Курсовой проект. 

Система сбора данных с подвижных объектов. Часть 2 (исправленная). 

Выполнила: студентка группы 9110 Жарко Н.С.

 

1.     Сетевая модель OSI-7.

Сетевая модель OSI-7 - это базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем. Данная модель состоит из семи уровней, каждые из которых не зависимы друг от друга и выполняют определенные функции. 

В разрабатываемой системе передаваемыми данными, которые  терминал отправляет точке доступа, будут являться:

- пульс спортсмена, измеренный непосредственно перед передачей;

- ID Т;

Эти данные будут отправляться терминалом точке доступа в виде пакета. Пакет проходит последовательно через все уровни модели OSI. На каждом уровне к пакету добавляется некоторая информация, которая необходима для успешной передачи данных по сети. В ТД пакет проходит через все уровни в обратном порядке. В свою очередь ТД передает Т такие данные как:

- ID ТД;

- время прохождения спортсменом ТД;

Эти данные проходят через все уровни модели OSI в ТД, а в Т через те же уровни, но в обратном порядке.

Рассмотрим подробно функции каждого уровня модели OSI.

Прикладной уровень обеспечивает взаимодействие пользователя с сетью. . Данный уровень будет присутствовать в ТД, в роли пользователей будут выступать терминалы.

Представительский уровень отвечает за зжатие/распаковку и шифрование/дешифрование данных. Так же на данном уровне, при необходимости, происходит преобразование данных в другой вид. В разрабатываемой системе представительский уровень будет отсутствовать, так как передаваемые в системе данные имеют небольшой объем, не несут секретности и не требуют дополнительного преобразования.

Сеансовый  уровень отвечает за установление сеанса между двумя пользователями. В проектируемой системе не предусматривается взаимодействия различных пользователей, следовательно, сеансовый уровень будет отсутствовать.

Транспортный уровень. На данном этапе транспортные уровни Т и ТД как бы обмениваются информацией о передаваемом трафике, о том, как будет происходить проверка целостности переданных данных и контроль потери пакетов в ходе передачи. В разрабатываемой системе сбора данных трафик имеет единственное значение и  заранее известен Т и ТД. Необходимость контроля пакетов в ходе передачи отсутствует. А проверку целостности данных можно реализовать на канальном уровне, с помощью контрольной суммы (CRC). При анализе транспортного уровня можно сделать вывод, что нет необходимости в его реализации, поэтому в разрабатываемой системе он будет отсутствовать.

Сетевой уровень отвечает за логическую адресацию и выбор маршрутизации между двумя конечными системами. Так как, мы не проектируем взаимодействие двух различных систем, то реализация сетевого уровня будет отсутствовать.

Канальный уровень отвечает за адресацию и реализацию соединения Т и ТД. Так же на этом уровне осуществляется проверка целостности передаваемых данных. Для  этого в Т на канальном уровне к  пакету добавляет контрольная сумма (КС), а в ТД на таком же уровне осуществляется проверка этой КС. Если КС, содержащаяся в передаваемом пакете, не совпадает с КС, рассчитанной в ТД, то пакет считается искаженным.

В разрабатываемой системе, несколько Т одновременно могут начать передачу данных ТД. Для реализации такого случая используем алгоритм системы ALOHA c выделенным временным интервалом (S-ALOHA) (рис. 1). Данный метод будет реализован следующим образом: канал случайного доступа (RACH), по которому Т отправляют запрос на передачу данных делится на несколько  равных по длительности временных интервалов (подканалы). Начало пакета, отправленного терминалом с запросом на передачу данных должно совпадать с началом одного из временных интервалов. Коллизия может возникнуть в том случае, когда Т отправляют сообщения запроса на передачу в одни и те же временные интервалы.  В случае возникновения коллизии Т уходит в «сон», тем самым обеспечивает энергосбережение. ТД, в случае успешного приема запроса на передачу от Т, отвечает Т сообщением, в котором содержится разрешение на передачу. 

 

Рис. 1. Алгоритм S-ALOHA.

Физический уровень отвечает за надежную доставку потока битов по физическому каналу, помехоустойчивое кодирование/декодирование, модуляция/демодуляция, сборка/разборка пакетов физического уровня. Способ реализации физического канала определяется методом доступа к радио среде. В проектируемой системе доступ к радио среде реализуем на основе временного разделения канала TDMA.

