Часть 2

2. Проработка плоскости управления сценариями взаимодействия (L3)

2.1.    Назначение плоскости управления (сигнализации) радиосети, пояснение идеи двустороннего управления решениями на L3 уровне в виде "событие ->воздействие ->исполнение ->уведомление об исполнении". Выделение основных служб плоскости управления и пояснение их задач.

2.1.1.    Назначение плоскости управления (сигнализации) радиосети.

     Плоскость управления (сигнализации) радиосети используется для определения правил взаимодействия объектов данной сети, то есть здесь прописаны действия, которые сетевые объекты должны произвести в случае определенных ситуаций. На этом уровне происходит формирование служебных сообщений, например – запрос на подключение к сети, уведомление о готовности передачи и прочие. Также на данном уровне будет реализована служба контроля качества соединения.

2.1.2.      Пояснение идеи двустороннего управления решениями на L3 уровне в виде "событие ->воздействие ->исполнение ->уведомление об исполнении".

     Двустороннее управление решениями поясню на примере службы контроля качества соединения.

     Во время работы УУ непрерывно анализирует параметры сигналов поступающих с терминалов. Если уровень сигнала, по какой то причине становится слишком слабым, то служба управления качеством соединения УУ формирует служебное сообщение, которое содержит команду на увеличение мощности, передаваемого терминалом, сигнала. Это сообщение передается терминалу и поступает службе контроля качества соединения. После расшифровки сообщения, служба контроля качества соединения терминала делает вывод о том, что необходимо увеличить мощность передачи. Формируется команда для передатчика и сигнал вновь становится нормального (требуемого) уровня.

2.1.3.      Выделение основных служб плоскости управления и пояснение их задач.

     Выделим основные службы. К ним относятся:

  1. Служба установления соединения – отвечающая за установление соединения между Т и УУ (в ее задачи так же входят: принятие решение о  подключении (не подключении) терминала к сети, обозначение сети).
  2. Служба контроля качества соединения – отвечающая за передачу сообщений без ошибок, а так же обеспечивающая соединение на необходимом (требуемом) уровне.

 2.2.    Разработка иерархических моделей сетевых объектов - как транспортной платформы доставки информационных (п.1.1-1.4) и служебных сообщений (п.2.1). Выделение ключевых слоев модели (физические ресурсы - канал передачи данных - службы управления сеансом соединения/сценариями взаимодействия), пояснение задач служб уровней транспортной платформы.

     В данной сети ведется, преимущественно, передача аудио трафика и служебных сообщений.

     Аудио трафик передается в реальном масштабе времени. В системе планируется проводить проверку целостности пакетов аудио трафика, поврежденные пакеты будут заменяться неким сигналом (например, белым шумом). Данное решение поможет «замаскировать» ошибочные пакеты.

     При передаче служебных сообщений требование к качеству их передачи высоко. Так, например, при неправильном принятии сообщений службой установления соединения, соединение может быть просто невозможно.

     Исходя из всего выше сказанного, можно построить модель объектов, как транспортной платформы доставки информационных и служебных сообщений, и выделить её ключевые уровни . Модель представлена на рисунке 1.



Рис.1. Иерархическая модель сетевых объектов

На данной модели показаны три ключевых уровня:

  1. Служебный уровень. На нем реализованы все службы управления. Все служебные сообщения с данного уровня поступают на уровень L2.
  2. Уровень L2 обеспечивает формирование передаваемых пакетов данных, шифрование, кодирование. На данный уровень поступают сообщения, которые необходимо защитить от ошибок. Все сформированные пакеты на L2 уровне поступают  на L1 уровень.
  3. Уровень L1 предназначен для взаимодействия с физической средой. На этом уровне происходит модуляция сигнала. На этот уровень поступает трафик, который не подвергается кодированию шифрованию. После этого радиосигналы передаются по радиоканалу.

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

2.3.1.               Разработка правил идентификации сессий, процедур/служб обработки сигнальных сообщений (задачи в п.2.1).

     Взаимодействие между Т и УУ будет происходить в рамках одной сессии. Однако поток данных будет содержать различные типы информации, такие как: сообщения трафика, служебные сообщения. Поэтому необходимо идентифицировать эти сообщения.

     Для того чтобы отличить служебное сообщение от сообщения трафика предусмотрен специальный флаг(P). Если Р=0 -сообщение трафика, Р=1 – сообщение для служебного уровня. Для служебных сообщений, адрес содержит дополнительную информацию (для какой службы предназначены данные сообщения (всего их две)).Пример сообщения приведен на рисунке 2.


Рис.2. Пример сообщения

2.3.2                  Разработка правил идентификации сетевых объектов (организация адресного пространства радиосети).

