Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО РГРТУ

Кафедра ТОР

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

На тему:

«Радиосеть сбора данных»

Часть 1

 

 

 

 

 

Выполнила:

ст. гр. 519

Калюшина М.А.

Проверил:

Бакке А.В.

                                                                                    Рязань, 2018 г.



Краткое описание темы 

Система предназначается для обеспечения беспроводного сбора данных с удаленных объектов (датчиков). Точка доступа может располагаться на транспортном средстве и в процессе движения обеспечивает идентификацию датчиков и получение от них оперативных данных. Информация о прошедших через точку доступа объектах, а также считанные сведения с датчиков, передаются в центр сбора информации. 



Исходные данные к проекту 

Максимальное количество абонентов в зоне радиопокрытия: 150 

Радиус зоны обслуживания: 300 м (PR=85% покрытие на границе обслуживания)

Тип местности: городские условия 

Вероятность ошибки на бит Pb: 5*10-6 

Мощность излучения подвижной станции Ризл : < 0,1 Вт



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.

 

Данная радиосеть предназначена для сбора данных с мобильного радара-детектора с целью контроля скоростного режима и фото- и видео-фиксации нарушений ПДД. Несколько радаров могут быть расположены в разных точках населенного пункта. Точка доступа в виде ноутбука установлена в салоне подвижного патрульного автомобиля, который с заданной периодичностью будет проезжать в районах, где установлены радары (информационные источники) и осуществлять сбор данных.  Считывание информации производится по запросу ТД. Терминалы находятся в энергосберегающем режиме, пока ТД не даст команду запуска с помощью специального сигнала. 


                                                                   Рис. 1 Функциональный состав радиосети

Данные представлены в виде фото автомобиля нарушителя с государственным номерным знаком, а также данные о месте и времени нарушения и о скорости, с которой двигался автомобиль. Эти данные автоматически сохраняются в журнал на флеш-накопителе, установленном в фоторадарном датчике, они могут быть импортированы с флеш-накопителя посредством ТД в единую базу данных на сервер поста централизованной обработки информации для автоматизированной подготовки документов по делу об административном правонарушении.

          

                                           Рис. 2 Схематизация отношений пользователь-сеть.

Таким образом, проектируемая сеть должна предоставлять услугу сбора и доставки информации с управляемых объектов основному пользователю сети-посту централизованной обработки информации. Источником сообщений трафика (сообщений с данными) будет являться терминал при радаре, а конечным получателем - ЦСИ.  ТД и Т будут являться и отправителем, и получателем командных сообщений.


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.

 

Сеанс связи ТД с Т организован следующим образом: ТД определяет адрес Т по своему местоположению с помощью системы навигации GPS.  Как только GPS – приёмник определяет координаты местоположения ТД, точка доступа обращается к базе координат всех терминалов. Исходя из этого, формируется список доступных терминалов в специально выделенном для этого блоке. И далее уже по полученному списку формируется запрос данных у Т в виде служебного сообщения. ТД ожидает ответа от Т.Т по сигналу старта переходит из дежурного режима в рабочее состояние. В рабочем состоянии, Т передает собранную информацию ТД по алгоритму заранее заложенному, в микроконтроллер Т. По окончании сеанса связи, происходит подтверждение качества и целостности передачи данных от источников информации. ТСД осуществляет передачу полученной информации ЦСИ.

Сеанс связи ТД с ЦСИ: ЦСИ дает команду ТД опросить все терминалы о наличии зафиксированной информации. По окончанию сбора информации со всех терминалов ТД передает данные терминалов на ЦСИ. Окончанием сеанса будет отправка на ТД сообщения о приеме данных. В случае отсутствия оперативной связи с ЦСИ, ТСД сохраняет информацию на флеш-накопитель.

Информационный поток в данной сети имеет двунаправленный характер. В прямом направлении передаются сообщения управления и широковещательное сообщение. В обратном направлении: сообщения о готовности к работе, выполнении команд и телеметрии.

В данной радиосети передача телеметрии в формате JPEG с разрешением 640х480 от Т к ТД осуществляется со скоростью 4 Мбит/с. Период измерения 1 с.

