1.5. Проработка задач верхнего уровня.

1.5.1. Обоснование способа установления маршрута передачи сообщений (описание процедур гарантированной/негарантированной доставки адресных сообщений) с использованием идентификаторов терминалов и выделенного узла сети, обоснование широковещательных параметров сети. Проработка примера, иллюстрирующего процедуру доставки информационного сообщения узлам сети.

Принцип гарантированной доставки основан на том, что передающий терминал «знает», были ли доставлены передаваемые данные получателю или нет. Это обеспечивается тем, что принимающий терминал подтверждает успешный прием данных. Если передающий терминал не получает пакета подтверждения, то он пытается произвести повторную передачу. Режим передачи с гарантией доставки имеет существенный недостаток – проектируемая сеть дополнительно загружается пакетами-подтверждениями. Это может оказаться принципиальной проблемой на каналах с низкой производительностью. Поэтому при передачи небольших порций данных, если нет необходимости в подтверждении, можно использовать режим передачи с негарантированной доставкой.

Для определения необходимых идентификаторов и широковещательных параметров сети опишем пример сценария взаимодействия Т и ТД.

После включения терминал осуществляет поиск «своей» сети. Следовательно, необходимо, чтобы ТД передавала составе BCCH IDсети. Если IDсети совпадает, с хранящейся у терминала, то осуществляется процедура регистрации терминала в сети, если идентификаторы различаются, то терминал продолжает поиск сети. При регистрации Т передает на ТД запрос на регистрацию вместе со своим идентификатором IDTerm. Следовательно, при взаимодействии Т и ТД необходимо использование идентификатора терминала. Делаем вывод: необходимые для взаимодействия идентификаторы и широковещательные параметры сети:

·         IDсети;

·         IDTerm.


1.5.2. Определение и краткая характеристика возможных режимов работы терминала, отражающих решения выполненных ранее п.1.1-1.3. Определение активных и пассивных состояний (режимов) узлов. Проработка понятия сеанса соединения, характеристика параметров соединения. 

В проектируемой радиосети предусмотрены следующие режимы работы:

 

·       Режим регистрации

После включения устройства и в случае успешной инициализации происходит поиск сети, информацию о которой точка доступа передает по широковещательному каналу BCCH. Если сеть не найдена, то терминал переходит в спящий режим и через некоторое время осуществит поиск сети. Терминал сравнивает ID сети с хранящимся в его информационной подсистеме идентификатором и в случае их совпадения подает запрос (ID терминала) на регистрацию. Регистрация происходит на основе конкурентной борьбы. Прежде чем отправить запрос на предоставление канала связи, каждый терминал осуществляет контроль качества канала связи, на основе работы модуля проведения измерений (Рис. 5. Блок-схема терминала), и определяет необходимый профиль функционирования. Информацию о своем профиле терминал передает вместе с запросом по каналу вызова RACH. AP проводит сравнение ID терминала с идентификатором, хранящимся в ее регистре идентификаторов. Если идентификаторы совпали, то точка доступа должна отправить терминалу сигнал подтверждения регистрации. Если терминал такого сигнала не получает, то он вновь осуществляет поиск сети. При успешной регистрации терминал записывает в свою память идентификатор сети ID ТД, который необходим для последующего доступа в сеть без прохождения процедуры регистрации.

После успешного вхождения в сеть, терминал может работать в следующих режимах:

·       Режим передачи данных

Передача данных, в отличие от передачи речи, не требует предоставления непрерывного канала на все время сеанса связи и тем самым предполагается использование единого канала с максимально возможной пропускной способностью. Перед посылкой данных другому участнику сети терминал накапливает пакеты, требуемые к отправке, после чего происходит запрос точке доступа на попытку получить канал.  В запросе должно быть указано время, которое требуется для передачи данных. Если канал свободен точка доступа отвечает терминалу о выделении ему канала передачи данных. После получения канала связи терминал начинает передачу данных. По окончании передачи терминал ожидает подтверждение. Получив подтверждение о успешной передачи переходит обратно в пассивный режим.

·       Режим приема данных

Точка доступа оповещает терминал о том, что для терминала есть данные. Таким образом, АР переводит терминал из пассивного режима в активный (по своей инициативе). Далее следует прием данных с АР. Если данные успешно принят, то хранение в буфере АР больше не нужно – они удаляются. Терминал переходит в пассивный режим. Если данные не были приняты, АР необходимо повторить передачу. Снова осуществляется передача. После получения данных терминал формирует отчет о доставке и возвращается в спящий режим.

 

·       Пассивный режим (спящий режим, IDLE)

 

При получении отчета о доставке терминал переходит в спящий режим, т.е. переходит в режим пониженного энергопотребления, в котором находится большую часть времени. Из этого режима терминал выходит только при передаче или приеме сообщений.

Необходимо учесть режим завершения сеанса связи. Точка доступа сама принимает решение о выходе терминала из сети. Такое решение принимается в двух случаях:

1) терминал самостоятельно покинул сеть;

2) терминал потерял связь с точкой доступа.

Выход терминала из сети осуществляется простым выключением питания.


 

1.5.3. Обоснование способа контроля качества соединения (организация радиоизмерений) как в активном, так и в пассивном состояниях сетевых узлов. Анализ необходимости наличия разных профилей настройки физ. уровня. Проработка иллюстрации способа оперативного управления профилями физического уровня.