     Для организации адресного пространства сети каждому терминалу присваивается свой адрес в момент его подключения к сети. Зная адреса терминалов, УУ может разделить принимаемый трафик по каналам, и оценить качество передаваемых терминалами сигналов. 

2.4.         Формирование диаграмм состояний сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов) с учетом мер по обеспечению энергосбережения. Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач (режимов), выполняемых в этих состояниях.

2.4.1.               Формирование диаграммы состояния терминала.

     Терминал расположен на специальном креплении (например, ремне музыканта) или встроен в музыкальное оборудование и питается от аккумулятора. Однако, терминал, в основном, используется только во время выступления (концерт идет в среднем 2-3 часа), поэтому пассивный режим у терминала предусмотрен не будет. Построим диаграмму состояний терминала (рис.3).


Рис.3. Диаграмма состояний терминала

     При включении, терминал переходит в состояние поиска ШВС, при нахождении такового (1) пытается подключиться к найденной им сети. После завершения подключения (2) терминал ожидает поступление аудио трафика. Когда музыкальное оборудование начинает использоваться и трафик поступает на терминал (4), он переходит в состояние обмена данными, которое включает в себя отправление УУ уведомления о готовности передачи, передачу трафика, прием команд управления. Возможен вариант возвращения терминала в состояние ожидания аудио трафика (3) (например, музыкант сделал паузу). Параллельно процессу передачи данных должны выполняться команды, поступающие с УУ (5). Сессия заканчивается, когда терминал отключается.

2.4.2.               Формирование диаграммы состояния УУ.

     УУ так же не имеет пассивного режима (режима энергосбережения), поскольку оно получает питание от электрической сети. Рассмотрим диаграмму состояний УУ, которая приведена на рисунке 4.


Рис.4. Диаграмма состояний УУ

     После включения, УУ начинает вещать ШВС, тем самым обозначая наличие сети, а так же рассматривая запросы терминалов на подключение. При получении сообщения от терминала (подключенного к сети) о готовности передачи трафика (1), УУ переходит в состояние обмена данными. При этом УУ периодически переходит (2) в состояние оценки качества установленного с терминалом соединения и в соответствии с этим формирует команды управления.

2.5.         Проработка ключевых сценариев взаимодействия объектов сети: обнаружение/идентификация сети, регистрация/привязка к сети, реализация сеанса предоставления услуги и т.п. Разработка сценария, выполняющего оперативное реагирование на изменение качества соединения (как будет оцениваться качество соединения, как управлять свойствами активного соединения сетевых объектов?).

     Для обнаружения сети Т необходимо принять ШВС, которое с некоторой периодичностью вещается УУ. Для подключения к сети терминал отправляет запрос на подключение, который в свою очередь содержит уникальный идентификатор терминала. На основании идентификатора УУ принимает решение о подключении терминала к сети, либо же отказывает в подключении.

     Предоставление услуги передачи начитается, когда терминал уведомит о готовности УУ, которое должно выделить ресурсы. Анализируя принимаемый сигнал, УУ отправляет терминалу команды изменения параметров сигнала. Терминал, при необходимости, заявляет об окончании сеанса.

     Большая часть команд предназначена для службы установления соединения, остальные – службе контроля качества соединения.

     Для наглядности представим описанные выше сценарии в виде рисунка (рис.5).


Рис.5. Взаимодействия объектов сети

2.5.2.    Разработка сценария, выполняющего оперативное реагирование на изменение качества соединения (как будет оцениваться качество соединения, как управлять свойствами активного соединения сетевых объектов?).

     Построим модель, поясняющую осуществление контроля качества соединения (рис.6).


Рис.6. Осуществление контроля качества соединения

     Решение об изменении параметров передаваемого терминалом сигнала принимается службой контроля качества УУ на основе данных поступающих с анализатора, расположенном на физическом уровне (1). Службой УУ формируется сообщение, адресованное службе контроля качества терминала с требованиями изменить параметры передаваемого сигнала (2). Приняв сообщение от УУ (определив его тип), терминал передает его на служебный уровень соответствующей службе (3). Служба контроля качества соединения терминала извлекает необходимую ей информацию (например, требование терминалу изменить мощность передачи) и формирует команду управления, которая поступает на физический уровень терминала (4).

Библиографический список:

  1. Бакке А.В. – лекции по курсу "Системы и сети связи с подвижными объектами"
  2. Сафронов П.Н. группа 519 "Локальная радиосеть" (Пояснительная записка)
  3. Виноградов Н. С. - "Радиосеть сбора данных с ПО" часть 2
  4. Назарков Д. А. группа 619 "Локальная радиосеть" часть 1 (исправленная)