1.4.Построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациямиOSI.Краткий анализ необходимых уровней и подуровней модели с обоснованием основных выполняемых задач.Оценка необходимости наличия сетевого и транспортных уровней в разрабатываемой системе.
МодельOSI описывает прохождение информации от одного абонента  к другому через физический медиум называемый сетью связи. Данная модель представляется в виде иерархической структуры узлов и соединений, независящих от их физической и программной реализации, а также  назначения передаваемой информации.
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. Реализация физического уровня – аппаратная. Единица сообщения бит (символ).
 На данном уровне выполняются задачи:
Модуляция  -  для переноса сигнала назаведомо известную несущую частоту, для дальнейшей передачи его по радиоканалу. При дальнейшем выборе вида модуляции, будем исходить из условий: минимальный диапазон используемых частот, высокая достоверность.
Кодирование-  требуется для обнаружения и исправления ошибок, возникающих при передаче, путем добавления избыточности в информационную последовательность. В данной системе будем использовать сверточное кодирование. Суть свёрточного кодирования заключается в том, что к последовательности передаваемых битов добавляются служебные биты, значения которых зависят от нескольких предыдущих переданных битов.  Это позволяет исправить ошибки, возникшие при передаче, на приемной стороне. При сверточном кодировании кодируется каждый символ входной информационной последовательности. Плюс сверточного кодирования в том, что оно намного лучше борется с одиночными ошибками. Сверточный код не исправит все ошибки, поэтому необходимо применение прямой коррекции ошибок  (Forward Error Correction - FEC). Прямая коррекция ошибок позволяет исправлять ошибки методом упреждения. Применяется для исправления сбоев и ошибок при передаче данных, путём передачи избыточной служебной информации, на основе которой может быть восстановлено первоначальное содержание посылки. Для того чтобы оценить количество дополнительных битов, необходимых для исправления ошибок, нужно знать расстояние Хемминга между разрешенными комбинациями кода. Расстояние Хемминга – минимальное число битовых разрядов, в которых отличается любая пара разрешенных кодов. 
Перемежение – применяется для борьбы с пачечными ошибками.Суть перемежения заключается в том, что перед передачей в эфир биты переставляются местами. После перемежения полученная последовательность подвергается дальнейшим преобразованиям, как и обычный цифровой сигнал. После приема сигнала последовательность подвергается обратной перестановке, чтобы получить исходный сигнал. Благодаря этому на входе декодера ошибки равномерно распределяться во времени и образуют поток независимых ошибок. В системах для перемежения можно установить значение интервала перемежения равным нулю (выключено, не производится), одной, двум, четырем, восьми либо шестнадцати миллисекундам. Чем больше временной просвет между перемежениями, тем огромные блоки данных будут перемежаться. Но повышение интервала перемежения приводит к запаздыванию по времени, за которое данные передаются, и по времени, за которое они станут доступны для получателя.
Синхронизация символьная, битовая . Для организации битовой синхронизации будет использоваться система фазовой автоподстройки частоты (петля фазовой автоподстройки частоты).  Также в  приемнике будет извлекаться таймерный сигнал  из принятой информации для тактовой синхронизации. Для этого в приемнике можно использовать узкополосный фильтр, настроенный на переданную таймерную частоту, и таким образом извлечьтаймерный сигнал. Таймерный сигнал – определяет моменты стробирования демодулируемого сигнала. Приемник должен знать не только частоту стробирования, но и тот момент времени, в который необходимо взять отсчеты внутри каждого символьного интервала.
Формирование пакетов
:  для этого будет блок формирования пакетов, где осуществляется накопление битов в блоки.
Способ устранения интерференции: Для этого в приемнике установим эквалайзер.Эквалайзер— устройство или компьютерная программа, позволяющая выравнивать амплитудно-частотную характеристику  сигнала, то есть корректировать его амплитуду избирательно, в зависимости от частоты. Эквалайзер компенсирует искажения, произошедшие в результате передачи, выстраивая импульсную характеристику, обратную импульсной характеристики канала связи. Для работы эквалайзера необходимо передавать настроечные последовательности, которые известны всем устройствам сети. Принимая такую последовательность, устройство сравнивает ее с известной, и оценивает, какие произошли искажения. После сравнения выстраивается нужная импульсная характеристика.
