Saut de canal sans fil pour une conformité réglementaire et une robustesse accrue

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Saut de canal sans fil pour une conformité réglementaire et une robustesse accrue


Tous les réseaux sans fil sont affectés par les interférences provenant d’autres transmissions sans fil.

Là où il y a du monde, il y a le WiFi. Et le WiFi crée des interférences sans fil.

Contrairement à de nombreuses autres technologies sans fil à faible puissance, telles que ZigBee et Thread, Thingsquare utilise une technique appelée saut de canal pour éviter les interférences provenant d’autres réseaux sans fil. Nous avons développé une façon unique de faire des sauts de canaux qui fonctionne même avec de minuscules appareils sans fil fonctionnant sur batterie.

Le saut de canal augmente à la fois la robustesse, mais constitue également une exigence réglementaire pour certaines des bandes de fréquences prises en charge par Thingsquare. En utilisant le saut de canal, nous remplissons les exigences de conformité réglementaire et fournissons une meilleure expérience utilisateur.


Dans des endroits bondés

Dans les endroits où il y a beaucoup de monde, il existe généralement de nombreux réseaux sans fil. Toute autre tentative de communication sans fil dans ces endroits sera perturbée par ces réseaux sans fil existants.

Plusieurs réseaux WiFi qui se chevauchent dans un environnement de bureau typique. L’intensité des interférences de chaque réseau change avec le temps.

Le WiFi utilise un ensemble de canaux prédéfinis. Chaque réseau WiFi utilise un canal et restera sur ce canal jusqu’à ce que quelqu’un modifie manuellement la configuration de la station de base WiFi. Dans les endroits où il existe plusieurs réseaux WiFi, comme dans la plupart des environnements de bureau et de nombreux foyers, une grande partie du spectre sans fil sera occupée par le trafic WiFi. Ce trafic WiFi perturbera les autres communications sans fil qui essaient d’utiliser les mêmes fréquences.

Dans les environnements extérieurs

Même quand il n’y a personne et pas de WiFi, il y a toujours des problèmes. Les canaux sans fil sont affectés par l’humidité de l’air et la température, ainsi que par d’autres facteurs physiques.

Dans de tels environnements, nous ne pouvons pas être certains qu’un seul canal conviendra toujours à la communication. Nous devrions donc basculer entre les canaux.

Saut de canal

Le saut de canal fonctionne en synchronisant les nœuds du réseau le long d’une séquence de canaux. Tous les nœuds doivent connaître la séquence et tous les nœuds doivent savoir où ils doivent se trouver dans la séquence. Ils pourront alors se suivre et toujours pouvoir communiquer, malgré une commutation rapide des canaux.

Le saut de chaîne n’est pas une idée nouvelle. Il a été inventé au début du 20e siècle par plusieurs personnes différentes. L’invention la plus connue a été réalisée dans les années 1940 par Hedy Lamarr, qui était autrement connue pour sa carrière à Hollywood, et George Antheil, qui était autrement connu pour sa carrière de compositeur de musique de film.

Saut de canal dans les réseaux Thingsquare

Thingsquare a développé une variante unique de saut de canal qui fonctionne à la fois dans les environnements intérieurs et extérieurs. Il fonctionne dans plusieurs bandes de fréquences: à la fois la bande 2,4 GHz et les bandes sub-GHz. Et il est conçu pour fonctionner particulièrement bien avec les appareils à piles.

Les appareils fonctionnant sur batterie nécessitent des mécanismes de faible puissance hautement optimisés

Le saut de canal de Thingsquare change de canal plusieurs fois par seconde. Si un canal s’avère encombré, les nœuds éviteront ce canal particulier et préféreront à la place utiliser les canaux moins encombrés. Si un canal s’avère vraiment mauvais, ce canal peut être mis sur la liste noire et évité tous ensemble.

Pour fonctionner avec des appareils à piles, notre mécanisme de saut de canal est capable de garder la radio éteinte la plupart du temps, tout en étant capable de communiquer rapidement en cas de besoin. Ceci est crucial pour économiser l’énergie, car les radios consomment de l’énergie simplement en écoutant la communication des autres.

Chaque réseau a une séquence de sauts différente, ce qui signifie que plusieurs réseaux peuvent coexister dans le même espace physique, tout en évitant d’interférer les uns avec les autres. La séquence de sauts est configurée lorsque l’appareil est lié au réseau

Pour illustrer l’effet du saut de canal sur un réseau en direct, nous avons mis en place un petit maillage sans fil avec un seul appareil. L’appareil mesure le temps de ping: le temps qu’il faut pour envoyer un message à la racine du maillage et recevoir une réponse. Nous exécutons le système dans un environnement avec un trafic WiFi modéré sur plusieurs canaux. Nous mesurons le temps de ping sans saut de chaîne et avec saut de chaîne. Les résultats dans le graphique ci-dessous montrent que le saut de canal réduit le délai moyen – plus bas est mieux.

Le saut de canal évite les canaux occupés, réduisant ainsi le temps de ping, augmentant la robustesse. Un temps de ping inférieur est préférable.

Le temps de ping est affecté par les interférences sans fil de deux manières. Premièrement, les interférences retardent la transmission d’un message car l’expéditeur attend que la côte soit dégagée avant d’envoyer son message. Deuxièmement, les interférences peuvent entraîner la suppression des messages car le récepteur n’est pas en mesure d’entendre le message à travers les interférences. Avec le saut de canal, le système bascule entre les canaux assez souvent pour éviter les canaux occupés. Sans saut de canal, le système est bloqué sur le même canal, incapable d’éviter les interférences.