Інформаційна топологія протоколу зв'язку для високопродуктивних систем промислової автоматизації і додатків IоT
DOI:10.31673/2412-4338.2020.026077
Анотація
В статті представлено структуру протоколу зв'язку для промислового управління і додатків IoT, розроблену для задоволення вимог до якості обслуговування (QoS), що полягають в низькій затримці і високій надійності. Протокол забезпечує досягнення надійності, не покладаючись на часове або частотне рознесення, створюване природним рухом, багатопроменевим поширенням або частотною вибірковістю. В роботі розглянуто мінімальне SNR, необхідне для досягнення ймовірності відмови циклу 10-9, що використовується для порівняння різних протоколів по мірі зростання розміру мережі. Показано, що схема з одним переходом, що не використовує сумісний зв'язок, вимагає високого номінального відношення сигнал/шум. Навіть ідеалізований гібридний автоматичний запит на повторення (HARQ) не може усунути необхідність використання високої потужності для подолання одного з мільярда випадків завмирання. Також в статті відображено, чого може досягти ідеалізована стрибкоподібна перебудова частоти, якщо припустити, що натуральне частотне рознесення. Для досить великих мереж продемонстровано, що при використанні спільного зв'язку можна отримати не набагато гіршу продуктивність, коли підмножина вузлів по черзі ретранслює повідомлення, які є. Додаткове посилення на 20 дБ можливо при переході до протоколу Occupy CoW, описаного в статті, який поєднує в собі ретрансляцію з одночасною передачею повідомлень за допомогою реле.
Протокол можна оптимізувати для двонаправленого відстеження, використовуючи той факт, що шлях досягнення однаковий в обох напрямках. Послідовно, операцію XOR для двох пакетів можна використовувати або для економії часу, або для зменшення мінімального відношення сигналу/шум, необхідного для задоволення вимог до продуктивності протоколу.
Наведено опис налаштування мережі, яка розглядається в цій статті. Розглядається структура протоколу, що ґрунтується на багатокористувацькому різномаїтті. Описується Occupy CoW. Проводиться порівняння виробництва запропонованого протоколу з гіпотетичними схемами на основі частотного розведення.
Запропонований протокол у першу чергу планується використовувати у випадку просторового розподілу та не включає жодних повторень за часом або частотою.
Ключові слова: інформаційна технологія, IoT, протокол зв’язку, мережа, інформаційна топологія.
Список використаної літератури
1. Гринкевич Г.О. Особливості безпроводових самоорганізованих мереж // Гринкевич Г.О., Жебка В.В., Василенко В.В., Березовська Ю.В./ Наукові записки УНДІЗ. – 2018. – №1(49) – С. 74-79.
2. Cooperative communication for high-reliabiliti low-latency wireless control. Pablisher: IEEE. 10 septembe 2015. https://ieeexplore.ieee.org/document/7249012. (дата звернення: 03.09.2020).
3. V. Narasimha Swamy, P. Rigge, G. Ranade, B. Nikolic, and A. Sahai Cooperative communication for high-reliability low-latency wireless control 2015 IEEE International Conference on Communications (ICC), P. 4380 – 4386. http:// https://scholar.google.com/citations?user=EmQmJS8AAAAJ&hl=en. (дата звернення: 11.03.2020).
4. M. Weiner, M. Jorgovanovic, A. Sahai, and B. Nikolic, Design of a low-latency, high- reliability wireless communication system for control applications, IEEE International Conference on Communications, ICC 2014, Sydney, Australia, June 10-14, 2014, P. 3829 – 3835,
5. Technical Specication Group Radio Access Network, Physical layer procedures for data, 3GPP Technical Report 38.214, Release 15, 2018.
6. S. Hanly and D. Tse, Multiaccess fading channels. II. Delay-limited capacities, IEEE Trans¬actions on Information Theory, Nov 1998. Vol. 44, P. 2816 – 2831.
7. L. Ozarow, S. Shamai, and A. Wyner, Information theoretic considerations for cellular mobile radio, IEEE Transactions on Vehicular Technology, May 1994. vol. 43, P. 359 – 378
8. W. Yang, G. Durisi, T. Koch, and Y. Polyanskiy, Quasi-Static Multiple-Antenna Fading Channels at Finite Blocklength, IEEE Transactions on Information Theory, 2014. Vol. 60, №. 7, P. 4232 – 4265
9. G. D. Forney, Exponential error bounds for erasure, list, and decision feedback schemes, IEEE Transactions on Information Theory, 1968. Vol. 14, P. 206 – 2.
10. Q. Huang, M. Ghogho, J. Wei, and P. Ciblat, Practical Timing and Frequency Synchro¬nization for OFDM-Based Cooperative Systems, IEEE Transactions on Signal Processing, July 2010. Vol. 58, P. 3706 – 3716
11. S. Verdu and S. Shamai, Variable-rate channel capacity, IEEE Transactions on Information Theory, 20010 Vol. 56, №. 6, P. 2651–2667
