Доставка сообщений в структурированной радиосети

Выполнил: ст.гр.1110 Субботин И.В.

1.1 Анализ поставленной задачи, подробное описание задач радиосети.

Основная задача работы состоит в создании модели функционирования беспроводного соединения типа «точка-многоточка», демонстрирующей процесс доставки сообщений терминала радиосети через выделенный узел сети - точку доступа (AP- Access Point). Служба доставки сообщений одного из терминалов сети запрашивает у точки доступа услугу передачи данных и при положительном ответе от АР осуществляет поблочную передачу исходного сообщения. После получения части сообщения (АР приняло n-блоков) точка доступа устанавливает соединение с терминалом-адресатом и передает ему ранее принятые блоки от терминала-источника. 


Рис.1.1. Постановка задачи.


Исходные данные к проекту

Вид передаваемых данных: файл, состоящий из символов ASCII

Вид модуляции: 8-PSK

Тип помехоустойчивого кодирования: произвольный блоковый код, исправляющий не менее 3 ошибок

Тип CRC: CRC-12

Описание задач радиосети:

С терминала Т1 невозможно сразу передавать данные, данные должны поступать от пользовательского приложения, которое могут находится на персональном компьютере, мобильном телефоне или других электронных устройствах. После того, как файл,состоящий из символов ASCII, от пользовательского приложения поступит  на терминал Т1, его задача будет состоять в том, чтобы  передать его терминалу Т2 через точку доступа АР. Для этого терминал Т1 и Т2 должны быть зарегистрированы в сети и синхронизированы с точкой доступа.


Рис.1.2. Структуру построение сети.

Из описания следуют следующие задачи терминала:

1. Обнаружение сети и регистрация на ТД.

 После включения терминалы переходят в состояние поиска сети, если они обнаружат сеть, то должны пройти процедуру регистрации, если нет то продолжать поиск сети. 

2.  Принимать данные и запись их в буфер.

 Данные  формируются на компьютере и передаются на терминал через пользовательское приложение, после этого терминал записывает их в буфер для дальнейшей передачи. 

3. Передать запрос на предоставление канала.

Для отправки заявки на предоставления канала терминал должен выиграть конкурентную борьбу, после победы он передаёт свою заявку на ТД. 

4.  Передача/прием данных на/c ТД. 

После предоставления канала терминал начинает передавать данные по выделенному ему каналу, или принимать данные  от ТД.

К задачам ТД относятся:

1.Передача сведений о состоянии сети и общей информации.

Передача осуществляется по широковещательному каналу BCCH, к данным сведениям могут относится: информация о подстройки частоты и времени, собственные идентификаторы терминалов.

2. Приём сообщений от терминалов о предоставления канала. 

После победы в конкурентной борьбе  запрос терминала доходит до ТД, точка доступа обрабатывает запрос и резервирует для данного терминала канал, после чего его предоставляет терминалу.

3. Приём данных от терминала и запись их в буфер.

ТД должна принимать от терминала данные, которые терминал передаёт по выделенному точкой доступа  каналу, после приёма данных ТД записывает их в буфер, для дальнейшей передачи.

4.Передать данных другому терминалу и уведомление о доставки.

После приёма всех пакетов данных от терминала, ТД уведомляет другой терминал о том, что для него были приняты пакеты данных, затем начинает их передавать, после передачи всех данных ТД уведомляет терминал  отправителя о том, что данные были переданы успешно.

1.2. Разработка способа установления канала передачи сообщений (описание процедур гарантированной/негарантированной доставки адресных сообщений)

1.2.1. Определение и краткая характеристика возможных режимов работы терминалов радиосети. Определение и подробное обоснование задач, выполняемых терминалами в активном и пассивном состояниях (режимах).

Терминалы Т1 и Т2 могут находиться в активном или пассивном режиме. В пассивном режиме, терминалы не выполняют  никаких задач, то есть находится в режиме пониженного энергопотребления.В активном режиме терминалы должны принимать или передавать данные.

После включения терминалы начинаю процедуру поиска сети. Поиск терминала проводится автоматически, он старается найти несущую BCCH той сети, в которой он был зарегистрирован до момента выключения.

BCCH (Broadcast Control Chanel). BCCH - это широковещательный канал управления. AP(ТД) осуществляет передачу BCCH непрерывно на специальной частоте, которую называют BCCH несущей. Примерно раз в 30 секунд  терминал T, находящийся в пассивном режиме, просматривает информацию, передаваемую по каналу BCCH.

После включения терминал переходит в состояние поиска сети, если сеть обнаружена, то терминал переходит к процедуре регистрации, если нет, то снова  осуществляет поиск сети. При процедуре регистрации, если она прошла успешно терминал переходит в пассивный режим(Idle), если нет осуществляется повторная регистрация, а если точка доступа откажет терминалу в регистрации, терминал переходит в состоянии поиска сети. Из пассивного режима терминал может перейти в состоянии запроса о предоставление канала, если канал предоставлен, терминал переходит в состоянии передачи данных, если нет, то терминал переходит в пассивный режим. При передачи данных, если передача данных прошла успешно, то терминал переходит в пассивный режим, если произошла ошибка, осуществляется повторная передача.


 Рис.2.1. Диаграмма состояний терминала.


1.2.2. Пояснение способа организации доступа к физическим каналам (организация множественного доступа).

