Анализ поставленной задачи.

Мой пример - система будет использоваться в соревнованиях Formula-1.

  Для выведения текущих результатов гонщиков, информация о каждом гонщике передается в центр сбора информации. Терминал получает данные с помощью датчиков. После прохождения каждой контрольной точки, на точку доступа должны поступать такие данные как: скорость движения, пульс гонщиков, температура тела, температура двигателя, давление в шинах и количество топлива. Терминал и датчики устанавливаются в болидах.

  Чтобы наша система работала правильно, предусмотрен процесс идентификации терминала и точки доступа. Для этого на центр сбора информации создается журнал идентификационных номеров для терминалов и точек доступа. Перед стартом, в центр сбора информации всем терминалам и точкам доступа присваиваются идентификационные номера, которые затем передаются терминалам и точкам доступа. В информационной системе терминала хранится идентификационные номера точек доступа. В зоне обслуживания точек доступа, терминал определяет имеет ли право передавать сообщения в этой сети.

Определение списка услуг.

  Точки доступа оборудована приемником GPS Navstar, для организации в системе единой шкалы времени. Она фиксирует момент появления участника в зоне обслуживания, и затем передает это время, вместе с данными принятыми от терминала, на центр сбора информации.

  Основные услуги - скорость движения автомобиля и время фиксации точкой доступа каждого гонщика.

  Дополнительные услуги - мониторинг пилота (пульс, температура тела), информация о болиде (температура двигателя, давление в шинах, количество топлива).

 Значит на каждую услугу должны присутствовать соответствующие датчики.

рис.1 Идея системы.

   Обычно количество участников в формуле-1 20-24. И поэтому возникает задача об одновременном обслуживании некоторого числа участников попавших в зону радиопокрытия. Чтобы решить данную задачу, будем использовать множественный доступ. Вдоль трассы на расстоянии 10 км, располагаться контрольные точки (рис.1). Точка доступа через определенное время отправляет BCCH. В этих сообщениях она передает свой идентификатор, профиль функционирования ФК, пакеты синхронизации. Терминал, извлекая данные из принятого широковещательного сообщения, по идентификатору точки доступа определяет «свою» ли эта точка доступа, выбирает профиль функционирования, подстраивает шкалу времени. Для передачи сообщения терминал сравнивает уровень широковещательного сообщения с порогом, и как только он стал больше порога, терминал на основе конкурентной борьбы пытается передать необходимое сообщение. Для того, чтобы не было пересечения зон обслуживания точек доступа и взаимного влияния друг на друга, частоты их широковещательных сообщений должны быть различны. Частоты могут повторяться, через каждую вторую точку доступа.

Оценка трафика и обозначение требований к способу доставки сообщений.

   Генерируемый терминалами трафик, зависит от того попадает ли терминал в зону радиопокрытия терминала. В данной системе достаточно одного факта передачи, и вне зависимости от того сколько находится в зоне радиопокрытия терминал больше не генерирует трафик, а точка доступа к терминалу не обращается. Для этого в информационных системах точки доступа и терминала, необходимы маркеры. В журнале хранения данных информационных системах терминала ставиться маркер, что сообщение отправлено на точку доступа, так же ставиться маркер, что сообщение принято.

Выделение источников и получателей информационных сообщений.

Определимся с источниками и получателями информационных сообщений. 

Источник сообщения - терминал, получатель -  центр сбора информации, через точку доступа.

 Терминал при прохождении через зону радиопокрытия, выясняет какие данные он обязан предоставить, и предоставляет их в виде сообщения. Возникает задача, как терминал выясняет какие данные он должен предоставить. Возможны два варианта: 

   Первый вариант - оператор, находящийся в ЦСИ, отправляет на точку доступа запрос о предоставлении дополнительной услуги, для этого на точке доступа имеется журнал предоставления дополнительных услуг. Информация для дополнительной услуги может быть снята либо со всех датчиков, либо частично. Для этого в журнале предоставления дополнительных услуг, указывается с каких датчиков нужно получить информацию. Точка доступа  формирует сообщение конкретному терминалу, содержащее в себе какие дополнительные услуги должен оказать терминал. 

   Второй вариант - терминал, не получает от точки доступа, сообщение о предоставлении дополнительных услуг, т.е. терминал передаст на точку доступа сообщение, которое будет состоять только из основных услуг.

Для работы оператора нужно соответствующее ПО.

                          рис.2 топология сети.

