В нашей системе сложные способы адресной доставки не требуются, так как в нашей системе используются соединения точка-точка и точка-многоточка . При такой реализации системе необходимо знать информацию о каждом участнике. Каждый терминал и сама точка доступа имеет свой уникальный ID-адрес.

В информационной системе терминала хранитсяидентификатор ТД и свой ID. В информационной системе ТД хранится информация о всех терминалах, имеющих возможность подключения к сети.

В журнал статистики заносятся о времени вхождения в сеть, идентификатор оборудования, входящий исходящий трафик. Таким образом при подключении к сети ТД проверяет в база данных абонентов наличие ID данного терминала. Если такой терминал найден, то происходит подключение и заносится этот терминал в список активных абонентов. Также терминал проверяет его ли данная ТД, сверяет ID с тем который у него находится в информационной системе. Если IDто подключение не происходит. Пакеты , полученные от терминала с неизвестным ID, также игнорируются.

Так как мы имеем достаточно простую систему нет необходимостив управлении потоком сообщений. Поскольку терминал получает весь общими канал связи на определенное время, остальные - ожидают окончания передачи. 

применение ARQ необходимо.В нашей системе приемная сторона формирует подтверждение получения, по окончанию передачи приемная сторона сообщает передающей о том, прошла ли успешна передача. Если прием прошел успешный то передающая сторона получает положительное подтверждение -  ACK. В обратном случае - приходит отрицательное подтверждение – NAK. Это свидетельствует о том, что необходима повторная передача.

Адаптивное изменение скорости предусматривать не нужно.

Для оценки достоверности принимаемых сведений можно ввести поле контрольной суммы. На передающей стороне вычисляется контрольная сумма и полученное значение добавляется вполе контрольной суммы (CRC). На приемной стороне будет вычисление контрольной суммы по известному алгоритму, и сравнивается полученное значение с тем что находится в пакете. Если значение совпадает, то пакет принят верно и отправителю отправляется отчет об успешной доставке(ACK) . Если не совпадает-то сообщает об ошибочно переданном пакете(NAK).

Физический канал предоставляется в соответствии с методом CSMA/CA. Терминал выигравший конкурентная борьбу занимает канал связи на время необходимое ему для передачи. Терминалы не участвующие в передаче переходят в пассивный режим. После передачи приемная сторона формирует пакет подтверждения, передача прошла успешно или нет.

В разрабатываемой сети будет использоваться только один профиль физического уровня.

Пакеты канального уровня будут иметь следующую структуру:

Рисунок 1. Пакет опроса

Флаг(3 бита) выполняет функцию защитного интервала; ID точки доступа (4 бита)-идентификатор точки доступа. Он необходим для идентификациитерминалами; Поле управления(4 бита) определяет типа передаваемого пакета; поле контрольной суммы CRC (3 бита)-контрольная сумма. Обеспечивает достоверность принимаемых данных.

Рисунок 2.Структура пакета данных

Флаг(3 бита) выполняет функцию защитного интервала;ID терминала(6 бит) – идентификатор терминала, который передавал информацию и ожидает ответ подтверждения;  ID точки доступа(4 бита)-идентификатор точки доступа. Он необходим для идентификации  терминалами;  Поле управления(4 бита)определяет типа передаваемого пакета;  Данные(512 бит) содержат пользовательскую информацию;  поле контрольной суммы  CRC(3 бита)-контрольная сумма.

Рисунок 3. Структура пакета подтверждения/ошибки.

Флаг(3 бита) выполняет функцию защитного интервала; ID терминала(6 бит) – идентификатор терминала, который передавал информацию и ожидает ответ подтверждения; ID точки доступа(4 бита)-идентификатор точки доступа. Он необходим для идентификациитерминалами; Поле управления(4 бита)определяет типа передаваемого пакета; поле контрольной суммы  CRC(3 бита)-контрольная сумма.

Рисунок 4.Структура пакета на запроса регистрации.

Флаг(3 бита) выполняет функцию защитного интервала; ID терминала(6 бит) – идентификатор терминала, который передавал информацию и ожидает ответ подтверждения; ID точки доступа(4 бита)-идентификатор точки доступа. Он необходим для идентификациитерминалами; Поле управления(4 бита)определяет типа передаваемого пакета; Код доступа(6 бит) предоставляется каждому пользователю. Если пришедший код совпадает с тем, что хранится в ИС ТД, то доступ данному терминалу предоставляется. В противном случае – отказ; поле контрольной суммы  CRC(3 бита)-контрольная сумма.

Рисунок 5.Структура пакета ответ на запрос регистрации 

Ответ(6 бит) содержит ответ на регистрацию. Если код доступа совпал, то терминал регистрируется в сети. Если нет, то ответ содержит отказ в регистрации.

Рисунок 6. Обмен данными между Т и ТД на канальном уровне.