     В разрабатываемой радиосети будет использоваться схема множественного доступа с распределение физических каналов по запросу (Demand Assigned Multiple AccessDAMA). Метод DAMA основан на двух операциях или выполняется в два этапа. Первый этап – резервирование канального ресурса: используется метод случайного доступа для передачи заявки на выделение канального ресурса.  На этом этапе ТД предоставляет физические каналы, которые терминалы Т по методу случайного доступа должны будут захватить, для этого они отправляют на ТД заявки на предоставления им канального ресурса, а ТД будет обрабатывать запросы и резервировать за терминалом канальный ресурс. Если не весь канальный ресурс будет зарезервирован, то ТД может разделить оставшийся канальный ресурс между Т.  На втором этапе идет непосредственная передача данных в отведенные интервалы времени. (рис.2.2)

 

Рис.2.2. Метод множественного доступа DAMA.

Протокол радио доступа DAMA(рис.2.3). Из протокола видно, что время Токс-время общего канала сигнализации, разбит на интервалы времени, которые предоставляются терминалам, для отправки своей заявки на предоставление канала. Время Токс и время Ткт-время канала трафик, составляют общее время Твверх-время, за которое заявка от терминалов передастся на ТД и время за которые будут переданы данные по каналу трафика. После принятия заявки ТД резервирует каналы, и предоставляет терминалам по общим каналам сигнализации. После получения ответа от ТД, они начинаю передавать данные по выделенным им каналам трафика.



                                                          Рис.2.3. Протокол радио доступа DAMA.

1.2.3. Разработка сценария соединения. Построение и подробное пояснение графических диаграмм состояний терминала, отражающих элементы разрабатываемого сценария. Пояснение решений устранения коллизий, возникающих в радиосети.

     Сценарий взаимодействия терминала T1 с точкой доступа, выглядит следующим образом(Рис.2.4)[4].Будем считать, что терминал Т1 обнаружил точку доступа и прошёл процесс регистрации. Регистрация необходима для того, чтобы ТД знала кто находится в данной сети, а также предоставлена информацию о зарегистрированных терминалах, другому терминалу, который собирается передавать данные.


Рис.2.4.Сценарий режима передачи данных.

1.  Терминал Т1 получает задачу от пользовательского приложения передать файл,состоящий из символов ASCII  терминалу Т2. Терминал Т1 будет передавать файл,состоящий из символов ASCII  в виде пакетов.

2. После регистрации терминалов ТД должна произвести синхронизацию по частоте и по времени для этого используются каналы FCCH и SCH. Затем с помощью широковещательного канала  BCCH (Broadcast Contro lChannel) ТД передает общую информацию о сети, таким образом уведомляет терминалы о своем существовании и несёт информацию о начале конкурентной борьбы.

3.  После получения информации терминал Т1 вступает в конкурентную борьбу и отправляет запрос на получение канала для передачи данных. Для этого терминал Т1 должен использовать канал случайного доступа RACH (Random Access Channel), по которому запрашивается соответствующая услуга у ТД.

4.  После получения запроса, ТД посылает сигнал оповещения, используя для этого канал разрешенного доступа AGCH (Access Channel). В котором уведомляет терминал Т1 о предоставлении канала.

5. После получения разрешения от ТД, терминал Т1 начинает передачу пакетов данным по каналу трафика TCH. 

6. Если во время передачи пакетов произошла ошибка, ТД уведомляет об этом терминал Т1, используя канал TCH, при этом ТД должна сообщить номера  неправильно принятых пакетов.  

7.  После этого терминал Т1 начинает повторную передачу не правильно принятых пакетов.

8.  После того, как все пакеты были приняты правильно, ТД отправляет подтверждение о передачи по каналу TCH.

9.  Если во время передачи пакетов ошибки не произошло, ТД  сразу отправляет подтверждение о передачи, используя канал TCH.

После получения всех пакетов данных от терминала Т1, точка доступа записывает их в буфер, а затем начинается сценарий передачи данных от ТД на терминал Т2. (Рис.2.5).[4]


Рис.2.5.Сценарий режима передачи данных.

1. После передачи от точки доступа синхронизация по частоте и по времени по каналам FCCH и SCH. ТД посылает сигнал оповещения, терминалу Т2 о том, что для него были приняты пакеты данных. Для этого ТД использует канал разрешенного доступа AGCH

2. После того как терминал Т2 отправит сигнал оповещения ТД о том, что он готов принимать пакеты данных, используя канал разрешенного доступа AGCH. ТД начинает передачу данных по каналу трафика TCH.

3. Если во время передачи пакетов произошла ошибка, терминал Т2 уведомляет об этом ТД по каналу  TCHпри этом терминал Т2  сообщает номера  неправильно принятых пакетов.  

4. После этого ТД начинает повторную передачу не правильно принятых пакетов.

5. После того, как все пакеты были приняты правильно, Т2 отправляет подтверждение о приёме, используя канал TCH.

6. Если во время передачи пакетов ошибки не произошло, терминал Т2  сразу отправляет подтверждение о приёме, используя канал TCH.

Графических диаграмма состояния терминала с подробным пояснением представлена в п.1.2.1.

Используемая литература:

1.Баке А.В. "Лекции по курсу ССПО"

2.http://omoled.ru/publications/view/368.

3.http://omoled.ru/publications/view/552

4.http://omoled.ru/publications/view/377