1.1. Анализ поставленной задачи и исходных данных, выявление особенностей работы системы. Краткое описание концепции функционирования системы связи на основе проведенного анализа. Определение списка основных и дополнительных услуг системы, предоставляемых пользователям.

Разрабатываемая система должна отвечать основным требованиям, а именно:

·         минимально возможная мощность излучения абонентской станции;

·         минимальный диапазон используемых частот;

·         возможность адаптивного изменения мощности частот.

 

    Должны быть спроектирована система, обеспечивающая устойчивой связью 15 абонентов на территории городской застройки радиусом 800 м. Мощность излучения подвижной станции не должна превышать 0,15 Вт. При этом должна обеспечиваться вероятность ошибки  на бит Pb =1*10-5.

В качестве примера использования компактной радиотелефонной системы будем рассматривать связь сотрудников завода между собой. Отсюда можно сделать вывод о услугах, которые должны быть предоставлены пользователю: прием/передача голосового трафика между мобильными абонентами ,  передача и прием  коротких (sms) сообщений, определитель номера вызывающего абонента(основные услуги), а так же: новостная информация, в виде sms – рассылки (дополнительная услуга). 

При решении проблемы выбора конфигурации сети, обратимся к назначению проектируемой системы. Основная функция компактной радиотелефонной системы – передача и приём голосового трафика (голосовых сообщений сразу от нескольких абонентов. Каждому абоненту, который передает речевое сообщение нужно выделять физический канал с заданной пропускной способностью( не менее, чем задано речевым кодеком) Это накладывает существенные ограничения на вид топологии. Таким образом, для выполнения услуги радиосистема должна гарантировать пользователям получение им в распоряжение постоянно выделенный канал с постоянной пропускной способностью. Это не может быть реализовано сетью с конфигурацией Ad HOC, так как она псевдослучайна, динамически меняющаяся. Поэтому, для радиотелефонной системы выбираем структурированную сеть, которая будет предоставлять пользователям ФК по требованию.

Особенностью сети является то, что каждый выделенный узел – это фактически, офисная АТС малой ёмкости для коммутации 15 сотрудников. В сущности, роль АТС может выполнять программное обеспечение. ПК, на котором находится данное обеспечение должно быть оснащено радиооборудованием, которое будет формировать из речевых сообщений сообщения физического уровня.

Сотовую структуру подвижной связи можно рассматривать как систему массового обслуживания (СМО) типа М/М/n/0, где М – входной и выходной пуассоновский потоки, n – число каналов, 0 – число мест в очереди. Пусть СМО состоит из двух сот, каждая из которых использует nc физических каналов. Пусть каждый абонент делает в среднем один вызов в 30 минут, то есть λ=0,033 вызов/мин, а среднее время разговора Т=13 мин. Тогда интенсивность трафика будет равна

 ρ1 = λ*Т = 0,033*13 = 0,429 (Эрл) .                                                

При заданной вероятности отказа(10%) и количеству физических каналов nc=6 значение трафика на одну соту по таблицам Эрлангов будет равно

ρс = 3,7584 (Эрл).

Тогда число абонентов, которые могут быть обслужены в пределах одной соты, определяется как

Lсот  =  ρс/ ρ1 = 3,7584/0,429 = 8,760 (абонентов).              

Исходя из расчета необходимо, чтобы сеть имела 2 БС, каждая из которых могла реализовывать по 6 физических каналов. Тогда необходимая вероятность отказа обслуживания будет обеспечена[1].


               Рисунок 1. Сотовая структура сети. 

Так как в разрабатываемой системе каналы открыты и сотрудники завода периодически перемещаются, то условия для передачи сигнала будут меняться. На физическом уровне возможно потребуется исправление ошибок, если система не справилась с исправлением, то речевые пакеты можно отбрасывать, поскольку на передаваемом сообщении это никак не скажется. Но, если БС фиксирует уровень сигнала ниже порогового значения, то сеанс связи надо разрывать.

     1.2. Проработка обобщенной функциональной схемы системы: выявление основных компонент и описание  функциональных связей. Обоснование наличия выделенных узлов сети и отражение их задач.


Прежде всего, необходимо предусмотреть идентификацию устройства в сети. Для этого, каждому терминалу соответствует уникальный идентификатор, представляющий собой код, который содержит в себе информацию о дате производства терминала, порядковый номер терминала.

