Тема 5. Радиосеть управления подвижными объектами
Выполнили ст.гр.1110: Шатилов Е.В.
План:
Часть 2
1.2.4 Анализ и пояснение видов служебных сообщений, передаваемых в составе сценария соединения. Обоснование широковещательных параметров сети.
1.2.5. Обоснование способы контроля соединения (организация радиоизмерений) в рамках разрабатываемого сценария .Пояснение способа качества соединения на произвольном примере.
1.2.6 Анализ задач, выполняемых на канальном уровне. Проработка структуры полей сообщения канального уровня
1.2.7 Проработка примера,иллюстрирующего процедуру адресной доставки информациионного сообщения узлам сети
1.3 Обоснование и подробное описание задач, выполняемых на физическом уровне. Проработка вопросов, связанных с обеспечением синхронизации сетевых устройств на физическом уровне. Обоснование структуры полей физического уровня.
1.2.4 Анализ и пояснение видов служебных сообщений, передаваемых в составе сценария соединения. Обоснование широковещательных параметров сети.
Служебные сообщения – это сообщения, которые генерирует либо точка доступа, либо терминал для решения своих задач. В данной сети имеется. Служебные сообщения с результатами радиоизмерений.
Они необходимы для дальнейшего решения об управлении свойствами физического канала. Более подробно данный вид служебных сообщений описан в п.1.2.5.
Сообщения синхронизации.
Необходимы для синхронизации пакетов. Для синхронизации по частоте будем использовать FCCH.FCCH (Frequency Correction Channel) - канал подстройки частоты, который используется для синхронизации несущей в подвижной станции. По этому каналу передается немодулированная несущая с фиксированным частотным сдвигом относительно номинального значения частоты.
Для временной синхронизации используется канал SCH.
SCH (Synchronization Channel) - канал синхронизации, по которому передается
информация на подвижную станцию о кадровой (временной) синхронизации.
Для чего необходим широковещательный канал системе?
Для одновременной передачи команды нескольким объектам ,необходим канал, способный на это. Таким каналом является широковещательный канал. По нему АР может передавать информацию сразу нескольким БПЛА. При чем доставка по этому каналу должна быть гарантирована, иначе терминал запросит повторную отправку, что повлечет за собой повторную передачу команды, так как использовался канал ВССН, команда повторится всем терминалам, получится двукратное выполнение инструкций, что неприемлемо в рамках данной задачи. Чтобы достигнуть безошибочного приема команды, ТД на основании радиоизмерений(описанных ниже) может поднять качество передаваемого сигнала например путем переключения вида модуляции с основного(BPSK) на дополнительное(QPSK).
Так же широковещательный канал необходим для
одновременной синхронизации всех терминалов. Более подробно об этом написано
ниже.
1.2.5. Обоснование способы контроля соединения (организация радиоизмерений) в рамках разрабатываемого сценария .Пояснение способа качества соединения на произвольном примере.
Точка доступа периодически должна контролировать
состояние физического канала для того, чтобы обеспечивать соединение с заданным
качеством. Для этого в одном из кадров терминалу отправляется служебное
сообщение: “отправьте проверочный сигнал”. Терминал, как только подходит время
передачи передает точке доступа тестовый сигнал.В случае,если терминал не принял команду(прислал запрос повтора или вовсе не ответил),ТД повторяет команду 3 раза.Если результат отрицательный,то точка доступа повышает свою мощность и повторяет процедуру. После приема тестового сигнала,AP проверяет
параметры сигнала и ,если они отклоняются от нормы, запускает соответствующий
сценарий(согласно сценариям,прописанным на уровне L3) или же, если нет в этом нужды, не предпринимает никаких действий.
Какие возможны сценарии?
В данном контексте сценарий означает смену режима работы или измения одного из параметров передачи. Точка доступа согласно результатам может оправить терминалу команду о смене профиля работы. Одновременно с этим отправляется команда о смене режима работы приемника. Профили заранее прописаны во внутренней памяти ТД.
Пример контроля соединения представлен на рисунке 4(Т1 находится в пассивном режиме):
Рис.4. Контроль соединения.
Задачи канального уровня:
1. 1. Проверка доступности физического канала
2. 2. Реализация алгоритмов множественного доступа – предоставление ФК по требованию
3. 3. Обнаружение и исправление ошибок
4 . Реализация адресной передачи
5. Синхронизация пакетов и управление потоком приема/передачи пакетов канального уровня
Рассмотрим каждую задачу в отдельности:
Первая задача непосредственно зависит от второй задачи(метод МД). Доступ к физическим каналам будет осуществляться на основе метода множественного доступа с фиксированным распределением – FAMA (Fixed Assigned Multiple Access). Метод FAMA, как известно, эффективен в системах, работающих в реальном масштабе времени. В нашей радиосети . Метод FAMA основан на постоянном закреплением терминалов за определенным физическим каналом. Для реализации этого метода ТД формирует шкалу распределения временных интервалов, эта шкала содержит сведения о том какой временной интервал закреплен за каким терминалом. Следовательно канальному уровню нет необходимости проверять доступность ФК, потому что терминалы уже записаны в БД ТД и закреплены за своим интервалом времени пользования физического канала.
Третья задача выполняется с помощью сервиса проверки целостности. Он осуществляет проверку достоверности принимаемых сообщений канального уровня на основе алгоритма расчета контрольных сумм CRC. В данной системе будет использоваться CRC-12(согласно условию).
