Радиотелефонная сеть связи (часть 2)

Казанский К.О. гр. 519

2. Разработка сценария телекоммуникационной услуги (L3)

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

Ранее в курсовом проекте были обозначены некоторые службы разрабатываемой сети, такие как: служба установления соединений, служба управления радиоресурсами, службу соединения с Asterisk/БС.

Идентификация сообщения канального уровня должна производиться с помощью поля в составе сообщения. Также опираясь на задание курсового проекта необходима учитывать вид трафика, он может быть как телефонным, так и данными. В связи с этим возникает необходимость в идентификации сессии.  Проектируемая система должна иметь оперативную информацию об абонентах, отслеживать их статус, при этом важным является процедура регистрации абонентов.  Регистр абонентов содержит в себе информацию в возможных пользователях сети, их адресах, а также о состоянии терминалов. Информация заносится в регистр при регистрации терминала.     

 

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).

Рассмотрим уровни модели OSI, необходимые в разрабатываемой системе (рис. 1).



Рис.1 Модель OSI

 

Для обеспечения работы данной системы необходимы 3 уровня: L1, L2 и L3.

Пользователь для реализации какой-либо услуги взаимодействует с приложением мобильного телефона, приложение запускает процессы, необходимые для ее реализации. Например, пользователь выбирает из списка контактов абонента с которым он хочет связаться, приложение инициирует процедуру вызова, устанавливается протокол обмена между службой АТС и приложением пользователя.

Основной услугой разрабатываемой системы является передача речевой информации, следовательно основной трафик системы – речевой. Пользовательское приложение генерирует трафик, он минуя канальный уровень поступает сразу на физический уровень. Такое решение обусловлено тем, что речевой трафик – трафик реального масштаба времени. За отдельным терминалом резервируется выделенный канал связи, в связи с этим не возникает смысла каждому пакету присваивать адрес-получателя. Реализуемые в рамках L2 уровня инструменты CRC и ARQ также не являются востребованными для голосового трафика 

    На уровне L3 реализуются сценарии взаимодействия БС и терминалов. БС посредством протоколов управляет процессами, связанными с радиоресурсами: назначение/переназначение радиоканалов, управление мощностью излучения.

    L3 является поставщиком служебных сообщений, в зависимости от сценарий, например: передача БС сообщений BCCH, сообщений вызова канала PCH, передача информации по ИКУ и др. формируются соответствующие служебные сообщения L3-уровня.

    Основным назначением канального уровня проектируемой системы является адресная доставка различных служебных сообщений. В рамках L2 уровня организуется проверка целостности доставленного сообщения уровня сценария взаимодействия (L3), уместно применение службы повторного запроса ошибочно принятых пакетов (ARQ) для служебных и информационных сообщений.

    На физическом уровне выполняются следующие задачи:

·         Реализация методов доступа к среде. В проектируемой сети будет использоваться метод с временным разделением каналов TDMA. Его применение позволяет существенно сэкономить ценный частотный ресурс и в целом позволит повысить эффективность системы.

·         Модуляция/демодуляция. В системе планируется использование двух видов модуляции: QAM-16 или BPSK 

·         Синхронизация. Осуществляется передачей БС специального пакета, включающего механизмы подстройки частоты и времени.

·         Помехоустойчивое кодирование/декодирование. Применение сверточного кодирования со скоростью V=1/2

·         Перемежение/деперемежение

·         Компенсация искажений сигналов. Применение адаптивной фильтрации сигналов 

 

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.

Исходя из пояснений сеанса предоставления телекоммуникационной услуги, описанных в пунктах 1.2 – 1.3 данной курсовой работы, можно выделить четыре режима работы терминала пользователя (рис. 2):

1)    Режим регистрации;

2)    Режим ведения связи;

4)    Спящий режим.

 

Режим регистрации.

Когда терминал включается, он начинает поиск ШВС от БС, если попытка оказалась неуспешной, то терминал переходит в режим энергосбережения и позже повторяет попытку. При обнаружении несущей терминал проходит регистрацию, после чего БС ( при успешной регистрации) заносит терминал в регистр абонентов и присваивает ID, также ведется слежение за терминалом т.е. за его активностью. Также терминал при успешной регистрации уведомляет об этом пользователя.

