Министерство науки и высшего образования РФ

ФГБОУ ВО РГРТУ

Кафедра ТОР


Курсовая работа по дисциплине :

«Системы и сети связи с подвижными объектами».

На тему:

«Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания (часть 1).»



Николаев Н.В. гр.619

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 к проекту:

- максимальное количество терминалов/программ в сети: 2000/100

- радиус зоны обслуживания: 8000 м (PR=75% покрытие на границе обслуживания)

- максимальная скорость передачи информационных данных: 200 Кбит/с

- тип местности: городская заcтройка

- вероятность ошибки на бит, не более P : 10-6b

- 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 терминального оборудования и интерфейса пользователя/объекта управления

Целью данной курсовой работы является разработка интерактивной радиосети мультимедийного вещания, которая предполагает предоставление пользователям аудио - трансляции любой (на выбор) из имеющихся на сервере программ. Поток поступает на мультимедийный сервер из сети Интернет, где, исходя из запроса пользователя, необходимые ему данные транслируются через точку доступа на оконечное устройство. Весь трафик в сети должен быть зашифрован из соображений конфиденциальности.

1.1.1 Интерпретация назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной темы.

Проанализировав исходные данные, можно выделить особенность проектируемой сети: небольшая максимальная скорость вещания, из чего следует, что сеть малопригодна для передачи видео трафика. Данная сеть предназначается для трансляции радио, аудио файлов, передачи текстовых сообщений, документов и графических файлов. Поэтому в качестве прикладного решения в рамках указанной темы является организация аудио трансляции трех ТВ - каналов.

1.1.2 Формализация телекоммуникационной услуги на основании анализа отношений "пользователь сеть", схематизация отношений

Отношение «пользователь-сеть»будем рассматривать в виде нескольких уровней детализации. На первом уровне детализации (Рисунок 1) будет рассматриваться взаимодействие между пользователем и мультимедийным сервером на уровне абстрактных предположений. Между ними происходит информационный обмен: от пользователя поступают команды, от мультимедийного сервера поступают данные.


Рисунок 1. Первый уровень детализации .


Второй уровень детализации (Рисунок 2) будет включать в себя средства необходимые для взаимодействия пользователя с мультимедийным сервером и наоборот. Пользователь должен будет взаимодействовать с неким терминалом т.е. устройством, на котором установлено приложение (в работе в качестве оборудования пользователя (ОП) используется телефон) , а мультимедийный сервер будет взаимодействовать с контроллером данных. Контроллер данных представляет собой устройство, предоставляющее необходимый пользователю поток данных.


Рисунок 2. Второй уровень детализации.



Далее рассмотрим 3 уровень детализации (Рисунок 3). Связь ОП и контроллера управления осуществляется посредством служб. На ОП такими службами будут являться службы приема и доставки сообщений (они входят в приложение пользователя). Контроллер данных включает в себя службу обработки данных , которая выбирает необходимый поток данных и определяет количество активных пользователей ,а также информационную подсистему, которая содержит базу данных идентификаторов.





                                       Рисунок 3. Третий  уровень детализации.

И последний — 4 уровень детализации. Прием и передача данных у основных сетевых объектов(мультимедийный сервер, точка доступа и терминал) будут осуществляться с помощью радиотерминала(РТ) . Так же на каждый из них установим модуль подлинности (МП), который содержит код, позволяющий осуществить подключение к необходимому ПО.




    Рисунок 4. Четвертый  уровень детализации.

1.1.3Задачи терминального оборудования и интерфейса пользователя/объекта управления.

В качестве оборудования пользователя будет использоваться телефон (Рисунок 5), на котором установлено приложение. Телефон взаимодействует с мультимедийным сервером, который в свою очередь дает ему ответ о предоставлении/отказе в запрашиваемой услуге.


Рисунок 5. Оборудование пользователя.

Каждое ОП имеет возможность подписки к любой из имеющихся на станции вещания программ, поэтому каждое  ОП должно иметь свой уникальный идентификатор в сети, а именно логин, который будет присваиваться при регистрации в сети. Следовательно необходима база данных встроенная в мультимедийный сервер в которой будет содержаться информация о находящихся в зоне обслуживания ОП. Также мультимедийный сервер должен иметь возможность учета числа пользователей каждой услуги. Для этого в его состав  необходимо включить информационную подсистему , информация в которой будет оперативно обновляться при изменении числа активных пользователей какой-либо программы. Указанное в техническом задании требование о том, что информационный поток любой программы существует, пока у него есть хотя бы один подписчик, предполагает наличие решающего устройства в составе базовой станции или мультимедийного сервера. Задачей такого устройства является анализ информации о числе подключенных к мультимедийным потокам ОП и принятие решения о прекращении трансляции какого-либо потока в случае, если этот поток в данный момент не имеет активных подписчиков.


1.2.Пояснение сеанса предоставления телекоммуникационной услуги, выявление ключевых параметров сеанса. Характеристика информационного трафика в прямом и обратном направлениях передачи: вид трафика, производительность или предполагаемый объем сообщений и т.п. Формализация требований к качеству и условиям предоставления услуги.

1.2.1. Пояснение сеанса предоставления телекоммуникационной услуги, выявление ключевых параметров сеанса.

