В рамках данной статьи рассмотрены
следующие пункты задания к курсовой работе:
2. Расчетная часть: проектирование
радиосети.
2.1. Проработка функционального состава сетевого терминала (выделенного узла сети),
отражающего
выполнение возлагаемых на объект задач.
2.2. Пояснение концепции решения следующей задачи:
- организация радиосети, идентификация
сетевых объектов
с
использованием ключевых звеньев доставки сообщений,
пояснение функций
каждого звена.
2.3. Характеристика информационного трафика в прямом и обратном
направлениях передачи: вид трафика, производительность и предполагаемый
объем сообщений, иные предполагаемые свойства трафика.
2.4. Обоснование иерархической модели сети -
как транспортной сети
доставки информационных и служебных сообщений. Выделение ключевых слоев модели (не менее трех),
пояснение назначения
протоколов обмена всех уровнях модели. Выделение радиоинтерфейса и
формулирование задач по передаче/приему сообщений службами различных уровней.
2.5. Стратегии поведения терминалов и выделенных узлов в радиосети. Анализ сценария взаимодействия сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов) в рамках оказания услуг на прикладном (верхнем) уровне модели; задачи служб и характеристика сообщений прикладного уровня. Пояснение сеанса соединения, характеристика этапов "жизненного цикла" сеанса. Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач, выполняемых в этих состояниях.
2.6.
Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения. Построение диаграмм
состояний сетевых объектов, отражающих основные элементы разрабатываемого
сценария.
2.7.
Разработка протокола передачи сообщений канального уровня (L2).
2.7.1. Задачи служб канального уровня, характеристика видов сообщений: адресные/широковещательные, уведомительные или требующие обязательного ответа, служебное/информационное и т.п. Обоснование гарантированной/негарантированной доставки указанных видов служебных и информационных сообщений. Способы оценки целостности принимаемых сообщений.
2.7.2.
Обоснование способа реализации физических каналов связи. Формулирование
требований к алгоритму множественного доступа к физическим каналам связи,
обоснование предполагаемой структуры канального ресурса (на основании
п.2.2-2.6), реализующего двустороннего обмена сообщениями. Анализ предлагаемого
алгоритма множественного доступа на предмет возникновения коллизий и пояснение
решения по их устранению.
2.7.3.
Выделение типов и характеристика логических каналов (ЛКС) L2 уровня. Построение временной диаграммы, отражающей
двустороннюю доставку всех видов сообщений L2 уровня: пояснение очередности и
интенсивности передачи сообщений различных ЛКС (с учетом п.2.3). Проработка
шкалы времени диаграммы обмена сообщениями.
2.7.4.
Пояснение назначения и размерности полей сообщений канального уровня.
2.7.5.
Расчет пропускной способности ЛКС в обоих направлениях. Сведение основных
свойств ЛКС в таблицу.
Часть
2: Расчетная часть. Проектирование радиосети.
2.1. Проработка функционального состава
сетевого терминала (выделенного узла сети), отражающего выполнение возлагаемых
на объект задач.
Проектируемая мной радиосеть состоит из
двух терминалов. Рассмотрим состав нашего сетевого терминала и задачи,
возлагаемые на терминал:
1)Наиболее важную задачу, которую
должен выполнять терминал - это передача, соответственно, прием радиосигналов второму терминалу (от второго
терминала). Передача должна осуществляться с требуемой скоростью. Пользователям
сети будет предоставлена возможность производить обмен информации представленной
в виде:
-аудио, видео, текстовых данных и
многое другое, в режиме реального времени.
Скорость, необходимая для передачи всех
видов данных, конкретно описана в пункте 1.1.
2)После того, как задача
передачи/приема решена, перейдём к следующей задаче, стоящей перед терминалами.
Т.к. при передаче на радиосигнал будет
действовать различные факторы, приводящие к искажению сигнала на приеме,
необходимо обеспечить помехозащищенность нашего сигнала, иными словами,
уменьшить степень искажения сигнала при распространении через среду передачи.
Также стоит отметить, для каждого вида
данных, которые мы будем передавать, будет определяться строго индивидуально
вероятность ошибки на бит. Принцип определения данного параметра для различных
видов данных, также описан в пункте 1.1.
3)Синхронизация является важным этапом
в процессе передачи/приема данных. 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 пассивном режиме.
Данный режим подразумевает что наши терминалы будут периодически просыпаться(т.е.