Режим ведения связи.

Ведение связи может означать как организацию сквозного соединения для передачи голосового трафика, так и огранизацию передачи данных.

Т1 инициатор сеанса.

Голосовая связь осуществляется за счет сквозного соединения двух терминалов сразу через физический уровень.

Передача данных, в отличие от передачи речи, не требует организации сквозного речевого соединения на время сеанса связи. Перед передачей сообщения Т подготавливает предварительно записанное сообщение к отправке (т. е. кодирует, фрагментирует и др.), после чего он приступает к передаче запроса на предоставление канала трафика. Получив канал трафика, Т начинает передачу данных. По окончании передачи Т ожидает подтверждение о том, что все пакеты данных приняты верно. Получив подтверждение, Т переходит обратно в спящий режим. В этом режиме с целью контроля качества соединения терминал проводит радиоизмерения в процессе процедуры запроса ТК услуги отправляет результаты радиоизмерений.

Т1 не инициатор сеанса.

БС в широковещательном сообщении, оповещает Т о том, что для него есть данные, что является поводом для Т выйти из пассивного режима и попытаться получить данные. Терминал отправляет БС сообщение о готовности к приему данных или оповещение в входящем вызове. Далее БС начинает передачу данных. После получения данных Т формирует отчет о доставке и возвращается в спящий режим. В случае с голосовой связью, если вызов не был принят, терминал оповестит пользователя о пропущенном вызове.

 

Спящий режим.

При получении отчета о доставке, или окончании приема данных, а также после регистрации Т в сети он переходит в спящий режим, т.е. переходит в режим пониженного энергопотребления, в котором находится большую часть времени. Из этого режима терминал выходит периодически для того, чтобы уведомить БС о своей активности и получить или отправить сообщение. Также необходимо учесть ситуацию, в которой Т может покинуть сеть. БС сама принимает решение о выводе Т из сети. Такое решение принимается в следующих случаях:

1) терминал самостоятельно покинул сеть;

2)терминал потерял связь с БС (долгое время не заявлял о своей активности);

3) терминал не имеет источника питания.

 


Рис.2 Диаграмма состояний терминала



Рис.3 Диаграмма состояний БС

Базовая станция начинает свою работу с передачи широковещательного сообщения и поиска запросов на обслуживание. При получении запроса БС рассматривает его опираясь на данные, которые были переданы терминалов по каналу доступа. Если ответ отрицательный, то терминал не будет обслужен и БС вернется в режим передачи ШВС. При положительном ответе Базовая станция начнет обмен с терминалом служебными данными, которые необходимы для назначения ресурса и передачи всей служебной информации. Если связь оборвалась, то БС возвращается в исходный режим. Если данные были переданы успешно, то организуется сеанс связи.

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?).

 

Качество соединения будет оцениваться на основании результатов радиоизмерений. При ухудшении уровня сигнала БС сообщит терминалу о необходимости перехода на более помехозащищенный профиль, а Т должен ответить подтверждением. если и это не улучшило ситуацию, то БС будет повышать мощность излучения.



Рис.4 Взаимодействие Т и БС в случае низкого качества сигнала

На рис.4 изображена модель взаимодействия Т и БС при низком уровне сигнала от БС. После того, как Т обнаружил сеть, принял ШВС, передал БС свой идентификатор, БС уведомляет Т о выделенном ресурсе и в этом же сообщении посылает сигнал, с помощью которого Т может проверить уровень сигнала в точке приема. Если в результате радиоизмерений окажется, что уровень сигнала ниже порогового уровня, то Т уведомляет об этом БС, которая в свою очередь осуществляет выбор профиля настройки физического уровня. Если это не помогло, то БС принимает решение об увеличении мощности излучения, сообщая эту информацию Т.

    Литература:

                 1.  Бакке А.В. «Лекции по курсу ССПО»

              2.  http://omoled.ru/publications/view/1289

              3.  http://omoled.ru/publications/view/1307

4            4.  http://omoled.ru/publications/view/1288

3