1.7.Построение канального уровня системы.

1.7.1.Определение способов адресной доставки сообщений канального уровня. Обоснование способа назначения идентификаторов сетевым устройствам системы и определение их параметров.

Разрабатываемая система обладает достаточно простой транспортной системой. Здесь присутствуют только соединения типа «точка-точка» и «только-многоточка» в рамках только одной сети. Необходимости в сетевом и транспортном уровнях нет, и адресная доставка осуществляется средствами канального уровня. Для обеспечения правильной доставки сообщений служат идентификаторы радиомаяков (IDS) и ТСД (IDM). Из п.1.1 количество ТСД – 7. Значит, IDM можно использовать 3-разрядные. Так как центр сбора информации (ЦСИ) один и является главным управляющим звеном системы, то ему будет назначен оставшийся восьмой IDM. Пусть это будет комбинация 000. Остальным ТСД назначаются идентификаторы, определяемые в результате предсоревновательной прошивки устройств, т.е. это не заводской уникальный номер, а назначаемый перед каждым стартом заново. Количество участников олимпийского марафона не велико. Например, в 2008 году в Пекине на старт вышло 40 спортсменов. Значит, для IDS будет достаточно 6 разрядов (64 IDS). Эти идентификаторы также назначаются в результате предсоревновательной прошивки и не имеют заводского идентификатора. Получаем по одному идентификатору для каждого участника сети. Этого будет вполне достаточно для правильной адресации сообщений в рамках разрабатываемой сети. Каждый мобильный терминал будет знать, сигналы с каким IDM ему нужно игнорировать, а с каким обрабатывать с дальнейшим обменом данными. ЦСИ будет знать, с какой контрольной точкой он ведет диалог в соответствии с IDM, а также какому участнику принадлежат полученные телеметрические данные в соответствии с IDS.

1.7.2.Обоснование необходимости управления потоком сообщений. Оценка возможности применения ARQ (Automatic Repeat-reQuest). Разработка и пояснение способа адаптивного изменения скорости передачи данных.

1.7.3.Обеспечение (оценка) достоверности принимаемых сообщений.

Достоверность принимаемых сообщений обеспечивается процедурами обнаружения и исправления ошибок. Обнаружение ошибок осуществляется с помощью поля контрольной суммы CRC. Циклический избыточный код (англ. Cyclic redundancy code, CRC) – алгоритм вычисления контрольной суммы, предназначенный для проверки целостности передаваемых данных [2]. Алгоритм CRC обнаруживает все одиночные ошибки, двойные ошибки и ошибки в нечетном числе битов. Алгоритм CRC базируется на свойствах деления с остатком двоичных многочленов, то есть многочленов над конечным полем GF. Значение CRC является, по сути, остатком от деления многочлена, соответствующего входным данным, на некий фиксированный порождающий многочлен. Исправление ошибок осуществляется с помощью блочного кодирования, которое позволяет исправить все однобитовые ошибки. Если же присутствуют двойные и еще большие ошибки, то осуществляется повторная передача по механизму ARQ, изложенному в п.1.7.2. Вычисление контрольной суммы CRC – это задача канального уровня, таким образом, именно канальный уровень оценивает достоверность принимаемых сообщений и выносит решение о необходимости повторной передачи пакета данных.

1.7.4.Обоснование логических каналов связи (ЛКС), используемых на канальном уровне. Пояснение основных видов сообщений, передаваемых по каждому ЛКС. Расчет (оценка) пропускной способностиЛКС с учетом избыточности сообщений канального уровня. Расчет основного трафика системы. Составить сводную таблицу ЛКС с указанием наименования, назначения и типа КС.

В разрабатываемой системе связи используется один общий физический канал, по которому передаются различные виды сообщений: сигналы опроса, запроса регистрации, данные, подтверждение правильного приема, а также передача служебной информации от ЦСИ к ТСД. Для передачи всех этих видов сообщений служат различные логические каналы связи. Сигнал опроса является, по сути, сигналом от ТСД, содержащим служебную информацию для радиомаяков, и сходен по своему назначению с сигналом служебной информации от ЦСИ к ТСД. Поэтому для передачи этих двух сигналов будет использоваться канал широковещательной рассылки BCCH (Broadcast Control Channel). Кроме того, этот канал будет использоваться для передачи ТСД к радиомаякам сигнала запроса регистрации. Для передачи данных от радиомаяков к ТСД и их дальнейшей ретрансляции в ЦСИ будет использоваться канал трафика TCH (Traffic Channel). Передача сигналов подтверждения правильного приема будет осуществляться по каналу сигнализации SiCH (Signalling Channel). Как уже отмечалось в п.1.3, имеется подсистема технического состояния терминалов, передающая сигнал о неисправности на ЦСИ в случае ее возникновения. Этот сигнал также будет передаваться по каналу сигнализации. Канал BCCH существует в направлении «вниз» (downlink), канал TCH– в направлении «вверх» (uplink), а канал SiCH – как «вверх», так и «вниз».

