Курсовая работа

по дисциплине "ССПО"


Тема работы:

"Радиосистема управления беспилотными объектами"


Часть 2

Разработка сценария телекоммуникационной услуги (L3)


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Выполнила: 

                                                                          ст.гр. 519

                                                                      РГРТУ

                                                                                  Баранова.А.В.


2.1. Разработка правил идентификации сессий, сообщений, процедур / служб обработки сообщений, а также сетевых объектов (организация адресного пространства радиосети).

 

Данный курсовой проект подразумевает взаимодействие лишь двух сетевых объектов, поэтому будем считать, что ТП и ТБПЛА уже «знают» друг о друге на уровне ПО, им не нужно «искать» друг друга. Поэтому идентификации сетевых объектов не требуется. Сессия в данном случае может быть только одна, однако поток данных содержит различные виды информации: сообщения трафика и служебные сообщения. Поэтому следует ввести идентификацию сообщений по их уровневой принадлежности. Таким образом, в сообщении канального уровня для каждого терминала следует ввести поле, в котором будет обозначено на какой уровень нужно передать пришедшее сообщение: на L3 уровень, если это служебное сообщение, на L4 уровень, если это сообщение трафика.

Так как в ТП и ТБЛА на уровне L3 имеется только одна служба – служба управления соединением, то поле для идентификации служб не требуется. Для сообщений трафика для ТП следует ввести поле для идентификации процедуры L4 уровня, для разделения типов данных (видео или ТМ). В ТБПЛА на уровне L4 лишь одна процедура (обработка команд), поэтому дополнительная идентификация процедур не требуется. Однако L4 уровень не подлежит детальной проработке в данной курсовой работе, поэтому далее этот аспект будет опущен.

2.2. Разработка иерархических моделей сетевых объектов - как транспортной сети доставки информационных (1.1-1.3) и служебных сообщений (1.3, 1.4). Выделение ключевых слоев модели (физические ресурсы - канал передачи данных - управление сеансом соединения / сценарий взаимодействия), пояснение задач служб уровней модели (1.1-1.4)

 

Описание иерархических моделей сетевых объектов будем проводить в соответствии с рекомендациями модели OSI. Аббревиатура OSI расшифровывается как Open System Interconnection. На русском языке это звучит следующим образом: Сетевая модель взаимодействия открытых систем (эталонная модель). Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии. Эту модель можно смело назвать стандартом. Именно этой модели придерживаются производители сетевых устройств, когда разрабатывают новые продукты.

Сетевая модель OSI состоит из 7 уровней. Верхние уровни модели OSI - Прикладной уровень (L7), Представительский уровень (L6), Сеансовый уровень (L5), Транспортный уровень (L4) – не описывают интересующую нас работу радиотерминала (РТ), поэтому в данной работе будем рассматривать только 3 нижних уровня - Сетевой уровень (L3), Канальный уровень (L2), Физический уровень (L1). Поговорим о последних подробнее.

 

Сетевой уровень L3 (network layer) обеспечивает образование единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, но в нашем случае решение данной задачи не стоит, т.к разрабатываемая сеть не имеет связи с другими сетями. Однако L3 уровень решает еще одну немаловажную задачу: доставку сообщений L3 уровня (служебных) другому объекту сети, что имеет место быть в данной работе.

 

Канальный уровень L2 (data link layer) обеспечивает установление и контроль логического соединения между сетевыми объектами. При передаче полученные данные с верхних уровней (L3 или L4) он «помещает» в пакеты и готовит к передаче. При приеме полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки и отправляет на верхние уровни: L3 или L4.

 

Физический уровень L1 (physical layer) обеспечивает физическими ресурсами L2 уровень, выполняет формирование потоков бит из потоков радиосимволов и наоборот.

Применим вышеописанную модель к нашей сети. На рис.1 представлены иерархические модели РТ сетевых объектов: ТП и ТБПЛА.


