3.1. Задачи службы передачи данных канального уровня: пояснение механизма обработки информационных и служебных сообщений на L2 уровне (подготовка к доставке сообщений: фрагментация/дефрагментация сообщений, нумерация блоков данных L2 уровня, обеспечение целостности и определение назначения блоков и т.п.). 
Характеристика служебного и информационного трафика, поступающего на L2 уровень.   

В проектируемой системе за передачу информационный и служебных сообщений отвечает служба приема и передачи трафика, которая функционирует как на стороне АР, так и на стороне подвижного объекта. В задачи службы входит осуществление передачи информационных сообщений на скорости, соответствующей нормам качественного соединения, организация и управление доступом к физическим каналам, формирование и выделение данных из потока бит, а также обнаружение и исправление ошибок. На канальном уровне осуществляется формирование и добавление контрольной суммы CRC. Для различия информационных и служебных сообщений в структуре сообщения канального уровня необходимо поле размерностью 1 бит. В направлении «АР-ПО» в информационном поле информационного сообщения содержатся данные для исполнения маршрута, а в обратном направлении («ПО-АР») передаются данные телеметрии, отчет о реализации команды и информация об уровне принимаемого сигнала. 

3.2. Выделение типов сообщений L2 уровня, анализ их атрибутов (адресные/широковещательные, уведомительные или требующие обязательного ответа/шифрования, служебное/информационное и т.п). Обоснование гарантированной/негарантированной доставки указанных видов сообщений.

Обозначим и рассмотрим типы сообщений, передача который будет осуществляться в рамках сети.

1.       Широковещательное сообщение (сообщение BCCH) – является безадресным, передается исключительно от точки доступа. Оно несет информацию для всех объектов о существовании сети и ее параметрах. За реализацию передачи ШВС отвечает одна из служб канального уровня – служба предоставления информации о сети.

2.       Сообщение c данными «о себе» - является адресной информацией, передаваемой с ПО на АР. Содержит идентификационные данные о подвижном объекте и передается по каналу RACH. Ранее говорилось, что ПО отправит данные о себе только конкретной сети.

3.       Уведомление о регистрации – адресное сообщение, предназначенное для ПО, информирующее его о том, что он стал участником сети, передается по каналу управления SACCH.

4.        Сообщение трафика – адресное сообщение с АР на ПО или с ПО на АР. В первом случае передаются команды управления, во втором - отчеты их исполнения и данные телеметрии.

 

Кроме того, для информационных и служебных сообщений нужна гарантия их доставки. Исходя из технических требований к курсовой работе, примем максимально возможную вероятность ошибки на бит равной равной P_b = 10^-5

 

3.3. Обоснованный выбор алгоритма доступа к канальным (физическим) ресурсам, пояснение структуры физических ресурсов. Описание стратегии планирования распределения канальных ресурсов. Анализ предлагаемого алгоритма доступа к ресурсам на предмет возникновения коллизий и пояснение решения по их устранению. 

 

В разрабатываемой системе разумно будет использовать метод множественного доступа с разделением по времени (TDMA). Основной принцип TDMA заключается в том, что имеющийся ресурс разделяется между участниками информационного обмена на циклически повторяющиеся промежутки времени. Эти промежутки времени далее будем называть кадрами. 20 кадров будет содержать один мультикадр, а 20 мультикадров содержит 1 суперкадр. Таким образом в составе  суперкадра будет содержаться 400 кадров. Для дальнейшего описания и пояснения необходимо графическое представление вышенаписанного.

Рис. 1 Структура мультикадров.

 

В направлении от АР к ПО в нулевом кадре нулевого мультикадра будет осуществляться передача сообщения BCCH, а в первом кадре нулевого мультикадра передается сообщение SACCH для временной синхронизации. Также по SACCH передается профиль работы сети и номер закрепленного канала. Сообщения каналов BCCH и SACCH передаются один раз за суперкадр. Далее кадры будут содержать сообщения трафика. Что касается обратного направления – от ПО к АР, то в нулевом кадре нулевого мультикадра  передается сообщение канала RACH -  cообщение от ПО с «данным о себе», после чего все кадры содержат сообщения трафика, структура которых рассматривалась ранее (данные телеметрии, отчеты об исполнении команд, информация об уровне принимаемого сигнала и т.д).

3.4. Проработка видов логических каналов (ЛКС) L2 уровня, оценка пропускной способности ЛКС в обоих направлениях (свести в таблицу). Формирование правила распределения физических ресурсов между ЛКС (п.3.2).

Исходя из пункта 3.2, в данной сети можно выделить следующие логические каналы:

1. Широковещательный канал -  предназначен для осуществления передачи широковещательной информации о сети, обозначения ее существования.

