Исходные данные к проекту:

Количество абонентов в сети: 50

Радиус зоны обслуживания: 500 м

Модель предсказания потерь: В соответствии с рекомендациями МСЭ

Тип местности: городская застройка

Вероятность отказа обслуживания: 10%

Вероятность ошибки на бит Pb: 3*10-6

Мощность излучения подвижной станции Ризл АС : < 0,5 Вт

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

1. Расчетная часть

1.1. Анализ поставленной задачи и исходных данных, выявление особенностей работы системы. В контексте решаемой задачи выделение

источников и получателей информационных сообщений, оценка характера трафика и обозначение требований к способу доставки сообщений. Определение списка основных и дополнительных услуг системы, предоставляемых пользователям.

 

Целью данного курсового проекта является разработка компактной системы радиотелефонной связи. Система предназначается для обеспечения беспроводной связи небольшого числа абонентов в пределах ограниченной территории.

 Основные требования к системе:
- минимально возможная мощность излучения абонентской станции;
- минимальный диапазон используемых частот;
- возможность адаптивного изменения мощности передачи абонентского терминала.

 Необходимо спроектировать целостную систему, в которой предоставляется связь между 50 абонентами  на территории городской застройки радиусом 500 м. Мощность излучения подвижной станции не должна превышать 0,5 Вт. Также должна обеспечиваться вероятность ошибки  на бит Pb =3*10-6.

 За основу системы компактной радиотелефонной связи рассмотрим связь между сотрудниками оптового супермаркета. Услуги, которые должны быть представлены:

1.Основная услуга-это прием/передача голосового трафика между абонентами мобильных станций.

2.Дополнительная услуга –конференц –связь.

 

При выборе конфигурации сети рассмотрим беспроводные самоорганизующиеся сети (беспроводные Ad hoc сети, беспроводные динамические сети)  и  управляемые  беспроводные   сети Динамические сети-это децентрализованные сети, которые не имеют постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету, образуя собой  сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные, предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу пересылать  данные производится динамически, на основании связности  сети . Это является отличием от  управляемых  беспроводных   сетей , в которых задачу управления потоками  данных  выполняют точки доступа.

Рассмотрим нашу систему компактной радиотелефонной связи. Её основная функция-это передача и примем речевых сообщений от разных абонентов. Каждому абоненту, который передает сообщение необходимо выделить физический канал с заданной постоянной пропускной способностью. Это не может быть реализовано динамической сетью, так как она меняющаяся. Следовательно, выберем  структурированную конфигурацию сети, которая является стационарной.

Транкинговую структуру подвижной сети рассмотрим как систему массового обслуживания (СМО) типа M/M/n/0, где M- входной и выходной Пауссоновские потоки, n-это число каналов, 0- число мест в очереди.. Предположим, что каждый абонент совершает 1 вызов каждые 5 минут, тогда λ=0,5 вызовов/мин, а среднее время разговора равно 1 минуте.

Вычислим интенсивность трафика:

ρ1 = λ*Т = 0,5*1 = 0,5 (Эрл)

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

Lсот  =  ρс/ ρ1.                                         

По таблице Эрланга [http://ami.nstu.ru/~headrd/applied/Table_A55.htm] находим, что при количестве физических каналов nc=6 и вероятности отказа в обслуживании Р0=10% значение трафика  ρс= 3,7584 (Эрл)

Число абонентов, которые могут быть обслужены в пределах одной соты, составляет

Lсот =3,7584 /0.5 =7,5168 (абонентов).          

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

Для начала необходима идентификация устройства в сети. Каждый  терминал имеет уникальный идентификатор, в котором содержится код. В коде содержится информация о дате производства терминала и порядковый номер терминала. Он нужен для того, чтобы обнаружить терминал в сети.     Для регистрации и пользования услугами сети каждому абоненту делается прошивка терминала. В ней имеется абонентский идентификатор, четырехзначный цифровой PIN-код  и номер абонента. Абонентский идентификатор нужен 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 только абонент, необходим для того, чтобы в случае утери терминала случайный пользователь не смог воспользоваться услугами сети. Также необходима идентификация БС при обслуживании терминалов (ID) и при обслуживании автоматической телефонной станцией (IP).

   Рассмотрим схему функционирования системы. При включении абонентского терминала производится обнаружение БС. Терминал ищет БС с наилучшим ОСШ и регистрируется в сети. Если регистрация прошла успешно, терминал начинает пользоваться услугами данной сети.  Чтобы связаться с другим терминалом пользователь выбирает из записной книжки номер абонента ,с которым хочет связаться. При наличии  свободных физических каналов и при ненулевом балансе счета абонента 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. В режиме ведения разговора МС и сеть непрерывно проводят мониторинг. БС посылает терминалу уведомление увеличить/уменьшить уровень мощности в случае, если МС слишком далеко/близко от БС соответственно.

Выделим следующие функции БС и МС.

Опишем основные функции БС :

1.     -Подклюдчение термнала к сети.

    -Передача и прием сообщений (БС  осуществляет управление вызовами между терминалами)

3.     -Управление дополнительными услугами(в данном случае конференц-связь)

4.     -Мониторинг

5.     -Контроль качества связи

-Хранение текстовых сообщений(если абонент временно недоступен)

6.     -Выделение списка активных абонентов(БС должна знать какие терминалы находятся в сети)              

Основные функции терминала:

1.Хранение идентификационной информации

2.Реализация сценариев соединения

3.Передача и прием сообщений

4. Мониторинг

5.Синхронизация с сетью

 

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 каждой БС сети есть журнал абонентских идентификаторов, которые принадлежат к данной сети. Терминал всегда выбирает БС, у которой имеется самый высокий уровень сигнала  и осуществляет соединение с ней. В свою очередь БС будет предоставлять услуги именно этому абоненту. Поэтому необходим идентификатор БС. В информационной подсистеме БС должен быть список услуг, которыми может воспользоваться конкретный абонент. 


Рассмотрим информационную подсистему терминала.

Терминал должен иметь записную книжку, чтобы абонент мог дозвониться до другого абонента, принадлежащего к данной сети. В этой книжке должны быть абонентские номера  всех терминалов данной компактной системы радиотелефонной связи. Каждый абонент может пользоваться только определенным набором услуг, предоставляемых сетью. Поэтому информационная подсистема терминала должна включать в себя информацию о видах услуг (дополнительных и основных), которые предоставляются определенному терминалу. Каждая услуга имеет различную тарификацию. Нужно, чтобы информация о ней была заложена в информационной подсистеме терминала.  Предоставление услуг терминалу осуществляется только в случае положительного баланса счета.

 

Рисунок 4.Информационная подсистема терминала