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  反应自然是上 TCP 算法，在发送节点启用 TCP Client 算法，在接收点启用 TCP Server 算法，实现端到端的控制，这样不就能解决多跳

  本帖最后由 gk320830 于 2015-3-8 06:44 编辑 大家来

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