Тема 2. Доставка сообщений в структурированной радиосети. Часть 2.

Выполнил: студент группы 1110 Юнюшкин  Д.С.

Объём работы:                                                                                                                                                                          

1.2.4. 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.

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

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

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

1.3. Обоснование и подробное описание задач, выполняемых на физическом уровне. Проработка вопросов,  связанных с обеспечением синхронизации сетевых устройств на физическом уровне. Обоснование структуры полей пакета физического уровня.

1.2.4. 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 связаны с необходимостью организации сети и с реализацией сценариев взаимодействия сети, таким образом служебные сообщения отличаются своими функциональными назначениями. Для отражения этого факта, в системах связи вводятся формальные критерия разделения  каналов по функциональному назначению: формируются логические каналы связи.

Логические каналы связи по функциональному назначению делятся:

-канал доступа-ACH
-канал вызова-PCH
-канала разрешенного доступа-AGCH
-канал сигнализации-SCH
-канал трафика-TCH
-канал управления-ССН                                                                                                                                        

В зависимости от детализации задач управления логические каналы могу быть следующими:

-широковещательные-BCCH
-совмещённый -ACCH
-общий-CCCH
-выделенный-DCCH
-индивидуальный-SDCCH

В состав логических каналов такого типа входят общем случае:

 1)FCCH ( frequency correction channel- канал F подстройки частоты), обеспечивающий подстройку частоты несущей в терминала Т.

2)SCH (synchronization channel- канал S синхронизации), предназначенный для цикловой синхронизации терминал Т в процедуре доступа и для передачи идентификатора ТД, обслуживающей данную зону.

3)BCCH (Broadcast Control Chanel)- широковещательный контрольный канал .

Перечень информации, передаваемой по BCCH может выглядеть следующим образом:

- Информация о состоянии сети (F1)

- Перечень частот, которые используются в текущей соте (F2)        

- Информация для организации доступа в сеть (F3)

Идентификатор зоны местоположения LAI(location area identity) (F4)

- Идентификатор соты (Cell Identify). Этот идентификатор необходим для процедуры определения местоположения терминала T. (F5)


    Вся эта информация может быть распределена по структуре сообщения BCCH следующим образом:





Рисунок 2.1. Структура сообщения BCCH


RACH (Random Access Channel)-канал случайного доступа, предназначен для отправки запроса на получение канала для передачи данных.

AGCH (Access Channel)-канал разрешенного доступа, предназначен для отправки сигнала оповещения.

TCH-канал трафика, предназначен для передачи данных.





Рисунок 2.2. Доступ к физическому каналу с описанием служебных сообщений.


Перечень информации, передаваемой по RACH,в рамках данной задачи может выглядеть следующим образом:


• ADD1-содержит адрес терминала, который отправляет заявку на предоставление канала.

• DATA-содержит информацию, в которой говорится о том, сколько будет передавать информация.

• ADD2-содержит адрес терминала, которому будут переданы данные.

• BPSK- поле, в котором указывается тип модуляции.

• Контроль мощности - поле, предназначенное для передачи измеренной мощности терминала на ТД для того, чтобы оценит качество обслуживания.

Перечень информации, передаваемой по AGCH,в рамках данной задачи может выглядеть следующим образом:

• ADD1-содержит адрес терминала, которому предоставляется канала. Предназначена для оповещения остальных терминалов о том, кто победил в конкурентной борьбе.

• DATA-содержит информацию, в которой говорится о том, сколько будет передаваться информация. Предназначена для оповещения остальных терминалов, на какое время они могут перейти в режим сна. 

• Результат измерения-поле предназначенное для передачи терминалу результат радиоизмерений, в котором указывается необходимость повышения мощности или оставлять её такой какая она есть.


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



Терминал Т1, находясь в активном режиме, передаёт  ТД очередной пакет данных, в свою очередь точка доступа принимает и передаёт заявку о проверки качества обслуживания терминалу Т1, после положительного ответа от терминала, происходят радиоизмерения.Суть радиоизмерений будет состоять в измерении уровня центрального пика и боковых лепестков автокорреляционной функции. Осуществляется передача информационного сообщения, включающего специальную последовательность. На приёмной стороне осуществляется контроль передаваемой последовательности по центральному пику и боковым лепесткам. Если измеренные параметры не обеспечивают необходимое качество, то это приводит к наличию ошибок в информационном сообщении. Тогда происходит формирование повторного запроса на передачу, включающего сообщение об увеличении мощности. 



Рисунок 2.3. Диаграмма состояния при проверке качества обслуживания



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

Канальный уровень отвечает за организацию канала передачи данных, он «упаковывает» данные, полученные с физического уровня в пакеты. Протоколы канального уровня обеспечивают доставку сообщений только между узлами одной локальной сети. 

Канальный уровень подразделяется на 2 подуровня:

1.     подуровень адресации и формирования всех видов сообщений (MAC)

2.     подуровень управления доступом к физическому каналу связи (CAC)


MAC подуровень использует информацию о всех идентификаторах (таблицу маршрутизации) устройств, зарегистрированных в сети, за хранение которой отвечает информационная система. Это позволяет реализовать возможность службы адресации для передачи сообщений канальным уровнем. Также на МАС подуровне происходит формирование нескольких типов пакетов:

- пакет запроса или пакет широковещательной информации;

- пакет данных и пакет подтверждения правильного приема сообщения.

