В рамках данной статьи рассмотрены следующие пункты задания к курсовой работе:

 1.1 Интерпретация назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной темы. Пояснение предоставляемых сетью услуг пользователю; характеристика управляемых объектов.

1.2 Обоснование предполагаемой архитектуры сети в виде пояснения схемы взаимодействия "пользователь - радиосеть - другие пользователи", выделение ключевых звеньев доставки сообщений. Пояснение характера двунаправленного информационного потока сообщений пользователя. Формулирование цели и задач расчета

1.3 Краткая характеристика интерфейса пользователя

 1.1 Интерпретация назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной темы. Пояснение предоставляемых сетью услуг пользователю; характеристика управляемых объектов.

Рассмотрим конкретный пример, на территории склада необходимо развернуть радиотелефонную сеть связи. Перед разработчиком стоит задача объединить в единую инфраструктуру максимум 70 сотрудников склада. Задачами сети являются передача голосового трафика и передача данных между абонентами этой сети.

Способы реализации поставленной перед разработчиком задачи 

Объединение сотрудников посредством мобильной связи сотовых операторов сможет решить поставленную задачу, но в условиях большого числа сотрудников склада такой подход потребует значительных денежных затрат на абонентское обслуживание. Выходом в данной ситуации может стать независимая радиотелефонная локальная система связи.

Преимуществом такой системы будет:

·        Легкость развертывания и низкая стоимость оборудования: предполагает наличие N беспроводных терминалов, базовой станции и программно-аппаратной АТС реализуемой на ПК

·        Возможность изменения количества абонентов в сети: редактирование абонентского списка в настройках сервера

·        Хорошее качество речевого сигнала и минимальные затраты канального ресурса: применение кодеков, обеспечивающих хорошее качество звука и потребность в каналах с относительно небольшой   пропускной способностью.

·        Экономическая эффективность и практичность: развертывание собственной радиотелефонной системы позволяет сэкономить денежные ресурсы на абонентском обслуживании, также создание собственной сети позволяет достичь независимую работу создаваемой системы от внешних факторов, а именно сбой в работе оборудования оператора и.т.п.

Таким образом, схема взаимодействия функциональных узлов сети будет следующей, рис 1:


Рис. 1 Взаимодействие функциональных узлов сети

    Задачи, которые будет выполнять сеть:

1)    Идентификация абонентов сети

2)    Оперативное отслеживание статуса каждого абонента

3)    Обеспечение радиотелефонных услуг с вероятностью отказа в обслуживании не больше заданной

4)    Передача коротких текстовых сообщений между абонентами

    К дополнительным задачам разрабатываемой сети можно отнести:

·        Идентификация и отображение вызывающего номера.

·        Ожидание вызова. При занятой абонентской станции (АС) абонент получает извещение о поступившем вызове и может ответить на него, отказаться от приема вызова или проигнорировать его поступление

·        Сохранение вызова. Абонент может прервать проводимый сеанс связи, ответив на другой вызов, а затем вернуться к продолжению прерванного разговора

1.2 Обоснование предполагаемой архитектуры сети в виде пояснения схемы взаимодействия "пользователь - радиосеть - другие пользователи", выделение ключевых звеньев доставки сообщений. Пояснение характера двунаправленного информационного потока сообщений пользователя. Формулирование цели и задач расчета

    Рассмотрим проектируемую систему в виде нескольких уровней детализации.

    Сеть предоставляет услуги радиотелефонии. Между абонентами происходит обмен речевой и текстовой информации, взаимодействие пользователей на данном этапе можно изобразить следующим образом, рис 2:


                                                        Рис.2 Первый уровень детализации

    При построении следующего уровня детализации возникает вопрос: «Как именно происходит взаимодействие пользователей?»

    Абонент посылает серверу телефонии(АТС) запрос на соединение с другим пользователем. АТС с помощью доступных ей ресурсов определяет доступность абонента и возвращает в обратном направлении ответ станции в виде длинных повторяющихся гудков в случае успешного соединения или прерывистых коротких гудков в случае недоступности терминала, рис 3:


                                                    Рис. 3 Второй уровень детализации

    Переходим к следующему – третьему уровню детализации, предусматривающему наличие различных служб и интерфейсов. На данном этапе появляется звено – базовая станция, предоставляющий терминалам беспроводные каналы связи. 

                            Каким образом базовой станцией будут выделятся каналы связи терминалам?

    Стратегия выделения физических каналов базовой станцией будет осуществляться по методу DAMA, то есть по требованию.

    В разрабатываемой радиотелефонной системе предусматривается наличие N дуплексных каналов, один из которых резервируется под канал управления (КУ), который выполняет задачи: широковещательной несущей(BCCH), канал случайного доступа(RACH), канал вызова(PCH).