Точка доступа (ТД) посылает широковещательное сообщение. Пользователь в телефоне выбирая нужный канал, включает функцию доступа к данным. Тогда телефоном осуществляется поиск широковещательного сообщения , находя его он отправляет запрос на подключение ТД. Она, в свою очередь отправляет идентификационный номер пользователя на мультимедийный сервер, на котором ведется учет числа подписчиков, имеющих доступ к аудио - вещанию ТВ - каналов и если такой идентификатор присутствует на мультимедийном сервере , то он отправляет уведомление о том в отказе/предоставлении услуги на ТД, ТД ретранслирует терминалу пользователя. Если осуществляется подключение, то тогда пользователь получает на телефоне уведомление, что осуществлено подключение, ему предоставляется выбор канала и далее начинается трансляция. 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 ОП, находящихся в зоне обслуживания. В пассивном режиме трансляция прерывается ,функционирует лишь приемная часть анализируя радиоканал на наличие запросов от ОП. При получении такого запроса осуществляется переход в активный режим. В свою очередь ОП в активном режиме осуществляет передачу служебных сообщений точке доступа. При отсутствии команд от пользователя, ОП переходит в пассивный режим.

1.2.2. Характеристика информационного трафика в прямом и обратном направлениях передачи: вид трафика, производительность или предполагаемый объем сообщений и т.п. Формализация требований к качеству и условиям предоставления услуги.

В нашем варианте, рассматриваемом в рамках данной курсовой работы, примем число каналов (интернет-каналов) равным трем. Таким образом, при условии, что скорость передачи аудио - потока по одному каналу мы примем равной 200 кбит/с, для того чтобы не было никаких проблем с перегрузкой.


1.3.Обоснованный выбор архитектуры радиосети. Разработка многозвеньевой модели сети, описание ключевых звеньев доставки сообщений. Проработка сценария выполнения телекоммуникационной задачи с использованием многозвеньевой модели взаимодействия элементов сети.

1.3.1. Обоснованный выбор архитектуры радиосети.

Основными сетевыми элементами являются терминалы (Т), точка доступа (ТД) и мультимедийный сервер. Основная задача сети: мультимедийного вещания подвижным объектам, поэтому подходящая топология сети –“звезда”. Данный выбор обусловлен тем, что терминалы не взаимодействуют друг с другом, поэтому при выходе из строя одного на работу сети это никак не повлияет. Все терминалы должны находиться в радиусе зоны обслуживания. , как изображено на рисунке 6. В данной сети, благодаря модулю подлинности, ТД будет посылать широковещательное сообщение (BCCH), с определенной кодовой последовательностью, то есть МС будет заранее знать параметры терминала.


Рисунок 6. Архитектура сети.


1.3.2. Разработка многозвеньевой модели сети, описание ключевых звеньев доставки сообщений. Проработка сценария выполнения телекоммуникационной задачи с использованием многозвеньевой модели взаимодействия элементов сети.

ТД посылает широковещательное сообщение (ШВС), обозначая наличие сети. Включенные ОП получают ШВС и отправляют запросы на подключения к ТД. ОП посылает запрос услуги на ТД, которая ретранслирует его на мультимедийный сервер (МС), при этом запросы содержат идентификационные номера ОП. Получив запросы от ОП, МС осуществляет сверку идентификаторов со своей базой. Если идентификаторы совпадают с находящимися в базе, то осуществляется передача данных . Как терминал захочет прекратить поток данных, он отправит сообщение на МС и тогда из всей радиосети будут функционировать только ТД и ОП, остальное перейдет в режим сна.


                                                          Рисунок 7. Многозвеньевая модель сети




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

Как уже говорилось выше, в данной сети присутствуют 3 главных сетевых объекта: мультимедийный сервер, точка доступа и оборудование пользователя. Рассмотрим стратегии поведения данных объектов, а также их функциональный состав.

Мультимедийный сервер является центральным элементом сети, именно он принимает все данные, которые сеть собирает. В его стратегию(рисунок 8) входят следующие основные пункты (рассматриваем вариант, когда поступает поток данных из интернета):

-передача мультимедийного трафика, поступающего на него(направление потока данных, который поступает из интернета к ОП);

-предоставление ОП выбранного потока данных(в зависимости от выбранного терминалом канала, сервер направляет необходимые данные) ;

-прием и передача служебных сообщений;

-проверка наличия подписки у пользователя.



Рисунок 8. Функциональная схема МС.


Точка доступа является промежуточным элементом сети, она должна выполнять следующие функции(рисунок 9):

-  отправка ШВС, формирования списка доступных терминалов

-обеспечение соединения между ОП и мультимедийным сервером(передача необходимых потоков от мультимедийного сервера к ОП);

- передача трафика от сервера к ОП;

-прием и передача служебных сообщений.


Рисунок 9. Функциональная схема ТД.



ОП будет выполнять следующие функции(рисунок 10):

-регистрация в сети(получение логина, с помощью которого можно будет авторизоваться в сети;

-прием служебных сообщений от точки доступа;

-прием трафика от точки доступа(прием выбранного с мультимедийного сервера трафика);

- отправка служебных сообщений;


Рисунок 10. Функциональная схема ОП.


Библиографический список:

1)Бакке А.В. – лекции по курсу "Системы и сети связи с подвижными объектами".

2)Рихард А. - КП на тему : «Радиосистема управления подвижными объектами». Часть 1 (Исправленная).http://omoled.ru/publications/view/1362

3)Викулов В. -КП на тему : «Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания (часть 1).»http://omoled.ru/publications/view/1285

4) Валуйский Д. - КП на тему: «Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания»