1.4.Построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациями OSI. Краткий анализ необходимых уровней и подуровней модели с обоснованием основных выполняемых задач. Оценка необходимости наличия сетевого и транспортных уровней в разрабатываемой системе.
Модель OSI описывает прохождение информации от одного абонента  к другому через физический медиум называемый сетью связи. Данная модель представляется в виде иерархической структуры узлов и соединений, независящих от их физической и программной реализации, а также  назначения передаваемой информации.
1.Физический уровень.
В задачи физического уровня входит реализация физического соединения, обеспечивающего передачу битов данных по каналу, который связывает терминал или сетевой узел с другим сетевым узлом. Физический уровень оборудован модулями физического стыка, которые расположены на каждом конце физического канала. На стороне передачи задачей интерфейса является перевод приходящего потока двоичных данных в тот вид, в котором он может быть передан по физическому каналу. Модуль на стороне приема выполняет противоположные функции. Т.е. на данном уровне будут выполняться следующие задачи:
-Модуляция. Требуется для переноса сигнала на несущую частоту, для того чтобы осуществить его передачу по радиоканалу. По условиям технического задания требуется реализовать систему, использующую небольшой диапазон частот. Оценка возможного вид модуляции будет проведена в п.1.8.
-Кодирование. Кодирование добавляет избыточность в информационную последовательность для возможности обнаружения и исправления ошибок, возникающих при передаче сообщения по каналу связи. В качестве помехоустойчивого кодера будем использовать сверточный кодер.
-Синхронизация. Для организации битовой синхронизации будет использоваться система фазовой автоподстройки частоты.
-Перемежение/деперемежение. Перемежение предназначено для борьбы с пакетированием ошибок. На передающей стороне происходит перемешивание битов передаваемой последовательности, после чего на приемной стороне происходит восстановление исходной последовательности. Благодаря этому на входе декодера ошибки равномерно распределяться во времени и образуют поток независимых ошибок.
            Также нам понадобится введение разнесенного приема, которое будет помогать в борьбе с интерференцией. Поскольку терминалы большую часть времени будут находиться в режиме «сон», то понадобятся механизмы вывода их из этого состояния по приходу сигнала опроса с мобильной станции, и последующего возвращение в состояние «сон» через некоторый промежуток времени.
2.Канальный уровень.На канальном уровне решаются проблемы реализации механизмов обнаружения и коррекции ошибок кодирования, организация кадров, а также применяются методы  ARQ
.
В разрабатываемой системе не предусмотрено деление канала между терминалами. Т.е. все терминалы будут участвовать в конкурентной борьбе  за канал, и после победы вся пропускная способность будет доступна победителю. Осуществление управления доступом к среде будет проводиться на MAC подуровне (MediaAccess Control). Данный подуровень обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам. В качестве механизма доступа будет использоваться метод CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance
– множественный доступ с контролем несущей и избежанием коллизий). В данном протоколе подвержены коллизиям не пакеты данных, а сигналы занятости канала. Данный протокол будет работать по следующему алгоритму:
-после получения от подвижной станции сигнала опроса терминалы «просыпаются» и начинают прослушивание канала;
-при незанятости канала терминал посылает сигнал запроса на передачу и определенное время ожидает ответа;
- при получении сигнала ответаначинается передача. Если же сигнал ответа не получен, или получен сигнал запрета, то попытка передачи откладывается.
После приема данных подвижной станцией в ответ будет выслан сигнал подтверждения.
Терминалы, которые уже передали данные, далее не будут участвовать в борьбе, тем самым не станут мешать еще необслуженным терминалам и тем самым ускорят процесс сбора данных.
3. Сетевой уровень.  
Этот уровень первоначально использовался для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, не зависимо от способа передачи данных. В данной системе этот уровень не требуется, потому что подвижная станция соединяется только с терминалом («точка – точка»). Терминал в свою очередь соединяются с каждым счетчиком по аналогичной схеме. Т.е. эти два соединения никак не будут взаимодействовать между собой. В данной системе нам вполне будет достаточно канального уровня.