Система состоит из ТД и множества мобильных терминалов, которые находятся в различных условиях с точки зрения помеховой обстановки. Так же из-за того, что некоторые терминалы подвижны, возникает проблема многолучевого распространения сигналов, которое делает невозможной нормальную передачу информации без использовании специальных средств борьбы. Делаем вывод, что в системе необходимо заложить работу двух профилей физического уровня: для подканалов с высоким и низким качеством. Соответственно эти профили будут отличаться видом модуляции сообщений.  Целесообразно для подканалов с плохим качеством использовать модуляцию с малой позиционностью, а для каналов с высоким качеством – модуляцию с высокой позиционностью. Выбор того или иного профиля осуществляет модуль управления на основании результатов работы подсистемы радиоизмерений, расположенной на физическом уровне. Так как радиоизмерения проводятся с приходом каждого пакета физического уровня, то управление профилями происходит достаточно оперативно. По умолчанию можно установить профиль с высокой помехозащищенностью передачи данных. При выявлении ухудшения качества КС, модуль проведения измерений посылает сообщение сигнализации на модуль подсистемы сигнализации (управления). Модуль подсистемы сигнализации должен изменить вид модуляции. Информация о профиле функционирования Т, передается по каналу RACH вместе с запросом на предоставление индивидуального КС. Информация о профиле функционирования ТД, передается по каналу AGCH в пакете оповещения. Прежде чем осуществить передачу данных, терминал и ТД должны настроиться на одинаковый профиль функционирования физического уровня.

1.5.4. Пояснение и сравнительный анализ способов обеспечения энергосбережения сетевыми узлами. Аргументированный выбор решений по обеспечению энергосбережения.

1.5.5. Разработка и пояснение способа адаптивного изменения скорости и мощности передачи данных (в соответствии с заданием).

 

Как было уже сказано, терминал большую часть времени находится в режиме пониженного энергопотребления. На этом основан принцип энергосбережения рассматриваемой радиосети. Он заключается в том, что ТД устанавливает интервалы времени, в течение которых терминалы прослушивают канал. Если данных для них нет, то снова переходят в спящий режим, иначе - осуществляют прием сообщений, а затем также "засыпают".

Энергосбережение возможно в режиме передачи с помощью адаптивного изменения мощности. Изменение мощности заключается в следующем:

Точка доступа постоянно отслеживает качество канала связи и уровень мощности сигнала, сравнивая его с пороговым значением. Постоянный контроль точки доступа за состоянием канала связи позволяет прекратить передачу при недопустимом уровне шума, в этом случае точка доступа посылает терминалу сигнал управления команды «увеличить мощность» после чего отправляет запрос на повторную передачу. Регулирование мощности происходит перед непосредственно передачей данных и во время передачи, с помощью медленного совмещенного канала управления (SACCH). Терминал посылает точке доступа эталонную последовательность по которой она определяет количество ошибок и на основании этих данных посылает терминалу код управления команды повысить уровень мощности в случае большого количества ошибок, и команду понизить уровень мощности в противном случае.

В проектируемой сети в адаптивном изменении скорости нет необходимости, так как для передачи данных одного терминала используется весь канал связи и поэтому скорость передачи данных будет приемлемой.

1.5.6. Разработка сценария взаимодействия терминалов с базовой станцией (точкой доступа) или другими терминалами сети для каждого режима работы, представленного в п.1.5.1. Проработка условий перехода терминала из одной точки сценария к другой.

Рассмотрим сценарии взаимодействия Т и АР в основных режимах работы:

 

·       Режим регистрации


     Рис.11. Сценарий режима регистрации терминала в сети.



                                                                           Рис.12.Диаграмма состояний терминала при регистрации.

После успешной регистрации Т может перейти в режим передачи или приема и пассивный режим.

BCCH (Broadcast Control Chanel) – канал общей информации.

RACH (Random Access Channel) – канал случайного доступа.

AGCH (Access Grant Channel) – канал разрешенного доступа.

TCH (Traffic CHannels) – канал трафика.

 

·       Режим передачи данных


Рис.13. Сценарий режима передачи данных терминала.



                                                   Рис.14.Диаграмма состояний терминала при передаче данных.

·       Режим приема данных


                                                             Рис.15. Сценарий режима приема данных терминала.




                                                      Рис.16.Диаграмма состояний терминала при приеме данных.



В процессе энергосбережения работа осуществляется с одноадресными пакетами. Когда терминал находится в пассивном режиме, возникает проблема принятия сигналов от ТД. Решением этой проблемы является периодическая активация терминала для принятия сигналов от ТД. В этих сигналах ТД сообщает терминалу о том, если для него информация. Активируясь, терминал связывается с ТД и сообщает с каким интервалом будет прослушивать канал связи. Пока терминал находится в спящем режиме, данные для него записываются и хранятся в буфере ТД. Так же после получения подтверждения терминал либо переходит в пассивный режим, либо принимает решение о повторной передаче. Далее на общих основаниях осуществляет доступ к каналу связи. 

 Построение и подробное пояснение графических диаграмм состояний терминала, отражающих рассматриваемые сценарии.

Описанные выше состояния терминала в рамках описания сценариев взаимодействия Т и ТД представим в виде диаграммы (рис. 17).



                         Рисунок 17. Диаграмма состояний терминала


Список используемой литературы:

 

1.А.В. Бакке. «Лекции по курсу ССПО»

2.Скляр Б. «Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение».- М.: Вильямс, 2003г.

3.Феер К. «Беспроводная цифровая связь», пер. с англ./под ред. В.И. Журавлева, М.: Радио и связь, 2000 г.

4.http://omoled.ru/publications/view/317

5.http://omoled.ru/publications/view/474

6.http://omoled.ru/publications/view/318

7. Светлана Подкопаева "Локальная радиосеть. Часть 2"http://omoled.ru/publications/view/320

             8. Сергей Милованов "Система сбора данных с подвижных станций. Часть 2"http://omoled.ru/publications/view/324