заранее определен период пробуждения), для прослушивания канала, т.е. для того,
чтобы понять, отправлял ли сигнал терминал на другой стороне, если такой сигнал
обнаружился, то терминал переходит в активный режим, т.е. запускается процесс, направленный
на организацию связи с последующей передачей данных, если сигнал не был
обнаружен, то терминал остается в пассивном режиме.
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.
4)Формирование запросов - это следующая
задача, которую должен выполнять терминал. Виды формирующихся запросов можно
разделить на две группы:
4.1)Первый терминал отправляет запрос *
разреши осуществить передачу* , на что, второй терминал отвечает *разрешаю передачу
или не разрешаю передачу*. (Более подробно об этом будет рассказано в пункте
2.5)
4.2) Необходимо иметь возможность
приемной стороне, формировать и отправлять запрос с просьбой осуществить повторную
передачу непринятых пакетов, или уведомление о принятом сообщении.( Более
подробно об этом будет рассказано в пункте 2.5)
5)Снижение
энергопотребления.
Как было
сказано в пункте 3, основной режим в котором будут находиться терминалы - это
пассивный режим, в этом режиме будет наименьшее потребление энергии в сравнении
с активным режимом.
6)Задача
обеспечения корректного взаимодействия с устройством пользователя, в нашем
случае это ППК.
7)Проведение
радиоизмерений.
Проведение радиоизмерения осуществляется каждым терминалом, для анализа качества канала связи. Выполнение данной задачи занимает важное место в процессе выбора пути развития сценария, текущего соединения. В результате выполнения данной задачи, полученные сведения подвергаются анализу информационной подсистемой терминала. В конечном итоге, после анализа, в зависимости от полученных результатов, выбирается такой профиль передачи, который способен обеспечить передачу данных с наименьшими ошибками, т.е. обеспечить передачу данных с наименьшими потерями.
Изобразим
функциональную схему данного устройства (рисунок 1):
Рисунок 1 Функциональный состав
терминала.
Функциональная схема терминала будет состоять, условно говоря из :
1)Модулей, в которых будут происходить преобразования сигнала относящихся к
уровню L1(2-й модуль) или L2(1-й модуль).
2)Модуля управления сеансами.
3)Модуль информационной системы.
4)Модуль USB.
Рассмотрим подробнее каждый модуль, обеспечивающий работу терминала.
Рассмотрим ситуацию, в которой пользователю, работающему с данным ППК
представленным на рисунке 1, необходимо передать информацию другому
пользователя, в рамках нашей радиосети.
С модуля USB поступает поток информации, необходимой передать в виде потока битов. В
1-ом модуле происходит первый этап обработки нашего потока, а именно:
-фрагментация
Также здесь будет выполняться функция обеспечения целостности.
Во 2-ом модуле происходит второй этап обработки:
-помехоустойчивое кодирование
-модуляция
-синхронизация
Модуль управления, обеспечивает процесс управления модулем 1 и модулем 2.
Информационная система взаимодействует с L2 уровнем, т.е. с модулем 1, поставляя ему служебные
пакеты, взаимодействует с L1 уровнем, например, увеличение/уменьшение мощности, а также, выдает,
сохраненную в памяти преамбулу.
2.2.Пояснение концепции решения следующей задачи:
-организация радиосети, идентификация сетевых объектов с использованием ключевых звеньев доставки сообщений, пояснение функций каждого звена. Обоснование требуемой архитектуры радиосети.
Пояснение концепции решения указанной выше задачи и обоснование требуемой архитектуры радиосети были подробно мной рассмотрены в пункте1.1.-пункте1.2., а также, частично, об этом было сказано в пункте 2.1.
2.3. Характеристика информационного
трафика в прямом и обратном направлениях передачи: вид трафика,
производительность и предполагаемый объем сообщений, иные предполагаемые
свойства трафика.
Согласно работе моей системы связи,
необходимо будет организовать один аудиоканал, потому что, обмен будет
происходить строго между двумя пользователями. При передаче речи, достаточно
будет использовать скорость передачи 64 кбит/с, а с учетом сжатия речи без
потерь, отведем полосу пропускания для аудиоканала ≈ 16кбит/с.
При передаче видеопотока, также
необходимо организовать один видеоканал. Проведем расчет, направленный на поиск
необходимой пропускной способности канала при передаче видео с различным
разрешением и кодеком:
Рисунок 2. Анализ влияния
разрешения на требуемую пропускную
способность.
Т.о.
