Цель курсовой работы - разработка радиотелефонной сети связи, предназначенной для предоставления услуг передачи данных и речи небольшого числа абонентов на ограниченной территории.

      Основные требования, предъявляемые к проектируемой системе:

 - телефонный трафик является доминирующим;

 - оперативное изменение пропускной способности для услуг передачи данных.

    

Исходные данные:

·         Количество абонентов в сети: 55

·         Радиус зоны обслуживания: 400м

·         Тип местности: производственные помещения

·         Вероятность отказа обслуживания: 5%

·         Вероятность ошибки на бит Pb: 1*10-5

·         Мощность излучения подвижной станции Ризл АС : < 0,35 Вт

·         PR: 90%      

        

      1.1 Обоснование предполагаемой архитектуры решения, пояснение задач и схемы взаимодействия "пользователь - радиосеть - другие пользователи". Проработка состава сетевого терминала (выделенного узла сети), отражающего выполнение возлагаемых на объект задач. Характеристика и пояснение практической реализации следующих задач точки доступа: " организация совместного предоставления услуг передачи данных и речи " - пояснение стратегии по отношению к терминалам "обнаружил сеть/зарегистрировался/приступил к исполнению задач пользователя", анализ предполагаемых видов данных, способов предоставления услуг передачи данных и речи; проработка примера подготовки сообщений для установления речевого соединения.

     Рассмотрим как пример малоэтажное здание, представляющее внутри себя производственные помещения. На проектируемую систему ложится задача телефонии.

      Выберем конфигурацию сети, которая позволит обеспечить требуемые ее характеристики.

      Самый подходящий подход для её реализации - структурированая сеть, архитектура решения которой  показана на рисунке 1.

Рисунок 1- Архитектура решения

 

 

Точка доступа решает следующие задачи:

    -      широковещательная рассылка системной информации (ID сети, идентификатор точки доступа);

    -        организация соединения между терминалами;     

    -        аутентификация и идентификация абонентов;

    -        синхронизация всех абонентских терминалов;

Задачи терминала:

-      прослушивание канала для получения широковещательных данных о сети;

-   формирование и передача запроса точке доступа на регистрацию и    предоставление канала связи;

-         синхронизация с сетью;       

-         переключение между активным и пассивным режимами.

Задача АТС - коммутация абонентов сети

 

     По средствам проектируемой радиосети пользователь может совершать вызов с другими  пользователями, подключенными к данной сети. Пользователь взаимодействует с сетью через специальное программное обеспечение (приложение), установленное на пользовательское устройство, которое в общем случае представляет собой брелок. Пользователь может совершать вызов и принимать его.


Для того, чтобы точка доступа могла выполнять возлагаемые на нее задачи, она должна иметь следующий состав:

Радиомодуль - отвечает за формирование радиосигнала и достоверный прием потока битов.

Информационная система - содержит: статистику о работе сети, данные о терминалах сети, параметры работы сети.

Блок управления -  обеспечивает взаимодействие всех элементов точки доступа, контролирует их работу и реализует алгоритм работы ТД.

Буфер - отвечает за хранение данных в процессе их передачи от одного терминала к другому.

 

В состав терминала входят:

Радиомодуль - выполняет такую же функцию, как и в ТД.

Информационная система - хранит уникальный идентификатор терминала.

Блок преобразования данных - выполняет функцию формирования сообщений из пользовательских данных и преобразование получаемых из сети сообщений.

Блок управления - обеспечивает взаимодействие всех элементов терминала, контролирует их работу, выполняет обработку широковещательной информации, принимает решение об изменении режима работы терминала.

Интерфейс взаимодействия с устройством пользователя - обеспечивает обмен информацией между пользовательским устройством обработки и отображения данных и терминалом.

       Чтобы знать, кому пользователь может отправить сообщение, он должен обладать информацией об активных в данный момент терминалах. За отслеживание состояния подключенных к сети терминалов отвечает точка доступа, которая хранит у себя в памяти список активных терминалов, обновляет этот список при отключении или подключении терминалов в сети, и регулярно информирует все терминалы о текущем состоянии списка активных терминалов по средствам рассылки широковещательных сообщений с этим списком.

        Стратегия действий терминала для доступа к сети может быть описана следующим образом. 

        Терминал прослушивает канал для обнаружения существующих сетей. Обнаружив передачу по некоторому каналу, терминал получает данные о сети, которые передаются точкой доступа в широковещательном режиме. Получив данные сети, терминал формирует и передает точке доступа запрос на регистрацию в сети. На основе полученной от терминала информации точка доступа принимает решение о регистрации терминала в сети, либо отказывает терминалу в регистрации, и передает соответствующее сообщение терминалу. Получив подтверждение регистрации, терминал переходит в режим работы в сети и готов к приему и передаче данных.

        В процессе функционирования сети между ее элементами (терминалами и ТД) передаются служебные и информационные сообщения. Служебные сообщения необходимы для организации работы сети. К таким сообщениям в первую очередь относятся широковещательные сообщения, передаваемые точкой доступа для информирования терминалов о параметрах сети, об активных терминалах сети, о наличии у точки доступа данных для конкретного терминала. Также к служебным сообщениям относятся сообщения, служащие для обеспечения множественного доступа к единому частотно-временному ресурсу. Информационные сообщения содержат в себе данные, передаваемые от одного пользователя к другому. Помимо этого, информационные сообщения содержат информацию о том, кому они предназначены, и кто является отправителем сообщения.                     Каждый пакет помимо данных содержит в себе заголовок. Заголовок состоит из нескольких полей, содержащих служебную информацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         1.2. Анализ видов информационных сообщений, выделение источника каждого конкретного сообщения и получателя. Подробный анализ "жизненного цикла" сообщений - от события, инициирующего появление сообщения, до момента его исполнения на приемной стороне. Проработка структуры информационных сообщений.