Таким образом, структура физического уровня будет выглядеть следующим образом:
Рисунок 1Структура физического уровня системы
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).
MACподуровень (Media Access Control) - обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам. MAC-уровень лежит ниже LLC-уровня и выполняет функции обеспечения доступа к разделяемой между узлами сети общей среде передачи данных.
Прием кадра из сети и отправка его в сеть связаны с процедурой доступа к среде передачи данных. В локальных сетях используется разделяемая среда передачи данных, поэтому все протоколы канального уровня локальных сетей включают процедуру доступа к среде, которая и является главной функцией МАС-уровня. Кроме того, МАС-уровень должен согласовать дуплексный режим работы уровня LLC с полудуплексным режимом работы физического уровня. Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем.
В разрабатываемой сети передаются различные по назначению данные. Для каждого из типов информации необходим свой логический канал связи. За это отвечает подуровень логической передачи данных LLC . В дальнейшем, эти подуровни будет более подробно рассмотрены.
Сетевой уровень.Он служит для образования единой транспортной системы, объединения нескольких сетей. Задача сетевого уровня заключается в доставке пакета любому узлу, а также прокладка маршрута между узлами.
В данной системе этот уровень не требуется, потому что имеется одна точка доступа, которая соединяется только с терминалами («точка –многоточка»), а за адресную доставку пакетов отвечает канальный уровень.
Транспортный уровень. Предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю.Контролирует отсутствие ошибок в принимаемых данных, потери, расположение пакетов в соответствующем порядке. Данный уровень использоваться не будет, так как в данной системе контроль за правильностью принятия пакета будет возложен на канальный уровень. 
Сеансовый уровень, Представительский уровень, Прикладной уровень
так же не будут использоваться. Так как они реализуется на программном уровне и не входят в данный проект.
1.5.Определение и краткая характеристика возможных режимов работы абонентского терминала,отражающих решения выполненных ранее п.1.1-1.3.Построение целостной диаграммы состояний терминала,отражающей функциональные связи режимов работы.
Рисунок 2
Диаграмма состояний терминала
Вхождение в сеть. После включения и идентификации терминала, происходит поиск сигнала синхронизации. Если сигнал синхронизации не найден, терминал отключается. Из широковещательного сигнала выделяется идентификатор  сети. При выделении «родного» идентификатора терминал передает заявку регистрации.
После успешного вхождения в сеть, терминал может работать в следующих режимах:
  • Спящий режим –  режим пониженного энергопотребления. В этом режиме терминал не выполняет никаких задач. Из данного режима терминал выходит при передаче и при приеме. Через определенный интервал времени терминал  «просыпается» и прослушивает канал. Если данных для него нет, то он вновь переходит в спящий режим. Если есть, то переходит в режим приема. Таким образом, терминал будет «просыпаться» каждый раз, через определенный интервал времени.
  • Активный режим – режим, в котором терминал ожидает опроса точки доступа на прием или передачу. Если требуется передача, или есть данные на прием, то терминал переходит в следующий режим. Если нет -  то в спящий.
  • Режим борьбы за канал (при передаче)  – режим, при котором происходит борьба между терминалами за канал. Происходит до тех пор, пока точка доступа не выделит терминалу канал для передачи. После этого он переходит в следующий режим.
  • Режим передачи – в данном режиме начинается непосредственная передача данных.
  • Режим приема – режим приема данных. При ошибке запрос на повторную передачу. Точка доступа переводит терминал из спящего режима в режим приема, когда есть данные для передачи этому терминалу .
  • Ожидание отчета о доставке – режим, в котором терминал ожидает подтверждение об успешной передаче. Если отчет о доставке пришел, то терминал переходит в спящий режим.