 

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

В данной сети не требуется взаимодействие терминалов друг с другом, следовательно, топология данной сети будет иметь вид, представленный на рис. 3:


                                                                            Рис.3 Топология сети

Как только ТД достигла нужной точки маршрута, сформировала список доступных терминалов, сразу начинает целевой опрос каждого из этого списка. Для начала ТД посылает команду «СТАРТ» терминалам, находящимся в зоне радиопокрытия. Далее ТД формирует сообщение запроса данных терминалу №1 из списка и далее по списку в ходе сеанса. Терминал по команде «СТАРТ», выйдя из пассивного режима, принимает запрос на передачу данных и «достает» из буфера нужные данные, формирует серию пакетов для передачи и отправки требуемых данных. ТД, получив сообщение трафика формирует сообщение для терминала о приёме и сообщение о завершении сеанса, с получением которого терминал вновь переходит в пассивный режим.

После опроса всех Т, ТД с помощью сети 3G передает собранные данные ЦСИ. ЦСИ, получив данные, информирует ТД о приеме данных и завершении сеанса.

                                                Рис.4 Трехзвеньевая схема взаимодействия элементов сети 


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

Стратегия поведения ЦСИ:

  •     Опрос ТД с целью проверки активности и готовности к работе;
  •     Прием данных от ТД;
  •     Уведомление ТД о получении данных

 

                            Рис.5 Функциональный состав ЦСИ

Пользовательский интерфейс – отображение на экране монитора принятой информации.

Модем – устройство, необходимое для связи ЦСИ с ТД.

Буфер – хранение информации.

ИС – информационная система – содержит в своем составе журнал базы координат всех терминалов, журнал хранения принятых данных.

Процессор – обработка принятых данных: запись данных в буфер, взятие из буфера необходимой пользователю информации, управление журналами информационной системы, обработка команд, поступаемых от пользователя через пользовательский интерфейс и передача необходимой для отображения информации из буфера в пользовательский интерфейс.

 Стратегия поведения ТД:

·    определение собственного местоположения и формирование списков доступных терминалов в данной зоне радиопокрытия;

·         передача ШВС

·         опрос доступных терминалов для получения данных;

·         отправка повторного запроса при возникновении неполадок;

·         прием телеметрии от терминалов;

·         передача на ЦСИ телеметрии


                   Рис. 6 Функциональный состав ТД

Рассмотрим назначение каждого функционального модуля:

·         Модем – устройство, необходимое для связи ТД с ЦСИ.

·         Буфер – хранение информации.

·         РТ – радиотерминал – устройство, необходимое для связи ТД с Т.

·         ИС – информационная система –журнал хранения данных, принятых с Т – содержится информация о данных, полученных от терминалов; журнал успешной доставки сообщений на ЦСИ – подтверждения доставки на ЦСИ.

·         Контроллер – обработка принятых данных: запись данных в буфер, взятие из буфера необходимой для передачи на ЦСИ информации, управление журналами информационной системы, обработка команд, поступаемых от ЦСИ.

·         GPS-приемник-устройство для определения собственного местоположения.

 

        Стратегия поведения Т:

      - приём команд от ТД;

      - формирование пакета сообщений трафика и передача его ТД после запроса;

      - переход в режим энергосбережения,  т. е. после каждого сеанса связи каждый терминал переходит в режим сна до                      следующего сеанса связи.



Рис. 7 Функциональный состав Т


 

Рассмотрим назначение каждого функционального модуля:

Буфер – хранение информации.

РТ – радиотерминал – устройство, необходимое для связи Т с ТД.

ИС – информационная система – содержит в своем составе журнал хранения данных – содержит информацию о хранящихся в буфере данных с датчиков.

Контроллер – обработка принятых данных: запись данных в буфер, взятие из буфера необходимой для передачи на ТД информации, управление журналами информационной системы, обработка команд, поступаемых от ТД.

 


 Список используемых источников: 

1. Ложкин М.А.- КП "Радиосеть сбора данных(исправленная). Часть 1" http://omoled.ru/publications/view/1182

2. Фадькин И.Г. - КП "Система сбора данных с подвижных станций(Часть 1).                             Исправленная"  http://omoled.ru/publications/view/1278

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