Исходные данные к проекту 

Максимальное количество абонентов в сети: 50

Радиус зоны радиопокрытия: 800 м 

Гарантируемая (минимальная) скорость передачи данных в отдельном сеансе:DownStream: 512Кбит/с;  UpStream: 96Kбит/с 

Модель предсказания потерь: выбрать самостоятельно 

Тип местности: городская застройка 

Вероятность ошибки на бит Pb: 1*10-7 

Мощность излучения подвижной станции Ризл АС : < 2 Вт 

Рекомендуемая технология передачи: OFDM 

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

1.1.  Анализ поставленной задачи и исходных данных, выявление особенностей работы системы.

В данной курсовой работе необходимо спроектировать радиосеть передачи данных.

Система предназначена для решения проблемы «последней мили» - обеспечение высокоскоростной беспроводной связи небольшого числа абонентских терминалов в пределах ограниченной территории к стационарным сетям общего пользования.

 

                                               

Рис 1. Структурная схема сети:

БС является точкой доступа , которая играет роль моста для соединения с внешней стационарной сетью. Сеть должна обеспечивать гарантируемую скорость передачи 512Кбит/с в направлении «вниз» и 96 Кбит/с – «вверх». Радиус зоны обслуживания 0,8 км.

Функционирование данной сети можно представить следующим образом.

БС постоянно излучает несущую со служебной информацией. АС настраивает эту несущую, узнает, что она находиться в зоне действия БС. По этой несущей осуществляется подстройка частоты, синхронизация.

Для адаптивного изменения скорости передачи данных канальный ресурс условно разбит на несколько частей, как во временной, так и в частотной области (более подробно будет рассмотрено ниже).

Пусть частотная область разбита на 5 частей, а так как в системе связи предусмотрено  50 абонентов , то в каждой частотной области обслуживается 10 абонентов.


 

В случае множественного доступа и когда в системе существуют незанятые каналы, данный временной ресурс распределяется между другими активными абонентами находящимися в сети. Таким образом обеспечивается увеличение скорости передачи данных.

 

При включении АС она начинает искать несущую которую излучает БС. В случае обнаружения несущей АС переходит в режим готовности, если же несущая не найдена значит АС вышла за пределы действия БС.

В данной системе предусмотрена аутентификация абонента. Каждая АС имеет свой уникальный идентификатор. Если БС находит его в своей базе данных, то процедура аутентификации считается успешно выполненной. 

1.2. Проработка сценария взаимодействия сетевых объектов. 

1.2.1.Обоснованный выбор способа организации физических каналов (ФК). Краткое описание процедуры множественного доступа служб L2-уровня к ФК, пояснение способа организации двустороннего обмена сообщениями.

1.2.2.Краткий анализ развития событий, связанных с терминалом, начиная с момента его включения/активизации до момента его выключения.

Пояснение способа организации доступа к физическому каналу. Разработка и пояснение способа адаптивного изменения скорости передачи данных.

 

Одна из основных проблем построения беспроводных систем — это решение задачи доступа многих пользователей к ограниченному ресурсу среды передачи. В данной системе будет использоваться TDMA– временное разделение каналов, так как будем использовать минимальный диапазон частот. При TDMA каждый пользователь получит в своё распоряжение всю полосу, но на короткий промежуток времени. Дуплекс также будет осуществляться в разные моменты времени – участок передачи вниз и вверх (рисунок 4). 

Рисунок 3. Предварительная модель организации TDMA.

Однако это способы разделения единого ресурса на каналы передачи. Но эти каналы надо еще назначить конкретным устройствам. Доступ абонентов к радиоканалу будет осуществляться по алгоритму DAMA (Demand Assigned Multiple Access) - схема множественного доступа с распределением по запросу. Как известно, в этой схеме терминалы заранее резервируют временные интервалы (каналы), в которых они будут передавать. Модификация заключается лишь в том, что по сравнению со стандартной схемой DAMA, в которой некоторые терминалы, если не успели зарезервировать канал, лишаются возможности передачи, точка доступа в любом случае закрепляет хотя бы один канал за пользователем при запросе. Если терминалу потребуется большая скорость, то ТД проверяет наличие свободных каналов и, по прохождении цикла (все абоненты, за которыми были закреплены каналы, воспользовались ими один раз), выделяет Т ещё один канал. Таким образом, каналы распределяются между абонентами равномерно.


Адаптивное изменение скорости происходить таким образом: БС выделяет для АС не один временной интервал для передачи данных, а несколько.  Таким образом, скорость увеличивается пропорционально количеству выделенных временных интервалов. На начальном этапе установления соединения свободные каналы указываются по каналу AGCH. Если соединение уже установлено и система находится в режиме приема/передачи, то также возможно изменение скорости передачи, в этом случае указание занять или освободить временные интервалы передаются по каналу SACCH.

