РЯЗАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
телекоммуникаций и основ радиотехники
Курсовая работа
По
дисциплине «Сети и системы связи с подвижными объектами»
«Высокоскоростной
радиомост»
Выполнил:
Студент гр. 4110
Елецкий В.Н.
Проверил:
Бакке А.В.
Рязань 2017
Исходные данные к проекту:
1)Радиус
зоны радиопокрытия: 800м (PR=87%
покрытие на границе обслуживания)
2)Максимальная
скорость передачи данных в обоих направлениях: 16Мбит/с
3)Тип
местности: городская застройка
4)Вероятность
ошибки на бит, не более Pb: 10-7
5)Мощность
излучения подвижной станции Ризл : < 0,5 Вт
6)Рекомендуемая
технология передачи: OFDM
7)Диапазон
частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.
Цель разрабатываемого проекта:
-создание системы для организации высокоскоростной передачи
данных между двумя сетевыми узлами по типу «точка-точка».
Инициатором
сеанса связи может быть любой узел.
Постановка задачи и формулирование
технических условий функционирования сети.
1.1. Интерпретация
назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной темы. Пояснение предоставляемых сетью услуг пользователю; характеристика
управляемых объектов.
Тематика данной
курсовой работы подразумевает создание радиосети, предназначенной для высокоскоростного обмена информацией между
двумя пользователями с использованием топологии сети *точка-точка*. Таким
образом, пользователям сети будет предоставлена возможность производить обмен
информации представленной в виде:
аудио,
видеозвонков, фото и многое другое, в режиме реального времени.
Стоит отметить,
что пользователи обладают мобильностью,
т.е. возможно их перемещение. В
соответствии с моим техническим заданием, разрабатываемая мною радиосеть, будет
применяться в условиях городской застройки, из чего можно сделать вывод о том,
что, при передачи информационных сообщений между терминалами, может остро
встать проблема многолучёвости распространения радиоволн.
Для решения
данной проблемы будем применять технологию передачи OFDM.
Обмен
информации будет осуществляться посредством терминалов, находящихся у каждого
пользователя. Главная задача нашей радиосети - это качественное обслуживание
абонентов. Обслуживание состоит в
предоставлении абоненту услуг, т.е. в адресной доставке сообщений по
радиоканалу в условиях мобильности абонентов. Инструментом для доставки
сообщений является канал передачи данных (КПД). В свою очередь, канал передачи
данных использует физическое соединение, организуемое в среде передачи.
1.2. Обоснование предполагаемой архитектуры
сети в виде пояснения схемы взаимодействия "пользователь
- радиосеть
– другой
пользователь",
выделение ключевых звеньев доставки
сообщений.
Пояснение характера двунаправленного
информационного потока сообщений пользователя. Формулирование цели
и задач расчета.
В соответствии
с моим техническим заданием, топология радиосети будет *точка-точка*, это
подразумевает, что в нашей радиосети
будет два терминала, которые будут обладать мобильностью (в соответствии с ТЗ).
Промежуточным
звеном между пользователем и терминалом, для обеспечения их взаимодействия
будет переносной персональный компьютер (ППК) на который будет установлена
специальная операционная система (ОС).
Для обеспечения
взаимодействия терминала(Т) с ППК будем использовать USB-интерфейс, а для взаимодействия
ППК с пользователем, будут использоваться периферийные устройства(ПУ).
Рассмотрим
схему взаимодействия: пользователь(П)-радиосеть-другой пользователь, на рисунке
1:
Рисунок 1. Общая концепция сети
Как было
сказано ранее, у каждого пользователя сети имеется свой терминал, соединение
между которыми устанавливается через радиоинтерфейс.
В
моём техническом задании сказано о том, что
инициатором сеанса связи может быть
любой узел, значит ни за одним из терминалов, не
будет стационарно закреплен статус мастер. Мастером сети будет являться тот
терминал, который первый отправил широковещательное сообщение другому терминалу
в целях установки синхронизации. Постоянное поддержание синхронизации
терминалов, не соответствует важному критерию, как энергосбережение, потому что
аппаратура, как на приемной, так и на передающей стороне, будет постоянно
отправлять и соответственно принимать сигнал синхронизации. Сигнал
синхронизации будет отправляться терминалом только тогда, когда требуется
установление связи, поэтому предложенный мной вариант синхронизации, будет
более уместен. В период, когда ни одним из терминалов не отправляется сигнал
синхронизации, они будут находиться в режиме сна. Наши терминалы будут периодически
просыпаться, для прослушивания канала, т.е. для того, чтобы понять, отправлял
ли сигнал терминал на другой стороне, если такой сигнал обнаружился, то
запускается процесс, направленный на организацию связи с последующей передачей
данных, если сигнал не был обнаружен, то терминал переходит в режим сна.
Синхронизация является неотъемлемой
частью для обеспечения передачи данных между пользователями.
Синхронизированные терминалы получают
доступ к выделенному каналу связи. Следующий шаг заключается в формировании
запроса терминала, осуществляющего передачу, терминалу, находящемуся на
приёмной стороне.