Также на канальном уровне необходимо учесть возможность  обнаружения и коррекции ошибок. Надежность передачи обеспечивается в нашем случае путем фиксирования границ кадра, помещая специальную последовательность битов в его начало и конец, а затем добавляя к кадру контрольную сумму (CRC). Контрольная сумма вычисляется по некоторому алгоритму. На стороне получателя канальный уровень группирует биты, которые поступают  с физического уровня, в кадры, затем снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой, переданной в кадре. Если значения совпадают, кадр считается правильным. Если значения контрольных сумм не совпадают, фиксируется ошибка, и формируется запрос на повторную передачу поврежденного кадра Эта процедура , также как и служба адресации реализовывается на MAC подуровне.

САС подуровень реализует алгоритм доступа к каналу связи. 

В рамках задания структура пакетов канального уровня будет выглядеть следующим образом :



Рисунок 2.4. Структура пакета канального уровня



L2 – канальный уровень. Основная транспортная единица радиосети. Содержит следующие поля: ADD – адрес получателя сообщения (7 бит), Data_L3 сообщение (192 бит) и CRC - контрольная сумма (8 бит).
L3 – уровень управления сценариями/радиоресурсами. На этом уровне закладывается функциональное принятия решений. Сообщения этого уровня могут быть либо служебные, либо информационные. Если размер сообщения больше, чем полеData_LL3 уровня, то сообщение разбивается на пакеты необходимого размера.

1.2.7. Проработка примера, иллюстрирующего процедуру адресной доставки информационного сообщения узлам сети.
Для организации передачи данных в радиосети в модели имеется уровень управления сценариями/радиоресурсами L3. На этом уровне реализуются разнообразные правила взаимодействия ведущего и ведомых терминалов: осуществляется исполнение команд,поступающих от ведущего терминала, формируются запросы от ведомых терминалов,выясняется назначение полученных служебных сообщений и принимаются решения относительно их исполнения. Таким образом, на уровне L3 разработчиком радиосети закладываются всевозможные сценарии взаимодействия терминалов (Т) с главным узлом сети (ТД). 
В данной курсовой работе организованна сеть между двумя терминалами Т1 и Т2 через точку доступа (AP- Access Point), после регистрации терминалов ТД предоставляет им собственные идентификаторы в этой сети. Исходя из этого можно проработать два сценария адресной доставки информационного сообщения. Первый способ состоит в том, что ТД, приняв от терминала Т1 пакеты данных, отправит их другому терминалу Т2, поскольку больше нет зарегистрированных на ТД терминалов. Второй способ состоит в том, что терминал Т1 в своём сообщении будет передавать адресную часть, в которой содержится адрес получателя сообщения, ТД уведомляет терминал Т2 о том, чтобы он готовился принимать данные. 

Рисунок 2.5. Иллюстрация работы физического уровня

1.3. Обоснование и подробное описание задач, выполняемых на физическом уровне. Проработка вопросов,  связанных с обеспечением синхронизации сетевых устройств на физическом уровне. Обоснование структуры полей пакета физического уровня.

L1 – физический, нижний уровень модели, необходимый непосредственно для передачи потока данных. Этот уровень реализует физическое соединение двух сетевых устройств по соединению точка- точка. В данной системе физический уровень предназначен для передачи потока данных от терминала к точке доступа и наоборот.
На физическом уровне должна быть обеспечена задача надежной передачи потока битов, поступающего с канального уровня. Любые технические решения, направленные на повышение достоверности приема битов, могут быть реализованы на физическом уровне.
Задачи, выполняемые на физическом уровне:
 -Модуляция/демодуляция. Предназначена для переноса сигнала на заведомо известную несущую частоту и для дальнейшей передачи его по радиоканалу
-Кодирование / декодирование. Требуется для обнаружения и исправления ошибок, возникающих при передаче, путем добавления избыточности в информационную последовательность.
-Перемежение / деперемежение. Применяется для борьбы с замираниями и возникновением связанных с ними пакетов ошибок. Суть перемежения в том, что происходит перестановка символов кодированной последовательности до ее модуляции и восстановлении исходной последовательности после демодуляции.
-Синхронизация, необходима для того, чтобы передающий узел данных мог передать какой-то сигнал принимающему узлу, а принимающий узел знал, когда начать прием поступающих данных. Наиболее важным типом синхронизации для сети является частотная синхронизация. Она означает, что все генераторы сети работают с одинаковой частотой, скорость передачи цифровой информации равна скорости приема, в результате в системе связи нет потерь информации. Временная синхронизация или синхронизация по времени предусматривает, что все устройства в сети имеют единое время. Следует отметить, что  временная синхронизация  представляет собой совершенно независимую от частотной синхронизации задачу.
-Сборка/разборка пакетов.  Этот блок осуществляет формирование пакетов канального уровня, а также выделение полей принятого сообщения.
-Проведение измерений уровня сигнала в сети. Проведение измерений играет ключевую роль в функционировании разрабатываемой сети. На основании данных измерений модуль управления принимает решение о выборе того или иного профиля работы системы.

L1 – физический уровень. Формирует поток битов, представляющих собой кодовую комбинацию, состоящую из передаваемого Data_L2 сообщения длиной 207 битов, избыточных 48 битов,  с дополнительным нулевым битом, так как по заданию вид модуляции: QPSK,это означает, что пакет физического уровня должен состоять из битов кратных 2





Используемая литература: 

1. Бакке А.В.  «Лекции по курсу ССПО»
2. http://omoled.ru/publications/view/557
3. http://omoled.ru/publications/view/565
4. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М.: Вильямс, 2003г.