Курсовой проект по дисциплине

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

Радиосистема управления освещением

Часть 3.(Колесник Н.Ю. гр 0110)

1.6. Построение канального уровня системы.

1.6.1. Описание назначения сервисов канального уровня исходя из контекста решаемых задач. Определение способов адресной и широковещательной доставки сообщений канального уровня.

На канальном уровне выполняются две задачи:

1)    Доставка сообщений от ТД к светильнику и обратно.

2)    Проверка целостности принятого сообщения.

У всех светильников есть свой уникальный номер(УН). При передачи сообщения  от ТД к светильнику в пакет данных добавляется поле с адресом светильника т.е УН того светильника которому передается команда. При передачи сообщения обратно от светильника к ТД также указывается УН светильника чтобы ТД могла распознать с какого светильника пришли данные. УН каждого светильника сохранены на ПК центра управления.В процессе передачи сообщения по каналу связи возможно что оно будет искажено , из этого следует что необходима проверка целостности принятого сообщения .Эта проверка осуществляется  с помощью сервиса CRC(данный сервис определяет сообщение передано с ошибкой или без ошибки).

1.6.2. Выделение типов логических каналов связи  (ЛКС), используемых на канальном уровне. Пояснение назначения сообщений, передаваемых по каждому ЛКС. Оценка возможности применения ARQ (Automatic Repeat-reQuest) в ЛКС. Способы обеспечения достоверности принимаемых сообщений в каждом ЛКС

В нашей системе будет задействован один  ЛКС - множественного  доступа   с разделением по времени. Каждому светильнику будет присвоен определенный период времени, в который ему будет доступен ЛКС и передача сообщений.В данной системе для обеспечения надежной доставки сообщений, исходящих от ТД к светильникам, используется ARQ.  При передачи команды от ТД к светильнику, ТД будет ждать ответ об исполненной светильником команды. Если ответ не поступает  на  ТД, то ТД повторно отправляет данную команду. Целостность сообщения, проверяется по полю контрольной суммы СRC.Каждой принимаемой стороне известен алгоритм расчета контрольной суммы. Рассчитанная контрольная сумма  сравнивается  с той что находится  в поле СRC, если совпало то сообщение принято верно и отправляется ответ на передающую сторону что сообщение принято , если не совпало то ответ не передается и тогда передающая сторона передает команду сново.

1.6.3. Долевая оценка пропускной способности ЛКС, оценка полного трафика системы .Составить сводную таблицу ЛКС с указанием наименования , назначения и типа КС.

Различные типы сообщений передаются по единственному ЛКС. Они будут занимать 100 % пропускной способности ЛКС.

Возможные варианты сообщений:

- команда запроса от ЦТ к Т о готовности его принять команду управления

- ответ Т о готовности принять команду управления

- команда изменения параметров освещения: увеличение/уменьшение яркости

- передача данных телеметрии

- отчет Т о принятии/исполнении команды

 По каналу будут передаваться команды: команда запрос от ТД к светильнику о его готовности к работе, Ответ светильника о его готовности, команда управления параметрами светильника, передача пакета телеметрии, отчет светильника о принятой команде и ее исполнении.

В наличии 62 светильника. Максимальное время, через которое должен прийти ответ от каждого из них на запрос – 1 сек. Максимальное число пакетов, возможное для передачи будет в том случае, когда с ЦУ  отправляется запрос или команда всем Светильникам. Тогда ТД в ответ получит 64 пакета, по одному от каждого Светильника. В случае получения пакета с ошибкой, передача повторяется. Примем, что максимальное число ошибочных пакетов – 30. Это 30*77=2310 бит. Тогда полное число пакетов будет 1+62+30=93 пакет по 77 бит. Итого 93*77=7,161 Кбит/с – необходимая скорость передачи.

1.6.4. Анализ необходимости наличия разных профилей настройки физ. уровня. Проработка иллюстрации способа оперативного управления профилями физического уровня.

Система управления освещения является не сложной системой, в ней отсутствуют подвижные элементы , значит нет необходимости  вводить различные профили настроек физического уровня . Будем использовать BPSK-модуляцию , блочное кодирование БЧХ(63,36), с исправляющей способностью  5.

1.6.5. Пояснение структуры сообщения (пакета) канального уровня: описание  предполагаемых видов пакетов и необходимых полей. Описание процедуры типового обмена сообщениями между объектами канального уровня.

