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ZigBee无线自组网技术的应用缺陷之一:多跳可靠性概率分析

来源:微网高通

使用过ZigBee无线自组网技术的工程师们和普通消费者似乎都有一个印象,那就是ZigBee技术并没有厂家宣传的那样稳定可靠,那么到底是那些因素影响了该技术的可靠性呢?百度里面人云亦云的说法很多,但是很少有人愿意花这个闲工夫去深入追究这里面的门道,这就好比开源的Linux源代码就在网上公布着,有几个人真的花心思去研究这份源代码呢?现在的社会节奏非常快,大家都在都追求短平快,这家的产品不行就再换一家的试试嘛。ZigBee的技术规范其实也是公开的,优点和缺点稍加分析都不难发现的,本文就从信号的可靠性概率层面分析该技术的应用缺陷。

李开复老师在其著名的自传《做最好的自己》一书中讲了一个令人印象深刻的小故事,那还是他在卡内基梅隆大学念博士的时候,有一次应邀做一场语音识别项目的汇报演示。当时该演示系统刚刚开发完成,还有一些潜在的bug没有被清除,因此该系统还不太稳定,可靠性只有90%,也就是说有10%的概率该系统在演示过程中会突然莫名其妙的宕机掉,如果真的发生了这种糟糕情况,演示肯定就搞砸了,这是绝对无法忍受的,因此该报告会的负责人要求将可靠性提高到99%,也就是说需要把系统宕机的概率控制在1%附近,通常对于一场报告会而言,整场会议也就是1-2小时的时间,真正做系统演示的时间顶多也就是十几分钟的时间而已,如果真的达到了99%的可靠性,应该说还是有保证的。但是报告会很快就要开始了,在这么短的时间内怎么可能将宕机的概率降低10倍呢,临时加班加点修改程序源代码进行调试肯定是来不及的,没准儿还会引入新的bug也是非常有可能的,聪明的李开复博士很快就想到了概率论的方法,成功的解决了这个问题,后来那次报告会果然非常成功。

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那么他是怎么做到的呢?

 李博士想,既然一套系统宕机的概率是P1=10%,那么两套系统热备份并联运行,按照概率论的观点,一前一后同时宕机的概率是概率“串联”,其概率P2=P1 * P1 = 10% * 10% = 1%,反之可靠性就是Pn=1-P2=99%,也就是说他只需要找到一款热切换的软件,在该系统宕机的一瞬间,在听众毫无觉察的情况下迅速切换到另外一套备份系统就可以了,这真的是一个聪明而且实用的解决方案!

回到ZigBee系统本身上来,为什么人们发现ZigBee的单跳组网稳定性还可以,但是多跳的可靠性就急剧下降呢?原理其实就和李开复博士的演示系统非常相似。假定ZigBee传输一个数据包的成功的概率是P1=90%,那么两跳的传输就是概率的“串联”,其成功的概率P2=P1 * P1=81%,经过三跳之后传输成功的概率P3=P1 * P1 * P1 = 73%,进一步的测算表明,经过6跳之后,其传输成功的概率P5=0.95=59%,这个概率已经低于考试的及格线60%了,其用户体验可想而知。

近年来,有很多基于433MHz频段的多跳无线自组网技术不断的涌现出来,针对该问题给出了多种不同的解决方案,后面我们会在单独的文章中对于该问题着重分析,对于几十K字节的大型数据块的多跳可靠传输,微网高通的WiMi-net无线自组网组网技术做了深入全面的支持,我们会在后续的连载文章中为大家奉献精彩纷呈的点评和分析。

 


点击次数:  更新时间:2017-03-20  【打印此页】  【关闭