Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания (часть 1).

Викулов В.В. гр.519

 

 

В данной курсовой работе  необходимо разработать  систему, которая предназначается для мультимедийного вещания подвижным объектам. Мобильные абоненты сети должны иметь на выбор возможность подключения (подписки) к любой из имеющихся на сервере вещания программ. Мультимедийный сервер ведет учет числа текущих подписчиков каждой программы. 

Свойство радиосети:

- поток вещания любой программы существует (передается), пока у него есть хотя бы один подписчик.

Исходные данные:

-Максимальное количество терминалов в сети: 700

-Радиус зоны обслуживания: 6000 м (PR=75% покрытие на границе обслуживания)

-Максимальная скорость передачи информационных данных: 250 Кбит/с

-Тип местности: городская заcтройка

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

-Мощность излучения подвижной станции Ризл : < 0, 5 Вт

-Рекомендуемая технология передачи: OFDM

-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. Формализация телекоммуникационной услуги на основании анализа отношений "пользователь-сеть", схематизация отношений. Задачи служб уровня приложения пользователя.

В качестве своего  прикладного решения, по заданной тематике, в данной работе я рассмотрю интернет радио. Мультимедийное вещание предполагает  пользователям услуги доступа к мультимедийным потокам различного рода, (не только аудио формат) создаваемым мультимедийным сервером и точкой доступа. Исходя из ТЗ, а именно из относительно маленькой  максимальной  скорость передачи данных, было выбрано именно интернет радио. Например для передачи видео трафика данной скорости будет не достаточно даже для минимально удовлетворительного качества 240p (240p=360x240), поэтому я выбрал аудио формат, для которого этой скорости вполне достаточно.


Рис. 1 Общая концепция мультимедийной радиовещательной сети


В данном случае имеется сервис, который имеет доступ в Интернет, имеет доступ к нескольким интернет-радиостанциям. Точка доступа, исходя из выбора пользователя, берет на себя организацию соединения между терминалом пользователя и мультимедийным сервисом. Общая концепция представлена на рисунке выше (Рис.1).

Далее рассмотрим отношения «пользователь-сеть» (Рис 2). Пользователь, с помощью своего устройства (телефон, планшет,…), на котором установлено приложение, взаимодействует с мультимедийным сервисом, который в свою очередь дает ему ответ о предоставлении/отказе в запрашиваемой услуге.

Взаимодействие происходит по средствам служб. Службы трансляции и приема мультимедийного трафика предоставляют пользователю ответ на запрашиваемую услугу, соответственно выбор мультимедийного канала, и передача трафика. Службы установления соединения обеспечивают соединение между терминалом пользователя и мультимедийный сервисом, а также отвечают за качество соединения в целом, за счет обмена служебными сообщениями, делают все необходимое для обеспечения должного качества соединения и функционирования сети в целом.

На терминале пользователя для взаимодействия со службами должно быть установлено специальное приложение с графическим интерфейсом, для удобного управления ими. А точка доступа взаимодействует с сервисом за счет Интернет соединения.


Рис.2 Схема отношений «пользователь-сеть».

 

Задачи служб уровня приложения пользователя заключаются в следующем:

-прием и отправка служебных сообщений с точки доступа

 -прием мультимедийного трафика в реальном масштабе времени и выведения его на экран

-отображение личного кабинета , в котором хранится информация о:

1) Доступных радиотрансляциях

2)Подключенных пользователем радиотрансляциях

3) Информации об остатке на лицевом счету

 

1.2.  Пояснение сеанса предоставления телекоммуникационной услуги, анализ параметров сеанса, формализация требований к качеству соединения и объему требуемых ресурсов. Характеристика информационного трафика в прямом и обратном направлениях передачи: вид трафика, производительность или предполагаемый объем сообщений и т.п.

 

В рамках предоставления телекоммуникационной услуги, разберем первичную регистрацию пользователя. Пользователю необходимо зарегистрироваться в сети, после чего он получит уникальные данные для входа в личный кабинет (логин и пароль), после чего ему необходимо скачать само приложение и авторизоваться там. Это необходимо для проверки, которая будет происходить на точке доступа, имеет ли пользователь подписку на тот или иной мультимедийный канал, после чего и принимается решение о представлении или не предоставлении услуги.


Точка доступа должна хранить в себе данные не только идентификационные данные пользователя, а так же количество пользователей в сети. Это необходимо из ТЗ для учета количества пользователей online. Для этого в состав точки доступа вводится некая информационная подсистема, в которой данные о количестве пользователей будут обновляться в реальном масштабе времени.

После прохождения регистрации пользователь отправляет запрос о предоставлении услуги на сервис, через точку доступа. Точка доступа в свою очередь должна определить пользователя, и направить запрос в сеть, после чего получает ответ, если ответ положительный , то точка доступа отправляет сообщение с параметрами канала , запрос на который был отправлен, далее формируется логическое соединение между терминалом и точкой доступа.