4.
Транспортный уровень. Обеспечивает надежный механизм обмена данными между процессами в различных системах. Он контролирует отсутствие ошибок в принимаемых данных, расположение пакетов в соответствующем порядке, их полноту, а также отсутствие повторяющихся элементов. Транспортный уровень отвечает за оптимизацию сетевых сервисов и уровень их качества, требуемый сетевым терминалам на сетевом уровне.
Данный уровень использоваться не будет. В данной системе контроль за правильностью принятия пакета будет возложен на канальный уровень. Т.е. после передачи данных с терминала, в ответ подвижная станция будет отсылать пакет «подтверждение» в случае правильности принятых данных, или пакет «ошибка» - в случае ошибки. Если был получен пакет «ошибка», то терминал должен будет повторить попытку передачи. В случае прихода определенного числа сигналов «ошибка» с одного терминала, данное устройство пропускается, и в журнал заносятся данных о сбое.
5.
Сеансовый уровень и 6. Представительский уровень так же не будут использоваться.
7.Прикладной уровень. Самый верхний уровень модели OSI. Обеспечивает доступ конечного пользователя к возможностям OSI.. На нем будут реализовываться все остальные задачи (например, взаимодействие с базами данных)
.
1.5. Определение и краткая характеристика возможных режимов абонентского терминала, отражающих решения выполненных ранее п.1.1-1.3. Построение целостной диаграммы состояний терминала, отражающей функциональные связи режимов работы.
Терминалы могут работать в следующих режимах:
-«сон». Характеризуется минимум потребляемой энергии и отсутствие каких-либо задач. В данном режиме терминал проводит большую часть времени.
-«борьба за канал». В данном режиме терминал выходит из состояния «сон» при получении сигнала «опрос» от подвижной станции и начинает конкурентную борьбу за канал. После получения подтверждения возможности передачи терминал переключается в режим «активный».
-«активный». В данном режиме терминал начинает передачу данных на подвижную станцию. После окончания передачи он переходит в состояние «ожидание подтверждения»
-«ожидание подтверждения». В данном режиме терминал ожидает пакет подтверждения от подвижной станции. При получении пакета подтверждения терминал переходит в режим «сон» и больше не участвует в конкурентной борьбе. В случае получения сигнала «ошибка» терминал переходит в режим «активный» и вновь пытается передать пакет.
-«опрос счетчиков». В данный режим терминал выходит в одно и то же время раз в месяц. В этом режиме он производит опрос счетчиков с целью получения с них показаний и записывает полученные результаты к себе в информационную подсистему.
Диаграмма состояний показывает последовательность перехода терминала из одного режима в другой, а также отображает сам процесс перехода. Т.е. по данной диаграмме будет осуществляться работа терминала. В начале терминал находится в режиме «сон». После того как с подвижной станции  приходит сигнал «опрос» терминал просыпается и переходит в режим борьбы за канал. В этом режиме терминал посылает на подвижную станцию запрос на передачу. Если в ответ приходит подтверждение, то терминал переходит в активный режим и начинает передачу. В противном случае терминал остается в режиме борьбы за канал и повторяет попытку. После окончания передачи данных терминал ожидает от подвижной станции сигнал подтверждение. Если сигнал подтверждения получен, то терминал возвращается в режим «сон». Если получен сигнал «ошибка», то терминал возвращается в активный режим и повторяет передачу.
Диаграмма состояний терминала при работе с подвижной станцией будет выглядеть, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Диаграмма состояний терминала
Работа подвижной станции представлена на рисунке 2.
Рисунок 2.Работа подвижной станции.
