3. Vers des reseaux sans fil fiables et disponibles
Cette section conserve le texte de la RFC relatif aux technologies RAW, notamment Wi-Fi 6/7, IEEE 802.11, TSCH, 6TiSCH, 5G NR, l'integration TSN/TSC, UE, gNB, RAN, UPF, les sessions PDU, LDACS, les termes PHY/MAC, les figures, les tableaux et les considerations de securite.
Texte original de la RFC
3. Vers des reseaux sans fil fiables et disponibles
3.1. Ordonnancement pour la fiabilite
Un reseau a paquets est fiable pour les paquets critiques (par
exemple sensibles au temps) lorsque les effets statistiques
indesirables qui affectent la transmission de ces paquets (par
exemple le delai ou la perte) sont elimines.
La fiabilite d'un reseau deterministe [RFC8655] repose souvent sur
l'application precise d'un ordonnancement strict qui controle
l'utilisation des ressources partagees dans le temps, telles que les
CPU et les tampons, et maintient en permanence le nombre de paquets
critiques dans les ressources disponibles du materiel de communication
(par exemple les tampons) et du support de transmission (par exemple
la bande passante ou les creneaux de transmission). L'ordonnancement
peut aussi etre utilise pour modeler les flux en controlant, a chaque
saut, le moment de transmission des paquets qui composent le flux.
Pour y parvenir, il doit exister une notion du temps partagee dans
tout le reseau. Cette notion du temps est generalement fournie par la
couche inferieure et sort du perimetre de RAW. Par exemple, le
Precision Time Protocol (PTP), normalise sous IEEE 1588 et IEC 61588,
possede des mappings via des profils vers Ethernet, des protocoles
industriels et SmartGrid, ainsi que vers Wi-Fi avec IEEE Std 802.1AS.
3.2. Diversite pour la disponibilite
Une defaillance d'equipement (par exemple un noeud) peut etre la cause
de la perte de plusieurs paquets consecutifs avant que les flux soient
reroutes ou que le systeme recupere. Les exemples de defaillance
d'equipement incluent un commutateur casse, un point d'acces qui
redemarre, un cable ou un adaptateur radio casse, ou un obstacle fixe a
la transmission.
Une defaillance d'equipement n'est pas acceptable pour les
applications critiques telles que celles liees a la securite des
personnes. Une boucle de controle de procede typique tolerera une
perte de paquet occasionnelle, mais la perte de plusieurs paquets
consecutifs provoquera un arret d'urgence. Dans une attraction (par
exemple dans les parcs Disneyland, Universal Studios ou MGM Studios),
une perte continue de paquets pendant quelques centaines de ms peut
declencher une interruption automatique de l'attraction et entrainer
l'evacuation de la zone de l'attraction pour la redemarrer.
La disponibilite du reseau est obtenue en rendant la transmission
resiliente face aux defaillances materielles et aux pertes de
transmission radio dues a des evenements non controles tels que des
brouilleurs co-canal, l'evanouissement par trajets multiples ou des
obstacles mobiles. Les meilleurs resultats sont generalement obtenus
en cumulant pseudo-aleatoirement toutes les formes de diversite -- dans
le domaine spatial avec replication et elimination, dans le domaine
temporel avec ARQ et diverses transmissions ordonnancees, et dans le
domaine frequentiel avec frequency hopping ou channel hopping entre les
trames.
3.3. Avantages de l'ordonnancement
L'ordonnancement de transmissions redondantes des paquets critiques sur
des chemins diversifies ameliore la resilience face aux ruptures et aux
pertes statistiques de transmission, telles que celles dues aux
particules cosmiques sur les fils et aux interferences dans le sans-fil.
Bien que les pertes de transmission soient de plusieurs ordres de
grandeur plus frequentes en sans-fil, la redondance et la diversite
sont necessaires dans tous les cas pour les applications critiques pour
la vie ou la mission.
Lorsque cela est requis, le temps de livraison dans le pire cas peut
etre garanti dans le cadre de l'ordonnancement de bout en bout, et la
notion du temps qui doit etre partagee dans tout le reseau peut etre
exposee a d'autres applications et exploitee par elles.
De plus, l'ordonnancement apporte une valeur specifique sur le support
sans fil:
* L'ordonnancement permet une operation en partage temporel, dans
laquelle chaque transmission se voit attribuer sa propre ressource
temps/frequence. L'emetteur et le recepteur sont synchronises et
planifies pour communiquer sur une ressource frequentielle donnee, a
un moment donne et pendant une duree donnee. Ainsi,
l'ordonnancement peut eviter les collisions entre transmissions
planifiees et permettre un ratio eleve de trafic critique (pensez a
60% ou 70% de trafic haute priorite avec une perte ultra faible) par
rapport aux schemas statistiques fondes sur la priorite.
* L'ordonnancement peut etre utilise comme technique de diversite a la
fois temporelle et frequentielle (par exemple entre les tentatives
de retransmission), ce qui permet a la transmission suivante de se
produire sur une frequence differente, comme programme dans
l'emetteur et le recepteur. C'est utile pour contrer les
interferences co-canal provenant d'emetteurs non controles ainsi que
l'evanouissement par trajets multiples.
* Les transmissions peuvent egalement etre ordonnancees sur plusieurs
canaux en parallele, ce qui permet d'utiliser tout le spectre
disponible tout en evitant le probleme du terminal cache, par
exemple lorsque le paquet suivant d'un meme flux interfere sur le
meme canal avec le precedent qui a progresse de quelques sauts
supplementaires.
* L'ordonnancement optimise l'utilisation de la bande passante. Par
rapport aux techniques classiques d'evitement des collisions, il
n'y a pas de temps mort lie a Interframe Space (IFS) ni de back-off
exponentiel dans les operations ordonnancees. Une evaluation
minimale du canal libre peut etre necessaire pour se conformer aux
reglementations locales telles que ETSI 300-328, mais elle ne
detectera pas une collision lorsque les emetteurs sont synchronises.
* L'ordonnancement joue un role critique dans l'economie d'energie.
Dans l'Internet of Things (IoT), l'energie est la preoccupation
principale, et la synchronisation de l'emetteur et de l'auditeur
permet de les maintenir en sommeil profond lorsqu'aucune
transmission n'est planifiee. Cela evite l'ecoute inactive et les
longs preambules, et permet de longues periodes de sommeil entre le
trafic et la resynchronisation, ce qui permet a des noeuds
fonctionnant sur batterie d'operer dans une topologie mailee
pendant plusieurs annees.