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

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.

   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.

   1.3. Краткая характеристика интерфейса пользователя.


Краткое описание темы

Компактная сеть радиодоступа предназначается для объединения в единую сеть различных электронных устройств с целью удаленного управления или сбора данных (технология «умный дом»). Проектируемая сеть должна предоставлять пользователю возможность получать информацию с каждого сетевого объекта, а также предоставлять доступ к удаленному управлению терминалами (если это предусматривается условиями функционирования соответствующего электронного устройства).

Исходные данные к проекту

Максимальное количество терминалов в сети: 24

Радиус зоны обслуживания: 50 м (PR=90% покрытие на границе обслуживания)

Максимальная скорость передачи информационных данных: 250 Кбит/с

Тип местности: помещения, здания

Вероятность ошибки на бит, не более Pb: 1*10-6

Мощность излучения подвижной станции Ризл : < 0,05 Вт

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.


      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.

Целью данной курсовой работы является разработка компактной сети радиодоступа, которая позволяет объединить множество различных электронных устройств в единую сеть.Такая сеть предоставляет пользователю возможность дистанционного управления и получения информации с каждого сетевого объекта данной сети. Примером такой сети может служить технология "Умный дом".
Технологи "Умный дом" представляет собой интеллектуальную систему управления домом, обеспечивающую автоматическую и согласованную работу всех систем жизнеобеспечения и безопасности. Основной особенностью такой технологии является объединение отдельных подсистем и устройств в единый комплекс, управляемый при помощи автоматики. "Умный дом" включает в себя 5 базовых подсистем управления: освещением, микроклиматом,  безопасностью, электропитанием и общую систему управления и связи.
Данная технология предоставляет пользователю получать информацию с датчиков находящихся в доме,а так же управление различными устройствами. Данную систему можно использовать в различных зданиях, в загородных домах, офисах и др.

Система "умного дома" включает три типа устройств:

  • Контроллер  — управляющее устройство, соединяющее все элементы системы друг с другом и связывающее её с внешним миром
  • Датчики (сенсоры) — устройства, получающие информацию о внешних условиях(датчики движения, датчики присутствия, датчики вибрации, датчики разбития стекла, датчики открытия окна или двери)
  • Актуаторы — исполнительные устройства, непосредственно исполняющие команды. Это самая многочисленная группа, в которую входят умные (автоматические) выключатели, умные (автоматические) розетки, умные (автоматические) клапаны для труб, сирены, климат-контроллеры и так далее.
Пример такой сети представлен на рис 1. 


                                      Рис. 1. Общая концепция сети 

И так, у нас есть пользователь, который может взаимодействовать с терминалами(датчики/сенсоры/исполнительные устройства), с помощью точки доступа, которая отвечает за организацию  канала связи,  и некоторого пользовательского устройства.

Пользовательское устройство представляет из себя устройство  с помощью которого  пользователь может взаимодействовать с терминалами.Это может быть смартфон, планшет, компьютер. Точка доступа, в данной сети, представляет из себя  контроллер  , так называемый "мозг" системы "умный дом",который отвечает за работу всей системы в целом. Она выполняет сбор и обработку информации с подключенных датчиков,а также прием и обработку полученных команд от пользователя(пользовательского устройства).  

Технология "умный дом" чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец подобной технологии самостоятельно определяет, какие устройства ему нужны, где их установить и какие задачи они будут исполнять. 

У данной технологии есть множество преимуществ:

  • экономия затрат на электроэнергию за счет автоматизации бытовых процессов здания;

  • обеспечение высокого уровня безопасности (система круглосуточного видеонаблюдения, датчики дыма, отслеживание придомовой территории);

  • контроль над происходящим в доме при длительном отсутствии владельца и автоматическое оповещение его обо всех инцидентах;

  • установка на любое строение: дачу, дом, коттедж, квартиру, офис, промышленный объект и так далее);

  • беспроводное соединение элементов оборудования между собой.

Но и недостатки тоже имеются:
  • как и с любой техникой возможно непредвиденное зависание устройств;

  • высокая стоимость (она зависит от производителя, комплектации и других особенностей);

  • отсутствие у некоторых компаний, занимающихся разработкой и установкой «умного дома», технического обслуживания, а это немаловажно.

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.


