前文講解了是什么是無線通信應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)丟包率和無線傳輸應(yīng)用有哪些處理機(jī)制減少網(wǎng)絡(luò)丟包率？，本文根據(jù)前文整理的文件，整理了以下幾點(diǎn)可以解決無線傳輸中網(wǎng)絡(luò)丟包問題的辦法：
以ZigBee傳輸協(xié)議為例，PHY層、MAC層、NWK層做了很多處理機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)丟包率幾乎達(dá)到0.1%~0.01%。但是如果應(yīng)用設(shè)計(jì)沒考慮到僅剩的0.1%~0.01%丟包問題，對(duì)應(yīng)用自身的影響就是致命的。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中常見的對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)丟包的容錯(cuò)，有如下解決辦法。
重傳是大家都能想到的方法，ZigBee模塊就提供了CSMA失敗檢測(cè)和ACK失敗檢測(cè)。通常遇到以上兩種情況大家的常見做法就是數(shù)據(jù)重傳。但是重傳也要講究合理性，例如CSMA失敗，這個(gè)時(shí)候有可能是很多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在發(fā)射信號(hào)；例如設(shè)備上電的時(shí)候會(huì)把上電時(shí)的信息上報(bào)給DTU無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備，多個(gè)設(shè)備一起上電肯定會(huì)有很大的沖突率，CSMA失敗是很常見的事。因此，這時(shí)候遇到CSMA失敗不要立即重傳，可以隨機(jī)延時(shí)100毫秒~1秒再重傳，如果再次失敗說明同時(shí)傳輸?shù)脑O(shè)備確實(shí)太多，再隨機(jī)延時(shí)2~4秒，失敗再隨機(jī)延時(shí)4~8秒……。如果是ACK失敗則可以根據(jù)該次發(fā)射數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，延遲一個(gè)固定時(shí)間再重傳，一般在1秒以上5秒以下，因?yàn)橛锌赡苌洗蝹鬏斒∈悄繕?biāo)節(jié)點(diǎn)“不在狀態(tài)”，下次傳輸可能就自動(dòng)好了。
應(yīng)用數(shù)據(jù)無線傳輸時(shí)需要考慮出現(xiàn)丟包時(shí)該如何處理，例如OTA升級(jí)，文件傳輸。每一幀數(shù)據(jù)都是必不可少的，而且順序還要正確。所以這類無線傳輸應(yīng)用中，應(yīng)該對(duì)每一幀數(shù)據(jù)包都標(biāo)注上序號(hào)。發(fā)送端一旦檢測(cè)到丟包，可能會(huì)重傳數(shù)據(jù)幀。而接收端有可能是因?yàn)锳CK沒有發(fā)送到發(fā)送端導(dǎo)致發(fā)送端誤判。如果接收端收到多一幀或少一幀數(shù)據(jù)，都可以從每一幀的序號(hào)判斷出來。
類似接收端不存在，或者信道遇到干擾的問題，通過MAC層都可以偵測(cè)到。例如出現(xiàn)連續(xù)長時(shí)間的ACK失敗，可能就是接收端不存在；連續(xù)長時(shí)間的CSMA失敗，可能就是遇到了干擾。接收端不存在的情況下完全可以放棄對(duì)這個(gè)接收端發(fā)送消息。信道被干擾的情況下可以做整體信道切換，也可以暫停全網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，保存當(dāng)前狀態(tài)，等待干擾消失后再恢復(fù)全部的傳輸。
無線通信上除了無線信號(hào)導(dǎo)致的丟包，還有軟件邏輯上的丟包，所以首選需要了解如何檢測(cè)數(shù)據(jù)丟包重傳。典型的就是通信的數(shù)據(jù)量超過了發(fā)送端或接收端的處理能力。比如ZigBee的傳輸速率只有250kbps，加上CSMA延遲，路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達(dá)到5kbps~10kbps就很不錯(cuò)了。發(fā)射端的應(yīng)用程序如果向發(fā)射端寫入數(shù)據(jù)的速度超過了發(fā)射端的傳輸速度，也會(huì)導(dǎo)致軟件丟包。
通常各家MCU芯片廠商的IEEE 802.15.4的通信協(xié)議棧都會(huì)提供一個(gè)Send Confirm的回調(diào)接口，應(yīng)用程序向傳輸接口寫入需要傳輸?shù)南⒑?，約在幾毫秒到幾十毫秒內(nèi)收到Send Confirm回調(diào)觸發(fā)。同時(shí)一般射頻芯片SoC也會(huì)提供緩存來存儲(chǔ)寫入的數(shù)據(jù)幀，有可能應(yīng)用程序一次向射頻芯片寫入多個(gè)數(shù)據(jù)幀都被芯片SOC緩存起來，再慢慢的一幀一幀發(fā)射出去，然后Send Confirm回調(diào)被陸陸續(xù)續(xù)地觸發(fā)。如果應(yīng)用程序在發(fā)送消息的時(shí)候，每次向射頻SoC寫入傳輸消息，待Send Confirm觸發(fā)后再寫入下一條消息，就可以很好地規(guī)避軟件丟包的問題。
對(duì)于接收端也是如此，多個(gè)發(fā)送端向同一個(gè)接收端發(fā)送消息，CSMA很好地規(guī)避了沖突，發(fā)送端收到了各自的ACK，但是發(fā)送端發(fā)送的消息在接收端沒有得到正確的響應(yīng)。那么就有可能是接收端的處理能力有限，各個(gè)發(fā)送端累計(jì)發(fā)送的消息全部堆在接收端正在處理，這種情況就要考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，減少接收端的處理壓力。
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