3.1. Пояснение идеи логического соединения L2 уровня: назначение, основание для установления, контроль функционирования, завершения соединения. Виды логических соединений в проектируемой радиосети.

  Канальный уровень – это уровень, предназначен для доставки сообщений логических каналов. Логические каналы могут быть служебными и информационными. Информационные логические каналы так же называются каналами трафика. Основная задача данного уровня заключается в установлении логического соединения между терминалом и точкой доступа. Каждое соединение L2 уровня устанавливается в соответствии с заданным профилем качества услуги QoS.   

 

  В данной сети присутствуют следующие виды логических соединений:

1.    - Широковещательный канал (BCCH),

2.    - Каналом доступа (ARCH),

3.     -Ассоциированный с каналом доступа канал (SACCH),

4.     -Канал трафика (TCH).

 

3.2. Задачи службы передачи данных канального уровня в виде пояснения обработки информационных и служебных сообщений на L2 уровне: фрагментация/дефрагментация сообщений, нумерация блоков данных L2 уровня, обеспечение целостности и определение назначения блоков и т.п.

 

  В данной система как на стороне точки доступа, так и на стороне подвижного объекта за передачу информационных и служебных сообщений отвечает служба приёма и передачи трафика, которая функционирует на обоих сторонах. К задачам данной службы можно отнести:

1.     Передача информационных сообщений на скорости, которая будет способствовать качественному соединению.

2.     Организация доступа к физическому каналу.

3.     Обнаружение ошибок.

   На канальном уровне осуществляется проверка достоверности принимаемых сообщений канального уровня на основании расчета контрольных сумм CRC. Для понимания, какое передаётся сообщение (информационное или служебное), в структуру сообщения канального уровня необходимо добавить поле, размерностью 1 бит. В направлении “Точка доступа – Подвижный объект” в информационном поле будут находиться данные для исполнения маршрута. В направлении “Подвижный объект – Точка доступа” будут передаваться данные о телеметрии, данные о снятых с датчиков показателях, отчёт об исполнении команд.

3.3. Характеристика информационного трафика, поступающего на L2 уровень, виды сигнальных сообщений плоскости управления. Обоснованный анализ необходимых логических каналов (ЛКС), оценка пропускной способности ЛКС в обоих направлениях.

 

Как было сказано ранее, на канальный уровень могут поступать информационные или служебные сообщения. Для ясности, какое сообщение было передано, в структуру сообщения было добавлено однобитовое поле, которое принимает то или иное значение в зависимости от передаваемого сообщения.

  В моей сети будет 4 вида логических каналов соединения:

·        Широковещательный канал (BCCH) – используется для передачи сведений о точке доступа всем терминалам, таких как идентификатор точки доступа, профиль настройки физического уровня и тд.

 

·        Ассоциированный с каналом доступа канал (SACCH) – необходим для временной синхронизации, передачи параметров выделенного физического канала.

·        Каналом доступа (ARCH) – необходим передачи подвижного объекта информации о себе для того, чтобы стать участником сети, он же является каналом, по которому проходит запрос на регистрацию от ПО

·        Канал трафика (TCH) – предназначен для передачи различных информационных данных как с АР на ПО, так и с ПО на АР.

Сведем в таблицу пропускную способность выше упомянутых логических каналов:

 

Название канала

Обозначение

Пропускная способность

Широковещательный

BCCH

10%

Доступа

ARCH

5%

Ассоц. с каналом доступа

SACCH

5%

Трафика

TCH

80%

 

  Так как большая часть передаваемых сообщений, это сообщения трафика, то есть телеметрии и тд, то разумно выделить большую часть пропускной способности именно для канала трафика.  Широковещательное сообщение должно передаваться постоянно, с некоторым интервалом времени, поэтому из всех оставшихся 3 каналов ему выделяется 10% от пропускной способности. А для канала доступа и ассоциированного с каналом доступа канал передаёт информацию только один раз, поэтому они разделяют по 5% от всей пропускной способности.

 

3.4. 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. Назначение ЛКС к типам сообщений L2 уровня (результаты п.3.2,3.3 свести в таблицу).

  Рассмотрим типы сообщений, передача которых будет осуществляться в рамках проектируемой сети:

1.     -Широковещательное сообщение (BCCH) – данное сообщение несёт информацию о сети и её параметры. Данное сообщение без адресата и передаётся только от точки доступа.

2.    - Сообщение о запросе на становление участником сети - ARCH требует ответа от ТД. В данном сообщении передается идентификатор терминала, которому необходимо предоставить ТК услугу в виде выделения канала трафика.

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

4.  -   Сообщение трафика – сообщение с ТД на ПО будет содержать в себе информацию о командах управления, а сообщение с ПО на ТД будет содержать отчёты об исполнении команд, данные телеметрии, данные с датчиков. Так же канал является двунаправленным логическим каналом. Сообщения данного канала являются адресными и требуют ответа.

Структура данных сообщений будет рассмотрена в пункте 3.8.

3.5. Проработать сценарий гарантированной доставки сообщений одного из ключевых ЛКС в виде повторной передачи неверно принятого сообщения (ARQ).