отведем на передачу видеопотока канал связи с полосой пропускания
≈ 3Мбит/с. (MPEG 4 с разрешением 640х480). При передаче текстовых файлов будем использовать канал связи с полосой пропускания ( 0………16Мбит/с), т.е. если два вышеописанных канала связи используются, то под эту услугу выделяется оставшаяся часть пропускной способности, а если два этих канала не используются, то под данную услугу выделяется вся пропускная способность.
Для
разных протоколов передачи данных, т.е. для передачи протоколов передачи данных
будут требоваться свои каналы передачи данных на втором уровне с очень высоким
качеством защиты, для аудиоканала или видеоканала такой защищенности не
потребуется.
Потому
что если возникает ошибка, то мы все равно можем передать этот пакет, пусть
отображаться он будет с артефактами, смысл передаваемой информации не
изменится.
Но
если возникла ошибка при передаче данных, то потеря одного бита чревата потерей
всего, например если в процессе передачи
архива rar
или zip произошла потеря, то
они могут быть уже не читаемы.
Для аудио можно пренебречь частью ошибками, т.к., например, будет прием в шумах, но смысл передаваемой информации от этого не потеряется. По линии передачи данных возможно применение АRQ (т.е. автоматический повтор ранее переданного сообщения), а для линий аудио и видео передачи применение АRQ неуместно. Иными словами, по всем этим каналам будет применена разная стратегия защиты передаваемой информации.
2.4. Обоснование иерархической модели
сети - как транспортной сети доставки информационных и служебных сообщений.
Выделение ключевых слоев модели (не менее трех), пояснение назначения
протоколов обмена на всех уровнях модели. Выделение радиоинтерфейса и
формулирование задач по передаче/приему сообщений службами различных уровней.
Рисунок 3 Иерархическая модель сети.
Имеется оконечное оборудование пользователя,
в рамках моей курсовой работы, оно представляет собой ППК. Внутри которого, существует
приложение, в рамках операционной системы. Непосредственно с приложением
взаимодействует пользователь. Приложение связано с терминалом через
определенный интерфейс.
-Уровень L4, т.е. транспортное
соединение, данный уровень будет формировать трафик. Транспортный уровень формирует запросы к L3 уровню: подготовить
соединение с определенной скоростью. Если требуется передача нескольких видов
данных одновременно, то в таком случае, транспортный уровень формирует и
отправляет команду L3
уровню, о том, что необходимо организовать одновременно 2-3 сеанса связи, т.е.
для речи, для данных, для видео, и каждому соединению будет присвоен свой сеанс
связи. Соответственно, под каждым сеансом будет подразумеваться отдельный вид
трафика. Подводя итог, можно сказать, транспортный уровень диктует условия
работы и L3
и L2 уровню. На транспортном уровне мы получаем несколько служб:
-служба управления соединениями
-служба управления передачи аудиоданных
-служба управления передачи видеоданных
-служба управления передачи текстовых
данных
Транспортный уровень в данной модели
выполняет следующие функции:
1)Задает характеристики сессии, а
именно, какие данные будут передаваться, видео, аудио, текст.
2)Именно на этом уровне происходит
фрагментация пакетов, которые в последующем перемещаются на канальный уровень.
-Соответствующие сценарии
взаимодействия запускаются на L3 уровне, под воздействием команд
приходящих с L4.
Иными словами, на данном уровне характеризуется сценарий взаимодействия, т.е.
определяется фаза, а именно:
1)фаза 1 (видеоданные)
2)фаза 2 (аудиоданные)
3)фаза 3 (текстовые данные)
-Канальный уровень L2,другими
словами, уровень канала передачи данных (КПД), данный уровень предназначен для
безошибочной доставки пакетов канального уровня. Управлением данного уровня,
занимается L3
уровень, т.е. уровень сценария взаимодействия, и приложение предоставляет
трафик на L2
уровень. На этом уровне будет некий диспетчер, который будет делегировать
физические каналы под ту или иную потребность, а сам состав физических каналов,
будет рассмотрен позднее.
На данном этапе, согласно моей
концепции, будет присутствовать служба ARQ. Если актуален для
текущей сессии текстовый формат, т.е.
профиль №3, то будет задействована служба ARQ.
В случае осуществления передачи
видеоданных или аудиоданных, служба ARQ временно выключается, потому что, как
говорилось раньше, применение данной службы в случае передачи данных данного
формата не представляется уместным.
Также на данном уровне осуществляется
проверка целостности.
Также здесь же будет работать служба,
направленная на автоматическое регулирование мощности передатчика. Помимо этого
здесь происходит осуществление смены профиля передачи, который способен
обеспечить передачу данных с наименьшими ошибками, т.е. обеспечить передачу
данных с наименьшими потерями.
