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.

 При запросе пользователя, терминалам отправляет на ТД информацию об адресате и нумерованные пакеты. Т передает пакеты по динамически устанавливаемому маршруту. Нумерация необходима для функционирования ARQ


Рис.7. Принцип действия ARQ

Так как ARQ нагружает канал связи, для оптимизации процесса передачи, маленькие по объяму данные будут передаваться без ARQ.

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 нашей системе Т может находиться в следующих режимах:

• Поиск сети – поиск широковещательных сообщений, включающих SSID различных ТД, и сравнение этих SSID с теми, что хранятся в информационной системе.

• Режим регистрации – передача в сеть своего уникального идентификатора и ожидание ответа от ТД. Если отправленный ID совпал с хранящимся в ИС ТД, то ТД отправляет Т сигнал подтверждения регистрации. Если ответа нет, то Т возвращается в режим поиска сети. Сисадмин так же может защитить сеть с помощью аутентификации по паролю. Вместе  с проверкой ID будет проводится проверка пароля доступа. Если все пройдёт успешно то Т зарегистрируется в сети.

  IDLE – этот режим является пассивным. Т настроен на широковещательную несущую, по которой принимает сообщения, ожидая вызова. Из этого режима Т выходит только для передачи/приема сообщений, находясь в нем большую часть времени.

 Режим передачи данных – непосредственная передача Т данных в сеть. Для этого Т должен выйти из режима IDLE и получить доступ к каналу связи.

 Режим приема данных – прием данных от ТД, которая переводит терминал из пассивного режима в активный, если есть данные для передачи этому Т.

 Взаимодействие сотрудника с сетью происходит с помощью информационных и служебных сообщений. Установление канала связи между сотрудником и сетью на определенный временной интервал называется сеансом соединения. Его характеристики: 

• тип соединения

• время установления канала связи

• занимаемый канальный ресурс 

• продолжительность соединения.

 Так как частотный ресурс у нас ограничен, методом организации физического канала будет TDMA (временное разделение каналов). Таким образом каждый сотрудник получит в свое распоряжение физический канал, но занимать он его сможет только на короткий промежуток времени. Для обеспечения множественного доступа мы будем использовать алгоритм DAMA (множественный доступ с выделением ресурса по требованию), в соответствии с DAMA, ТД сначала будет проводить опрос Т на предмет необходимости предоставления ему канала

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.

 

Рис.8. Проведение радиоизмерений и изменение профиля перадачи

Так как из-за возникающих в радиоканале внешних помех передача будет не очень качественной, нам нужно будет периодически проводить радиоизмерения канала. Эти измерения можно проводить в свободное от передачи данных время. Получившиеся данные будут обрабатываться в блоке управления и при необходимости, блок управления изменит профиль физического уровня для обеспечения необходимого качества передачи.

  Профиль физического уровня это уникальный набор параметров процессов происходящих на физическом уровне, например:

 Вид модуляции

 Скорость кодирования.

 В нашей системе мы будем использовать два профиля. Первый с BPSK, так как он наиболее помехоустойчив. Второй с QAM-16, если помеховая обстановка будет на должном уровне то это поднимет скорость передачи данных. Также проведение радиоизмерений важно для процедуры передачи обслуживания, поскольку границы зон радиопокрытия ТД определяются по уровню мощности, необходимому для обеспечения QoS (Quality of Service).

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

 Наиболее энергозатратный период для Т это период передачи данных. Для экономии энергии Т большую часть времени будет находится в режиме IDLE. Т в этом режиме будет получать широковещательную информацию, периодически отвечать ТД для подтверждения своей активности, сообщать ТД о необходимости предоставления ему канала или для приема сообщений от ТД. Если объём данных мал, то можно отказаться от ARQ что также сэкономит энергию. 

 Адаптивное изменение мощности Т так же позволит сохранить драгоценную энергию. ТД с помощью устройства проведения радиоизмерений оценивает мощность активных каналов и сравнивает со значением достаточной для достоверного приёма мощностью, хранящейся в ИС. Если уровень сигнала выше порогового значения, то ТД отдаст команду Т на снижение мощности и наоборот.

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

  Если количество активных пользователей в сети не максимально, то можно увеличить скорость передачи данных. Это реализуется «разделением» высокоскоростного канала внешней сети на несколько подканалов и равномерное распределение этих подканалов между активными пользователями, в режимах передачи или приема,  с помощью ТД. Увеличение скорости передачи будет осуществлено выделением пользователю нескольких таких подканалов. Один такой подканал будет обеспечивать минимальную скорость передачи данных. Также увеличить скорость передачи данных можно с помощью смены профиля с BPSK на QAM-16.

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

 Как было отмечено в п.1.5.2 между Т и сетью должно существовать соединение. Кроме этого необходим сценарий соединения – набор правил, которые отражают реальную услугу.

 Сценарии взаимодействия Т и ТД в каждом режиме работы:

 Режим поиска сети – Т прослушивает BCCH на наличие широковещательных сообщений от ТД, включающих SSID различных ТД, и сравнивает эти SSID с теми, что хранятся в ИС. Если SSID в ИС не найдено то продолжается поиск сети.

 Режим регистрации (рис.8) – если SSID ТД был найден в ИС Т, начинается регистрация. Т посылает ТД свой ID и, опционально, пароль. Если эти данные совпадают с теми, что хранятся в журнале абонентов ИС ТД, то регистрация завершается передачей Т сообщения о подтверждении регистрации.


Рис.9. Процедура регистрации.

  Режим передачи данных (рис.10) - после окончании регистрации Т переходит в IDLE. Чтобы передавать данные Т необходимо перейти в активный режим и получить доступ к каналу. Для этого ТД опрашивает Т, нужно ли им предоставить канала связи. Т отвечают, что канал нужен, при этом Т должны передавать их в разные time-slot’ы для предотвращения коллизий. После получения КС происходит передача данных. Передача данных заканчивается как только Т получит подтверждение о том что пакет принят правильно (ACK), после этого Т переходит в IDLE.


Рис.10. Процедура передачи данных

  Режим приема данных (рис.11) – во время опроса, ТД так же сообщает Т о наличии/отсутствии информационных сообщений для них. При приеме такой информации  от ТД, Т выходит из IDLE и отправляет подтверждение о готовности к приему, после чего начинается передача данных от ТД. Завершение приема аналогично завершению режима передачи.


Рис.11. Приём данных

 Другие варианты выхода Т из сети:

  Отключение питания;

  Потеря соединения Т с ТД;

  Т вышел из зоны обслуживания.


Рис.12. Диаграмма состояний.

На рис.12 показана диаграмма состояний терминала. Т ищет сеть, если SSID и пароль совпали то Т переходит в состояние регистрации (если нет, то выполняется повторный поиск сети). Если регистрация прошла успешно то терминал переходит в режим энергосбережения (IDLE)(если нет, то продолжается поиск сети). Когда у Т появится сообщение для передачи он переходит в режим Передачи данных после окончания которого он возвращается в режим IDLE, то же самое происходит при приёме данных от ТД. Если сообщение для передачи/приема нет то Т остается в IDLE.