Тема курсовой работы:
«Радиосеть сбора данных»
Часть 1
Выполнил: студент группы
4110
Ложкин М.А.
Исходные
данные к проекту:
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.
1. 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.
Данная радиосеть обеспечивает сбор данных от
источников информации ( счетчики , датчики и т.п) в зонах частного поселения
граждан. Сбор информации осуществляется по способу опроса пользовательского
терминала точкой сбора данных (ТСД), размещенной на подвижном объекте.
Считывание информации производится по запросу точки сбора данных. Терминалы (Т)
находятся в состоянии энергосберегающего дежурного режима. ТСД обеспечивает
запуск терминала по средствам режима
специального сигнала.
Информационными источниками могут быть
счетчики электроэнергии, водоснабжения и газоснабжения, а также датчики
состояния безопасности: газоанализаторы, протечки воды, пожарная безопасность. Таким
образом, проектируемая сеть должна предоставлять услугу сбора и доставки информации
с управляемых объектов основному пользователю сети – ЦСИ.
Управляемыми объектами
данной сети является автоматизированный комплекс сбора информации и терминалы
совместно с датчиками сбора информации.
Основными характеристиками данных объектов являются: транспортное
средство, в котором размещается ТСД в виде компьютера с комплексом технических
и программных средств, для определения собственного местоположения, хранения
информации, передачи информации в ЦСИ. Алгоритм работы программного обеспечения
(ПО) каждого объекта радиосети должен содержать необходимый набор функций
управления и обеспечения конкретных технических средств.
ПО ТСД будет содержать
три базовых алгоритма работы с информацией:
- алгоритм взаимодействия с Т;
- алгоритм предварительной обработки данных,
полученных посредствам радиосети;
- алгоритм передачи информации в ЦСИ или ее хранение
на локальном носителе.
ПО Т 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.
1.2. Обоснование
предполагаемой архитектуры сети в виде пояснения схемы взаимодействия
"пользователь- радиосеть - объект управления", выделение ключевых
звеньев доставки сообщений. Пояснение характера двунаправленного информационного
потока сообщений пользователя. Формулирование цели и задач расчета.
Рисунок 1.Архетектура сети.
Пользователем данной
сети является ЦСИ, который предоставляет данные, собранные с терминалов 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
терминалы. 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 терминалов через ТСД к пользователю. Объектом
управления в расширенном виде являются ТСД на подвижном транспорте и терминалы.
Обмен данными между точкой сбора данных 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.
Схема
взаимодействия «Пользователь-радиосеть-объект управления».
Рассмотрим
данную систему, в виде нескольких уровней детализации.
На первом уровне происходит сбор информации
терминалами с датчиков информации, так как в данной курсовой работе требуется разработка
беспроводного решения передачи данных, то в терминалах и на точке сбора данных
должны быть применены радиомодули (РМ).
Рисунок 2. Первый уровень детализации.
На
втором уровне происходит обмен данными между ТСД и ЦСИ с использование специализированных
приложений по каналам передачи данных (ПД).
Рисунок 3. Второй уровень детализации.
На
финальном этапе детализации происходит доставка собранной информации по каналам
ПД к потребителям информации (первичными потребители являются организации,
предоставляющие энергоресурсы, вторичными пользователями являются абоненты
энерготоргующих организаций – владельцы частных домов и жильцы квартир, в квартирах
и домах которых располагаются терминалы).
Рисунок 4. Финальный
этап детализации.
Пояснение характера
двунаправленного информационного потока сообщений пользователя.
1.ТСД
излучает сигнал старта (сигнал старта включает в себя адрес Т). ТСД
определяет адрес опрашиваемого терминала по собственному пространственному
положению с использованием системы ГЛОНАС и базы данных об Т, которая может
обновляться оперативно по каналам связи с ЦСИ.
2.ТСД ожидает ответ терминала.
3.Терминал по сигналу старта переходит из дежурного
режима в рабочее состояние.
4. В рабочем состоянии, терминал передает собранную
информацию ТСД по алгоритму заранее заложенному, в контроллер терминала.
5. По окончании сеанса связи, происходит
подтверждение качества и целостности передачи данных от терминалов. 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.
Формулирование цели и
задач расчета.
Технические решения
должны обеспечивать заданные технические условия, предложенные в задании. Схема
расчета включает в себя следующие этапы:
·
Расчет информационного трафика в прямом
и обратном направлениях передачи: вид трафик, производительность и объем
сообщений, иные свойства трафика.
·
Расчет скорости передачи информации, т.е
с какой интенсивностью ведется обмен данными и требуемое время для сбора
информации с терминалов, находящихся в заданной зоне радиопокрытия.
·
Расчет скорости движется автомобиль, на
котором расположена точка сбора данных (ТСД).
1.3.
Краткая характеристика интерфейса пользователя.
Пользователь
данной сети - ЦСИ визуального интерфейса
не имеет. Интерфейсом этого пользователя приложение, установленное на сервере.
Интерфейсом
потребителя информации является приложение организации, где информацию,
собранную посредствам сети, используют специалисты данной организации.
Интерфейсом
абонента (вторичного пользователя) является личный кабинет в составе приложения
организации и может быть представлен в форме, например на рисунке 5.
Рисунок 5. Интерфейс пользователя (например: абонента ОАО «Газпром»).