簡介

    在先前的文章中，讀者大概注意到無線通訊不總是那麼可靠。換句話說，不是您傳送的每則訊息，都可能被另外一端接收到。而在這一篇文章中，讀者將學習如何增加您的訊息被收到的機率。若您的訊息遺失了，該怎麼做？這篇文章將包含一個簡單但有效的方法——重新傳輸。

簡而言之，您將學習到：

• 無線通訊的錯誤
• 重新傳輸作為可靠的方法

因此，讀者們將會需要下列配備：

• 兩個micro:bit
• 一位隊友

背景

    在無線通訊中，錯誤可因幾項原因而發生。例如，也許有實體的障礙物，像是牆、門，甚至人。當無線訊號穿過這些障礙物，訊號會失去動力，有時候還會反彈！在傳送裝置和接收裝置中，有愈多障礙物，出現錯誤的機會便愈高。

    此外，如果傳送裝置和接收裝置距離太過遙遠，它們也許無法溝通。試著想像一下，在兩個人中間有許多障礙物，他們不一定總能夠聽到對方說什麼。

    無線錯誤的另一個原因，可能是廣播干擾。這是因為無線通訊是以廣播方式發出，這意指可能有許多位廣播者，而他們的訊息傳輸，在接收裝置那端可能會碰撞，導致這些廣播彼此干擾。

小知識：干擾

    在無線通訊中，干擾是指當訊號前往目的地裝置途中，受到任何其它裝置的破壞。

    想像一下，在一間教室中，當每個人皆同時說話，您的朋友所說一半以上的話，您會漏掉。您朋友的聲音訊號在前往您的途中，受到其他聲音訊號的干擾。而在網路中，這樣的現象被稱之為「丟包」。

小知識：丟包

    當一個或多個在電腦網路中間穿梭的資料包，無法抵達它們的目的地裝置，便產生了丟包的狀況。丟包以資料包遺失和送達的比例進行計算，請見下面的公式：

丟包=資料包遺失/資料包送達

    此外，如果有太多干擾，您可能收到不正確的訊息！例如，您可能聽到「Bat」，但其實您的朋友喊的是「Cat」。在網路中，這是一項資料包錯誤，而資料包錯誤以資料包錯誤率計算。

小知識：資料包錯誤率

    資料包錯誤率是指，被收到的資料包有一項或多項錯誤，以及資料包正確送達的比率。公式如下：

資料包錯誤率=有錯誤的資料包/正確送達的資料包

    本篇文章中，我們將涵蓋一項簡單的方法處理這些錯誤，亦即重新傳輸。重新傳輸是指，傳送裝置自動多次重新傳輸訊息，以增加正確接收的機率。

    下面的圖表中，讓我們假設傳送裝置知道通訊媒介會失去一半的資料包。亦即，丟包率是0.5或50%。作為傳送裝置的micro:bit，決定傳送每一個資料包兩次，以增加訊息傳送至目的地的機率。第一個資料包亦即所謂的傳輸，而第二個資料包便是重新傳輸了。所以，重新傳輸的次數為1。

    使用「重新傳輸」結合另一個方法是很常見的。例如，當傳送裝置確定有錯誤，它們才會進行重新傳輸。我們將於下一篇文章詳細解釋。

寫程式囉：重新傳輸

    這項活動最好與隊友一起進行，讀者將在任務1中創造出資料包錯誤，然後在任務2中，測試不同的資料包錯誤率。而在任務3中，您將為重新傳輸的解決方案撰寫程式，以處理這些錯誤。在這項任務中，您也將會運作一系列的實驗，以計算重新傳輸進行的效果好不好。

任務1：創造資料包錯誤

描述：在無線通訊中，資料包可能隨機地出現錯誤，而這樣的情況可能使測試您針對本篇文章而撰寫的程式碼變得困難。為要測試錯誤，您將使用在JavaScript程式積木編輯器中，使用客製化的程式積木，以傳送含有錯誤的訊息。

