Целью данного
курсового проектаявляется
разработка локальной сети, которая объединит в единую сеть персональные
компьютеры, терминалы сбора данных и других электронных устройств, где каждый
участник сети должен получать в реальном масштабе времени информацию о других
активных абонентах и иметь возможность соединения с любым из них
В качестве
примера, для чего создается данная локальная радиосеть, возьмем некоторое предприятие, где сотрудники
активно перемещаются по территории во время рабочего дня с целью обслуживания
клиентов или сбора информации (крупные склады, агентства, офисы продаж,
учреждения здравоохранения и др.). Для примера возьмем офис фирмы. Задача сети состоит в следующем: передача коротких
сообщений и данных между сотрудниками, выход в Интернет при изменении местоположения
сотрудников. Любой сотрудник может свободно перемещаться по офису без
прерывания сеанса связи.
Следовательно, сеть должна
предоставлять следующие услуги:
·
пересылка данных между
сотрудниками, перемещающимися в пределах офиса
·передача
коротких сообщений
·доступ абонентов к сети
Интернет
при изменении местоположения сотрудников ( можно выделить как дополнительную
услугу)
Проектируемую локальную
радиосеть будем строить на основе структурированной сети по стандарту Wi-Fi. Простая беспроводная сеть для
небольшого офиса может быть построена на основе одной точки доступа.
В данном курсовом проекте у нас имеется одна точка доступа,
связывающая между собой 45 терминалов.
Задачи, выполняемые точкой
доступа:
·
широковещательная
рассылка системной информации (идентификатор сети, идентификатор точки доступа)
·
установление,
поддержание и разъединение соединения по радиоканалу
·
опрос терминалов на
прием, передачу данных
·при обращении терминала к внешней сети, его последующее
соединение (соединение с интернетом)
·определение очереди выделения каналов связи для
терминалов
·процедура
идентификации и аутентификации пользователей
·формирование журнала
статистики
На рисунке 1 представлена блок-схема точки
доступа.
Рисунок 1 Блок-схема
точки доступа
Задачи, выполняемые
терминалом:
·идентификация
абонента в сети
·синхронизация с сетью
·формирование
пакета для передачи
·переход из
активного режима в пассивный и наоборот
·формирование
отчетов о получении данных
·формирование
запроса на повторную передачу
На
рисунке 2 представлена блок-схема терминала.
Рисунок 2 Блок-схема терминала
Рассмотрим
диаграмму состояний терминала.
Рисунок 3
Диаграмма состояний терминала
При
включении терминала осуществляется поиск сети. По широковещательному каналу он принимает информацию
синхронизации. То есть принимает служебную информацию и информацию о сети.
Далее осуществляется идентификация терминала. После этого терминал запрашивает
по каналу случайного доступа регистрацию в сети. Для успешного прохождения
данных операций в заявке он передает свой идентификатор PIDи UID пользователя. Точка доступа присваивает терминалу временный
идентификатор TID и сообщает его по каналу управления терминалу. Или
посылает сообщение «Отказ регистрации»,в том случае, если пользователь не найден в Оперативной базе,
данный пользователь заблокирован/После
успешного вхождения в сеть, терминал может работать.
Рассмотрим необходимые уровни OSI
для данной системы.
Физический уровень.
Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока
данных. Реализует физическое соединение двух сетевых устройств по
соединению точка- точка. В данной системе предназначен для
передачи потока данных от терминала к точке доступа и наоборот.
На данном уровне выполняются
задачи:
·Модуляция
·
Кодирование
·Перемежение
·Синхронизация
·
Реализация методов доступа к среде
·
Формирование
пакетов
·Способ устранения интерференции
Таким
образом, структура физического уровня будет выглядеть следующим образом:
Рисунок 4Структура физического уровня системы
Входные данные поступают на сверточный
кодер, где они кодируются. Далее поступают на перемежитель, который перемешивание переставляет
местами биты по заданному
алгоритму. После перемежения полученная последовательность
поступает на формирователь пакетов, где будет собираться сам передаваемый пакет. Затем данные модулируются, и поступают на
радиомодуль. Радиомодуль передает данные в канал. На приемной стороне
осуществляются обратные операции. А также на приемной стороне имеется
эквалайзер, для устранения интерференции, и петля фазовой автоподстройки
частоты, для организации битовой синхронизации.