После включения, подвижная станция, которая будет находиться в районе сбора данных, начнет свою работу в режиме опроса терминалов. В этом режиме она будет передавать по широковещательному каналу сигналы опроса для терминалов. После передачи сигналов опроса, подвижная станция будет переходить в режим предоставления доступа к каналу. В данном режиме, она будет слушать канал, в ожидании сигналов запроса на передачу от терминалов. После получения первого запроса, подвижная станция отправляет сигнал разрешения на передачу выигравшему терминалу, и сигнал запрета остальным терминалам. После этого подвижная станция переходит в режим получения данных. В этом режиме подвижная станция ждет окончания передачи данных с терминала, и посылает в ответ сигал подтверждения в случае удачной передачи, или сигнал ошибки – в противно случае. После посылки сигнала подтверждения подвижная станция переходит обратно в режим опроса терминалов и повторяет свой алгоритм работы.
1.6. Проработка сценариев взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией (точкой доступа) или другими терминалами сети – в зависимости от выбранной в п.1.1., 1.2 концепции построения сети. Определение необходимых для взаимодействия идентификаторов и широковещательных параметров сети. Анализ способов обеспечения энергосбережения
.
Сценарии взаимодействия подвижной станции и терминала в основных режимах работы.
1.Режим борьбы за канал. Сценарий взаимодействия подвижной станции и терминала представлен на рисунке 3.
Рисунок 3. Режим борьбы за канал.
В данном режиме, получая с подвижной станции сигнал опроса, терминал отправляет сигнал запроса на передачу. В ответ на этот запрос подвижная станция отвечает сигналом разрешения или запрета передачи. В случае приема сигнала разрешения терминал переходит в активный режим, а в случае запрета - повторят запрос на передачу
.
В данном режиме возможно появление коллизий. Это связано с тем, что сигналы запроса на передачу могут прийти на  подвижную станцию в одно и то же время. Но данный случай маловероятен. Терминал, которому так и не удалось получить разрешение будет повторять свои попытки.
2.Режим передачи. В режиме передачи могут быть два сценария:
А)Передача без ошибок. Сценарий взаимодействия терминала и подвижной станции будет выглядеть, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4. Передача без ошибок.
В данном сценарии после получения разрешения на передачу терминал начинает передачу и после окончания переходит в режим ожидания подтверждения, где он дожидается ответа от подвижной станции о результате передачи.
Б)Передача с ошибкой. Данный сценарий представлен на рисунке 5.
Рисунок 5. Передача с ошибкой
Сценарий передачи с ошибкой отличается от сценария передачи без ошибки тем, что вместо сигнала «подтверждение» приходит сигнал «ошибка». В этом случае треминал пытается повторить попытку передачи, и в случае успеха получает сигнал «подтверждение». В случае нескольких неудачных попыток терминал прекращает попытки передать данные и переходит в режим сон. События, которые происходили в процессе безуспешных попыток передачи данных, записываются в журнал событий, для последующего анализа в случае необходимости.
            При работе сети будет использоваться как уникальный идентификатор подвижной станции, так и уникальные идентификаторы терминалов. Во время передачи сигнала «опрос» подвижная станция будет передавать на терминалы свой ID, для того чтобы терминалы могли идентифицировать её как подвижную станцию для сбора данных. При передаче данных терминал будет передавать свой ID, а также накопленные данные. Передача ID
терминала требуется для того, чтобы, во-первых идентифицировать его как обслуживаемый терминал и во-вторых, чтобы отметить в регистре терминалов факт принятия данных. Накопленные данные будут содержать уникальные идентификаторы счетчиков. Данные идентификаторы требуются для отметки факта принятия данных с каждого счетчика, а также для привязки данного счетчика к конкретному потребителю.
Энергосбережение в данной системе будет обеспечиваться тем, что терминалы будут проводить большую часть времени в режиме «сон», в котором они практически не будут расходовать энергию. Активация терминалов будет производиться два раза в месяц на короткий промежуток времени. Первый раз для опроса счетчиков с целью снятия показаний, и второй раз для передачи данных с терминала на подвижную станцию.