        Радиотелефонная сеть предназначена для передачи телефонных сообщений  от одного абонента другому. Часть ПО терминала, отвечает за преобразование пользовательских данных к универсальному виду, в котором эти данных потом передаются по сети. Под универсальным представлением данных понимается их представление в виде непрерывного набора бит заданного размера. Именно такое универсальное представление данных будет считаться информационным сообщением. Схематичное изображение информационного сообщения представлено на рисунке 2:

Addr1

Addr2

Message

FEC

Рисунок 2 – Схема информационного сообщения

    В информационное сообщение  входят следующие поля:

 - идентификатор отправителя

 - идентификатор получателя

 - собственнное сообщение

 - поле контрольной суммы

 

    Источником и получателем информационных сообщений в сети является пользовательский терминал. ТД лишь выполняет функцию посредника между пользовательскими терминалами.


Жизненный цикл информационного сообщения состоит из следующих этапов:

- На оконечном пользовательском устройстве пользователь нажимает кнопку вызова с заранее присвоенным ей номером

- Немедленно телефон-брелок отправляет сигнал вызова на ТД

- Сигнал с ТД поступает на коммутатор (АТС)

- Точка доступа, получив данные с коммутатора, через широковещательный пакет информирует вызываемый терминал о том, что для него есть сообщение.

      - ТД сети, получив от терминала-назначения подтверждение о том, что он       готов к приему данных, ретранслирует информационное сообщение

-Пользователь оконечного устройства нажимает кнопку приема, тем самым устанавливая соединение.

 

  

 

   1.3. Краткая характеристика целевого ПО, пользовательский интерфейс.

 

         На абонентских устройствах ПО, в первую очередь, реализует все требуемые функции путем управления элементами абонентского устройства и их взаимодействием, а также предоставляет пользовательский интерфейс, показанный на рисунке 3, в виде кнопок, с помощью которого пользователи сети могут воспользоваться предоставляемыми сетью сервисом. С помощью приложения,  находящегося в прошивке устройства, выполняется привязка кнопок к абонентам сети, с которыми планируется устанавливать соединение.

Рисунок 3 – Внешний вид пользовательского интерфейса


Способ предоставления телекоммуникационных услуг сетью

   Запускается выделенный узел сети. Точка доступа регулярно передает широковещательные сообщения, содержащие сведения сети, и ожидает подключения терминалов. Пользователь включает абонентский терминал. Терминал по широковещательному сообщению обнаруживает доступную сеть и подключается к сети. При установлении соединения, пользователь на своем устройстве нажимает на кнопку, тем самым отправляя в сеть запрос на оказание услуги радиотелефонного соединения. При установлении соединения,  терминал  разбивает поток данных  на части и формирует пакты передачи. Точка доступа, принимая данные, через широковещательное сообщение уведомляет терминал-получателя о наличии для входящего вызова.

   Терминал - получатель, принимает широковещательное сообщение от точки доступа и понимает, что ему поступает входящий вызов. Терминал сообщает точке доступа о том, что он готов к приему, после чего точка доступа начинает передавать ему данные. Терминал - получатель, приняв данные от терминала-отправителя , воспроизводит сообщение через громкоговоритель  .

 

 

 

   1.4. Обоснование иерархических моделей объектов радиосети - как транспортной сети доставки информационных и служебных сообщений согласно сценариям ее работы.

 

        Иерархические модели объектов радиосети представлены на рисунке 4:

Рисунок 4 - Иерархические модели объектов радиосети

 

    Уровень L3 (уровень принятия решений) на основе данных, полученных с нижних уровней, принимает решения о дальнейших действиях системы.

Уровень L2 (канальный уровень) определяет функции управления передачей информации по каналу связи между двумя узлами. К ним, в первую очередь, относятся упаковка передаваемой информации в кадры определенной длины, формирование проверяющих символов и проверка содержимого кадров после их передачи, передача и прием подтверждений о приеме кадров, повторная передача неподтвержденных кадров. Кадр, формируемый на канальном уровне имеет поле данных и заголовок. Пакет данных на канальном уровне помещается в поле данных, а заголовок кадра заполняется адресом получателя, служебной информацией.

 В задачи канального уровня также входит обеспечения корректности передачи каждого кадра. Для этого фиксируются границы кадра, помещается специальная последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляется контрольную сумму, при этом суммируются все байты кадра определенным способом и добавляется контрольную сумма к кадру. Происходит передача средствами физического уровня по каналу связи на физический уровень получателя. Этот уровень передает полученные биты канальному уровню, который формирует кадр и снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

      На уровне L1 (физическом уровне) решаются задачи, связанные с надежной передачей потока битов, поступающего с канального уровня.  В нашем случае  физический уровень предназначен для передачи потока данных от Т к ТД и наоборот.

 

 Используемая литература:

1)  Бакке А.В. "Лекции по курсу Системы и сети связи с подвижными           объектами";

2) http://omoled.ru/publications/view/1013;

3) http://omoled.ru/publications/view/322;

4) http://omoled.ru/publications/view/292.