Рис.1 Иерархические модели РТ сетевых объектов

Рассмотрим задачи служб и уровней:

Задачи уровня L1:

- синхронизация (временная, частотная)

- модуляция/демодуляция

- кодирование/декодирование

- перемежение/деперемежение (для решения проблемы замираний)

Задачи уровня L2:

- формирование кадра

- доступ к линии связи (определяет правила передачи кадра в линию)

- надежная доставка (требуется для линий связи с высокой вероятностью возникновения ошибки)

- управление потоком (для контроля от переполнения буфера на приемной стороне)

- обнаружение ошибок (CRC код)

Задачи служб уровня L3:

- установление соединения

- контроль качества активного соединения

 

2.3. Формирование диаграмм состояний сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов). Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач (режимов), выполняемых в этих

состояниях. Анализ решений по обеспечению энергосбережения.

 

Рассмотрим режимы работы радиотерминала пользователя (РТП) (рис-2) и радиотерминала БПЛА (РТБПЛА) (рис-3).

РТП в активном состоянии ведет передачу служебных сообщений и сообщений трафика, а также принимает аналогичные сообщения от РТБПЛА, периодически осуществляет радиоизмерения (р/и). Рассмотрим подробнее режимы работы в активном состоянии.

При включении ТП (0) РТ начинает транслировать широковещательное сообщение (BCCH). После приема запроса о соединении (1) РТП переходит в режим установления соединения. После установления соединения при отсутствии команд от пользователя (2) Т переходит в режим сна, если же имеются сообщения (3) – в режим обмена данными. Во время ведения связи в определенные промежутки времени (более подробно поговорим о них в следующей части) (5) требуется проводить р/и для контроля качества соединения, после проведения р/и (6) РТП возвращается в режим обмена данными.

Переход в пассивное состояние позволяет обеспечить энергосбережение. Причина выхода из режима сна – появление сообщений от пользователя (4).


Рис.2 Диаграмма состояний РТП

РТБПЛА в активном состоянии ведет передачу служебных сообщений и сообщений трафика, а также принимает аналогичные сообщения от РТП, периодически осуществляет радиоизмерения (р/и). Рассмотрим подробнее режимы работы в активном состоянии.

При включении ТБПЛА (0) РТ начинает прослушивать BCCH сообщение, в ответ на которое отправляет запрос на установление соединения. После чего ТП начинает передачу параметров соединения (1) и РТБПЛА переходит в режим установления соединения. Если РТ не получает сообщений (2), то переходит в режим сна, если сообщения имеются (3) – в режим обмена данными. Переход в режим р/и осуществляется аналогично РТП.

В пассивном состоянии РТБПЛА «прослушивает» BCCH и, если для него есть сообщение (4) переходит в режим обмена данными.


Рис.3 Диаграмма состояний РТБПЛА

                                                                      

2.4. Разработка сценария реализации телекоммуникационного сеанса, описание поэтапной стратегии службы L3 уровня. Проработка элементов стратегии, выполняющих оперативное реагирование на изменение качества соединения (как будет оцениваться качество соединения, как управлять свойствами активного соединения сетевых объектов?).

 

Рассмотрим поэтапную стратегию службы установления соединения L3 уровня. После того, как ТБПЛА «услышал» BCCH , он отправляет ТП запрос на организацию соединения. Далее служба L3 уровня ТП отправляет параметры сессии в служебном сообщении и ожидает ответа службы L3 уровня ТБПЛА о том, что параметры сессии приняты. При неудавшемся соединении ТП повторно отправляет сообщение с параметрами.


Рис.4 Сценарий режима установления соединения

 

В течение ведения сессии необходим контроль качества канала связи для адекватного функционирования сети. На рис.5 представлен процесс обмена сообщениями между РТП и РТБПЛА. Р/и проводятся с помощью служб управления соединением, которые измеряют уровень принятого сигнала и сравнивают с пороговым значением. Данные о р/и с РТБПЛА отправляются на РТП для дальнейшего принятия решения. Если нужно изменить качество соединения исходя из принятых данных от РТБПЛА и собственных р/и, сетевой уровень ТП отправляет служебное сообщение на сетевой уровень РТБПЛА с информацией о том, что со следующего пакета будет действовать другой профиль сетевого протокола, требуемый для повышения/понижения качества соединения. Таким образом, ТБПЛА приняв и распаковав сообщение L3 уровня, переходит на работу с другим профилем. В то же время и ТП переходит на работу с новым профилем.

 

Рис.5 Взаимодействие L1, L2 и L3 уровней и обмен сообщениями между РТП и РТБПЛА