在使用T900數傳模塊的過程中,會遇到空中速率和串口速率如何配置的問題。下面就談談自己的一些體會。
傳輸速率、帶寬、吞吐量的概念區別
一條路每秒最多能過100輛車(寬帶就相當于100輛/秒),而并不是每秒都會有100輛車過,假如第一秒有0輛,第二秒有10輛……(但是最多不能超過100輛)。所以有第1秒0輛/秒,第2秒10輛/秒,第3秒30輛/秒,這不能說帶寬多少吧,于是就用吞吐量表示具體時間通過的量有多少(也有可能等于帶寬的量)。由此可知:帶寬是說的是最大速率,吞吐量說的是某時刻速率;但吞吐量不能超過最大速率。吞吐量不僅衡量帶寬,同時也衡量主機的CPU處理能力、網絡的擁堵程度、報文中數據字段的占有份額等信息。
在數據傳輸的過程中,兩個設備之間數據流動的物理速度稱為傳輸速率,單位bps。各種傳輸媒介中信號的流動速度是恒定的,即使數據鏈路的傳輸速率不同,也不會出現忽快忽慢的情況。傳輸速率不是指單位數據流動的速度有多快,而是指單位時間內傳輸的數據量有多少。以我們生活中的道路交通為例,低速數據鏈路如同車道較少無法讓很多車同時通過的情況,與之相反,高速數據鏈路就相當于有多個車道,一次允許更多車輛行駛的道路。
帶寬 | 單位時間內,從某處傳輸到另一處的最大數據量!相當于最大速率,單位是bps。帶寬越大,網絡傳輸能力就越強。即:單位時間內最大的傳輸(發送到鏈路或從鏈路接收)的數據量,不會影響數據在鏈路上的傳播(數據的移動)速度,通常是一種理想狀態。 |
吞吐量 | 吞吐量屬于主機之間實際的傳輸速率,也就是單位時間內某個信道或者端口實際的數據量。即:主機之間實際的傳輸速率。例如:主機要接收信息,兩臺服務器傳輸速率分別為20bps和10bps,此時主機的吞吐量就是30bps。 |
傳輸速率 | 表示兩個設備之間數據流動的物理速度,單位是bps。即:單位時間內傳輸(發送到鏈路或從鏈路接收)的數據量。 |
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舉個例子:
在日常生活中,一般都號稱100M帶寬,但實際上卻沒有那么多,這是因為運營商提供的衡量單位是bit。1兆寬帶:1Mb/s=1000Kb/s=1000/8KB/s=125KB/s。此外,也會因為網路延遲,信號燈問題導致網絡實際傳輸速率很低。
T900數傳模塊的空中速率和吞吐量的關系如下:
為什么無線的標稱速率和實際速率不一致?
不少用戶不理解無線AP標稱速率和實際速率為什么會不一致,甚至在買了一些知名品牌的設備后發現依然有這個問題,還以為自己買到了假貨、次品。實際上,無線AP的標稱速率不等于實際使用速率,這個受很多因素的影響。比如說某無線AP的標稱速率是150Mbps,但實際使用中速率通常達不到150Mbps。
1.WLAN的物理速率是指空口的物理層的速率,簡單的說就是空口一直不停的發送,物理層可以達到的速率。常見的比如802.11b物理速率為11Mbps,802.11g物理速率為54Mbps,802.11n物理速率為150Mbps。
2.用戶的理論速率和物理速率又有什么關系呢?物理速率只是代表了空口的最佳性能,而理論速率則是在理想環境下無線AP的傳輸速率。以802.11b協議為例子,假設用戶的報文為1500字節,加在1500字節數據前面的報頭是32字節,數據校驗位為4字節,合計1536字節。在802.11b協議下,該1536字節的數據幀將以11Mbit/s的速度傳輸,計算出該數據幀的傳輸時間為1536B×8b÷11Mbps=1117us。而在WLAN中,在數據幀之前還要傳輸鏈接碼和WLAN特有的PLCP報頭;傳輸這兩種信息的時間總計定為192us。另外,在WLAN中發送數據幀時除幀間隔的時間以外還必須等待一個隨機時間(稱為補償時間),在802.11b協議中這個平均時間總計定為360us。此外,WLAN還規定,每發送一個數據幀就要從通信對象那里接收一個ACK幀以確認通信成功,在收到ACK幀之前不發送下一個數據幀,這個等待時間總計為213us。
所以,在WLAN中發送一個1500字節的數據幀所需時間為(理論上為1090.9us):
1117+192+360+213=1882us。
這樣計算下來,理論上的最大UDP吞吐量(1500B)為6.5Mbps,約為802.11b協議物理速率的60%。
對應T900,應該是這樣的:
3.上面的計算過程能看到,使用的是UDP模型,并且以1500的長幀計算的;現實中用戶的使用場景遠比這個復雜,并且終端的數量、無線干擾對無線AP的性能影響也很大,這時候通過專用工具實測用戶的速率,802.11b協議一般可以達到6Mbps左右。
綜上所述,實際使用中,無線AP實際傳輸速率最終都會低于物理速率,也就是低于無線AP的標稱速率。
合理設置T900的空中速率和串口速率
智能型數傳模塊采用存儲轉發的工作模式,空中速率與串口速率可以分別設置。
串口速率S102 | 0 - 230400;1 - 115200;2 - 57600;3 - 38400;4 - 28800;5 - 19200;6 - 14400;7 - 9600;8 - 7200;9 - 4800;15 - 460800;16 - 921600 |
空中速率S103 | 0 - 172800;1 - 230400;2 - 276480;3 - 57600;4 - 115200 |
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S103決定了整個網絡的通信速率,網絡中每個設備必須配置成相同速率。空中速率越大,網絡吞吐量越大,但是靈敏度越差。相鄰模式靈敏度大約差別1dB左右。
空中速率越高,對數傳模塊的收發通道要求也越高,成本和售價也越高。串口速率對數傳模塊的成本和售價沒有影響。所以客戶在選擇數傳模塊時,應首先確定系統需要多高的空中速率,根據空中速率和需要傳輸的距離確定數傳模塊的主要配置。至于串口速率,它只是通過設置軟件設定為所需要的速率就可以了。從成本核算角度考慮,串口速率一般不低于空中速率,通常選擇串口速率等于或高于空中速率。如果一次發送的數據量比較大(例如傳輸數據大于500字節),則應選擇串口速率等于或小于空中速率,這樣就不會出現數傳模塊緩存溢出的情況,使性價比最大化。
舉例說明:
在無人機系統中,1對6傳輸,要求地面端(1臺)與機載端(≤6 臺)通信,機載端之間不需要數據通信。地面端最大發送數據量1.0KB/s。每臺機載端最大發送數據量2.0KB/s。
配置與分析:
選擇點對多點模式,串口波特率115200bps,空口速率172800bps,對應的最大可傳輸數據量為10.25KB/s。
點對多點模式下,且主從都發,主端的可傳輸數據量是總數據量的1/8,即:
10.25/8=1.28125KB/s>1.0KB/s,滿足要求。
點對多點模式下,且主從都發,從端數據量為總數據量的1/2,即:
10.25/2=5.125KB/s>2.0KB/s,滿足要求。
主端接收到每一臺從端數據的時延需要440ms,接收完最后一臺從端,則需要的時間為440ms*6=2.7s。
主端的可發送的數據量100B/20ms(理論上的最大值!最小單向時延是20ms)。如果主端發送一包小于300B,則每臺從端接收到主端數據的時延為20ms~60ms(對應重傳3次)。440ms是怎么來的呢?(210248/82kbps+20ms)2=440ms。
綜上,1對6傳輸,點對多點模式,串口波特率115200bps,空口速率172800bps,在這樣的配置下,主端是每秒發送1024個字節,若發送周期是100ms,則每次只能發送102個字節,而接收到從端數據的時延是440ms2.7s;從端是每秒2048個字節,若發送周期是100ms,則每次只能發送204個字節,而接收到主端數據的時延是20ms60ms。
極限測試:
點對點模式,串口波特率115200bps,空口速率172800bps。
測試每秒發送5000個字節(加上報頭、校驗,實際是5007個字節),雙向對發:
測試每秒發送5118個字節(加上報頭、校驗,實際是5125個字節),雙向對發:
可以看出,此時已是可以發送的最大數據量了;這種情況下,主發從收的數據是正常的,而從發主收的數據有丟包。我有個“猜想”:主端是“先保證發”,以便實現和從端的同步;從端是“保證先收”,以便能和主端同步上。因此,主端的發送數據要是超過允許的最大數據量的時候,就收不到從端數據了。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:合理配置T900數傳模塊的空中速率和串口速率
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