The popularity of concurrent transmissions (CT) has soared after recent studies have shown their feasibility on the four physical layers specified by BLE 5, hence providing an alternative to the use of IEEE 802.15.4 for the design of reliable and efficient low-power wireless protocols. However, to date, the extent to which physical layer properties affect the performance of CT has not yet been investigated in detail. This paper fills this gap and provides an extensive study on the impact of the physical layer on CT-based solutions using IEEE 802.15.4 and BLE 5. We first highlight through simulation how the impact of errors induced by relative carrier frequency offsets on the performance of CT highly depends on the choice of the underlying physical layer. We then confirm these observations experimentally on real hardware and with varying environmental conditions through an analysis of the bit error distribution across received packets, unveiling possible techniques to effectively handle these errors. We further study the performance of CT-based data collection and dissemination protocols in the presence of RF interference on a large-scale testbed, deriving insights on how the employed physical layer affects their dependability.


翻译:摘要:在指定了BLE 5的四个物理层之后,同步传输(CT)的流行度急剧上升,因此为设计可靠且高效的低功耗无线协议提供了一种替代方案,不再使用IEEE 802.15.4。然而,至今为止,物理层属性对CT表现的影响程度尚未详细研究。本文填补了这一空白,通过对使用IEEE 802.15.4和BLE 5的CT解决方案的物理层性能影响的广泛研究提供了一个初步的研究。我们首先通过模拟强调了由相对载波频率偏移引起的错误对CT的性能的影响高度依赖于底层物理层的选择。然后我们通过对真实硬件的实验和在不同环境条件下对收到数据包中的误码分布的分析来实证这些观察结果,揭示了有效处理这些错误的可能技术。我们进一步研究了在大规模测试平台上RF干扰存在的情况下,CT基于数据收集和传播的协议的性能,从中获取洞见,了解使用的物理层如何影响其可靠性。

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