Для регистрации и пользования услугами сети каждому абоненту производится прошивка терминала. В прошивке содержится абонентский идентификатор, четырехзначный цифровой PIN-код  и номер абонента. Абонентский идентификатор необходим для того, чтобы БС распознавала абонента именно этой сети и разрешала пользование ее услугами. Номер абонента является уникальным внутри данной сети. PIN-код, который знает исключительно абонент, необходим для того, чтобы в случае утери терминала случайный пользователь не смог воспользоваться услугами сети. Также необходима идентификация БС.

 

Разберем функциональную схему системы. При включении абонентского терминала производится попытка обнаружения БС. Затем терминал выбирает БС с наилучшим показателем SNR  и производит попытку регистрации в сети. После успешной регистрации терминал готов к пользованию услугами данной сети. Для связи с другим терминалом пользователь выбирает номер абонента, с которым хочет осуществить соединение.  При наличии  свободных физических каналов БС проверяет свободен ли вызываемый абонент, в противном случае БС отказывает в обслуживании терминала. Если вызываемый абонент уже осуществляет соединение с другим терминалом, то вызывающему терминалу будет передан сигнал «Занято». Если же вызываемый абонент свободен, то соединение между ними состоится. Во время активного соединения БС проводит мониторинг: посылает терминалу уведомление увеличить/уменьшить уровень мощности. Реакция на данное уведомление: изменение уровня мощности.

 

Основные функции, возлагаемые на БС:


1.     Реализация сценариев соединения: Принимать заявки на проведение сеанса связи, выделение КС каждому сеансу и фиксация;

2.     Передача и прием сообщения по радиоканалу;

3.     Мониторинг;

4.     Контроль качества КС ( контроль на соответствие QoS);

5.     Модуль управления радиоресурсами, управление качеством соединения;

6.     Выделение списка активных абонентов;

7.     Хранение идентификационной информации (о терминале и о собственной сети).

 


                                         Рисунок 2. Блок-схема БС.

 

Функции, которые должен обеспечить терминал:


   1.      Хранение идентификационной информации;


   2.      Реализация сценариев соединения ;


   3.      Передача/прием сообщений по радиоканалу;


   4.      Мониторинг;


          5.      Модуль управления уровнем мощности;


    

                                 Рисунок 3. Блок-схема терминала.


1.3.  Определение и обоснование структуры информационной подсистемы сети. Выявление важнейших модулей информационной подсистемы и пояснение необходимых связей модулей.

 

В составе как терминала, так и БС имеется информационная подсистема. Рассмотрим информационную подсистему БС.

В состав проектируемой централизованной сети будет входить две базовые станции, аналогичные по своей структуре. Список идентификаторов абонентов сети - общий. Перед началом сеанса связи абонент подключается к той БС, сигнал от которой наиболее высокий. Далее, эта БС должна сообщить системе, что начинает обслуживание данного абонента. Для этого необходим идентификатор БС, содержащий собственные параметры БС.

Так же в ИС необходимо наличие журнала активных абонентов, для определения абонентов, с которыми возмжно проведение сеанса соединения.  В журнале выделения КС содержится информация, за какими активными абонентами закреплены определённые каналы связи. Блок результатов мониторинга содержит результаты опроса по качеству проводимых сеансов связи. Необходимо предусмотреть в информационной системе буфер для хранения входящих сообщений.



                         Рисунок 4. Информационная система БС. 

 

Рассмотрим информационную структуру АТС.Список абонеyтов –общий для двух базовый станций Перед началом сеанса связи абонент подключается к той БС, сигнал от которой наиболее высокий. Далее, эта БС должна сообщить системе, что начинает обслуживание данного абонента. Для этого необходимо в состав информационной системы включить блок, содержащий идентификационные параметры. Напомним, что услуги, предоставляемые абоненту, делятся на дополнительные и основные. Выше данные услуги уже были конкретизированы. Услуги имеют различную тарификацию, которая описана в блоке тарификация услуг. Предоставление любых услуг  реализуется только после проверки баланса  абонента. 


                        Рисунок 5. структура информационной системы АТС.


Использовала следующую литературу:

1. Лекции по дисциплине "Основы теории массового обслуживания";

2. Лекции по дисциплине "Системы и сети связи с подвижными объектами".