-Физический уровень L1, на данном уровне оперирует служба, в соответствии с которой, осуществляется помехоустойчивое кодирование/декодирование, перемежение/деперемежение, а также, синхронизация.
2.5. Стратегии поведения терминалов и выделенных узлов в радиосети. Анализ сценария взаимодействия сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов) в рамках оказания услуг на прикладном (верхнем) уровне модели; задачи служб и характеристика сообщений прикладного уровня. Пояснение сеанса соединения, характеристика этапов "жизненного цикла" сеанса. Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач, выполняемых в этих состояниях.
Приведем предполагаемую стратегию поведения терминалов в проектируемой радиосети. Представим, что в нашей радиосети у одного из терминалов имеются данные, которые необходимо передать другому терминалу. Мастером сети будет являться тот терминал, который является инициатором соединения.
Первый терминал прослушивает канал, в
случае отсутствия сигнала от второго терминала, отправляет запрос * разреши
осуществить передачу* , на что, второй терминал отвечает *разрешаю передачу или
не разрешаю передачу*, либо ответа вообще не последовало. В случае
отрицательного ответа или вообще отсутствия 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(в случае
передачи текстовых данных).
При передаче, некоторое количество
пакетов, содержащих в себе часть передаваемой информации, могут быть искажены,
соответственно будет невозможно распознать информацию, передаваемую в этом
пакете. В данном случае необходимо иметь возможность приемной стороне,
формировать и отправлять запрос с просьбой осуществить повторную передачу этих
пакетов. Терминал на приемной стороне, будет отправлять отчет о принятых/непринятых
пакетах. Номера пакетам присваиваются для того, чтобы:
-решить проблему, рассмотренную выше
-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.
Затем передающий терминал формирует запрос второму терминалу * последует ли
встречная передача данных?*, если ответ на этот запрос положительный, второй
терминал начинает процесс передачи данных,
если ответ отрицательный, то в данном случае процесс передачи будет
считаться оконченным. Реализация охарактеризованного
алгоритма будет производиться с помощью временного разделения канала. Построим диаграмму сценария
взаимодействия сетевых объектов при передаче текстовых данных (рисунок 4)
Рисунок 4 Диаграмма сценария взаимодействия сетевых
терминалов при передаче текстовых данных
1)Прослушивание канала, в случае
незанятости отправить широковещательное сообщение второму терминалу,
сформировать запрос о разрешении передачи данных, с меткой о том, что первый
терминал будет являться мастером сети.
2)Ответ от второго терминала *Готов к
обмену*.
3)Процесс передачи данных.
4)Уведомление со стороны второго
терминала, о правильно принятых всех пакетах, переданных в данный момент
времени.
5)Продолжение процесса передачи
пакетов.
6)При окончании передачи этих пакетов,
второй терминал формирует запрос * Повтори передачу некоторых пакетов*.
7)Повторная передача запрашиваемых
пакетов.
8) Уведомление со стороны второго
терминала, о правильно принятых всех пакетах
9)Уведомление о завершении процесса
передачи, и запрос *Есть ли что передать в ответ?*
10)Ответ на запрос *Да,есть*.
11)Следует ответ первого терминала
*Готов к приему*
12)Начинается цикл передачи данных
Т2-Т1.
13)Данный обмен будет продолжаться до тех пор, пока не будут
переданы все необходимые данные.
14)Конец сеанса связи будет таким же,
как описано в сценарии взаимодействия терминалов при передаче видеоданных
(см.ниже).
Таким образом,
будет осуществляться сценарий взаимодействия сетевых терминалов при передаче
текстовых данных.
Построим диаграмму сценария
взаимодействия сетевых объектов при передаче видеоданных (рисунок 5).
Рисунок 5 Диаграмма сценария взаимодействия сетевых
терминалов при передаче видеоданных
1)Прослушивание канала, в случае
незанятости отправить широковещательное сообщение второму терминалу,
сформировать запрос о разрешении передачи данных, с меткой о том, что первый
терминал будет являться мастером сети.
2)Ответ от второго терминала *Готов к
обмену*.
3)Терминал 1 начинает отправку видео пакетов.
4)После того как первый терминал передал несколько пакетов, второй терминал
отправляет информацию первому терминалу, следующего вида:
-уменьшить/увеличить мощность
передатчика, смени профиль передачи
(если есть на то причина) и т.д.
5)Первый терминал продолжает передачу
остальных пакетов, и данный цикл повторяется, до момента, когда будет передан
последний пакет.
