3. Verso reti wireless affidabili e disponibili
Questa sezione conserva il testo della RFC sulle tecnologie RAW, inclusi Wi-Fi 6/7, IEEE 802.11, TSCH, 6TiSCH, 5G NR, integrazione TSN/TSC, UE, gNB, RAN, UPF, sessioni PDU, LDACS, termini PHY/MAC, figure, tabelle e considerazioni sulla sicurezza.
Testo originale della RFC
3. Verso reti wireless affidabili e disponibili
3.1. Scheduling per l'affidabilita
Una rete a pacchetto e affidabile per pacchetti critici (ad esempio
time-sensitive) quando gli effetti statistici indesiderati che
influenzano la trasmissione di tali pacchetti (ad esempio ritardo o
perdita) sono eliminati.
L'affidabilita di una rete deterministica [RFC8655] spesso si basa
sull'applicazione precisa di uno schedule stretto che controlla l'uso
di risorse condivise nel tempo, come CPU e buffer, e mantiene in ogni
momento il numero di pacchetti critici entro le risorse disponibili
dell'hardware di comunicazione (ad esempio buffer) e del mezzo di
trasmissione (ad esempio larghezza di banda, slot di trasmissione).
Lo schedule puo anche essere usato per sagomare i flussi controllando
a ogni hop il tempo di trasmissione dei pacchetti che compongono il
flusso.
Per ottenere cio, deve esistere una percezione condivisa del tempo in
tutta la rete. La percezione del tempo e di solito fornita dal lower
layer e non rientra nell'ambito di RAW. Come esempio, il Precision
Time Protocol (PTP), standardizzato come IEEE 1588 e IEC 61588, ha
mapping tramite profili verso Ethernet, protocolli industriali e
SmartGrid, e Wi-Fi con IEEE Std 802.1AS.
3.2. Diversita per la disponibilita
Un guasto dell'apparato (ad esempio un nodo) puo causare la perdita di
piu pacchetti consecutivi prima che i flussi siano reindirizzati o il
sistema si riprenda. Esempi di guasto dell'apparato includono uno
switch rotto, un access point che si riavvia, un cavo o adattatore
radio rotto, oppure un ostacolo fisso alla trasmissione.
Il guasto dell'apparato non e accettabile per applicazioni critiche,
come quelle legate alla sicurezza. Un tipico loop di controllo di
processo tollerera una perdita occasionale di pacchetti, ma la perdita
di piu pacchetti consecutivi causera un arresto di emergenza. In
un'attrazione di un parco divertimenti (ad esempio nei parchi
Disneyland, Universal Studios o MGM Studios), una perdita continua di
pacchetti per alcune centinaia di ms puo attivare un'interruzione
automatica della corsa e causare l'evacuazione dell'area
dell'attrazione per riavviarla.
La disponibilita della rete si ottiene rendendo la trasmissione
resiliente contro guasti hardware e perdite di trasmissione radio
dovute a eventi non controllati, come interferenti co-channel,
multipath fading o ostacoli in movimento. I migliori risultati sono
tipicamente ottenuti cumulando in modo pseudo-casuale tutte le forme di
diversita -- nel dominio spaziale con replica ed eliminazione, nel
dominio temporale con ARQ e trasmissioni pianificate diverse, e nel
dominio della frequenza con frequency hopping o channel hopping tra
frame.
3.3. Benefici dello scheduling
Pianificare trasmissioni ridondanti dei pacchetti critici su percorsi
diversi migliora la resilienza contro rotture e perdite statistiche di
trasmissione, come quelle dovute a particelle cosmiche sui cavi e a
interferenze nel wireless. Sebbene le perdite di trasmissione siano
ordini di grandezza piu frequenti nel wireless, ridondanza e diversita
sono necessarie in tutti i casi per applicazioni life-critical e
mission-critical.
Quando richiesto, il tempo di consegna nel caso peggiore puo essere
garantito come parte dello schedule end-to-end, e la percezione del
tempo che deve essere condivisa in tutta la rete puo essere esposta e
sfruttata da altre applicazioni.
Inoltre, lo scheduling fornisce valore specifico sul mezzo wireless:
* Lo scheduling consente un'operazione di time-sharing, in cui a ogni
trasmissione e assegnata la propria risorsa tempo/frequenza. Il
mittente e il ricevitore sono sincronizzati e pianificati per
comunicare su una data risorsa di frequenza, a un dato momento e
per una data durata. In questo modo, lo scheduling puo evitare
collisioni tra trasmissioni pianificate e consentire un alto
rapporto di traffico critico (si pensi al 60% o 70% di traffico ad
alta priorita con perdita ultra bassa) rispetto agli schemi
statistici basati sulla priorita.
* Lo scheduling puo essere usato come tecnica sia per diversita
temporale sia per diversita di frequenza (ad esempio tra ritentativi
di trasmissione), consentendo alla trasmissione successiva di
avvenire su una frequenza diversa come programmato sia nel mittente
sia nel ricevitore. Questo e utile per contrastare l'interferenza
co-channel da trasmettitori non controllati, oltre al multipath
fading.
* Le trasmissioni possono anche essere pianificate su piu canali in
parallelo, il che abilita l'uso dell'intero spettro disponibile
evitando il problema del terminale nascosto, ad esempio quando il
pacchetto successivo nello stesso flusso interferisce sullo stesso
canale con quello precedente che e avanzato di alcuni hop.
* Lo scheduling ottimizza l'uso della larghezza di banda. Rispetto
alle tecniche classiche di evitamento delle collisioni, nelle
operazioni pianificate non c'e tempo vuoto legato a Interframe Space
(IFS) e back-off esponenziale. Una minima valutazione del canale
libero puo essere necessaria per rispettare normative locali come
ETSI 300-328, ma non rilevera una collisione quando i mittenti sono
sincronizzati.
* Lo scheduling svolge un ruolo critico nel risparmio energetico.
Nell'Internet of Things (IoT), l'energia e la preoccupazione
principale, e sincronizzare mittente e ascoltatore consente di
mantenerli sempre in deep sleep quando non c'e una trasmissione
pianificata. Cio evita idle listening e lunghi preamboli, e abilita
lunghi periodi di sonno tra traffico e risincronizzazione,
consentendo a nodi alimentati a batteria di operare in una topologia
mesh per molti anni.