前文講解了是什么是無(wú)線通信應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)丟包率，本文億佰特物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)人員整理了可以減少網(wǎng)絡(luò)丟包率的處理機(jī)制，如下文所示：
物理層的丟包，就是發(fā)送端發(fā)送了信號(hào)，但是接收端沒(méi)有接收到信號(hào)。這也是最簡(jiǎn)單也是最常見(jiàn)的原因，通常就是發(fā)射端的功率低了，發(fā)射端距離接收端太遠(yuǎn)。
遇到這種情況，通常會(huì)想到的辦法就是提高發(fā)射功率，信號(hào)能發(fā)射得更遠(yuǎn)。但是根據(jù)香農(nóng)定律，在相同信道帶寬下，信號(hào)攜帶的信息量越少，對(duì)信噪比的需求越低，對(duì)信噪比需求越低就意味著對(duì)功率的需求越低。
這時(shí)除了提高功率，還有一種方式就是擴(kuò)頻。比如典型的ZigBee模塊上使用的DSSS擴(kuò)頻，原本ZigBee的信道帶寬有2MHz，也就是能在1秒鐘內(nèi)輸出2M個(gè)0或1的信號(hào)。通常我們使用8個(gè)0或1的信號(hào)表示一個(gè)字節(jié)，但是DSSS的作用下，需要64個(gè)0或1的信號(hào)來(lái)表示一個(gè)字節(jié)。這樣使用無(wú)線信號(hào)傳輸一個(gè)字節(jié)需要64個(gè)0或1，即使信號(hào)在傳輸過(guò)程中發(fā)生了失真，接收端也能對(duì)信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)。這也就是為什么ZigBee的傳輸穩(wěn)定性優(yōu)于433MHz通信。正常情況下，ZigBee模塊在20dBm發(fā)射功率的情況下，傳輸距離可達(dá)1公里。
還有一種情況，就是天線的問(wèn)題。任何一種天線都有天線增益系數(shù)以及方向性。通常外置天線的增益就優(yōu)于PCB天線，在設(shè)備空間充足的情況下盡量選擇外置天線。而天線的方向性也是要考慮的因素，例如棒狀天線的信號(hào)覆蓋范圍就是一個(gè)扁球體，平行天線的位置信號(hào)非常好，而天線軸線延長(zhǎng)線位置信號(hào)差得多。
以ZigBee的IEEE 802.15.4系列協(xié)議為例，該協(xié)議的MAC層具有以下幾個(gè)重要的功能。
IEEE 802.15.4協(xié)議具備基于載波偵聽(tīng)的CSMA機(jī)制。設(shè)備在每次發(fā)射信號(hào)前，會(huì)偵聽(tīng)當(dāng)前信道是否繁忙，并在信道空閑的時(shí)候發(fā)射信號(hào)。很多sub-G芯片也帶有載波偵聽(tīng)功能的，但是缺少類(lèi)似CSMA這樣的協(xié)議機(jī)制。CSMA則規(guī)定了信道偵聽(tīng)的方法：發(fā)射前在一個(gè)隨機(jī)時(shí)間內(nèi)持續(xù)偵聽(tīng)信道，這樣就能適當(dāng)避免兩個(gè)相同的設(shè)備同時(shí)發(fā)射信號(hào)；隨機(jī)時(shí)間到達(dá)后嘗試發(fā)送信號(hào)，如果發(fā)送失敗就再偵聽(tīng)一次，并且下一次隨機(jī)時(shí)間范圍繼續(xù)擴(kuò)大（2倍），這樣就能避免更多的設(shè)備同時(shí)發(fā)射信號(hào)；如果多次嘗試都失敗，而且達(dá)到了最大次數(shù)限制，那么這個(gè)信號(hào)就算丟包了。
IEEE 802.15.4協(xié)議MAC層有兩種主要通信方式：廣播和點(diǎn)播。點(diǎn)播到目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)會(huì)返回ACK幀。發(fā)送端沒(méi)有收到ACK幀，會(huì)嘗試重傳信號(hào)，如果多次重傳都沒(méi)收到ACK就算丟包。另外接收端回復(fù)MAC-ACK的時(shí)候是不受CSMA機(jī)制可以強(qiáng)行發(fā)送的，發(fā)送端在CSMA機(jī)制下成功將點(diǎn)播信號(hào)送出去后，只需要0.2~0.5毫秒就能收到ACK。
因此，導(dǎo)致MAC層丟包常見(jiàn)的現(xiàn)象就是CSMA失敗丟包和MAC-ACK失敗丟包，和物理層的丟包不同的是這兩種丟包都可以被發(fā)送端自己檢測(cè)到。通常遇到這種丟包，應(yīng)用上的處理就是丟包重傳功能機(jī)制。但是重傳也是要講究科學(xué)性的，比如惡意信號(hào)干擾導(dǎo)致CSMA失敗重傳就沒(méi)法解決；接收目標(biāo)不存在導(dǎo)致的 MAC-ACK失敗重傳也是沒(méi)法解決的。
PHY層和MAC層的一系列處理機(jī)制都是為了減少丟包而設(shè)計(jì)的，但是無(wú)法保證絕對(duì)沒(méi)有丟包，因此無(wú)線應(yīng)用設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵地就是遇到丟包了該怎么辦。
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