Wie kann das Problem der Paketverluste in drahtlosen Netzwerken, die auf stark reflektierenden und sich bewegenden Oberflächen basieren, effektiv behoben werde?
Wie kann das Problem der Paketverluste in drahtlosen Netzwerken, die auf stark reflektierenden und sich bewegenden Oberflächen basieren, effektiv behoben werden, um eine zuverlässige und konsistente Kommunikation zu gewährleisten?
2 Antworten
Im wesentlichen entspricht es dem Problem der Mehrwegeausbreitung und hier gibt es unterschiedliche Verfahren die man anwenden kann.
Geeignet sind zB Spreadspektrum Methoden die verwenden eben die längere Laufzeit der Reflektierten Impulse zur Separation von diesen.
Auch möglich ist Frequency Hopping sofern die extra Laufzeit der Reflektion so lange ist, dass sie sich nicht auf der selben Frequenz überlagert.
COFDM ist ebenfalls relativ resistent, da die redundante Übertragung mit mehreren Frequenzen dazu führt dass sich in jedem Kanal die Datenströme anders überlagern, damit kann die Reflektion vom Nutzsignal getrennt werden.
Edit:
Ich muss hier die Antwort insbesonder anpassen, da anscheinend bei COFDM nicht die durch die Multipfadausbreitung genutzte Phasenverschiebung genutzt wird sondern viel mehr durch die Aufteilung auf viele Frequenzen, jedes Frequenzband ein Guardintervall bekommt welches dazu da ist, dass die Reflektionen welche in diesem Guardintervall auftreten keine Rolle spielen.
https://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_278-stott.pdf
Wlan nutzt allerdings bereits diese Verfahren, wobei es aber eher auf schnelle Datenraten optimiert ist und weniger auf das unterdrücken starker Reflexionen.
Die Unterscheidung stark reflektierender Flächen anhand Geschwindigkeit Distanz etc wird zB auch bei einem Radar verwendet.
Hier hast du ein Paper zur Multipfad ausbreitungsthematik bezogen auf FDM und insbesondere COFDM:
Physik kann nicht überlistet werden. Es geht nur indem die reflektierenden Flächen entfernt bzw. so behandelt werden, dass sie eben nicht oder weniger reflektieren.
Desweiteren — google mal per "wlan richtantennen".
Da gibts ein paar Verfahren um diesen Effekt auszugleichen und die Übertragung Störungsfester zu machen. Also man trickst hier nicht die Physik aus, sondern verwendet die zusätzliche Laufzeit bzw Phasenlage des reflektierten Signals zur separation von diesem.
Ansonsten hätte zB GPS und Mobilfunk in dicht besiedelten Gebieten massive Probleme.
Natürlich wird hier Störfestigkeit gegen Datenübertragung getauscht.
In wie fern für Normaleruser anzuwenden? Hier geht es doch rein um den Paketverlust aber nicht ums Netzwerk selbst.
Das Netzwerk kann dabei vieles sein. Der Normaluser wird jetzt kein Programm schreiben um seine IP Pakete über etwas anderes als Wlan zu routen.
Bei LoraWAN hingegen wird eben Chirp Spreadspectrum verwendet um die Daten im Netzwerk zu transportieren, ist eben nur auf sehr niedrige Datenraten ausgelegt.
Ebenfalls nutzt wohl jeder ein Handy und das Mobilfunknetz verwendet ebenfalls solche Verfahren um seine Daten zu übertragen. LTE-M zB ist eher für so einen Einsatz optimiert.
Wlan macht das nur bedingt.
Wlan verwendet in den aktuellen Standards OFDM, also du kannst im wesentlichen die Artikel zu OFDM + Multipath lesen.
Über die einzelnen OFDM Kanäle überträgt es die Daten dann per QAM, wobei die Bitzahl von dieser Unterschiedlich sein kann, je nach Bandbreite. Weiter verwendet es BPSK und QPSK wobei man QPSK als eine QAM-4 betrachten kann. Diese Übertragung beeinflusst zwar das Verhalten auf Rauschen und Störungen, hat aber mit Multipath Ausbreitung nur noch relativ wenig zu tun.
COFDM ist da wesentlich robuster, aber WLAN ist wie schon gesagt eher auf hohen Durchsatz ausgelegt.
Das ist mir im Wesentlichen nicht unbekannt. Erklärt mir aber nicht, wie genau Modulationsverfahren mit unterschiedlichen Laufzeiten durch Reflexionen klarkommt. Naja, egal. Ich sehe GF auch durchaus als Anregung zur Wissenserweiterung, nicht nur um Anderen zu helfen oder mein Wissen kund zu tun.
Bei Frequency Hopping kannst du zB das Hopping so wählen, dass wesentliche Reflektion erst dann ankommen wenn man bereits die Frequenz gewechselt hat.
Bei Chirp Spreadpektrum verfolgt man im wesentlichen eine Frequenzänderung. Wenn die Reflektion eintrifft ist die Frequenzänderung des Nutzsignals bereits höher als die des Reflektierten.
Bei COFDM hat man mehrere Frequenzen. Da die Phasenverschiebung vom Laufzeitunterschied und der Frequenz abhängt aber der Laufzeitunterschied rein von der Umgebung. Kann auf mehreren Kanälen die Phasenverschiebung zwischen den Signalen dazu genutzt werden den Laufzeitunterschied rauszurechnen.
Also im wesentlichen kannst du Multipath Ausbreitung immer dann kompensieren, wenn du die Phasenlage der einzelnen Signale trennen kannst. Wenn du dann auf die Phasenlage der Nutzinformation lock blendest du andere Phasenlagen dadurcz aus
Hier ein Artikel zur Mutlipfadausbreitung bei COFDM:
https://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_278-stott.pdf
Anscheinend wird hier nicht die Frequenzabhängigkeit der Phasenverschiebung genutzt sondern es werden Guard Intervalle eingeführt welche das ISI verhindern wenn der Laufzeitunterschied innerhalb dieser Dauer liegt.
Ah okay, so habe ich mir das auch schon ungefähr gedacht. Das mit dem COFDM wusste ich noch nicht.
Vielen danke für deine lange, ausführliche Antwort über dieses doch "schwierige" Thema.