КП "Локальная радиосеть". Часть 2
1.4. Построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациями OSI. Краткий анализ необходимых уровней и подуровней модели с обоснованием основных выполняемых задач. Оценка необходимости наличия сетевого и транспортных уровней в разрабатываемой системе.
Начнем построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациями OSI. Рассмотримнеобходимые уровни модели OSI-7 более подробно
1)Физический уровень. Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных от ТД к терминалу и наоборот, обеспечение оценки состояния канала.
Физический уровень определяет следующие параметры системы:
  • Модуляция - для переноса сигнала на заведомо известную несущую частоту, для дальнейшей передачи его по радиоканалу
  • Кодирование. Кодирование добавляет избыточность в информационную последовательность для возможности обнаружения и исправления ошибок, возникающих при передаче сообщения по каналу связи.
  • Перемежение/деперемежение. Один из способов борьбы с ошибками. Предназначен для борьбы с пакетированием ошибок путём их разнесения во времени.После перемежения полученная последовательность подвергается дальнейшим преобразованиям, как и обычный цифровой сигнал.После приема сигнала происходит  деперемежение Благодаря этому на входе декодера ошибки равномерно распределяться во времени и образуют поток независимых ошибок
  • Символьная, битовая синхронизация. Для реализации будет использоваться система фазовой автоподстройки частоты.Тактовая синхронизация будет выполняться посредством извлечения таймерного сигнала из принимаемой информации.Для этого в приемнике можно использовать узкополосный фильтр, настроенный на переданную таймерную частоту, и таким образом извлечь таймерный 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
  • Оценка активности в канале связи производится постоянным прослушиванием этого канала.
Структурная схема физического уровня:
Рисунок 1 Структура физического уровня системы
2)Канальный уровень- отвечает за организацию канала передачи данных. Данные на этом уровне передаются пакетами. Канальный уровень формирует кадр который имеет поле данных и заголовок. Пакет данных Канальный уровень помещает в поле данных кадра, а заголовок кадра заполняется адресом получателя, служебной информацией.
Канальный уровень подразделяется на 2 подуровня: основной подуровень и подуровень управления доступом
В задачи канального уровня также входит обеспечения корректности передачи каждого кадра. Для этого фиксируются границы кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Происходит передача средствами физического уровня по каналу связи на физический уровень получателя. Этот уровень передает полученные биты канальному уровню, который формирует кадр и снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка. На основании этого формируется пакет подтверждения приема либо повторной передачи. Эти функции реализует основной подуровень.
Подуровень управления доступа. В первом сообщении было указано что весь канальный ресурс будет предоставляться каждому абоненту. ТД отправляет запрос на передачу всем терминалам, после чего между ними начинается конкурентный доступ за канал. Терминал выжидает произвольное количество времени и запрашивает канал. Терминал не располагает информацией о том что его запрос принят. Это он узнает только после получения подтверждения на передачу. Если два и более терминалов начало передачу запроса на канал одновременно, то возникнет коллизия. Факт коллизии будет обнаружен терминалом если не прейдет от ТД подтверждения на канал по окончанию передачи запроса. Если по окончанию передачи подтверждение не пришло, то терминал выжидает некоторое время и пробует передать снова.
3) Сетевой уровень. 3-й уровень сетевой модели OSI предназначен для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. В данной системе этот уровень не требуется, потому что имеется одна точка доступа, которая соединяется только с терминалами,а за адресную доставку пакетов отвечает канальный уровень.
4)Транспортный уровень. 4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы, их полноту, а также отсутствие повторяющихся элементов. Транспортный уровень отвечает за оптимизацию сетевых сервисов и уровень их качества, требуемый сетевым терминалам на сетевом уровне. В данной системе функции передачи данных  с необходимой надежностью реализуются на канальном уровне. Дополнительные меры применяться не будут
Высокие уровни модели OSI такие как: сеансовый, представительский, прикладной реализуются на программном уровне вне проектируемой системы.
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 2Диаграмма состояний терминала
  • Поиск сети после включения терминала происходит поиск сигнала синхронизации.Если сигнал синхронизации не найден, терминал отключается. Из широковещательного сигнала выделяется ID сети(ТД рассылает широковещательно информацию о себе название сети,свой ID,параметры синхронизации.В ИС терминала хранится название сети,и ID Необходимой точки доступа). При выделении  идентификатора терминал передает заявку регистрации.
  • Пассивный режим характеризуется минимум потребляемой энергии и отсутствие каких-либо задач. В данном режиме терминал проводит большую часть времени.
  • Активный режим. Терминал который намеревается осуществить передачу, должен вначале проверить, используется ли канал связи. Если это так, то передача должна быть отложена до момента освобождения среды. 
  • Борьба за канал. Терминал дожидается момента освобождения канала связи и отсылает запрос на предоставления канала ТД. Если ТД выделила канал этому терминалу то он переходит в следующий режим.
  • Режим передачи в данном режиме терминал начинает передачу данных.
  • Режим ожидания подтверждения в этом режиме терминал ждет подтверждения от ТД о успешной передачи. 
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
По широковещательному каналу терминал принимает информацию синхронизации. Принимает служебную информацию и информацию о сети (идентификатор сети ID и параметры синхронизации). Далее осуществляется проверка подлинности терминала(логи, пароль). И терминал переходит в пассивный режим
2) Режим борьбы за канал. (рисунок 4)
Рисунок 4. Режим борьбы за канал
Терминал переходит в активный режим. Опрашивает службу физического уровня на предмет занятости канала. Если канал свободен  отправляет запрос на канал. При получении подтверждения переходит в режим передачи.
3) Режим передачи. Возможны два вариант:
  •  Передача без ошибок. (рисунок 5)
Рисунок 5. Передача без ошибок.
После получения канала связи терминал начинает передачу данных. По окончании передачи переходит в режим ожидания подтверждения. Получив подтверждение о успешной передачи переходит обратно в пассивный режим.
  •   Передача с ошибкой. (рисунок 6)
Рисунок 6. Передача с ошибкой
 После получения канала связи терминал начинает передачу данных. По окончании передачи переходит в режим ожидания подтверждения. И получает от терминала сигнал ошибки. В этом случаи терминал сразу повторно передает и снова ждет подтверждения. 
4) Режим приема. Также возможны два варианта:
  • Прием без ошибок. (рисунок 7)
Рисунок 7. Прием без ошибок.
ТД переводит терминал из пассивного режима приема, когда есть данные для передачи этому терминалу. Далее осуществляется передача данных.После получения данных терминал отправляет отчет о доставке. Далее терминал возвращается в пассивный режим.
  • Прием с ошибкой.(рисунок 8)
Рисунок 8. Прием с ошибкой.
 ТД переводит терминал из пассивного режима приема, когда есть данные для передачи этому терминалу. Далее осуществляется передача данных.После получения данных терминал отправляет отчет о ошибке приема. Терминал снова начинает передачу данных.
Литература:
  1.  Канальный уровень 
  2. Лекции по курсу ОТССПО
  3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильямс", 2003
/p