 Разработка и пояснение алгоритма взаимодействия АС и БС на физическом уровне в основном режиме работы.

      Кратко общий алгоритм взаимодействия  АС и БС представлен на рисунке 

                                                                                 

       Рассмотри подробней алгоритм взаимодействия  АС и БС  в режиме приема/передачи.

Данный режим начинается c момента  передачи сообщения от базовой станции о назначения номера канала 

                                             

Собственно сам режим связи подразумевает диалог АС с сервером ( если принять за стационарную сеть – сеть Internet), через точку доступа (БС), который происходит следующим образом.

     АС посылает пакет данных БС по обратному каналу трафика, он может содержать, например, информацию о запросе каких-либо сведений. БС приняв и обработав эту информацию связывается с нужным сервером, и по обратному каналу трафика БС передает пакеты данных с необходимыми сведениями.

        Во время диалога может появится  возможность предоставления абоненту  других каналов, что позволит увеличить скорость или необходимость освободить некоторые занимаемые для обеспечения связи другим абонентам. Указания занять или освободить физический канал передается по медленному совмещенному каналу связи SACCH

                                        

1.2.3.Определение и краткая характеристика возможных режимов работы сетевых терминалов на основании описания п.1.2.2. Построение и описание графической диаграммы, отражающей взаимодействие режимов работы терминалов и поясняющей условия перехода терминалов из одного режима в другой

                                     

После включения АС следует поиск сети, т.е. АС настраивается на несущую излучаемую БС. В случае настройки на несущую АС переходит в режим готовности. Затем АС производит запрос на предоставление ей канала связи. Если с БС поступает отказ, то АС вновь выдает запрос на предоставление КС. Отклонение запроса возможно по нескольким причинам:

  • техническая неисправность АС, т.е. БС может не понять входящего запроса
  • АС вышла из зоны действия сети

Если запрос удовлетворён, АС получает КС. При установлении связи БС выясняет может ли быть установлено соединение, т.е БС проверяет подлинность абонента. С этой целью проводится процедура аутентификации. После успешной проверки, предоставляется канал связи и по выделенному каналу происходит  приема/передачи данных.

Далее АС может перейти в режим готовности, либо в режим завершения сеанса связи. В режим завершения сеанса связи и выключение АС, пользователь может перейти из любого другого режима.

1.2.4.Пояснение понятия сеанса соединения, описание используемых характеристик соединения: длительность передачи (количество передаваемых блоков сообщения), требуемое качество соединения. Подробное описание процесса доставки информационного сообщения от узла-источника до узла-получателя. Построение и подробное пояснение графической диаграммы, отражающей рассматриваемый сценарий, на основе практического примера доставки сообщения. 

Анализ возможных режимов работы системы и их краткое описание.

                                     

    Режимы работы АС

При анализе взаимодействия АС с БС выделяют следующие режимы работы АС:

o   Поиск сети

o   Режим готовности

o   Запрос на КС

o   Установление связи

o    Прием/Передача (ведение связи)

o   Завершение сеанса связи

o   Отключение и включение АС

Режим поиска сети

В этом режиме, после включения питания АС, она осуществляет сканирование  всех частотных диапазонов с целью поиска несущей излучаемой БС. При её обнаружении АС синхронизируется с БС, происходит корректировка частоты. После АС переходит в режим готовности.

В режиме запроса АС посылает запрос БС на предоставление ей КС.  Запрос может быть не удовлетворен по рассмотренным выше причинам (см. пояснение связной диаграммы).

Режим установления связи включает в себя:

o   Процедуру аутентификации и подразумевает установление непосредственной связи между АС и БС;

o   Оценка качества канала.

 В случае положительного итога аутентификации АС получает  КС, причем ширина этого канала зависит от количества абонентов в сети. Но в любом случае канал будет обеспечивать скорость передачи 512 кбит/с (БС→АС)  и 96 кбит/с (АС→БС). Она может увеличиваться, если в системе есть не занятые КС. БС распоряжается распределением канального ресурса и при наличии свободных каналов может предоставить запрашиваемой АС дополнительные каналы, благодаря чему и возрастает скорость передачи.

В режиме приема/передачи постоянно отслеживается качество связи в канале. Если качество ухудшается до критического, то БС (отправляет уведомление) сообщает АС о невозможности передачи данных. Тогда АС переходит в режим готовности или в режим завершения сеанса связи.

Режим завершения связи

В этом режиме АС переходит по окончанию сеанса связи либо а случае возможности передачи по КС данных например из-за плохого качества канала.

В режим отключения / выключения АС входит во время непосредственно начало работы АС (включение), а после завершения сеанса связи отключается.