После установления логического соединения терминал получает возможность подключиться к транслируемому каналу. Устанавливается физическое соединение.

 Окончание сеанса будет обозначаться как отправка короткого  служебного сообщения на точку доступа. Происходит разрыв соединения. Завершение сеанса.

Стоит отметить что точка доступа в активном состоянии может вести трансляцию нескольких аудио потоков, а также осуществляет прием и  обработку служебных сообщений от других терминалов находящихся в зоне обслуживания. В пассивном режиме трансляция прерывается ,функционирует лишь приемная часть анализируя радиоканал на наличие запросов от терминалов. При получении такого запроса осуществляется переход в активный режим.

В свою очередь терминал в активном режиме осуществляет передачу служебных сообщений точке доступа. При отсутствии команд от пользователя, терминал переходит в пассивный режим.

В нашем варианте, рассматриваемом в рамках данной курсовой работы, примем число каналов (интернет-радиостанций) равным трем. Таким образом, при условии, что скорость передачи аудиопотока по одному каналу мы примем равной 64 кбит/с, чего должно быть достаточно для обеспечения высокого качества звучания, пропускная способность всей системы будет равна 192 кбит/с для каналов мультимедиа, что вписывается в рамки ТЗ, также  оставляет некий потенциальный запас,  для того чтобы не было никаких проблем с перегрузкой.


1.3.  Обоснование предполагаемой архитектуры радиосети, описание ключевых звеньев доставки сообщений. Пояснение модели выполнения телекоммуникационной задачи на примере многозвеньевой схемы взаимодействия элементов сети.

  Для решения поставленной задачи наиболее оптимальным является использование структурированной архитектуры сети и топологии «точка-точка». Так как для передачи служебных сообщений, а также аудио трафика нам не нужно задействовать другие терминалы , аудио трафик передается в одностороннем порядке от точки доступа к терминалу.

В приведенной сети все решения, касательно доставки сообщений, принимаются на сервере, точка доступа никаких решений не принимает.

На рис. 3 представлена трёхзвеньевая схема, отражающая сценарий взаимодействия выделенных узлов сети. На данной схеме порядок действий с течением времени определяется направлением «сверху-вниз». Направление стрелок указывает на направление передачи.

 


Рис. 3 Многозвеньевая схема взаимодействия элементов сети

Не будет лишним отметить, что поток вещания любой программы существует (передается), пока у него есть хотя бы один пользователь, т.е. точка доступа будет находиться в активном режиме.

После регистрации терминала в сети, точка доступа передает информацию на сервис, для последующей ее обработки. Полное описание изложено в пункте 1.2.

При передаче сообщения в обратном направлении, сервис прикрепляет идентификатор пользователя полученный при регистрации, так точка доступа понимает кому адресован данный мультимедийный трафик и перенаправляет его на нужный терминал.

 

 

1.4. Формулирование и пояснений стратегии поведения сетевых объектов, введенных в п.1.3. Обоснование требований к функциональному составу сетевого терминала и командного узла.

Далее представлена стратегия поведения сетевых объектов:

Терминал:

-обнаружение сети

-регистрация в сети

-прием служебных сообщений от точки доступа

-прием аудио трафика от точки доступа

- отправка служебных сообщений

Точка доступа:

-идентификация пользователя

-обеспечение соединения между терминалом пользователя и сервисом

-бесперебойная передача трафика от сервиса к терминалу пользователя

-хранение идентификационных данных о пользователях и их количестве в сети в данный момент

-прием и передача служебных сообщений

Сервис:

-прием и передача служебных сообщений

-бесперебойная передача мультимедийного трафика

-проверка наличия подписки у пользователя

-направление пользователя на нужный мультимедийный канал

 

Далее представлен функциональный состав выделенных узлов сети:

Терминал:

В составе терминала присутствует операционная система, включающая в себя в себя программное обеспечение с удобным графическим интерфейсом, а также радио для приема/передачи служебных сообщений, а также приема мультимедийного трафика.


Точка доступа:

В составе точки доступа необходима информационная подсистема, операционная система, программное обеспечение, обеспечивающее не только отправку сообщений терминалу и сервису, но и  бесперебойную трансляцию аудио трафика пользователю. А так же радио терминал для связи как с терминалом, так и с сервисом.

 

Сервис:

В составе сервиса должна быть реализовано сложное программное обеспечение, позволяющее не только выбирать кому какой аудио трафик направить, но и проверить, можно ли данный трафик направить этому терминалу. Еще некая база данных, хранящая в себе всех зарегистрированных пользователей. А также диагностический модуль, позволяющий оценивать качество соединения с точкой доступа.

 

 

Список используемых источников: 

1. Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания. Часть 1. Исправленная. http://omoled.ru/publications/view/1187

2. А.В. Бакке – лекции по курсу «Системы и сети связи с подвижными объектами»