Реализацией четвертой задачи занимается сервис адресации. Он осуществляет адресную доставку сообщений. Следует сказать о том, что передача и получение сообщений осуществляется строго в отведенный временной интервал согласно шкале распределения временных интервалов (ШРВИ) между терминалами. Для обеспечения адресной доставки сообщений в системе, на канальном уровне используются уникальные идентификационные номера терминалов (IDТ). Следует отметить, что список возможных идентификационных номеров терминалов (IDТ) хранится в базе данных точки доступа.
Помимо адресных сообщений в системе используются также широковещательные сообщения (ШВС). Назначение ШВС приведено в п.1.2.4. С целью организации широковещательной передачи информации от точки доступа терминалам, широковещательное сообщение передается в специально отведенный временной интервал согласно структуре мультикадра.
Пятая задача(задача синхронизации) Сообщения синхронизации необходимы для синхронизации пакетов.Эти сообщения описаны выше.
Итак, получается что пакет канального уровня должен иметь следующие поля:
1)T – поле предназначенное для указания типа сообщения(информационное или служебное);
2)Поля адреса – содержит адреса отправителя и получателя пакета;
3)Номер пакета – для реализации блочной передачи большой информации.
3) Поле данных– содержит непосредственно информацию, которую необходимо передать
4) Поле CRC – контроль целостности пакета
Структура пакета канального уровня представлена на рис.5:
Рис.5 Структура пакета канального уровня
Описание причины размеров блоков пакетов канального и физического уровня описано ниже.
На рис.6 показан широковещательный канал :
Рис.6. Структура пакета канального уровня широковещательного канала синхронизацией
Широковещательное сообщение состоит из:
1. Поле адреса ТД(ID) - 8 бит, для предотвращения путаницы терминалами в случае,когда в одной и той же области работает несколько ТД;
2. Тип сообщения - 2 бита, для определения служебного сообщения (00) или информационного с командой(01);
3. Поле DATA - 66 бит, информационная часть;
4. СRC - 12 бит, для контроля целостности пакета.
1.2.7 Проработка
примера,иллюстрирующего процедуру адресной
доставки информациионного сообщения узлам сети .
Аббревиатуры:
С — синхронизация;
А — активный режим;
П — пассивный режим;
РИ — радиоизмерения;
И — инструкции.
На рис.7 представлена адресная доставка сообщений терминалам. Для начала передачи необходима синхронизация как по частоте,так и по времени. Для этого ТД использует канал BCCH. Сообщение BCCH сопровождается добавлением каналом настройки по частоте и по времени (FCCH,SCH). Информационная часть широковещательного сообщения содержит команду "перейти в активный режим".При обработке этого сообщения терминалы автоматически проходят процесс синхронизации.Далее эта процедура циклически повторяется. После синхронизации наступает временной интервал для терминала Т1. Этот интервал разделен на 3 слота(цифры 1,2,3 на рис.7):
1 слот: для ТД(передача информационных или служебных сообщений терминалу);
2 слот: для Т (передача видеопотока):
3 слот: для Т (передачи служебных сообщений ТД)
ТД передает сообщение Т1, терминал в свою очередь в ответ отправляет статус принятия команды(принято, или не принято). В случае,если команда не принята,терминал отправляет повторный запрос и в следующем кадре сообщение будет отправлено повторно. Если же и тогда терминал не принял инструкции,а отправил уже 2 запрос с просьбой повторить, ТД проигнорирует этот запрос, так как инструкция станет не актуальной. Естественно уведомив об этом пользователя. Ориентиром для ТД будет время отправки сообщения 1 раз и время отправки запроса о повторе. Если разница больше чем t1, то происходит отказ. Терминал при этом не уведомляется, а сбрысывает цикл повтора когда ТД присылает новое сообщение. Далее происходит процедура радиоизмерения сигнала Т1 в соответствии со сценарием.
1.3 Обоснование и подробное описание задач, выполняемых на физическом уровне. Проработка вопросов, связанных с обеспечением синхронизации сетевых устройств на физическом уровне. Обоснование структуры полей физического уровня.
Физический уровень предназначен для решения трех задач это организация физических каналов связи (ФКС), безошибочная передача/приём потока битов и выполнение радиоизмерений.
В качестве метода доступа к среде будет использован TDMA. В качестве метода множественного доступа к ФКС будет использоваться множественный доступ с фиксированным распределением – FAMA (Fixed Assigned Multiple Access).
Инкапсуляция сообщений ЛКС канального уровня на физические каналы, состоит в том, что на физическом уровне к сообщению канального уровня добавляется дополнительная служебная информация, в результате получается сообщение, готовое к передаче по каналу связи. Дополнительная служебная информация имеет значение только на физическом уровне. Разберемся что же эта за информация:
Во-первых, добавляются флаги начала и конца сообщений по 8 бит
Во-вторых , добавляется избыточность. Все это необходимо для помехоустойчивой работы всей сети(7 бит).
В-третьих, добавляются каналы настройки по частоте и по времени(FCCH,SCH),каждый по 8 бит.
Т.к. физический уровень работает с блоками данных, то удобно использовать БЧХ коды. Они составляют мощный класс циклических кодов, который обеспечивает достаточную свободу длины блока. Для профиля 1 будет использоваться код (127,92,9). Данный код имеет размерность блока до кодирования такую же, что и пакет канального уровня – 88 бита. Размер блока после кодирования составляет 127 бит. Код способен исправить 9 ошибок в блоке данных.
Пакет физического уровня имеет следующую структуру, представленную на рисунке 8.
Список литературы:
1. 1. http://omoled.ru/publications/view/447
2. 2 .http://gsm.vtc.ru/gsm/2.html
3. 3.Бакке А.В. «Лекции по курсу ССПО»
4. 4.Бакке А.В. «Лекции по курсу СТССПО».