  Служба ARQ предназначена для повторной передачи пакета, принятого с ошибкой. Происходит передача сообщений и некоторое сообщение передано с ошибкой, происходит фиксация номера сообщения, содержащего ошибку. После передачи данных службой ARQ сформируется сообщение, в котором будет сказано о повторной передаче принятых с ошибкой сообщений. Произойдёт повторная передача ошибочно переданных сообщений.

3.6. 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. Формирование правила распределения физических ресурсов между ЛКС (п.3.4).

  Алгоритм доступа к канальным (физическим) ресурсам будет построен на основе конкурентной борьбы (TDMA). Так как, в моей системе присутствует одно передающее устройство, то оно занимает единственный широкополосный канал связи. В конкретный момент времени наш единственный подвижный объект будет обладать полным доступом к физической среде.

  Канальные ресурсы были распределены в пункте 3.3 и сведены в таблицу. Таким образом каналу BCCH будет отводиться 10%   канального ресурса, каналам ARCH и SACCH 5%, a каналу TCH 80% соответственно. Данное распределение можно обосновать тем, что по каналам ARCH и SACCH передаются короткие сообщения запроса и ответа. Так как, по каналу BCCH будет передаваться широковещательное сообщение через определенный период времени и объём передаваемых сообщений по каналам ARCH и SACCH меньше, то целесообразно выделить данному каналу больший процент канального ресурса. Канал TCH предназначен для обмена данными (будь то команды управления с УУ, данные телеметрии с ПО и тд.) между терминалом и точкой доступа, соответственно по данному каналу будут передаваться большие объёмы трафика, и поэтому этому каналу было выделено 80% канального ресурса.


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

  Точка доступа передаёт широковещательное сообщение по каналу BCCH. Подвижный объект находится в режиме поиска широковещательного сообщения, найдя нужное ШВС подвижный объект передаёт по каналу ARCH данные о себе и запрос становление участником сети. В свою очередь точка доступа передаёт информацию о канале, происходит синхронизация ТД с ПО и возможен сетевой контакт ТД с ПО (SACCH). После установления соединения и перехода ПО на выделенный канал начинается передача телеметрии по каналу TCH.


Рисунок 1 Временная диаграмма 

3.8. Пояснение назначения и размерности полей пакетов канального уровня (п.3.4,3.5). Согласование транспортных возможностей пакетов и информационной емкости сообщений.

   Структура пакета канального уровня состоит из следующих полей:

1.Поле «Идентификатор адресата» несет краткую информацию с идентификационными данными получателя сообщения.

2.Поле «Тип сообщения» предназначено для указания типа сообщения (адресное или широковещательное).

3.Поле «Служба адресат» содержит информацию о том, для какой службы, предназначено данное сообщение.

4.Поле «Информационная часть» содержит непосредственно информацию, которую необходимо передать.

5.Поле «CRC» – контроль целостности пакета.


Сообщение BCCH - это сообщение служебное и не является адресным, поэтому поле адресат в данном сообщении отсутствует. В данной структуре находится поле CRC , которое занимает 12 бит.

         Сообщения канала доступа и ассоциативного канала доступа имеют одинаковую структуру. Так в первом сообщении в поле идентификатор адресата содержится адрес ТД, а в информационной части содержится информация о терминале. А в сообщении ассоциативного с каналом доступа канала содержится ответ на установление соединения и информация о выделенным ресурсе. Так как данные сообщения имеют характер запрос/ответ, то им необходим малый объем, в данном случае им предоставлено 14 бит. 

         Сообщение канала трафика в отличие от предыдущих сообщений имеет поле «Служба адресат» размерностью 2 бита, для определения, какой службе адресовано сообщение. Информационная часть содержит большую размерность в силу того, что в сообщении канала трафика будут передаться  данные телеметрии, отчёты об исполнении команд, а так же будут передаваться команды управления на ПО. 



 

Рисунок 2 Структура сообщений канального уровня


3.9 Разработка функциональной схемы L2 уровня.


Указанная ниже схема демонстрирует подготовку сообщения для отправки на L1 уровень.  Как мы видим на рисунке первым этапом является сборка L2 сообщения. Далее происходит добавление информации о получателе и о самой сети. Далее в сообщение добавляются поле тип сообщения и служба-адресат для идентификации типа передаваемой информации и указания, какой службе она предназначена. Последним этапом является добавление CRC для расчета контрольной суммы для целостности доставляемых данных. После чего происходит передача сообщения канального уровня на L1 уровень. Приемный тракт выполняет обратные операции – проверка CRC, разбор сообщения.

 

  

Рисунок 3 Функциональная схема L2 уровня в прямом направлении


Рисунок 4 Функциональная схема L2 уровня в обратном направлении





Список литературы:

1.     

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

 2.  Радиосистема пошагового управления подвижным объектом. Часть 2. Исправленная А. Карев  

 

 3. А.Д. Спорыхин - Курсовая работа на тему : «Интеллектуальная радиосеть дистанционного сканирования». Часть 2 (Исправленная)