    「錯誤廣播函式」(ErrorRadio Blocks)就如同「廣播函式」，但擁有額外的錯誤參數。這項參數的預設值是20，意指資料包錯誤率是0.2或20%。

指引：

    為在JavaScript程式積木編輯器中，使用客製化積木，請從資料夾中匯入ErrorRadio.hex的檔案。與您的隊友一起決定，誰的micro:bit作為傳送裝置，而誰的micro:bit又作為接收裝置。請按照《單播通訊：一對一》中的方式，將傳送裝置和接收裝置的位址，寫入資料包中。您可以拷貝並改寫其中一個程式，這個程式是您在《單播通訊：一對一》中撰寫過的，以使用「錯誤廣播函式」（ErrorRadio Blocks）

    請撰寫一個小型的傳送程式，傳送一個數字且包含一項錯誤。然後，下載它至傳送裝置micro:bit中；同時，請撰寫一個小型的接收程式以接受數字，並且於micro:bit上的螢幕顯示出來。將程式下載至接收裝置的micro:bit中。

    請使用這些錯誤值0、50及100，改變資料包錯誤率，並藉由觀察接收裝置micro:bit的於螢幕上的顯示，測試封包錯誤。

任務2：傳送一連串的訊息

描述：在這個段落中，讀者將傳送一連串訊息至接收裝置micro:bit。

指引：延伸您在任務1中所撰寫的程式，以傳送下面這個序列：

Start 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 End

    您可以運用正常的廣播程式積木，以傳送「Start」和「End」，好使傳送他們不會產生錯誤。但請記得，您的micro:bit廣播功能可能掉落訊息，所以，即便是傳送「Start」和「End」也可能有錯誤，畢竟，沒有完美的廣播功能！

    接下來，請您延伸剛才所撰寫的接收程式，以計數所接收到訊息序列中的數字。請實驗性地設定錯誤參數為25、50、75，然後，使用丟包方程式，計算丟包率。接著，請每一項錯誤參數實驗皆重複三次，並根據您實驗的結果，填寫下面的表格。例如，在實驗1中，當錯誤參數設定為25時，如果您收到下面這個序列：

Start 1 5 6 7 8 9 10 End

    這意味著，您收到7個資料包而丟包了3個，所以，丟包率是0.3%。表格的第一行，請根據上面的範例填寫。然後，從您自己的實驗中，加入自己設定的錯誤參數，並根據您的實驗結果，與您的隊友討論，當您改變了錯誤參數的數值，實驗結果如何改變。

表一

任務3：預設重新傳輸

描述：在這項任務中，讀者將於傳送裝置這端，撰寫自動重新傳輸的程式。

指引：改變任務2中的傳送裝置的程式碼，以不只一次傳送序列中的每一個數字。試試看您的程式碼，請設定錯誤率為75。舉例而言，藉由設定重新傳輸數字至1，您將送出下列序列：

Start 1122334455667788991010 End

    這意味著，傳送裝置總共送出20個資料包，包括10個重新傳輸的資料包。

    改寫您的接收裝置程式碼，以計數收到不重覆的數字，也同時計數重覆的數字，並計算丟包率。例如，讓我們假設重新傳輸數字至1，接收裝置收到：

Start 112355689910 End

    這意味著，接收裝置收到8個不重覆的數字（1、2、3、5、6、8、9、10），以及3個重覆的數字（1、5、9）。請注意，丟包率為9/20（45%），但運用了重新傳輸，接收裝置只沒有收到4、7兩個數字。因此，讓我們稱這樣改善過後的丟包率為「資訊損失」。所以，運用了重新傳輸的資訊損失率為0.2。下面表格中的第一行，便根據這個範例填寫。

    運作每一項實驗三次，運用不同的重新傳輸數值，並填寫其餘的表格。

表二

（特別感謝作者Cigdem Sengul與Anthony Kirby，以開放授權方式讓我們翻譯，特此致謝。本文僅為針對重點摘譯，若想進一步閱讀原文，請見此。）