6)Повторение пункта 4
7)Первый терминал уведомляет второго, о
конце передачи, попутно спрашивая, о том, есть ли информация, предназначенная
для передачи в его сторону.
8)Второй терминал отвечает *да, для
тебя есть информация, разреши начать передачу?*
9)Первый
терминал отвечает положительно на запрос
второго терминала.
10)Организуется
цикл передачи данных, как и в пунктах 3-7.
11)Повторение
пункта 4.
12)Повторение
пункта 10.
13)Второй
терминал уведомляет первого, о конце передаче всех данных, предназначенных для
передачи, имеющихся на данный момент, и
отправляет запрос на обратную передачу.
14)Первый
терминал отправляет отрицательный ответ на обратную передачу, и отправляет
команду о погружении в пассивный режим.
15)Второй терминал
присылает сигнал, о том, что принял данную команду и переходит в пассивный
режим.
16)Первый терминал
переходит в пассивный режим.
Таким образом,
будет осуществляться сценарий взаимодействия сетевых терминалов при передаче
видеоданных.
Выделение активного и пассивного состояния сетевых объектов охарактеризовано в пункте 2.1.
2.6.Анализ возможных решений по
обеспечению энергосбережения. Построение диаграмм состояний сетевых объектов,
отражающих основные элементы разрабатываемого
сценария.
Решения по обеспечению минимизации энергопотребления:
1)Снижение энергопотребления будет реализовываться путем применения определенного алгоритма установления синхронизации между терминалами (более подробно об этом рассказано в пункте 2.1, подпункт №3).
2) Основной режим, в котором будут находиться терминалы - это пассивный
режим, в этом режиме будет наименьшее потребление энергии в сравнении с
активным режимом.
3) Отталкиваясь от уровня принимаемого сигнала будет автоматически регулироваться мощность излучения передатчика.(см.п 1.2.)
При построении диаграмм состояний
сетевых объектов, смоделируем несколько возможных ситуаций возможного
взаимодействия терминалов:
- представим следующее, имеется терминал, у которого нет информации, которую необходимо передать второму терминалу в данный момент. Данную ситуацию назовем, например, модель А.
Иными словами, рассматриваемый
терминал в пассивном режиме, и с определенной периодичностью, будет
пробуждаться с целью прослушивания канала на наличие широковещательного
сообщения отправленного от второго терминала(см.п 1.2.).
Далее приведу диаграмму состояния
нашего терминала, а далее будут приведены комментарии, наиболее подробно
поясняющие данную диаграмму.(Рисунок 6)
Рисунок
6 Диаграмма состояния терминала ( модель А).
*j*Для
обеспечения выполнения функций
возложенных на терминал, необходимо чтобы он был включен.
*k*Основное
состояние, в котором будут находиться наши терминалы – это пассивный режим,
данный режим подразумевает следующее:
-при
отсутствии информации, которую нужно терминалам передавать, они будут
*просыпаться* с определенной периодичностью, для поиска широковещательного
сообщения от второго терминала*l*,
в случае, когда данное сообщение не будет найдено, они будут продолжать
находиться в пассивном режиме*n*.
В данной рассмотренной диаграмме, у терминала нет информации для передачи, и он проверят канал на наличие широковещательного сообщения. При проверке было обнаружено данное сообщение *m*. Соответственно, терминал переходит в активный режим, т.е. запускается процесс, направленный на организацию связи с последующим приёмом данных. Стоит отметить процесс установления синхронизации. Синхронизация будет осуществляться в момент, когда наш терминал принял широковещательное сообщение от второго терминала, т.е. от мастера сети.
Как
было сказано ранее, (а если точнее в пункте 1.2. моей КР), мастером сети будет
являться тот, кто первый отправил широковещательное сообщение, направленное на
осуществление дальнейшей передачи. Т.е. подводя итог данного этапа диаграммы,
можно выделить несколько моментов:
1)На
данном этапе осуществляется синхронизация терминалов
2)На
данном этапе определяется статус терминалов: *мастер-ведомый*.
После
того, как был осуществлен приём широковещательного сообщения, ведомый терминал
отправляет мастеру сети сообщение типа *Готов к приёму, начинай процесс
передачи*p.
Допустим,
мастер передает текстовую информациюq,
в этом случае, как было сказано немного ранее, информация передается по пакетам, все эти пакеты пронумерованы, в
соответствии с их передачей. Затем следует передача сообщения от ведомого
терминала, в которой находится информация:
1)*повтори
передачу некоторых пакетов и соответственно, номер пакетов*, т.е. в данном
случае будет себя четко проявлять служба ARQ. Данная информация
будет передаваться только в случае реальной надобности.