По схеме взаимодействия "пользователь - радиосеть - объект управления "  можно рассмотреть  систему, в виде нескольких уровней детализации. 

  • На первом уровне детализации представлено взаимодействие пользователя и объекта управления. Под объектом управления понимается датчики(сенсоры/исполнительные устройства).В зависимости от объекта управления пользователь может получать нужную ему информацию,если это например какие нибудь датчики  (температуры, влажности  и др), или ему  предоставляется возможность удаленного управления некоторыми устройствами, например управление освещением, умными розетками, жалюзями и т.д.
  • Перейдем  ко второму уровню детализации. Для взаимодействия с терминалом у пользователя должно быть какое нибудь устройство. Это может быть смартфон, ноутбук, планшет.
  • Третий уровень детализации подразумевает наличие служб управления, посредством которых происходит взаимодействие. 
  • На четвертом уровне осуществляется организация радиоканала, по которому происходит взаимодействие служб пользовательского оборудования и служб терминала(объект управления).



                                                                                                                 Рис. 2. Иерархическая структура сети.


Можно рассмотреть работу системы на  нескольких примерах:

Предположим, что пользователю необходимо включить освещение в гостиной, для этого при помощи пользовательского устройства с выходом в Internet,(при удаленном управлении т.е. пользователь находится вне здания,где располагается данная сеть. Если же пользователь находится внутри здания, то взаимодействие может происходить по локальной сети, с помощью Wi - fi роутера),он открывает в приложении  «Умного дома»,  управление освещением в гостиной, где устанавливает нужный уровень освещения. В приложении формируются сообщение, которое по  сети Internet передаются на WEB-сервер, а после на точку доступа.  В  точке доступа , блок службы управления  фиксирует сообщение, обрабатывает  и  генерирует соответствующую  команду, а затем  передает  ее  конкретному терминалу по радиоканалу, с помощью радиомодуля. В терминале принятое сообщение разбирается блоком службы управления и выполняется , в данном случае устанавливается  требуемый уровень освещения.   В обратном направлении с терминала на пользовательское устройство  поступает информация о его новом состоянии  (установленный уровень освещения). Отсюда следует вывод, что  информационный поток имеет двунаправленный характер. 

Это был пример с использованием команды управления. Можно  так же разобрать другой пример, который заключается в получении пользователем данных с устройства.

Точка доступа через определенный промежуток времени формирует запрос на то, чтобы терминалы передали информацию о телеметрии, которая  при приеме далее передается на WEB- cервер и сохраняется в сетевом хранилище. Чтобы получить  данные о телеметрии с конкретного устройства( например датчик температуры воздуха) , пользователю достаточно зайти в приложение.  


В данной курсовой работе необходимо проработать следующие задачи:

  • Проработка функционального состава сетевого терминала (выделенного узла сети);
  • Стратегии поведения терминалов и выделенных узлов в радиосети;
  • Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения;
  • Разработка протокола передачи сообщений канального уровня (L2), а также проработка задач физического уровня (L1).
  • Принятие мер по защите приема от многолучевости, искажений и помех в канале связи (КС).


1.3.   Краткая характеристика интерфейса пользователя.


Интерфейс - это совокупность средств и методов, позволяющие пользователю взаимодействовать с сетью.


Рассмотрим интерфейс пользователя (рис 3).

С помощью данного интерфейса пользователь может:

  • Выбрать нужное ему  помещение,а также этаж;
  • Получить нужную ему информацию с разных датчиков, например  с датчика температуры воздуха в детской и др;
  • Управлять различными системами, например освещением, кондиционером и др ; 
  • Доступна функция "сценарии", где пользователь может прописать множество  сценариев;
Пример  сценария  "СОН " 

  • мягкое выключение света во всем доме
  • перевод датчиков движения на включение света в проходных зонах в ночной режим
  • умное (ИК) отключение всей AV аппаратуры
  • выключение света в аквариуме
  • закрытие штор и жалюзи
  • переведение теплых полов в эко-режим
  • переведение отопления в эко-режим
  • переведение кондиционера в эко-режим
  • переведение вентиляции в эко-режим
  • постановка периметра дома на охрану


       Рис. 3.Интерфейс пользователя 


   Список используемой литературы:

  1.  Бакке А.В. Курс лекций по дисциплине: «Системы и сети связи с подвижными объектами».