                            Оценим необходимое количество каналов для разрабатываемой системы.

    Для подсчета будем использовать модель Эрланга B, предусматривающую отказы в обслуживании. Допускаем трафик от одного абонента A1=0.1 Эрл и получим общий трафик системы А=0.1 Эрл * 70 абонентов = 7 Эрл. Согласно заданию, вероятность отказа в обслуживании Pбл=5%. Применяя вышеперечисленные исходные данные получим число каналов N=11. К этому числу каналов необходимо прибавить еще один – канал управления. В итоге для функционирования сети с заданной вероятностью блокировки вызова потребуется 12 каналов связи.

                                        Оценим пропускную способность каналов связи.

    Как известно, несжатый речевой поток имеет скорость 64 кбит/с, уместно использовать специальные кодеки. В проектируемой сети для передачи речи будет использован кодек G.723.1. Его отличительными особенностями являются:

1)    Значительная поддержка различными устройствами IP-телефонии

2)    Сжимает речевой поток до 6.4 кбит/с в одном направлении

Следовательно, пропускную способность каналов связи можно считать приблизительно 6.4 кбит/с в одном направлении

    Стоит сказать, что для передачи коротких текстовых сообщений длинной 140 бит, содержащих латинские буквы и цифры или для передачи сообщений, содержащих 70 знаков кириллицы и цифр будет достаточно заданной пропускной способности. 

    Таким образом, на данном этапе детализации взаимодействие терминалов будет проходить следующим образом, рис. 4: абонент посредством интерфейса взаимодействует с терминалом; при помощи служб устанавливается соединение между БС, терминалами и АТС. Но перед началом сеанса связи АТС с помощью блока домашней сети проверяет доступность вызываемого абонента и его готовность к соединению. В процессе сеанса связи АТС обрабатывает потоки в виде IP-пакетов, коммутирует их и перенаправляет их обратно БС, которая с помощью установленного сценария осуществляет соединение между терминалами.

    В случае передачи коротких сообщений вне зависимости от статуса терминала-получателя, сообщение попадает в информационное хранилище, если он в сети, то мгновенно получает сообщение; если не активен, то получит сообщение как только появится в сети.


                                                                                        Рис. 4 Третий уровень детализации

    На четвертом этапе детализации организуется сеть радиодоступа, рис 5:


                                                                            Рис. 5 Четвертый уровень детализации

    Взаимодействие терминалов и базовой станции осуществляется беспроводным способом с помощью радиотерминалов, взаимодействующих с собственными приложениями и службами. Базовая станция соединена с АТС при помощи сети Internet, с целью обеспечения большей зоны радиопокрытия располагаться базовая станция может, например, на улице, а доступ БС к глобальной сети осуществляется с помощью интерфейса Ethernet, АТС подключается к Internet точно таким же образом.

    Автоматическая телефонная станция в рассматриваемой сети – это персональный компьютер на операционной системе LINUX с предустановленным ПО. В качестве программной АТС используется приложение Asterisk, обладающее следующими преимуществами перед конкурентами:

1) Бесплатное программное обеспечение

2) Возможность гибкой настройки

3) Поддержка различных протоколов передачи данных

4) Поддержка многих аудио и видео кодеков

    В соответствии с изложенным выше материалом можно выделить следующие цели и задачи:

·        Описание стратегий поведения терминалов и выделенных узлов радиосети

·        Разработка протокола передачи сообщений канального уровня

·        Рассмотреть и решить проблемы, связанные с передачей сигналов на физическом уровне

·        Обоснованный выбор мер по защите от многолучевости, искажений и помех в канале связи

·        Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения

1.3 Краткая характеристика интерфейса пользователя

    Стоит вспомнить, что интерфейс пользователя – это совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с устройством. Отметим также, что в рамках создаваемой сети абонентский терминал по своему виду и функционалу будет очень похож на мобильный телефон с сенсорным экраном. На рис. 6 изображен терминал с элементами управления.

            Рис. 6 Терминал пользователя

    Отметим, что пользователю доступен абонентский список и с любым из них он может осуществить сеанс связи. На устройство приходят уведомления о пропущенных звонках и о новых смс-сообщениях. Также абонент может отправить участнику сети короткое текстовое сообщение. На главном экране доступна информация о состоянии радиоканала в данный момент и об уровне заряда на устройстве. 

Список использованной литературы:

            1. Бакке А.В. лекции по курсу: "Системы и сети связи с подвижными объектами".

            2. https://voxlink.ru/kb/asterisk-configuration/sravnenie-kodekov-telefonii/