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

 

2.1. Проработка функционального состава сетевого терминала, отражающего выполнение возлагаемых на объект задач.

2.2. Пояснение концепции решения следующих задач:

самоорганизация в единую сеть мобильных терминалов;

- динамическое обновление топологии радиосети  с использованием ключевых звеньев доставки сообщений, пояснение функций каждого звена. Обоснование требуемой архитектуры радиосети.

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.

 

2.1. Проработка функционального состава сетевого терминала, отражающего выполнение возлагаемых на объект задач.

Задачи сетевого терминала:

    1)  Прием радиосигналов, содержащих служебные сообщения и сообщения, содержащие данные от терминалов.

              2) Прием сообщений с вероятностью битовой ошибки не хуже, чем указанная в задании к      курсовой работе.

     3)Передача другим терминалам сети сообщений, содержащих данные и служебных сообщений.

      4) Приём широковещательных сообщений.

      5) Отправка широковещательных сообщений.

      6) Обеспечение взаимодействия с оборудованием пользователя.

      7) Заполнение и обновление таблицы маршрутизации.

 
                                            Рис.1 Функциональная схема терминала

Радиомодуль обеспечивает приём\передачу радиосигналов. Уменьшает вероятность появления ошибки приёма при влиянии шумов и помех в радиоканале до указанного в ТЗ значения, также в  радиомодуле выполняются операции помехоустойчивого кодирования (декодирования), модуляции (демодуляции).

Таблица маршрутизации – хранилище данных, содержащее в себе информацию о доверенных терминалах, готовых участвовать в обмене данными, информацию о терминалах-ретрансляторах, количество “шагов до адресата.

Устройство управления обеспечивает корректную работу терминала в соответствии с заложенным в него алгоритмом, также определяет сценарии взаимодействия с другими терминалами.

Интерфейс обеспечивает взаимодействие оборудования с пользователем.

Управление маршрутами -прокладывает маршрут передачи для заданного адресата(если маршрут до адресата  не указан в таблице маршрутизации, то отправляется широковещательное сообщение для идентификации терминалов и получения маршрутной информации)

Буфер-хранилище данных, передаваемых между пользователями, самоочищается через 15 минут в соответствии с заложенным в терминале алгоритмом. Для конкретной радиосети имеет объём 1 гб.

2.2. Пояснение концепции решения следующих задач:

- самоорганизация в единую сеть мобильных терминалов;

- динамическое обновление топологии радиосети  с использованием ключевых звеньев доставки сообщений, пояснение функций каждого звена. Обоснование требуемой архитектуры радиосети.

 

                                            Рис.2 Поиск маршрута в сети Ad Hoc

Через каждые 10 мс терминалы обмениваются служебными сообщениями, обновляя таблицу маршрутизации, которая действует до следующего обмена.

Рассмотрим алгоритм поиска маршрута между терминалами. Допустим необходимо  найти путь между терминалами 1 и 8. Терминал 1 генерирует специальный запрос маршрута и распространяет его по сети широковещательным способом, чтобы избежать излишней загрузки и для обнаружения адресата отправитель рассылает пакет запроса маршрута с шагом, равным 1. В нашем примере запрос формируется для 2, 4 и 5. В случаи, если ответ не был получен и путь по-прежнему не определен, то посылается ещё один запрос, но с шагом, равным 2, и т.д. Когда после конкретного числа шагов запроса маршрута, находится необходимый маршрут, то создаётся ответ о наличии пути. Последний отправляется в обратном направлении к источнику запроса, в нашем примере терминалу 1. При этом терминал 5, который находится на указанном пути тоже получают информацию о маршруте к терминалу 8. После этого, терминал 1 начинает передачу данных терминалу 8.

 

                                                     Таблица 1 –таблица маршрутизации для терминала 1


2.3. Характеристика информационного трафика в прямом и обратном направлениях передачи: вид трафика, производительность и предполагаемый объем сообщений, иные предполагаемые свойства трафика.

