Курсовой проект по дисциплине
«Системы и сети связи с подвижными объектами»
Радиосистема управления освещением
Часть 2.
В нашей системе представляется в виде иерархической структуры OSI. Структура модели телекоммуникационного устройства зависит от вида задач, которые оно будет выполнять, и может включать в себя произвольное количество уровней/подуровней, отражающих базовую 7-ми уровневую модель OSI.
Рис.1. Эталонная модель OSI и модель для выделенного узла.
Три верхних уровня – прикладной, представительский и сеансовый в разрабатываемой системе объединим в один – уровень принятия решений. Он выполняет функции управления всей системой: на основе данных, полученных с нижнего уровня и данных информационной системы принимает решения о дальнейших действиях системы. Уровень тесно связан с информационной системой – определяет, какому из светильников необходимо передать необходимое сообщение. Решения о функционировании сети принимаются исходя из служебных сообщений, а также на основе сценариев взаимодействия Т с ЦТ, прописанных в программном обеспечении ЦТ и терминалов.
Транспортный уровень обеспечивает доставку данных между приложениями верхних уровней с необходимой степенью надежности и контролирует отсутствие ошибок в принимаемых данных. Проверку целостности данных можно реализовать на канальном уровне, с помощью контрольной суммы (CRC). Поэтому в наличии отдельного транспортного уровня нет необходимости.
Сетевой уровень отвечает за маршрутизацию данных в процессе взаимодействия нескольких сетей – в разрабатываемой системе нет межсетевого взаимодействия, следовательно, нет необходимости в сетевом уровне.
На канальном уровне решаются задачи, необходимые для организации логического канала связи между ЦТ и Т:
- тип сообщения – определение типа передаваемого сообщения: адресное, групповое или широковещательное.
- адресация сообщения – указание адреса Светильника или группы светильников, если сообщение адресное или групповое.
- обеспечение надежной доставки (CRC) - служба, осуществляющая проверку достоверности принятого сообщения
- организация доступа к физическому каналу связи (ФКС)
На физическом уровне должна быть обеспечена задача надежной передачи от ЦТ к Т и обратно потока битов, поступающего с канального уровня. Любые технические решения, направленные на повышение достоверности приема битов, могут быть реализованы на физическом уровне. Выполняются следующие функции:
1. Обеспечение синхронизации. В разрабатываемой радиосети необходимо использовать битовую синхронизацию. Битовая синхронизация осуществляется с помощью системы ФАПЧ (фазовая автоподстройка частоты).
2. Модуляция. Выполняется на физическом уровне при передаче всего сообщения в канал. В наших условиях будем склоняться к двухпозиционным видам модуляции – помехоустойчивость высокая, требуемые скорости низкие.
3. Помехоустойчивое кодирование (Forward Error Correction - FEC);
Одним из требований к разрабатываемой радиосети является минимальный диапазон используемых частот. В разрабатываемой системе объем передаваемых данных не велик, т.е. большую часть времени канал передачи данных будет свободен, соответственно высокая скорость передачи данных не так критична.
В соответствии с заданием поставлена задача чтобы диапазон частот был выбран самостоятельно, мы выберем - минимальный , этого можно достичь следующим образом : все устройства разрабатываемой радиосети будут работать на одной частоте, передача информации будет осуществляться в фиксированные промежутки времени ,будет использовано временное разделение каналов – TDMA.
Определение возможных режимов работы абонентского терминала.
Светильники существуют в системе как вполне автономные устройства, способные выполнять функцию освещения без какого-либо радиоуправления. Дополнительная опция к системе освещения это управление ими пользователем через ПК.
Рассмотрим режимы работы абонентского терминала:
- спящий – режим, в котором у Терминала отключен приемо/передающий тракт в целях энергосбережения. Находится Т в спящем режиме большую часть времени, выходит из спящего режима через определенные промежутки времени, заданные пользователем для того, чтоб проверить есть ли у ЦТ для него сообщения. , до тех пор, пока при включении системы радиоуправления не начнется сеанс связи Центрального Терминала (ЦТ) со светильниками.
- режим ожидания – ЦТ, получив от светильника положительный ответ о том, что терминал в сети и готов к получению команд, ЦТ начинает последовательную передачу команд необходимым светильникам. В этом состоянии светильник находится в режиме ожидания команд управления и не отправляет никакие данные на терминал.
- исполнение команд терминалом.
- режим передачи данных Центральному Терминалу – светильник находится в этом режиме в случае ответа на запросы ЦТ, в случае передачи пакета телеметрии.
Рис.2. Сценарий взаимодействия ТД и Т.
При включении системы радиодоступа пользователь выбирает светильники, на которых нужно изменить параметры яркости освещения. Для этого он в соответствующем программном обеспечении устанавливает настройки освещения. ПК, на котором установлено это ПО, формирует соответствующее сообщение, которое содержит в себе идентификаторы светильников, которым нужно изменить настройки яркости и сами команды изменения яркости и отправляет через радиомодуль. Центральный Терминал выполняет роль точки доступа и начинает опрос всех светильников, идентификаторы которых содержатся в этом сообщении, о наличии их в сети. При получении положительного ответа либо после нескольких циклов передач сообщения. Центральный терминал начинает передачу команды светильнику. В случае отсутствия отчета о выполнении команды от терминала, ТД передает повторную команду после чего терминал всё же высылает отчет о выполнении.Эта операция выполняется во избежание возможных ошибок.
Диаграмма состояний Центрального Терминала
На рис отображена диаграмма состояний, отражающая функционирование ЦТ. Начало функционирования начинается с получения команды для управления светом от пользователя со специального ПО. Светильники, выбранные пользователем, оповещаются о наличии им сообщений для передачи и запрос о нахождении их в сети. При положительном ответе происходит передача команд управления выбранным светильникам, группе светильников или всем устройствам. При отправке адресных команд управления требуется получение отчета о доставке и исполнении команды от Т.
Рис.3. Диаграмма состояний ЦТ.
Диаграмма состояний светильника
На рис отображена диаграмма состояний светильника. Большую часть времени светильник проводит в спящем режиме, и выходит из него в определенные промежутки времени. Если при переходе в режим ожидания светильнику от ЦТ не пришло уведомлений о наличии сообщений для передачи, Т отправляет на ЦТ пакет телеметрии. Если же светильнику пришло уведомление о наличии сообщения для передачи, Т принимает это сообщение и производит выполнение команды (либо изменение настроек освещения, либо запрос пакета телеметрии). Исполнив команду изменения яркости, Т отправляет на ЦТ отчет об исполнении команды, если это была адресная команда. Отправив пакет телеметрии, Т ожидает получение отчета о доставке пакета телеметрии на ЦТ.
Рис.4. Диаграмма состояний Т.
Список используемой литературы:
- Бакке А.В. Лекции по курсу ССПО. 2012-2013
- http://omoled.ru/publications/view/314
- http://omoled.ru/publications/view/297
- http://omoled.ru/publications/view/430
- http://omoled.ru/publications/view/640