2. Ассоциированный с каналом доступа канал – необходим для временной синхронизации, передачи параметров выделенного физического канала. Также служит для передачи информирующего сообщения для тех ПО, которые только что стали участниками сети.

3. Канал случайного доступа – по данному каналу ПО передает информацию о себе для того чтоб стать в будущем участником сети, он же является каналом, по которому проходит запрос на регистрацию от ПО. Захват канала будет происходить согласно алгоритму случайного доступа S-Aloha.

4. Канал трафика – предназначен для передачи различных информационных данных как с АР на ПО, так и с ПО на АР. Описание данных, передаваемых по каналу трафика, представлено выше.

 

Таблица 1. Пропускная способность логических каналов.

Название канала	Обозначение	Предполагаемая пропускная способность
Широковещательный	BCCH	0,0025 %
Ассоц. с каналом доступа	SACCH	0,0025 %
Случайного доступа	RACH	0,0025 %
Трафика	TCH	99,9 %

3.5. Пояснение назначения и размерности полей сообщений канального уровня.

Рассмотрим размерности полей сообщений канального уровня (Рис. 2) и поясним назначения полей.

Рис. 2 Структуры сообщения канального уровня.

 

Поле «идентификатор сети» несет краткую информацию с идентификационными данными сети. Так в широковещательном сообщении по информации из этого поля ПО определяет, что это именно та сеть, с которой ему нужно функционировать. Поле «идентификатор адресата» несет информацию о том кому адресовано сообщение. Поля «тип сообщения» и «служба-адресат» необходимы для краткого указания типа сообщения и службы, которой данное сообщение предназначено. Назначение поля «информационная часть» очевидно – в каждом из сообщений оно отводится для главное информационной части сообщения. По размерности оно самое длинное, поэтому в каждом сообщении на это поле отводится наибольшее число бит. «СRC» как было написано ранее, содержит избыточный код для целостности доставляемых данных.

 

3.6. Построение временной диаграммы, отражающей использование физических ресурсов для сообщений L2 уровня.

 

Построим временную диаграмму (Рис.3), которая будет отражать использование логических каналов объектами разрабатываемой сети и поясним их использование.

Рис.3 Диаграмма использования логических каналов.

 

Точка доступа передает широковещательное сообщение по каналу BCCH для того чтобы обозначить существование сети. Тем временем подвижным объект находится в состоянии прослушивания BCCH и в скором времени обнаруживает ШВС. После обнаружения широковещательной несущей, ПО передает по каналу RACH запрос на регистрацию и данные о себе, этот процесс можно назвать регистрацией или идентификацией. В ответ АР передает для ПО данные о канале, по которому будет осуществляться последующий «диалог» АР-ПО, что можно обозначить как «выделение канального ресурса». После выделения канального ресурса и перехода ПО на выделенный канал, начинается передача данных по каналу трафика TCH.

 

3.7. Разработка схемы обмена сообщениями L2 уровня по ЛКС для одного из режимов (п.2.3, 2.4).

 

Ранее в курсовой работе (п.2.3,2.4) были обозначены несколько режимов работы разрабатываемой сети и в данном пункте необходимо рассмотреть более подробно один из них.

Рассмотрим режим «реализация передачи информации» (Рис. 4)

 

Рис. 4 Схема обмена сообщениями L2 уровня в режиме «реализация передачи информации».

 

После приема ШВС подвижный объект говорит «хочу стать участником сети» и отправляет заявку на регистрацию с данными о себе. В ответ на это точка доступа выделяет канал и передает информацию о нем на ПО, после чего может осуществляться передача данных с маршрутом, передающимися по каналу TCH. В ответ на это ПО передает отчеты о исполнении команд, данные телеметрии также по каналу TCH.

 

3.8. Разработка функциональной схемы L2 уровня.

 

Функциональная схема L2 уровня представлена на Рис. 5.

Рис. 5 Функциональная схема L2 уровня.

 

Данная схема отражает подготовку сообщения для последующей его передачи на L1 уровень. На первом этапе происходит фрагментация сообщений. Затем служба адресации добавляет информацию о получателе, а служба предоставления информации о сети добавляет информацию о самой сети. После этого сообщение пополняется полями «Тип сообщения» и «Служба-адресат» для того чтобы идентифицировать тип передаваемой информации и указать какой службе она адресована. Затем службой расчета CRC осуществляется расчет контрольной суммы для целостности доставляемых данных. Приемный тракт схож с передающим, выполняя обратные операции – проверка CRC, дефрагментация сообщений, идентификация типа сообщения и его адресации.