Анализ и пояснение видов служебных сообщений, передаваемых в составе сценария соединения: на основании каких событий формируются служебные сообщения, конечное назначение сообщений. Обоснование широковещательных параметров сети.

Служебные сообщения необходимы, для управления системой освещения, контроля правильного исполнения сценария.

Сообщения синхронизации:

1.     Временная синхронизация. Передается одна на группу сообщений, подстройка ведется под время центра управления.  В разрабатываемой системе крайне важна для того, чтобы светильник не проспал приход нового сообщения и вовремя передал ответ. Будет осуществляться по каналу управления SCH(Synchronization Channel).

2.     Частотная синхронизация. Необходима для того, чтобы настроить светильники на несущую частоту. Осуществляется по каналу FCCH (Frequency Correction Channel) по нему передается немодулированная несущая с фиксированным частотным сдвигом относительно номинального значения частоты.

Для чего нужен канал BCCH?

Это широковещательный канал. По нему возможна передача сообщений всем светильникам одновременно, например, включиться, при этом в поле адреса прописывается комбинация 0000000. Увидев ее, каждый светильник принимает команду к исполнению. Однако, если команда по какой-либо причине не была выполнена каким-нибудь терминалом, сообщение заново посылается только ему, а не всем, как было ранее.

2.Обоснование способа контроля качества соединения (организация радиоизмерений) в рамках разрабатываемого сценария. Пояснение способа контроля качества соединения на произвольном примере.

Для чего нужен контроль радиоизмерений в системе освещения?

Терминал может сообщить о правильном/неправильном приеме сообщения только одним способом: передав центру управления пакет телеметрии. То есть, радиоизмерения будут проводиться постоянно, на протяжении всего времени функционирования системы.

Разберем контроль качества соединения на примере:

Пользователь решил изменить яркость освещения. Центр управления переводит эту команду в понятный терминалу вид и посылает ему сообщение, в состав которого входит запрос пакета телеметрии. В это время включается счетчик. Терминал исполняет команду и посылает пакет с данными измерений на ПК. Уровень принятия решений сверяет поступившие значения с теми, которые должны были быть установлены. Если все верно счетчик обнуляется и на следующем круге посылается новая команда.

Рис 1. Радиоизмерения.

1.     Анализ задач,  выполняемых на канальном уровне.  Проработка             структуры полей сообщений канального уровня.

Задачи, решаемые на канальном уровне:

1.     Формирование пакетов.

2.     Реализация алгоритма множественного доступа.

3.     Организация доступа к физическому каналу связи.

4.     Реализация адресной передачи.

5.     Возможность обнаружения и коррекции ошибок.

Рассмотрим каждую задачу поподробнее:

 Работа канального уровня начинается с приема с верхнего уровня пакета данных и информации о том, какому светильнику необходимо их передать. Из принятых пакетов, канальный уровень формирует кадры, состоящие из поля данных и заголовка.

 Алгоритм множественного доступа – доступ по опросу: точка доступа запрашивает у терминалов пакет телеметрии и формирует временные слоты, по которым каждый светильник будет передавать необходимые данные. После того как команда будет выполнена, слоты снова перераспределяются между светильниками. В связи с этим ТД должна четко представлять, какие слоты свободны для передачи, а какие еще заняты для избежания коллизий.

  На канальном уровне точки доступа реализуется сервис адресации. В системе радиоуправления освещением существует 3 вида адресации: адресная, групповая и широковещательная. Следует отметить тот факт, что точке доступа необходимо знать, куда отправлять сообщение. С этой целью каждому светильнику присвоен свой уникальный ID номер. Так же ID присвоен и группам светильников. В памяти каждого светильника хранится его ID, ID групп, к которым он принадлежит, значение, прописываемое при широковещательной адресации, а также ID точки доступа.

