Тема курсового проекта:

                                                                        «Радиосеть сбора данных»

                                                                                        Часть 1

                                                                                                        Выполнил: студент группы 4110

                                                                                                                                         Ложкин М.А.

Максимальное количество абонентов в зоне радиопокрытия: 100

Радиус зоны обслуживания: 250 м (PR=80% покрытие на границе обслуживания)

Тип местности: городские условия

Вероятность ошибки на бит Pb: 3*10-6

Мощность излучения подвижной станции Ризл : < 0,1 Вт

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

Цель: система предназначается для обеспечения беспроводного сбора данных с удаленных объектов (датчиков). Точка доступа может располагаться на транспортном средстве и в процессе движения обеспечивает идентификацию датчиков и получение от них оперативных данных. Информация о прошедших через точку доступа объектах, а также считанные сведения с датчиков, передаются в центр сбора информации.

Данная радиосеть обеспечивает сбор данных от источников информации ( счетчики , датчики и т.п) в зонах частного поселения граждан*. Сбор информации осуществляется по способу опроса информационных источников терминалом сбора данных (ТСД), размещенным на подвижном объекте. Считывание информации производится по запросу терминала сбора данных. Информационные источники (ИИ) находятся в состоянии энергосберегающего дежурного режима. ТСД обеспечивает запуск источника информации по средствам режима специального сигнала .

* Применение радиосетей сбора информации наиболее эффективно, именно в зоне частных поселений. В настоящий момент в многоквартирных домах существует множество различных сетей, которые могут быть использованы для доставки информации. В зоне частных поселений развитие таких сетей затруднительно, как правило, отсутствует.

Пользователем данной сети является ЦСИ, который предоставляет данные, собранные с источников информации в соответствующие инстанции: электроэнергия - электроснабжающие организации, газ-Газпром, вода-Водоканал. Дополнительными пользователями будут являться владельцы частных домов и жильцы квартир, в квартирах и домах которых располагаются источники информации. В любой момент времени они могут получить информацию о собранных данных, из личного кабинета, каждой компании, предоставляющей ресурсы потребления. Это возможно с использованием WEB-доступа через Интернет.

Радиосеть создается для беспроводной передачи данных от источников информации через ТСД к пользователю. Объектом управления в расширенном виде являются ТСД на подвижном транспорте и источники информации. Обмен данными между терминалом и ЦСИ может быть осуществлен двумя способами: первый способ – оперативный обмен с помощью канала передачи данных, например 3G и им подобными; второй способ – сбор данных на накопитель (может быть FLASH-накопитель, HD-диск и т.п), размещенный совместно с ТСД.

1.ТСД излучает сигнал старта (сигнал старта включает в себя адрес ИИ). ТСД определяет адрес опрашиваемого источника информации по собственному пространственному положению с использованием системы ГЛОНАС и базы данных об ИИ, которая может обновляться оперативно по каналам связи с ЦСИ.

2.ТСД ожидает ответ ИИ.

3.ИИ по сигналу старта переходит из дежурного режима в рабочее состояние.

4. В рабочем состоянии, ИИ передает собранную информацию ТСД по алгоритму заранее заложенному, в контроллер ИИ.

5. По окончании сеанса связи, происходит подтверждение качества и целостности передачи данных от источников информации. ТСД на основании полученных данных определяет необходимость повторного запроса с возможной выдачей сигнала «стоп», вплоть до команды остановки транспортного средства.

6. ТСД осуществляет передачу полученной информации ЦСИ. В случае отсутствия оперативной связи с ЦСИ, ТСД сохраняет информацию на локальный носитель.

Технические решения должны обеспечивать заданные технические условия, предложенные в задании. Схема расчета включает в себя следующие этапы:

• Анализ задач, выполняемых на канальном уровне. Выделение типов логических каналов связи (ЛКС), которые будут использоваться на канальном уровне, и краткое пояснение назначения сообщений ЛКС. Способы обеспечения достоверности принимаемых сообщений в каждом ЛКС, анализ необходимости подтверждения доставки сообщений и механизма ARQ в процессе передачи.

• Проработка протокола передачи данных канального уровня: пояснение правил передачи сообщений различных ЛКС, обоснование структуры полей сообщений канального уровня, построение блок-схем алгоритмов приема /передачи сообщений.

• Расчет пропускной способности канала трафика и вспомогательных каналов. Оценка требуемой пропускной способности физического канала.