В направлении «терминал –терминал» передаются служебные сообщения, трафик данных,широковещательные сообщения. Служебные сообщения содержат в себе: информацию о сети, запрос на передачу, ответ на запрос, уведомление о подключении нового терминала. Для передачи трафика данных достаточно потока в 15кбит\с,так как для скорости передачи в 100 кбит/с требуется значительно более широкая полоса частот, либо для сохранения той же ширины полосы требуется использование значительно более сложных видов модуляции, что усложняет техническую реализацию системы. Кроме того, повышение скорости передачи данных увеличивает вероятность битовой ошибки и, как следствие, требует использование более сложных схем помехоустойчивого кодирования.

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.

 

 

Рис.3 Иерархическая модель сети

Радиоинтерфейс реализуется на уровнях L1 и L2. На канальном уровне реализуются алгоритмы множественного доступа, адресная/неадресная доставку сообщений, реализуется синхронизация пакетов и контроль над потоком приема/передачи пакетов канального уровня.

На физическом уровне организуются каналы связи по которым передаются пользовательские данные.

Уровни L3, L5, L7 отвечают за формирование сеанса связи.

Уровень L3 – управление взаимодействием сетевых объектов. В зависимости от типа сообщения выбирается соответствующий логический канал, L3 уровень реализует один из  заложенных в нём алгоритмов, который определяет действия объектов сети. 

L5 уровень-управление диалогом « терминал-терминал », подготовка сеанса связи.

L7 уровень-реализуется непосредственно в устройстве пользователя, для осуществления пользовательского интерфейса, отвечает за прием команд от пользователя, а также передачу пользователю информации в удобном для него виде.

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.

При включении терминал отправляет запрос на подключение к сети. В свою очередь сеть сканирует список доверенных терминалов и даёт ответ. В случаи, если конкретный терминал не был идентифицирован сетью ему будет отказано в доступе. В случаи успешного прохождения процедуры идентификации терминал подключается к этой сети, другие терминалы автоматически уведомляются о его подключении, терминал переходит в состояние “уровень 1” в котором рассылает пакет запроса маршрута с шагом 1,происходит обмен  по каналу BCCH с другими терминами сети. Терминалом составляется таблица маршрутизации на основе данных, полученных по каналу BCCH.Таблица маршрутизации периодически обновляется.Для передачи сообщения терминал сканирует таблицу маршрутизации на наличие в радиусе покрытия его передатчика терминала-адресата, если есть, то он осуществляет передачу, если нет, то он смотрит по таблице маршрутизации как ему передать транзитом это сообщение через промежуточный терминал. Если терминалу нужно принять сообщение, то терминал проверяет кому адресовано сообщение, если оно адресовано ему, то он его демодулирует, декодирует, и выдает пользователю, если это транзитное сообщение и ему не адресовано, то он смотрит какому терминалу адресовано это сообщение и опять проверяет наличие этого терминала в зоне радиопокрытия его передатчика, если есть, то он транзитное сообщение передает адресату, если нет, то он опять ищет терминал для транзитной передачи по таблице маршрутизации и передает ему транзитное сообщение. Обмен широковещательными сообщениями организуется аналогичным образом.  Терминал сканирует таблицу маршрутизации и отправляет сообщения всем терминалам в радиусе покрытия,остальным терминалам сообщение приходит через промежуточные терминалы.



Рис.4 Цикл, отражающий необходимую последовательность действий, выполняемых терминалом для передачи данных в различных условиях

Первый стадия- включение терминала

Второй этап- подключение к сети,идентификация терминала сетью.

Третий этап-рассылка запроса маршрута с шагом 1

Четвёртый этап-формирование ТМ

Пятый этап-обновление ТМ

Шестой этап Обмен данными напрямую от терминала к терминалу или передача через терминал-ретранслятор.

Седьмой этап-завершение сеанса

2.6. Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения. Построение диаграмм состояний сетевых объектов, отражающих основные элементы разрабатываемого сценария.