Основные компоненты системы - терминалы, точки доступа и центр сбора информации (рисунок 2).

На терминалах необходимо радиооборудование для организации двухсторонней беспроводной связи.

На точках доступа установлено, с одной стороны, оборудование для связи с терминалами, а с другой стороны оборудование, для обмена сообщениями с ЦСИ.

ЦСИ находится в удаленном месте, имеет дистанционный доступ к информационным системам точек доступа, для возможности управления и контроля их работы, приема, хранения и обработки данных.

ЦСИ получает данные с точек доступа, с помощью своих запросов на каждую точку доступа, тем самым ЦСИ опрашивает активность точки доступа. Опрос точек доступа выполняется не оператором, а с помощью алгоритма. В результате успешного приема данных ЦСИ отвечает подтверждением. Если точка доступа получает подтверждение, это является в свою очередь основанием для очистки журналов с данными.

Энергосбережение.

Энергосбережение элемента питания точки доступа может быть двух вариантов. 

Первый вариант - когда соревнование проходит на замкнутый трассах, где участники проезжают по одному и тому же маршруту некоторое число кругов. В этом случае в ЦСИ также необходимо значение максимальной скорости и длину круга трассы. Зная эти параметры, рассчитывается «время сна» для точки доступа. 

Второй вариант - если трасса имеет незамкнутый маршрут, то энергосбережение точки доступа выполняется путем её отключения. Точка доступа переходит в режим энергосбережения только после получения от ЦСИ подтверждения успешной передачи сообщения.

Основные компоненты системы.

Чтобы организовать беспроводную связи между терминалом и точкой доступа, в составе терминала установлен радиомодуль. За хранение и распределение всей информации отвечает устройство управления сценариями. Для получения информации с датчиков и GPS-модуля используются специальные интерфейсы для связи с информационной системой.

Концепция функционирования сети в виде анализа доставки сообщений. 

Терминал при попадание в зоны радиопокрытия, выясняет какого вида ему необходимо отправить сообщение. С помощью радиомодуля осуществляется передача подготовленного сообщения на точку доступа. На точке доступа с помощью радиомодуля осуществляется прием сообщения от терминала.

рис.3. Функциональная схема терминала

Для связи ЦСИ с каждой точке доступа, необходимо предусмотреть подключение интернет модема, интерфейс соединения USB. Для работы всех элементов ТД, имеется устройство управления.

рис.4. Функциональная схема точки доступа.

Сообщения, отправляемые точкой доступа могут предназначаться, либо всех терминалам (широковещательные), либо конкретному терминалу (адресные).

Обоснование информационной подсистемы.

Информационная подсистема терминала включает в себя такие элементы, как:

  журнал запрашиваемых услуг – журнал, который содержит сведения о том какую услугу необходимо предоставить;

 журнал хранения данных – содержит информацию со всех датчиков, которую необходимо будет передать на точку доступа на основании журнала запрашиваемых услуг.

 журнал идентификационных номеров ТД – основное предназначения состоит в том, чтобы терминал мог определить находится ли он в зоне обслуживания своей точки доступа;

  идентификационный номер терминала – уникальный номер терминала, присвоенный ЦСИ перед началом соревнования.

Информационная подсистема точки доступа состоит из:

  журнала предоставления дополнительных услуг – в данном журнале содержится запрос от ЦСИ на дополнительную услугу, которую должен предоставить конкретный терминал;

  журнала хранения данных принятых с Т – хранятся данные полученный от терминалов;

  журнала успешной доставки сообщений на ЦСИ – подтверждения доставки на ЦСИ;

  идентификационный номер ТД – уникальный номер точки доступа, присвоенный перед началом соревнования ЦСИ;

 журнал идентификационных номеров терминалов – используется для идентификации участников, а также для отправки сообщения конкретному терминалу, например для получения дополнительной услуги.

  журнал фиксирования терминала – фиксирует время появления терминала в зоне обслуживания, для дальнейшей передачей вместе с сообщением от терминала на ЦСИ.

                                                                                    рис. 5. Информационная подсистема сети.

                                                                                 рис. 6. Журнал хранения данных в терминале.

                                                                  рис. 7. Структура журнала хранения данных принятых с терминала

                                                                 рис. 8. Структура журнала предоставления дополнительных услуг

Список используемой литературы:

1. С.А. Милованов - Система сбора данных с подвижных станций (часть 1). URL:http://omoled.ru/publications/view/288
2. Бакке А.В. - "Лекции по курсу ССПО"