по каналу BCCH точка доступа транслирует информацию о себе. В то время как терминалы производят поиск сети. После того как сеть найдена по каналу RACHотправляется код доступа. Этот код в точке доступа в информационной системе сравнивается с кодами что там хранятся и в соответствии с этим формируется разрешение/отказ  регистрации. Данное решение отправляется по каналу RACH. Далее терминал передает запрос на передачу, если он первый передал его то ему предоставляется канал. Широковещательно ТД сообщает какой терминал будет вести передачу и сколько времени она продлится. После осуществляется передача. Для того, что терминал знал нужна ли повторная передача ТД передает сообщение о состоянии переданной информации по каналу SCH.

Пусть пропускной способностью физического канала 5 Мбит/с. Поскольку логическая пропускная способность составляет 4.6 Мбит/с, а физическая, в свою очередь, должна быть незначительно больше.Физическая пропускная способность больше, чем логическая поскольку необходимо учитывать служебную информацию на физическом уровне.

В нашей системе с многолучевостью будем бороться применением эквалайзера на приемной стороне. Это устройство компенсирует искажения затухания и групповой задержки. Сигнал искажается так чтобы компенсировать искажения вносимые при передачи. Ив результате суммируя искажения эквалайзера и искажения при передачи, общая характеристика системы становится достаточно линейной по частоте. Для функционирования эквалайзера будет использоваться настроечная последовательность. Данная последовательность будет передаваться в пакетах физического уровня. На приемной стороне эта последовательность известна.

Разрабатываемая сеть основана стандарте IEEE 802.11а. В соответствии с сертификацией предусмотрено использование частотного диапазона 2,4 ГГц и 5 ГГц. В связи с тем, что диапазон 2,4 ГГц не лицензируем и получить разрешение намного проще. По этому остановимся на этом диапазоне.

Потери рассчитаем в соответствие с модель расчет, которая определяет потери в помещении(ITU-R 1238). Т.е. когда базовая и абонентская станции находятся внутри здания.

Несущая частота- 2,4 ГГц.

Задание включает в себя следующие требования:

Радиус зоны обслуживания: 60 м

Гарантированная скорость передачи в обоих направлениях: 6Мбит/с

Тип местности: городская застройка,помещение

Вероятность ошибки на бит Pb: 10^-7

Мощность излучения подвижной станции Ризл АС : < 0,3 Вт

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

L=20lgf0+10nlgR+Lэт(nэт)-28.

Наши данные:

n=2.8 для офиса в заданном диапазоне(2.3..6.0 ГГЦ)

R=60м

Примем, что сеть располагается в пределах одного этажа, поэтому

Lэт(nэт)=15+4(1-1)=15дБ,

тогда:

L=20lg2400+10*2.8lg60+15-28=104 дБ

Выберем модуляцию QAM16, так как данный вид модуляции щироко используется в системах передачи данных. Минусом метода является более низкая помехоустойчивость, чем, например, у QPSK. Но несомненым плюс является более высокая скорость.

Минимальная полоса пропускания Δf:

Δf=R/ log2 (16)=1 500 000 Гц; - минимальная полоса пропускания;

Пш= Δf*1.1= 1 650 000Гц – шумовая полоса приёмника;

Nk=10 дБ –коэффициент шума каскадов приемника;

T= 296 К –шумовая температура;

Pш= k*T*Пш=1.38*10-23 *296*1 650 000 =6,73*10-15 = -141,71 дБ – мощность шума

Рисунок 7. Зависимости вероятности битовой ошибки от Eb/N0 для QAM-16.

Для обеспечения заданной вероятности на бит(10-7) необходимо иметь отношение сигнал/шум на выходе не менее 15,16 дБ

В качестве помехоустойчивого кодирования выбираем сверточное кодирование со скоростью ½.

Рисунок 8. Зависимости вероятности битовой ошибки от Eb/N0 для QAM-16 с кодированием(зеленая линия) и без кодирования(синяя линия).

С применением сверточного кодирования имеем выигрыш 3,81 дБ.

Сверточный кодер справляется с одиночными ошибками, а из за многолучевости могут возникнуть пакетные ошибки.Для исправления этой ситуации применим процедуру перемежения.Данная операция не вносит избыточности, а только изменяет порядок следования символов или бит.

Чувствительность приемника:

Pпм дБ = Pш дБ + Nk + C/N, где Nk=10 дБ – мощность шума первых каскадов.

C/N = Eb/N0+10*log(R / Пш) = 11,35 + 5,606 =16,956  дБ

PпмдБ = -141,71 +10+16,957= -114,753 дБ

Pпрм = 10^{( Pпрм дБ/10)}=10^-11,4753=3,347*10^-12Вт

Мощность передатчика рассчитывается по формуле:

Pпрд дБ = Pпм+L-GT-GR, где

GT = 2 дБ-коэффициент усиления передающей антенны,

GR = 2 дБ-коэффициент усиления приемной антенны,

L=102, дБ-затухание в радиоканале

Pпрд дБ = -114,753 +102-2-2= -16,753дБ

Pпрд = 10^{( Pпрд дБ/10)}=10^-1,6753=0,0211 Вт < 0,3 Вт