  Канальный уровень должен обнаруживать и корректировать ошибки. Для решения этой задачи будем использовать проверку на основе вычисления контрольной суммы CRC. Согласно ТЗ в работе будем использовать СRC-12.  Приемной стороне известен алгоритм вычисления контрольной суммы. Полученное расчетным путем значение сравнивается с принятым. Если они совпадают, значит, сообщение принято верно. Если же нет, так как в системе не предусмотрен отчет о доставке, радиосеть будет действовать согласно с П 2.

Рассмотрим структуру пакета канального уровня:

Тип. В этом поле указывается вид адрессации:

00 – широковещательная.

01 – групповая.              

10 - адресная.

Адрес. В этом поле указывается адрес терминала, группы терминалов, и 00000000 для широковещательной адресации. Так как в сети уже имеется 100 терминалов, каждый из которых имеет свой ID, есть возможность появления новых светильников, а так же групп светильников с присвоенными адресами, то на это поле  будет отводиться 8 байт.

Data. Это поле будет включать в себя информацию. Разберем подробнее какую именно:

1.     От центра управления к светильникам будут передаваться команды, включающие в себя изменение яркости и цвета. Так как в работе используется модель RGB, то для изменения цвета будет передаваться 3 команды изменения мощности: по одной  на каждый светодиод (зеленый, синий и красный). На каждую из этих команд будет отводиться по 7 бит. Изменение яркости так же означает изменение уровня мощности, длина этой команды будет 8 бит.  Так же в информационную часть будет входить запрос пакета телеметрии и номер временного слота, по которому будет осуществляться передача пакета телеметрии. Это поле будет называться дополнительным и иметь размер 6 бит  Значит, размер этого поля будет составлять 35 бит.

2.     В обратном направлении передается исключительно пакет телеметрии. Он состоит из: значения потребляемого тока, рабочей температуры, времени работы, напряжении в сети, индекса цветопередачи . Размер пакета телеметрии будет составлять 56 байт.

Поле CRC включает в себя значение контрольной суммы для контроля целостности сообщения и имеет размер 12 байт.

Рис. 2. Структура сообщения точки доступа на канальном уровне. 

Рис.3. Структура сообщения светильника на канальной уровне.

4.Проработка  примера,  иллюстрирующего  процедуру  адресной  доставки  информационного  сообщения узлам сети.   

Рис. 4. Адресная доставка сообщений   

 На рисунке представлена адресная доставка сообщений терминалам.

Доставка сообщений производится по кругу всем терминалам(подробнее Ч1.) Для большей эффективности, точка доступа работает не с одним терминалом, а с группой. Для начала происходит подстройка по времени и частоте, для определенного количества терминалов одновременно. Далее центр управления посылает команду управления и номер слота для ответа терминалу 1, не дожидаясь от него ответа, посылает команду второму терминалу, и так далее, пока не обойдет всю группу. После этого терминалы, подготовив пакет телеметрии, начинают отвечать, в выделенные им промежутки времени.  Закончив, таким образом, работу с одной группой, точка доступа переходит к другой и все повторяется.

Организация физических каналов происходит путем инкапсуляции сообщений канального уровня на физический. Сообщение канального уровня кодируется для решения задачи надежного приема/передачи БЧХ кодом, это циклический код, применяемый для защиты информации от ошибок. Будем использовать БЧХ код (127), исправляющий 9 ошибок. Синхронизация по времени и частоте будет производиться отдельным служебным сообщением, посылаемым на группу светильников (П 4)Обоснование 3 задачи было приведено выше в П 2.

Тогда сообщение физического уровня будет иметь следующий вид:

Рис. 5. Сообщение физического уровня

Использованная литература:

1.       Бакке А.В. «Лекции по курсу ССПО»

2.       Скляр Б. «Цифровая связь. Теоритические основы и практическое применение»

3.       http://omoled.ru/publications/view/446

4.       http://omoled.ru/publications/view/471

5.  http://omoled.ru/publications/view/599