1.1Анализ поставленной задачи и исходных данных, выявление особенностей работы системы. Цель –проработка идеи создания сети как целостной системы. Краткое описание концепции функционирования системы связи на основе проведенного анализа. Определение списка основных и дополнительных услуг системы, предоставляемых пользователям.

В данном курсовом проекте необходимо разработать систему, обеспечивающую передачу трафика от какой-либо внешней сети конечным пользователям. Таким образом, в рамках задания нужно решить так называемую «проблему последней мили» - организации канала, соединяющего конечное оборудование абонента с узлом доступа во внешнюю сеть определённого провайдера в пределах ограниченной территории (по ТЗ – 1 км) в условиях городской застройки. То есть, в системе будут присутствовать два типа узлов – точка доступа, соединённая с внешней сетью и выполняющая функцию простейшего коммутатора и терминал, соединённый с конечным оборудованием пользователя с помощью стандартного протокола. Точка доступа должна направлять трафик от внешней сети определённому терминалу на основе его адреса. К системе предъявлены следующие требования:

1. Минимально возможная мощность излучения абонентской станции.

2. Минимальный диапазон использования частот.

3. Возможность адаптивного изменения скорости передачи.

Минимальная скорость передачи – 256 Кбит/с на линии «вниз» и 128 Кбит/с на линии «вверх». При этом максимально допустимая вероятность ошибки –

5*10^-7. Мощность излучения выбирается такой, чтобы обеспечить достоверный приём сообщений. Минимальный диапазон использования частот предполагает грамотное использование ограниченного частотного ресурса. Изменение скорости передачи заключается в том, что если количество активных пользователей в сети не максимально, можно будет увеличить скорость передачи данных.

Таким образом, у нас имеется одна высокоскоростная линия внешней сети. В общем случае, мы должны «разделить» её на несколько каналов и равномерно распределить эти каналы между активными абонентами с помощью точек доступа. Один такой канал будет обеспечивать минимальную скорость передачи данных. Следовательно, увеличение скорости передачи будет происходить выделением абоненту нескольких таких каналов. Подводя итог, составим список услуг предоставляемых сетью:

1. Обеспечение беспроводного доступа абонентов к внешней сети

2. Изменение скорости передачи данных

3. Услуга связи абонентов между собой

Последняя услуга может осуществляться с помощью специальных приложений, например Skype или ICQ, если внешняя сеть – Internet.

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

Обобщённая функциональная схема системы будет выглядеть в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1. Обобщённая функциональная схема системы

В системе имеются несколько точек доступа, каждая из которых обладает определённой зоной радиопокрытия, что позволяет уменьшить мощность излучения. Каждая ТД соединена с внешней сетью по проводной технологии согласно протоколу Ethernet и с терминалами посредством единого радиоинтерфейса с едиными параметрами и имеет свой идентификатор. Терминал же сопряжён с конечным оборудованием пользователя по протоколу USB. Сеть должна обслуживать, во-первых, терминалы, принадлежащие ей, во-вторых, определённых абонентов. Следовательно, каждый терминал должен иметь определённый идентификатор, а каждый абонент должен иметь свои имя пользователя и пароль, о которых сеть должна знать. Также сама сеть обладает своим идентификатором, о котором должен знать Т, чтобы определить, его ли это сеть или нет. Помимо главной задачи сети – адресной передачи сообщений трафика, должны решаться задачи обработки сообщений сигнализации и управления, ведь ТД и Т должны чётко знать что им делать в зависимости от сигналов, которые они принимают. Другими словами, работа системы осуществляется по сценарию взаимодействия, каждый пункт которого отражён в информационной системе. ИС находится на каждом из выделенных узлов, а также в хранилище внешней сети, доступ к которому имеет администратор. Поскольку данная система предназначена для передачи данных, требуется гарантия доставки сообщений пользователям. Для этого в системе будет использоваться ARQ. Исходя из описанного выше, необходимо сформулировать основные задачи выделенных узлов сети, то есть, терминала и точки доступа.

Задачи ТД:

·        Приём и обработка сигналов и запросов от терминала

·        Приём и передача адресных сообщений

·        Передача общей информации о сети

·        Запись сообщений в буфер для последующей передачи

·        Формирование запросов на повторную передачу терминалу

·        Переключение профилей физического уровня (см. п. 1.5.3)

Задачи терминала:

·        Приём и обработка сигналов и запросов от ТД

·        Приём/передача пакетов

·        Прослушивание сети, запрос на передачу обслуживания (см. п. 1.5.3)

·        Запись сообщений в буфер для последующей передачи

·        Формирование запросов на повторную передачу ТД

Функциональная схема ТД отражена на рисунке 2.

Рисунок 2. Функциональная схема точки доступа

Радиомодуль выполняет задачи физического уровня, о которых будет написано в пункте 1.4. Модуль извлечения информационных сообщений извлекает управляющую информацию из сообщения. Модуль обработки каналов сигнализации и принятия решений на основе полученных сигналов и данных определяет, по какой ветке сценария ТД пойти дальше. Он находится в тесной связи с информационной системой, управляет очисткой буфера, передачей пакета во внешнюю сеть и профилями физического уровня. Ethernet контроллер связывает ТД с внешней сетью. Функциональная схема Т изображена на рисунке 3. 

Рисунок 3. Функциональная схема терминала

Модуль измерительной системы оценивает мощность принимаемого сигнала, на основе которой модуль управления ресурсами терминала формирует запрос о передаче обслуживания другой ТД. USB-контроллер связывает конечное оборудование пользователя с терминалом через USB-порт. 

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

Информационная система фактически представляет собой базу данных, в которой хранится информация, необходимая для работы сети. ИС находится на удалённом сервере администратора, каждый выделенный узел имеет её копию, которая периодически обновляется. Администратор может вносить туда новое оборудование, то есть подключать новых пользователей к системе. Структура ИС ТД имеет следующий вид (рисунок 4).

Рисунок 4. Структура информационной системы

Тарифы содержат цены на все услуги сети. Журнал услуг содержит список доступных услуг. Тарифы и услуги могут не включаться в состав структурной схемы ИС, так как тарификацию услуг чаще всего осуществляет провайдер.

Журнал статистики содержит такую информацию как входящий/исходящий трафик, время нахождения в сети абонента. Журнал абонентов содержит ID всех терминалов, аутентификационную информацию пользователей, а также сюда после регистрации помещаются присвоенные терминалам MAC-адреса. Возле адреса каждого абонента после его регистрации в сети выставляется флаг активности абонента. Журнал выделенных КС содержит список всех каналов по номерам, список свободных каналов и список номеров каналов, закреплённых за сетевым адресом каждого пользователя. Информация о сети – это то, что сеть передаёт всем пользователям сети (широковещательная рассылка). Здесь хранятся ID сети, с какими сигналами работает сеть. Также широковещательными сообщениями ведётся опрос о подтверждении статуса абонента. Информационная система терминала отличается лишь тем, что в ней журналы заменяются на информацию конкретно для этого пользователя, для этого терминала. Например, журнал абонентов заменяется на собственную информацию терминала и абонента. Аутентификационную информацию может определить как пользователь, так и администратор.