Пакет  канального уровня будет выглядеть следующим образом:

Рисунок1.Пакет канального уровня

Поле ФЛ - флаг начала и окончания пакета.

Поле СRC- поле по которому проверяется целостность принятого сообщения.

Поле УН - в нем содержится идентификатор светильника который является:

- получатель сообщения от ЦУ.

- отправитель сообщения к ЦУ.

Размер поля УН равен 6 битам так как в системе используется 62 светильника (64=2⁶).

Поле данные –поле в котором может находится следующая информация:

- пакет телеметрии.

- ответ о том что команда принята, выполнена.

- команда управления.

Весь пакет канального уровня будет состоять из: 2+6+18+8+2=36 бит.

1.7. Построение физического уровня системы.

1.7.1. Назначение физического уровня, пояснение способа организации физических каналов и вида доступа к ним. Пояснение инкапсуляции сообщений ЛКС канального уровня на физические каналы.

Физический уровень нужен для непосредственной передачи данных, поступающих из канального уровня, по физической среде. На физическом уровне выполняются: синхронизация, модуляция, помехоустойчивое кодирование.

Рис.2. Структура пакета физического уровня.

Сообщение, поступившее с канального уровня на физический, уже не рассматривается как набор полей. Оно представляет собой одно поле, содержащее некоторое количество битов какой-либо информации, к которому добавляются другие поля физического уровня.Размер сообщения на канальном уровне составляет 36 бит. После кодирования кодом БЧХ его длина увеличивается до 63 битов, пакет физического уровня будет иметь размер 1+8+5+63=77 бит.

1.7.3. Энергетический расчет системы: обоснованный выбор частотного диапазона(на основании документов ГКРЧ); оценка уровня потерь при распространении радиоволн выбранного диапазона; обоснование выбора вида модуляции; расчет отношения сигнал/шум,требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для выбранного вида и типа модуляции/демодуляции.

         По решению ГКРЧ от 26 сентября 2005 г. N 05-08-04-001 мы можем использовать полосу частот в диапазоне 438-440 МГц с мощностью до 150 мВт. Это внутриофисные локальные радиосети. Разрешается использование только в пределах зданий, сооружений, закрытых промышленных и складских площадках.

Для расчета потерь будем использовать модель ITU – R 1238.

L_total  =  20 log₁₀ f  +  N log₁₀ d  +_Lf  (n)  –  28         дБ,

где:

N- дистанционный коэффициент потерь мощности;

f - частота (МГц);

                                  d - расстояние разнесения (м) между базовой станцией и переносным терминалом (где d > 1 м);

Lf  - коэффициент потерь за счет прохождения сигнала через пол (дБ);

n - количество этажей между базовой станцией и переносным терминалом (n > =1).

L_total  =  20 log₁₀ 439  +  22 log₁₀ 150 +0 –  28 = 72.723 дБ

1.7.4.Обоснованный выбор метода помехоустойчивого кодирования, перемежения, деперемежения, оценка эффективности кодирования.

Рисунок 3.Графики вероятности символьной ошибки для BPSK с кодированием и без кодирования.

 После использования помехоустойчивого кодирования БЧХ(63,36) отношение сигнал шум уменьшается и равно 3.8 дБ. Тогда выигрыш составляет 10.6-3.8=6.8 дБ.Для борьбы с пакетами ошибок в системе используется блочное перемежение.

1.7.5.Оценка уровня мощности излучения передающего устройства, сравнение с заданным значением Р_{изл АС}. Расчет чувствительности приемников АС (БС).

Скорость передачи данных на выходе помехоустойчивого кодера, определяется как

1.7.6.Пояснение функциональной схемы физического уровня системы.

Пакет канального уровня кодируется помехоустойчивым кодером и передается на физический уровень. На этом уровне происходит сборка пакетов для передачи их в канал связи. Перед передачей в канал пакеты модулируются и затем передаются в канал.(Рис. 4).

Рисунок 4. Функциональная схема физического уровня.

Список используемой литературы:

1. http://omoled.ru/publications/view/353  Тема 5. Радиосистема управления освещением.3 часть
2. http://omoled.ru/publications/view/352 Радиосистема управления освещением. Часть_3.
3. http://omoled.ru/publications/view/345 КП “Радиосистема управления освещением” Часть 3
4. Бакке А.В. "Лекции по курсу ССПО".
5. http://omoled.ru/publications/view/468  КП "Радиосистема управления освещением". Часть 3 Белова Т.