Т.е. первый терминал отправляет запрос
* разреши осуществить передачу* , на что, второй терминал отвечает *разрешаю
передачу или не разрешаю передачу*. В случае отрицательного ответа, первый
терминал осуществляет повторный запрос, если не удается получить положительного
ответа спустя 2 попытки, то пользователю выводится информация о невозможности
организовать передачу, и соответственно причина проблемы( например слабый
уровень соединения и т.д.)
В случае положительного ответа,
пользователь осуществляет передачу данных посредством своего ППК. Передача
данных будет осуществляться путём передачи пакетов, каждому из них будет
присвоено свой номер, делаем это для того, чтобы:
а) в случае искаженной передачи одного
или нескольких пакетов, принимающая сторона смогла сформировать запрос, с
просьбой осуществить повторную передачу этих пакетов.
б) расставить правильную
последовательность передающихся пакетов на принимающей стороне, т.к. пакеты могут
прийти не в прямой последовательности, согласно их отправке.
После успешного приёма, формируется
сообщение, сигнализирующее о том, что информация принята успешно, и данная информация выводится на экран пользователя.
Ввиду того, что наша сеть всегда будет
находиться рядом с другими сетями, казалось бы, есть риск принять *чужой*
сигнал. У наших терминалов есть свой ID, и в
базе данных будет записан как свой ID, так и ID второго
терминала. В составе BCCH
сообщения будет находиться ID передающего терминала, который будет
известен только двум терминалам, соответственно, принимая данное сообщение, терминал
проверяет данный ID с ID находящимся
в базе данных, если они совпадают , то устанавливается синхронизация и
выполняются все дальнейшие действия, описанные мною выше.
В соответствии с моим техническим
заданием, оба терминала обладают
мобильностью. Радиус зоны радиопокрытия 800м. Из чего следует, что, если
расстояние между терминала превысит заданную величину, связь между ними станет
невозможной, следовательно, нельзя допустить выход терминалов за пределы зоны
радиопокрытия. Предупредить проблему, я решил
следующим решением:
-к каждому ППК будет подсоединен с
помощью USB-интерфейса
модуль GPS-приёмника сопряженный с ППК, с помощью
ПО, который будет определять координаты местоположения пользователя. Каждый
терминал будет периодически друг другу передавать свои координаты, таким
образом, в каждом ППК будет происходить процесс расчёта расстояния между пользователя и таким
образом, будет решена потенциальная проблема выхода из зоны радиопокрытия
терминалов. Следовательно, на экране ППК
будет оперативно обновляться информация о расстоянии между терминалами,
и соответственно, между пользователями. При подходе к критическому расстоянию,
т.е. к 800 метрам, на экране будет выводиться сообщение, сигнализирующее об
опасности прерывания соединения. На рисунке 2 графически изображена реализация
определения координат терминалов:
Рисунок 2. Определение изменяющихся
координат терминалов
В целях экономии потребления
электроэнергии, также можно использовать модуль GPS-приемника следующим образом:
-т.к. на экранах ППК будет отображаться
расстояние между терминала, в зависимости, от расстояния между терминалами
можно будет регулировать мощность передатчика. В соответствии с моим
техническим задание мощность передатчика не должна превышать 0,5Вт. В
соответствии с этим, можно руководствоваться следующим принципом, чем ближе
терминалы находятся друг к другу, тем мощность
передатчика может быть уменьшена.
На рисунке 3 приведен пример GPS-приемника:
Рисунок
3. GPS-
приемник
Характер двунаправленного
информационного потока сообщений пользователя заключается в следующем:
-пользователь,
посредством своего терминала и ППК получает передаваемые ему данные со стороны
второго пользователя (текстовое сообщение, видеозапись и т.д.). Вместе с этим, может
передаваться
информация
непосредственно для терминала, т.е. служебные сообщения.
В
служебных сообщениях может содержаться, например, следующая информация: запрос о начале сеанса связи и
т.д. .
В соответствии с тем, что было написано
мною выше, можно сформулировать следующие цели:
- разработать план поведения терминалов
для организации соединения, и последующему обмену информацией
- разработать свой протокол передачи
сообщений в канальном уровне, а также проработать проблемы и вопросы передачи сигналов на физическом уровне.
1.3. Краткая характеристика интерфейса
пользователя.
Интерфейс пользователя – совокупность
средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с сетью.
Основные функции, выполняемые
интерфейсом пользователя в рамках моей работы:
1)вывод интересующей информации пользователя
на дисплей ППК.
2)обеспечение передачи данных по схеме:
пользователь1-ППК1-терминал1-радиоинтерфейс-терминал2-ППК2-пользователь2.
3)непосредственное
управление самим ППК и т.д.
Более
подробно интерфейс пользователя изображен на рисунке 4:
Рисунок 4.
Интерфейс пользователя
1)Вызов- позволяет обеспечить звонок
другому пользователю
2)Сообщение- позволяет обеспечить
отправку сообщения другому пользователю
3)Выдеовызов- позволяет обеспечить
видеозвонок другому пользователю
4)Управление Р – позволяет обеспечить
управление мощностью передатчика
5)Уровень сигнала – отражает уровень принимаемого сигнала
6)Карта - показывает расположение двух терминалов на
карте местности
Список используемой литературы:
1)Бакке
А.В. лекции по курсу: «Системы
и сети связи с подвижными объектами»