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.
В нашей
локальной радиосети главным элементом, образующей сеть, является точка доступа. Для подключения к сети,
терминал должен принять идентификатор сети(ID), передаваемый точкой доступа по широковещательному каналу.
После принятия идентификатора, терминал сравнивает его с идентификатором, хранящимся в его памяти. В
случае их совпадения, возможно продолжение регистрации терминала в сети.
Локальная
радиосеть, проектируемая в данной курсовой работе, имеет общий канал связи для
всех абонентов. Право пользования каналом будет определяться на основе
конкурентной борьбы. Из-за наличия точки
доступа, для передачи сообщения от отправителя к получателю, передающий
терминал должен передать сообщение точке доступа, а точка доступа должна
отправить его получателю. Для того чтобы сообщения не были потеряны
используется подтверждение о приеме
– точка доступа, приняв сообщение от отправителя уведомляет его о полученном
сообщении. Таким же образом поступает и получатель сообщения, отвечая точке
доступа подтверждением. Продемонстрируем
процесс передачи сообщения от одного терминала (Терминал 1) другому (Терминал
2) через точку доступа. Оба терминала зарегистрированы в сети.
Рис.
10 Пример передачи сообщения
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.
Терминалы, работающие в данной локальной радиосети, могут находиться в активном
и пассивном режиме.
Активный режим включает в себя 3 режима:
·
Режим регистрация
·
Режим передачи сообщения
·
Режим приема сообщения
Режим регистрации начинается с
включения терминала. После этого, для установления связи с сетью, терминал
должен принять сигнал передаваемый точкой доступа по широковещательному каналу.
Этот сигнал содержит идентификатор сети (ID сети). Терминал сравнивает принятый
идентификатор со списком идентификаторов в его информационной системе и в
случае совпадения, отправляет свой
уникальный ID точке доступа. Точка доступа, в свою очередь, сравнивает
принятый идентификатор со списком идентификаторов в его информационной системе.
Если они совпадают, то точка доступа отправляет терминалу сигнал подтверждения
регистрации. Если терминал не получил такого сигнала, то он повторно
осуществляет поиск сети.
Режим передачи сообщения начинается с
запроса терминала на предоставление канала у точки доступа. В запросе
указывается время, на которое будет занят канал связи. Если канал свободен, то
точка доступа отвечает терминалу о выделении ему канала передачи данных. После
получения канала связи терминал начинает передачу сообщения. По окончании
передачи, терминал ожидает подтверждение от точки доступа. Получив
подтверждение об успешной передаче, терминал переходит в пассивный режим.
Режим приема данных начинается с
оповещения терминала точкой доступа о том, что для него есть сообщение. Далее
следует передача сообщения. Приняв сообщение, терминал проверяет его
целостность с помощью контрольной суммы. Если сообщение было принято успешно,
то отправляет подтверждение о приеме.
Предоставление
терминалам канала передачи данных
осуществляется на основе метода конкурентной борьбы. Метод заключается
в том, что каждый терминал присваивает
себе случайный интервал задержки до передачи. Тот терминал, у которого задержка
оказалась наименьшей, получает канал связи раньше остальных.
Допустим, первый
терминал ожидает 5 канальных интервалов, а второй терминал 4 канальных
интервала. По истечению каждого канального интервала оба терминала проверяют
доступность канала. По истечению 4 канальных интервалов второй терминал,
проверив уровень сигнала в канале и определив, что канал свободен начинает
передачу, а Т1 перейдет в режим IDLE на время, на которое Т2 займет канал.
Время, на которое необходимо перейти в режим
IDLE сообщает первому терминалу точка доступа. После того как второй
терминал выйдет из режима IDLE он ждет 1 канальный интервал, прослушивает канал
и если тот свободен немедленно приступает к передаче. Однако стоит отметить,
что «борьба за канал» (окно конкурентного доступа) начинается только после
интервала DIFS. На время действия данного интервала доступ к каналу связи
запрещен.
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.