2)*успешно
приняты все пакеты, продолжай процесс передачи*.
Таким образом, будет осуществляться процесс передачи информации. После того, как мастер передал последнюю группу пакетов, мастер отправляет запрос ведомому терминалу, типа *Передача окончена, есть ли у тебя информация, требующая обратной передачи?*. Тем самым, ведомый терминал может оправить сообщениеr, содержащую в себе информацию двух типов:
1)*Для
обратной передачи, информации нет*
2)*Есть
информация, необходимая для обратной передачи, разреши начать передачу?*
В
первом случае, мастер отправляет уведомление ведомому терминалу типа *Завершение сеанса связи, переходи в
пассивный режим*.
Во втором случае, организуется аналогичный процесс передачи данных, рассмотренный выше.s После того как ведомый завершил передачу, и у мастера нет данных для передачи, мастер отправляет уведомление ведомому терминалу типа *Завершение сеанса связи, переходи в пассивный режим*. Ведомый терминал аналогично отправляет уведомление типа *Понял, перехожу в пассивный режим*. Таким образом мы рассмотрели диаграмму состояний терминалов в ситуации под названием *модель А*.
Следующая
ситуация возможного взаимодействия терминалов:
- представим следующее, имеется терминал, у которого есть информация, которую необходимо передать второму терминалу в данный момент. Данную ситуацию назовем, например, модель Б.
Иными словами, рассматриваемый
терминал изначально находится в пассивном режиме, и ему поступает задача,
передать определенную информацию.
Далее приведу диаграмму состояния
нашего терминала, а далее будут приведены комментарии, наиболее подробно
поясняющие данную диаграмму.(Рисунок 7).
Рисунок
7. Диаграмма состояния терминала ( модель Б).
jДля
обеспечения выполнения функций
возложенных на терминал, необходимо чтобы он был включен.
kОсновное
состояние, в котором будут находиться наши терминалы – это пассивный режим,
данный режим подразумевает следующее:
-при
отсутствии информации, которую нужно терминалам передавать, они будут
*просыпаться* с определенной периодичностью (начало каждого кадра), для поиска
широковещательного сообщения от второго терминала l.
Для
данного случая: терминалу необходимо передать информацию, он начинает
прослушивать канал на наличие широковещательного сообщения, если данное
сообщение найдено, m
то (см. схему последовательности выполнения операций терминалов( рисунок
6)). Если наш терминал не обнаружил
широковещательного сообщения n,
то он осуществляет процесс передачи
этого сообщения лично, тем самым, на этом этапе осуществляет переход от
пассивного режима в активный режим.o
Возможна
ситуация, когда переданное сообщение не смог принят второй терминал (о чем
свидетельствует отсутствие ответа на это сообщение). В данном случае, наш
терминал осуществляет повторную передачу сообщения, но предварительно,
прослушав еще раз канал на наличие широковещательного сообщения от второго
терминала.
Послав
данное сообщение, от второго терминала приходит уведомление о готовности к
приему p. Не следует
забывать, что именно на этапе приема
широковещательного сообщения устанавливается синхронизация между терминалами. С
этого момента наш терминал стал мастером сети , а второй терминал ведомым.
После
получения разрешения на передачу от ведомого терминала, мастер начинает процесс
непосредственной передачи информации, как было рассмотрено выше, т.е. по пакетам q.
Также
здесь будет выполнять свои функции служба ARQ (о данном этапе,
подробно написано в модели А). После окончания передачи, мастер формирует
сообщение ведомому терминалу * Передача окончена*, есть ли у тебя информация,
требующая обратной передачи?*.
В
случае отказа, оба терминала переходят в пассивный режим
2.7. Разработка протокола передачи сообщений канального
уровня (L2).
2.7.1. Задачи служб канального уровня, характеристика видов сообщений: адресные/широковещательные, уведомительные или требующие обязательного ответа, служебное, информационное и т.п. Обоснование гарантированной/негарантированной доставки указанных видов служебных и информационных сообщений. Способы оценки целостности принимаемых сообщений.
В
соответствии с моей курсовой работой, канальный уровень предназначен для диспетчеризации, т.е.
выбора определенного количества физических каналов под конкретную услугу.