• Обоснование и подробное описание задач, выполняемых на физическом уровне.

• Анализ и обоснованный выбор мер по защите физического уровня от многолучёвости.

• Проработка структуры радиоинтерфейса L1-уровня, обеспечивающего двусторонний обмен пакетами физического уровня. Проработка профилей физического уровня и сценария их выбора. Определение типов пакетов физического уровня, обоснование структуры полей пакетов каждого типа, оценка размеров полей.

• Пояснение способа обеспечения временной синхронизации.

• Оценка пропускной способности физического канала связи с учетом избыточности, вносимой на L1- уровне. Оценка требуемых частотных ресурсов.

• Обоснованный выбор частотного диапазона (на основании документов ГКРЧ); аргументированный выбор модели оценки потерь при распространении радиоволн выбранного диапазона, расчет уровня потерь.

• Расчет отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для выбранного вида и типа модуляции/демодуляции. Обоснование выбора метода помехоустойчивого кодирования, перемежения/деперемежения, расчет эффективности кодирования. Коррекция данных расчета отношения сигнал/шум с учетом метода помехоустойчивого кодирования. Окончательная оценка требуемых частотных ресурсов.

• Оценка уровня мощности передачи с учетом необходимого запаса мощности сигнала для его уверенного приема с вероятностью PR % на границе радиопокрытия, оценка размера зоны радиопокрытия.

Техническими средствами создаваемой радиосети будут являться программно технические комплексы, реализующие функциональное содержание каждого объекта сети (ТСД, ИИ, ЦСИ). Алгоритм работы программного обеспечения (ПО) каждого объекта радиосети должен содержать необходимый набор функций управления и обеспечения конкретных технических средств.

1. ПО ТСД будет содержать три базовых алгоритма работы с информацией:

- алгоритм взаимодействия с ИИ;

- алгоритм предварительной обработки данных, полученных посредствам радиосети;

- алгоритм передачи информации в ЦСИ или ее хранение на локальном носителе

Основной задачей, возлагаемой на ПО рассматриваемой сети, является обеспечение удаленного качественного сбора данных ТСД с любого доступного ей ИИ из сформированного списка. Для этого требуется достоверная доставка команд от ТСД к ИИ и в обратном направлении. Алгоритм взаимодействия с ИИ должен обеспечивать запросы,

сформированные на уровне L3, трансформируемые в команды по управлению уровнями L2, L1. На основании этих команд производится сеанс радиообмена между ТСД и ИИ в пакетном режиме нескольких логических каналов связи (канал «старт», канал «передача данных», канал «контроль»).

Распознавание адресата производится специализированными сигналами «старт» - широкополосные сигналы с кодовой модуляцией, однозначно определяющие адрес конкретного ИИ. Со стороны ТСД формируется такой сигнал и на уровне L1 производится его транспортировка на уровень L1 ИИ. После распознавания и подтверждение адресата ТСД начинает сеанс ПД, в котором с L1 уровня сообщения поступают на L2,откуда формируются запрос-команды для контроллера ИИ на сбор показаний со счетчиков и формирования сообщений с трафиком, которые потом проследуют по маршруту L2-L1 ИИ к L1-L2-физический интерфейс ТСД.

Алгоритм предварительной обработки данных предусматривает размещение информационных сообщений от конкретных ИИ во внутренней памяти устройства с идентификацией каждого ИИ.

Алгоритм передачи определяет наличие возможности доставки трафика в ЦСИ посредствам тестирования канала связи между ТСД и ЦСИ. При наличии канала связи между ТСД и ЦСИ производится передача информации, подготовленной на этапе предварительной подготовки. В случае отсутствия канала связи между ТСД и ЦСИ принимается решение о размещении информации на съемном локальном носителе.

2.ПО ИИ обеспечивает функционирование всего устройства сбора и передачи данных. Алгоритм предусматривает запуск программной среды контроллера для обеспечения сбора информации с датчиков и передачу данных по запросу от ТСД. Запуск контроллера происходит на основании инициализации от дешифратора команды «старт». При получении сообщения «старт» устройство переводится из спящего режима в рабочий режим. Процесс обмена данными между ИИ и ТСД в режиме ПД описан в пункте 1.

Список литературы:

1.http://omoled.ru/publications/view/104 .

2. Бакке А.В. "Лекции по курсу Системы и сети связи с подвижными объектами".