  • Формирование отчета о доставке – режим, в котором при успешном приеме принимающая сторона формирует и отправляет отчет о доставке. При ошибке - запрос на повторную передачу данных.
1.6.Проработка сценариев взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией(точкой доступа) или другими терминалами сети – в зависимости от выбранной в пп.1.1, 1.2 концепции построения сети. Определение необходимых для взаимодействия идентификаторов и широковещательных параметров сети. Анализ способов обеспечения энергосбережения
.
Сценарии взаимодействия подвижной станции и терминала в основных режимах работы.
1.
Режим регистрации (рисунок 3)
 
Рисунок 3  Режим регистрации
 О
существляется поиск сети. По широковещательному каналу терминал принимает информацию синхронизации. То есть принимает служебную информацию и информацию о сети (идентификатор сети ID и параметры синхронизации). Далее осуществляется идентификация терминала. Для регистрации в сети необходим канал, по которому можно было бы делать заявку регистрации в условиях, когда ТД не знает о существовании терминала (RACH).Для этого терминал запрашивает по каналу случайного доступа (RACH) регистрацию в сети. Для успешного прохождения данных операций в заявке он передает свой идентификатор PID и UID пользователя. Данные по этому каналу передавать нельзя.Точка доступа присваивает терминалу временный идентификатор   TID и сообщает его по каналу управления терминалу. Если  возникает коллизия, точка доступа уведомляет об этом по каналу управления терминал. Режим передачи и приема осуществляется по каналу трафика, за который терминалы и борются. 
Так как данная сеть предназначена для сотрудников, для исключения возможности несанкционированного использования сети необходима регистрация. А также для учета статистики.
2.
Режим передачи. Возможны два варианта:
  • Передача без ошибок. (рисунок 4)
Рисунок 4. Передача без ошибок.
После успешного входа в систему и разрешения на передачу терминал начинает передавать данные. После передачи переходит в режим ожидания отчета о доставке, где он ожидает подтверждения доставки.
  •  Передача с ошибкой. (рисунок 5)
Рисунок 5. Передача с ошибкой
После успешного входа в систему и разрешения на передачу терминал начинает передавать данные. После передачи переходит в режим ожидания отчета о доставке, где он ожидает подтверждения доставки. Вместо подтверждения приходит сигнал ошибки.
В этом случае терминал пытается повторить попытку передачи, и в случае успеха получает сигнал подтверждения.
3.
Режим борьбы за канал. (рисунок 6)
Рисунок 6. Режим борьбы за канал
В этом случае терминал отправляет запрос на передачу. Точка доступа отвечает сигналом запрета или разрешения. Если сигнала разрешения, то терминал начинает передачу. Если сигнал запрета, то повторяет запрос на передачу.
4.
Режим приема. Также  возможны два варианта:
  • Прием без ошибок. (рисунок 7)
Рисунок 7. Прием без ошибок.
Точка доступа переводит терминал из спящего режима в режим приема, когда есть данные для передачи этому терминалу. Далее осуществляется передача данных из буфера точки доступа на терминал. После получения данных терминал формирует отчет о доставке. Далее терминал возвращается в спящий режим.
  • Прием с ошибкой.(рисунок 8)
Рисунок 8. Прием с ошибкой.
Точка доступа переводит терминал из спящего режима в режим приема, когда есть данные для передачи этому терминалу. Далее осуществляется передача данных из буфера точки доступа на терминал. Если произошла ошибка при передаче, терминал формирует запрос на повторную отправку. Снова осуществляется передача. После получения данных терминал формирует отчет о доставке и возвращается в спящий режим.
Энергосбережение системы будет осуществляться за счет перехода терминал в спящий режим.  В этом режиме терминалы  находятся большую часть времени.
Литература:
  1. http://www.velcom.ru/ar511-page2.html
  2. http://www.sagatelecom.ru/encyclopedia/protocol/detail.php?SECTION_ID=28&ID=98
  3. http://ru.wikipedia.org/wiki/
  4. Лекции по курсу ОТССПО
  5. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ.  М.: Издательский дом "Вильямс", 2003