Также, данный уровень предназначен для проверки обеспечения заданного качества
услуги, т.е. служба ARQ. Данная служба актуальна для сессии,
в процессе которой передается текстовый формат, т.е. профиль №3. В случае осуществления передачи
видеоданных или аудиоданных, служба ARQ временно
выключается, потому что, применение
данной службы в случае передачи данных данного формата не представляется
уместным. Необходимо отметить следующее:
-на канальном уровне вводится понятие CRC-код, с помощью
данной функции, будет определяться целостность передаваемых пакетов, также в
пакетах выделяются поля адреса, типа пакета, номер пакета( в случае передачи
текстовых данных.
В состав канального уровня будет входить служба, направленная на фрагментирование пакетов, поступающих с транспортного уровня, т.е. с приложения. Т.е. будет осуществляться фрагментация как на транспортном уровне, так и на канальном, разница будет заключаться в размерности фрагментирования, а именно, на канальном уровне будет осуществляться более мелкое фрагментирование, чем на транспортном (данная процедура фрагментирования будет рассмотрена далее, и соответственно, цель фрагментирования будет определена).
Характеристика видов
сообщения
1)Сообщение трафика.
Данный вид сообщений
относится к информационным сообщениям,
адресным, и в зависимости от вида передаваемого трафика подразделяются
на 2 группы:
-требующие ответа
целостности доставки
-не требующие ответа о
целостности доставки
К первой группе
относятся сообщения, в которых передается текстовый трафик.
Ко второй группе
относятся сообщения, которых передается видеотрафик и аудиотрафик.
Обоснование причины, по
которой определенный вид трафика относится к определенной группе, было
приведено ранее.
2)Широковещательные
сообщения.
В данной курсовой
работе, данные сообщения служат для организации
соединения между терминалами, и соответственно, для их синхронизации и
т.д. В случае, когда один из терминалов принял данное сообщение, немедленно
следует ответ, о готовности к ведению обмена информацией.
3)Служебные сообщения.
К данному роду сообщений можно отнести, следующий вид сообщений:
-сообщения-уведомления, которые посылают друг другу терминалы:
1)Целостность принятых
пакетов;
2)Уровень принимаемого
сигнала;
3)Запрос на обратную
передачу;
4)Решение о переходе в
пассивный режим;
Для всех рассмотренных сообщений, будь то
информационные, или служебные,
необходимо высокое качество доставки передаваемой информации, вследствие
чего, наибольшую вероятность ошибки на бит примем равную: Pb = 1*10-7 (в
соответствии с ТЗ).
В зависимости от вида передаваемого трафика, будет зависеть использование CRC-кода. Если передаются видео-аудиоданные, то использование CRC-кода не представляется целесообразным, а в случае передачи текстовых данных, будет использоваться проверка целостности принятого сообщения.
2.7.2.Обоснование
способа реализации физических каналов связи. Формулирование требований к
алгоритму множественного доступа к физическим каналам связи, обоснование
предполагаемой структуры канального ресурса (на основании п.2.2-2.6),
реализующего двустороннего обмена сообщениями. Анализ предлагаемого алгоритма
множественного доступа на предмет возникновения коллизий и пояснение решения по
их устранению.
В соответствии с моей курсовой работой, организуемая радиосеть состоит всего из двух терминалов, доступ к физической среде будет осуществляться по требованию. Как было сказано выше, передача данных будет осуществляться только тогда, когда есть информация, требующая передачи, т.е. в момент отсутствия данной информации, ни информационные, ни служебные сообщения передаваться не будут. Будет использоваться временное разделение каналов, это означает, что в отдельно взятый момент времени, только один из терминалов будет обладать полным доступом к физической среде. Так как, участниками сети являются два терминала, то о проблемах коллизий, не может идти речь.
2.7.3. Выделение типов и характеристика логических каналов (ЛКС) L2 уровня. Построение временной диаграммы, отражающей двустороннюю доставку всех видов сообщений L2 уровня: пояснение очередности и интенсивности передачи сообщений различных ЛКС (с учетом п.2.3). Проработка шкалы времени диаграммы обмена сообщениями. Расчет пропускной способности ЛКС в обоих направлениях.
В соответствии с моей концепцией радиосети, на логическом
уровне можно выделить следующие каналы передачи сообщений:
1)Канал аудио трафика(TCHaudio)
2)Канал видео трафика(TCHvideo)
3)Канал передачи данных(TCHdata)
4)Широковещательный канал(BCCH).
5)Канал передачи ответа на запрос, или подтверждение передачи (SDCCH)
-Канал аудио трафика(TCH) – данный логический канал предназначен для адресной передачи
пакетов аудио трафика. Скорость передачи будет 64кбит/с, но с учетом сжатия
речи, передача будет осуществляться со скоростью 16 кбит/с. Передача аудиоданных
будет осуществляться пакетами равными 15мс.