Канальный
уровень.
К функциям канального уровня относятся:
- ·выделение границ кадра
- ·формирование контрольных сумм и проверка содержимого кадров после их передачи
- ·формирование подтверждений о приёме кадров
- ·повторная передача неподтверждённых кадров
- ·предоставление физического канала по требованию
- ·аппаратная адресация или адресация канального уровня
- ·обеспечение достоверности принимаемых данных
Канальный уровень
подразделяется на 2 подуровня: подуровнями управления доступом к среде MAC (Media Access
Control) и логической передачи данных LLC (Logical Link Control). MAC подуровень (Media Access Control)
- обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам.
Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между
узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым
уровнем.
Сетевой, Транспортный, Сеансовый
, Представительский
, Прикладной уровни использоваться не будут.
Так как в данной системе используются простые топологии точка-точка
и точка-многоточка, то сложные способы адресации не потребуются. Данные от
терминала передаются только одной точке доступа и наоборот. Нет передачи через
другие точки доступа или пересылка с использованием других терминалов. В пакеты
терминал/точка доступа вставляет номер (ID) получателя и отправителя.
Для осуществления гарантированной передачи
используем метод ARQ с остановками (stop-and-wait ARQ) . Адаптивное изменение скорости передачи данных в данной
системе будет отсутствовать. Так как канал будет использоваться полностью, и
его незначительные изменения из-за воздействия каких-либо факторов, не станут
помехой работоспособности системы.
Для оценки достоверности принимаемых сведений можно ввести поле
контрольной суммы. Контрольная
сумма вычисляется на передающей стороне. На приемной стороне будет производиться
вычисление контрольной суммы по известному алгоритму, и сравнение полученного
значения, с тем, которое находилось в пакете. Тем самым будут выявляться
ошибочные пакеты.
Рассмотрим структуры пакетов канального уровня.
Пакет данных содержит данные, которые непосредственно
передаются.
Представлен на рисунке 5
.
Рисунок
5
Пакет
данных
Структура пакета подтверждения приема данных содержит в себе поля правильного/неправильного приёма (ACK/NACK) .
Рисунок
6 Пакет
подтверждения
приема
Пакет регистрации содержитIDтерминала и индивидуальный ключ идентификации в поле
ключ доступа к сети, на основании которых точка доступа принимает
решение о подлинности абонента и регистрации в сети.
Рисунок
7
Пакет
запроса на регистрацию
Пакет ответа на запрос регистрации. В
поле ответ на регистрацию содержится информация об успешном (или неуспешном)
прохождении процедуры регистрации.Структура
пакета представлена на рисунке 8.
Рисунок
8
Пакет
ответа на запрос регистрации
Для работы системы выбрали диапазон частот 2,4
ГГц, который предназначен
для безлицензионного использования в промышленности, науке и медицине. Поэтому
для получения разрешения на этой частотной полосы применяется упрощенный
порядок.
По результатам расчета потерь получаем, что затухание в заданных
условия будет 119 дБ. Также был выбран вид модуляции 8-PSK. Так как данный вид модуляцииобеспечивает достаточно высокую
скорость передачи данных и в тоже время относительно помехоустойчив.
Требует меньшего ОСШ, по сравнению с другими
видами модуляции,
при той
же скорости передачи.
В системе будет использоваться
свёрточный код, со скоростью кодирования ½ он даёт выигрыш в ОСШ, при этом на
каждый информационный бит добавляется один избыточный.
Рассчитаны чувствительность приемника: Pпм = 6,8108*10-13Вт
и мощность передатчика:Pпд =0,2775 Вт .
Заключение: В данном курсовом проекте была разработана локальная
радиосеть, в которой могут одновременно работать до 45 абонентов. Сеть работает с точкой доступа,
которая позволяет
подключить ее к внешним сетям (например, Интернет). Все терминалы в реальном
времени получают информацию об активных пользователях. Разработанная система
удовлетворяет всем требованиям технического задания
Предыдущие статьи: