ЖУРНАЛ СТА 1/2009

96 СТА 1/2009 www.cta.ru канала), чтобы уменьшить вероят ность коллизии, поскольку очень ве роятно, что многие станции ждут ос вобождения канала и могут начать передачу сразу и одновременно, как только он освободится. Следующей проблемой является электропитание беспроводных се тей, поскольку беспроводные уст ройства (в основном это датчики) не должны подключаться куда либо с помощью проводов. Поэтому очень актуальны проблема экономии энер гии батарей, поиск простых спосо бов их замены, исключение отказов по причине разряда, поиск альтерна тивных источников энергии. В лите ратуре рассматриваются варианты передачи энергии питания электро магнитными волнами [10], транс форматорами с большим воздушным зазором (на расстояние до несколь ких метров) [11], извлечение энергии сгорания топлива, применение сол нечных батарей. Методы уменьшения количества ошибок в канале Изложенное ранее показывает, что ошибки в радиоканале появляются чаще, чем в экранированном кабеле, и обычно носят характер сбоев, в то время как в проводных системах, на оборот, ошибки чаще бывают катаст рофическими, связанными с выхо дом из строя (отказом) канального оборудования. Тем не менее, после принятия всех описанных мер поток ошибок в радиоканале может быть снижен до необходимого уровня. Например, в авиации вероятность ошибок в беспроводных каналах со ставляет менее 10 –19 [12]. Однако та кие значения вероятности достига ются очень большими усилиями. Поэтому наиболее перспективной областью применения беспроводных сетей являются системы, в которых допускается некоторый процент ошибок. Вероятность ошибки может быть использована как компонента целевой функции при проектирова нии беспроводной системы. В промышленных сетях часто ис пользуется режим широковещатель ной передачи, когда сообщение од новременно должны принять все участники сети. Его особенностью является отсутствие подтверждения о получении сообщения. В силу низ кой вероятности безошибочной пе редачи по радиоканалу для реализа ции широковещательной передачи необходимо принять меры для уве личения вероятности доставки сооб щений в беспроводном канале. Од ним из возможных методов является кодирование широковещательного сообщения с большой избыточно стью, при которой приёмник может восстановить утерянные во время передачи биты. Несмотря на сниже ние пропускной способности кана ла, такой метод может быть очень эффективен. Для увеличения достоверности пе редачи используют метод ARQ (Automatic Repeat reQuest) — автома тический повтор в ответ на запрос [13]. Метод ARQ может использо вать, например, следующие принци пы [13]: ● передача дополнительно к сообще нию корректирующего кода с большой избыточностью; ● отправление одновременно не скольких одинаковых пакетов (приёмник делает повторный за прос, только если ни один из паке тов не был принят без ошибок); ● использование нескольких антенн для повторной передачи сообщений. Для увеличения достоверности пе редачи используют также чередова ние . Методы избыточного кодирова ния и коррекции ошибок обычно ос нованы на предположении о случай ном характере воздействий, приво дящих к появлению ошибок. Однако на практике ошибки могут быть коррелированы. Это может быть, например, в случае, когда период основной гармоники помехи равен длительности передачи нескольких битов. Чтобы сделать ошибки более похожими на некоррелированные, используют процедуру чередова ния — перестановку битов по опре делённому закону, одному и тому же в передатчике для выполнения чере дования и в приёмнике для выполне ния восстановления первоначально го порядка следования битов. Одним из методов чередования является за пись передаваемого фрейма в кле точки матрицы, например по три би та в строке, а затем считывание би тов из матрицы не по строкам, а по столбцам. Передача сообщений без подтверждения о получении Существуют также другие методы увеличения достоверности передачи широковещательных сообщения без обратной связи от получателя: мето ды модуляции, устойчивые к интер ференции радиоволн (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, или OFDM, — модуляция с применени ем нескольких несущих частот, кото рая использует большое число близ ко расположенных ортогональных поднесущих); передача одного и того же пакета несколько раз подряд; оп тимизация пространственного раз мещения станций и применение до полнительной инфраструктуры (ре трансляторов и узлов доступа). Системы связи с обратной связью получают от принимающей станции повторный запрос в случае, если со общение было принято с ошибками. Такой способ используется, когда предъявляются высокие требования к достоверности передачи, например при передаче сигналов об аварии. Однако количество повторных за просов имеет естественный предел, который определяется предельным временем, по истечении которого пе редаваемая информация устаревает и поэтому становится бесполезной. Используют также гибридный ARQ метод HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest), в котором сочетают ся повторная передача, тайм ауты и избыточные корректирующие коды. Если приёмник передающей стан ции не получил подтверждения от принимающей станции, то по исте чении тайм аута выполняется авто матическая повторная передача. До полнительно используется избыточ ное кодирование, которое позволяет восстановить потерянные при пере даче биты. Приёмник может также использо вать несколько принятых ошибоч ных пакетов для того, чтобы путём голосования выбрать из них биты, которые имеют наибольшую вероят ностью того, что они правильные. Поскольку уровень помех в бес проводном канале намного выше, чем в проводном, большинство сис тем используют в начале фрейма преамбулу увеличенной длительно сти по сравнению с проводными системами, что увеличивает долю «накладных расходов». Например, физический уровень стандарта IEEE 802.11 (Wi Fi) с режимом DSSS ис пользует преамбулу длиной 128 мкс, которая передаётся в каждом пакете и занимает значительную его часть. В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА © СТА-ПРЕСС