По каналу TCH передаются пакеты данных. Пакет данных содержит следующие поля: защитный интервал, поле типа пакета, идентификатор радиомаяка IDS, поле данных и поле контрольной суммы. Для защитного интервала потребуется не более 2 бит. Всего будет использоваться 6 типов пакетов канального уровня, значит, на поле типа пакета отведем 3 бита. Идентификатор радиомаяка 6 бит, поле контрольной суммы CRC 4 бита. Для передачи телеметрических данных будет достаточно 32 бит. Итого, получаем размер пакета данных 47 бит.

Составим сводную таблицу ЛКС с указанием наименования, назначения и типа КС:

1.7.5.Пояснение способа организации доступа к физическому каналу. Управление профилями физического уровня.

1.7.6.Пояснение структуры сообщения (пакета) канального уровня: описание предполагаемых видов пакетов и необходимых полей.

- пакет опроса (BCCH);

- пакет запроса регистрации (BCCH);

- пакет служебной информации от ЦСИ к ТСД (BCCH);

- пакет данных (TCH);

- пакет подтверждения правильного приема (SiCH);

- пакет сигнала о неисправности ТСД (SiCH).

Общими полями для пакетов всех типов являются: защитный интервал GI (Guard Interval), полетипа пакета и поле контрольной суммы CRC. Защитный интервал служит для определения начала пакета канального уровня. Поле типа пакета, соответственно, содержит информацию о типе данного пакета. Таким образом, после определения типа пакета участники сети имеют возможность не обрабатывать его остальное содержимое, если данный пакет не предусмотрен для данного устройства в соответствии с концепцией сети. Поле контрольной суммы служит для обнаружения ошибок в принятом сообщении. Остальные поля для пакетов различных ЛКС отличаются. При передаче пакета данных необходимо передать IDS для установления, чьи данные передаются в этом пакете. Поле данных содержит требуемые для обработки ЦСИ телеметрические данные с радиомаяков. Все остальные типы пакетов передаются либо точками сбора данных, либо центром сбора информации, поэтому в них передаются идентификаторы IDM. Служебные данные для широковещательных рассылок от ЦСИ к ТСД могут содержать команду о включении или выключении ТСД, о запрете на передачу данных, о требуемых для съема с радиомаяков данных, а также здесь передается сигнал подтверждения правильного приема данных от ТСД. При широковещательной рассылке ТСД для радиомаяков служебные данные на этапе запроса регистрации включают саму команду о регистрации, а также IDS терминала, который был успешно зарегистрирован во время предыдущего мультикадра. На этапе опроса здесь содержится информация о профиле функционирования физического уровня и о том, какая информация требуется для съема: оперативная или неоперативная. Для канала сигнализациив, грубо говоря, поле данных передается либо идентификатор терминала, которому предназначено подтверждение правильного приема, либо код неисправности в случае передачи сигнала о неисправности ТСД.

1.7.7.Описание типовых схем обмена сообщениями между объектами канального уровня.

В первом случае ЦСИ дает команду первой ТСД начать регистрацию по каналу BCCH. Далее по каналу SiCH ТСД подтверждает прием данной команды и начинает запрос регистрации в сети по каналу BCCH. Мобильные терминалы после участия в конкурентной борьбе по каналу TCH передают свой идентификатор. Если ТСД правильно приняла пакет радиомаяка, то она передает ЦСИ по каналу TCH идентификатор IDS зарегистрировавшегося радиомаяка (рис.2).

          

Во втором случае ЦСИ передает служебные данные (п.1.7.6) ТСД по каналу BCCH. По каналу SiCH ТСД подтверждает прием служебной информации, далее передает сигнал опроса для радиомаяков по каналу BCCH. Радиомаяки после конкурентной борьбы передают телеметрические данные на ТСД по каналу TCH. При правильном приеме ТСД посылает сигнал подтверждения радиомаяку по каналу SiCH. Далее по каналу TCH производится ретрансляция данных от ТСД в ЦСИ (рис.3).