В состав
локальной сети входит множество мобильных терминалов, находящиеся на различной
удаленности от точки доступа, что сказывается на качестве их соединения между
собой. Соответственно качество связи для различных терминалов будет отличаться.
Уместно будет использовать несколько профилей работы системы. Для соединений с
плохим качеством связи будем использовать модуляцию с высокой
помехоустойчивостью (BPSK),
а для соединений с высоким качеством – модуляцию с низкой помехоустойчивостью(QPSK). Основанием для выбора
профиля будет служить результат работы модуля радиоизмерения, расположенной на
физическом уровне. Радиоизмерения проводятся с приходом каждого пакета
физического уровня.
По умолчанию все терминалы работают в режиме с
повышенной помехоустойчивостью. Если
качество соединения позволяет изменить режим, то модуль проведения измерений
посылает сообщение сигнализации на модуль подсистемы сигнализации и управления.
Модуль подсистемы сигнализации и управления должен изменить вид модуляции
соответствующей большей скорости, но меньшей помехозащищенности. Чтобы
уведомить терминал мочка доступа должна передать сообщение по каналу
разрешенного доступа RACH
в пакете уведомления. Терминал, получивший такое уведомление, меняет свой
профиль функционирования согласно принятому уведомлению.
1.5.4. Пояснение и сравнительный анализ способов обеспечения
энергосбережения сетевыми узлами. Аргументированный выбор решений по
обеспечению энергосбережения.
Для
продления времени работы терминалам используется пассивный режим. Пассивный
режим - характеризуется
отсутствием обмена информацией. В это
состояние терминал переходит после получения подтверждения о доставке и
находится там до момента передачи или получения сообщения. Терминал в пассивном состоянии может
лишь получать широковещательную информацию от точки доступа или информацию о
том, что ему необходимо принять сообщение от другого терминала. Для этого терминал
переходит из пассивного состояния в активное состояние и готов к приему данных
от точки доступа.
Вторым методом продления времени работы терминала
является адаптивное изменение мощности передатчика терминала.
1.5.5 Разработка и пояснение способа адаптивного изменения скорости и
мощности передачи данных (в соответствии с заданием).
Для того чтобы
терминал мог правильно изменить мощность излучения необходимо измерить качество
канала связи. Это подразумевает следующие операции: Точка доступа замеряет уровень
сигнала в каждом активном подканале и сравнивает их с уровнем сигнала необходимым
для достоверной передачи информации. В случае если уровень сигнала в подканале
превышает допустимый порог, то точка доступа отправляет команду терминалу на
уменьшение мощности излучаемого сигнала, а если уровень сигнала меньше
порогового, то точка доступа отправляет терминалу команду на увеличение
мощности. Регулирование мощности происходит перед непосредственно передачей
данных и во время передачи, с помощью медленного совмещенного канала управления
(SACCH).
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 одинаковой для всех терминалов.
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.
Для передачи информации в сети
используются следующие каналы:
·
BCCH (Broadcast Control Chanel) – передача
широковещательной информации от ТД;
·
RACH (Random Access Channel) – передача запросов на
резервирование канала связи;
·
AGCH (Access Grant Channel) – передача подтверждения
резервирования канала связи;
·
TCH (Traffic
Channel) – передача данных.
Сценарий регистрации:
Рис. 11 Режим
регистрации
Рис.12 Диаграмма состояний
терминала при регистрации
Сценарий передачи данных:
Рис.13 Режим передачи
данных
Рис. 14 Диаграмма
состояний терминала при передаче данных
Сценарий приема данных:
Рис. 15 Режим приема данных
Рис. 16 Диаграмма
состояний терминала при приеме данных
Полная диаграмма состояний терминала будет иметь вид:
Рис. 17 Полная диаграмма состояний терминала
Список литературы:
Бакке А.В. Методические указания к лабораторной работе
"Основы построения беспроводных сетей стандарта 802,11".
Бакке А.В. «Лекции по курсу ССПО»
Скляр Б. «Цифровая связь.
Теоретические основы и практическое применение». - М.: Вильямс, 2003 г.