RoboLinkLab spoj dělá smyčku nepředvídatelnou

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Ztráta paketu a proč nezáleží na průměru

„Ztrátovost pod jedno procento“ zní jako záruka. Není. Pro regulační smyčku není podstatné, kolik paketů se ztratí, ale kolik jich zmizí za sebou — protože jeden chybějící vzorek je nepříjemnost a pět chybějících za sebou je stojící stroj.

sto period smyčkynejdelší výpadek: 1ztrátovost5,0 %průměrná délka výpadku1,05 period3 za sebou0,013 %jak často1,3 minZelená prošlo, žlutá se ztratilo,červená je výpadek, který už vadí.v tomhle stu: 0×Nezávislé ztráty jsou hezký model. Skutečné rádio se takhle skoro nikdy nechová.Průměrná ztrátovost neříká nic o tom, jestli se stroj zastaví. Rozhoduje délka výpadku.
Sto period smyčky. Přepni na shluky a všimni si, že při stejné průměrné ztrátovosti se dlouhé výpadky objeví mnohem častěji.

Dva modely, a skutečnost není ani jeden

Nezávislé ztráty (Bernoulli). Každý rámec se ztratí s pravděpodobností p, nezávisle na ostatních. Pak je k ztrát za sebou přesně p^k, což je pro malá p číslo velmi malé. Je to čistý model a v hale platí zřídka.

P(k za sebou) = pknezávislé ztráty

Shluky (Gilbert–Elliott). Kanál má dobrý a špatný stav a mezi nimi přechází. Ve špatném stavu se ztrácí skoro všechno, a stav chvíli trvá — takže ztráty přicházejí pohromadě. Rušení, odraz při otočení robota, člověk mezi anténami: všechny reálné příčiny ztrát jsou shlukové, protože všechny mají nějakou dobu trvání.

Rozdíl, který je celý ten problém

Vezměme pět procent ztrátovosti a smyčku, které vadí tři výpadky za sebou:

modelP(3 za sebou)jak často při 100 Hz
nezávislé0,0125 %jednou za 80 sekund
shluky (délka ~3)~2 %dvakrát za sekundu

Táž ztrátovost, o dva řády jiná četnost zastavení. Proto se měřítko „procento ztracených rámců“ k návrhu bezdrátové smyčky nehodí — měřit se má rozdělení délky výpadku.

Co s tím

  • Posílat častěji, než je potřeba. Když smyčka potřebuje 50 Hz a posílá se 100 Hz, každý druhý rámec smí zmizet. Je to nejlevnější obrana a stojí jen vysílací čas.
  • Neposílat rozdíly. Zpráva, která nese celý stav, se dá zahodit bez následků. Zpráva, která nese změnu proti minulé, po ztrátě rozhodí všechno, co přijde po ní.
  • Dvě antény, dvě cesty. Shluk je jev prostorový — druhá anténa o pár centimetrů vedle bývá v tu chvíli v pořádku. Tomu se říká diversita a je to jediná obrana, která zkracuje samotné shluky.

Pravidlo, které se vyplatí: nikdy neposílej po bezdrátu inkrementální povel („o pět stupňů dál“). Vždycky absolutní stav („do polohy 137°“). Po ztrátě inkrementu je stroj natrvalo posunutý a nikdo se to nedozví; po ztrátě absolutní hodnoty se nestane nic, další zpráva to srovná.

Vzorce v této kapitole