Модель OSI – 7 представлена на рисунке 2.


Рис.2. Модель  OSI - 7.

Атрибутами физического уровня являются:

 - диапазон частот;

 - полоса пропускания;

 - вид модуляции;

 - способ помехоустойчивого кодирования;

 - рабочее отношение сигнал шум;

 Значения данных параметров будет указаны при энергетическом расчете.


2.     Диаграммы состояний Т и ТД.

 Диаграмма состояний Т и ТД представлена на рисунке 3 и рисунке 4 соответственно. 


Рис. 3. Диаграмма состояний Т.


Рис.3. Диаграмма состояний ТД.

ТД непрерывно излучает широковещательную информацию о себе, которая предназначается всем Т и содержит ID ТД. Для этого ТД использует  широковещательный канал BCCH (Broadcast Control Channel).  По ID ТД терминал определяет, требуется ли передача данных ТД, в зону действия которой он попал. Идентификаторы всех ТД, необходимых для прохождения спортсменом,  хранятся в информационной подсистеме Т в журнале ID ТД. При наличии ID ТД в списке идентификаторов всех точек доступа, которые  должен посетить спортсмен, Т отправляет запрос на передачу данных, в котором содержится ID Т. Запрос осуществляется по каналу случайного доступа RACH (Random  Access Channel).  Если несколько Т одновременно запрашивают разрешение на передачу данных, то борьба за канал происходит по протоколу множественного доступа S-Aloha. Терминалы, проигравшие в борьбе за подканал, через некоторое времени опять запрашивают разрешение на передачу данных у ТД. Терминал, победивший в борьбе за подконал, проходит идентификацию, которая заключается в проверки наличия ID T в списке всех ID Т, которые должны посетить ТД. Если ID T нет в списке, то ТД отправляет запрет передачи данных. Это сообщение  исключает возможность неизвестного Т повторно вступить в борьбу за канал связи. Терминалу, чей ID присутствует в списке всех ID Т, которые должны посетить данную ТД, отправляется разрешение на передачу данных. Запрет или разрешение передачи отправляется по каналу разрешенного доступа AGCH (Access Grant  Channel). Т получивший разрешение на передачу, осуществляет отправку данных, которые содержат в себе информацию о пульсе спортсмена. Отправка данных осуществляется по каналу трафика TCH (Traffic Channel). При получении данных ТД осуществляет проверку их целостности. Ели данные приняты без ошибок, то ТД фиксирует время их поступления, которое сохраняет в памяти данных ИС ТД. Затем Т отправляется время, в которое данные были приняты. Это происходит по каналу трафика TCH. При ошибочной доставке данных ТД не отправляет Т время, в которое он посетил ТД. Если Т получил пакет, в котором содержится время прохождения им ТД, то это значит, что отправляемые им данные были приняты без ошибок. Далее Т в журнале ID TД  своей ИС отмечает ту ТД, которую он посетил, там же сохраняется приятое время и значение пульса спортсмена, которое передавалось ТД. Сохранение этих данных исключает передачу данных уже пройденной ТД и обеспечивает восстановление результата спортсмена, в случае потери данных в ходе передачи их от ТД к ЦСИ. Если Т не получил ответное сообщение (содержащее время прохождение Т ТД), то он отправляет  ТД запрос на разрешение передачи. Далее процедура повторяется по сценарию.

 

Рис.5. Взаимодействие Т и ТД.


Примечание:

Вследствие того, что расстояние между Т и ТД небольшое, то адаптивное изменение скорости и мощности передачи данных будет отсутствовать.


Список используемой литературы:

1. КП "Система сбора данных с подвижных объектов". Часть 2. Доработанная. Кристина Маркина.

     URL: http://omoled.ru/publications/view/90

2. КП "Система сбора данных с подвижных объектов". Часть 2. Доработанная. Константин Ламтев.

    URL: http://omoled.ru/publications/view/336

3. КП "Система сбора данных с подвижных объектов". П. 1.4 - 1.6. Сергей Андреев.

    URL: http://omoled.ru/publications/view/87

4. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М.: Вильямс, 2003г.

5. http://www.youtube.com/watch?v=Wj4uV6rrNcM

6. http://www.nestor.minsk.by/sr/2000/11/01104.html