Так как есть риск не
правильно принять данные пакеты, то в случае ошибки принятия одного пакета,
пользователь, на приемной стороне, не заметит возникшую ошибку.
Таким образом, пропускная способность, для данного канала должна составлять 16 кбит/с.
-Канал видео трафика(TCH) - данный логический канал предназначен для адресной передачи пакетов видео трафика. Скорость передачи будет 3 Мбит/с. Руководствуясь тем, что выбранное разрешение передаваемого изображения( видео) 640х480, в пакете будет передаваться фрагмент картинки равный 12х8. Таким образом, пропускная способность, для данного канала должна составлять 3Мбит/с или 3072 кбит/с
-Канал передачи данных - данный логический канал предназначен для адресной передачи пакетов данных. Скорость передачи будет 4900 кбит/с или 4,79 Мбит/с, при условии, когда одновременно осуществляется передача аудио, видео, данных.( с учетом BCCH и SDCCH), (см.ниже).
-Канал BCCH и SDCCH – осуществление
передачи по данным канал, также будет задействовать некоторую часть доступного трафика.
На канал SDCCH отведем 3% от общего трафика (153 кбит/с), а
на канал BCCH 1% (51
кбит/с).
Не стоит забывать, мы
используем избыточность на физическом уровне 50% от всего трафика, иными словами,
будем использовать помехоустойчивое кодирование со скоростью ½ .
Рассмотрим диаграмму двустороннего обмена сообщениями L2
уровня.
Рисунок 8. Диаграмма двустороннего
обмена сообщениями L2
уровня.
Описывать данную диаграмму не
имеет смысла, по той причине, что данная концепция подробно изложена
выше.(пункт 2.5. например).
2.7.4.
Пояснение назначения и размерности полей сообщений канального уровня.
Рисунок 9.
Структура TCHvideo сообщения канального уровня
TB
– флаг начала и конца пакета - 3 бита
Type
– тип передаваемого сообщения – 3 бита
Addr –
адрес терминала, принимающего данный пакет– 6 бит
Информационное
сообщение – 192 бита
Длина
всего сообщения – 207 бита
Рисунок 10.
Структура TCHaudio сообщения канального уровня
TB
– флаг начала и конца пакета - 3 бита
Type
– тип передаваемого сообщения – 3 бита
Addr –
адрес терминала, принимающего данный пакет – 6 бит
Информационное
сообщение – 480 бит
Длина
всего сообщения – 495 бита
Рисунок 11.
Структура TCHdata сообщения канального уровня
TB
– флаг начала и конца пакета - 3 бита
Type
– тип передаваемого сообщения – 3 бита
Addr –
адрес терминала, принимающего данный пакет – 6 бит
Numb
– номер передаваемого пакета – 3бита
Информационное
сообщение – 457 бит
CRC –
(контрольная сумма на основе избыточного циклического кода) -
инструмент, служащий для осуществления проверки достоверности принятого
сообщения – 32 бита
Длина
всего сообщения – 507 бита
Рисунок 12.
Структура BCCH сообщения канального уровня
TB
– флаг начала и конца пакета - 3 бита
Type
– тип передаваемого сообщения – 3 бита
ID
- 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, направленные на организацию передачи
данных – 8 бит
Информационное
сообщение – важно отметить, информационное сообщение будет включать в свой
состав информацию, необходимую для синхронизации терминалов – 100 бит
CRC –
(контрольная сумма на основе избыточного циклического кода) -
инструмент, служащий для осуществления проверки достоверности принятого
сообщения – 16 бит
Длина
всего сообщения – 133 бита
Рисунок 13.
Структура SDCCH сообщения канального уровня
TB
– флаг начала и конца пакета - 3 бита
Type
– тип передаваемого сообщения – 3 бита
Информационное
сообщение – 250 бит
CRC –
(контрольная сумма на основе избыточного циклического кода) -
инструмент, служащий для осуществления проверки достоверности принятого
сообщения – 16 бит
Длина
всего сообщения –275 бита
На тип передаваемого сообщения
отводится 3 бита, т.к. подразумевается 5 типов сообщений:
1) TCHaudio
2) TCHvideo
3) TCHdata
4) BCCH
5) SDCCH
2.7.5. Сведение основных свойств
ЛКС в таблицу.
Рисунок 14. Сведения
основных свойств ЛКС
1) Бакке А.В. - лекции по курсу «Системы и сети связи с подвижными объектами».
2)http://omoled.ru/publications/view/1174