Анализ поставленной задачи.1.1

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.

рис.1 Идея системы.

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

   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.

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

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.2. 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.3. Функциональная схема точки доступа.

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

Режим энергосбережения (передача данных не происходит, терминал работает на минимальной мощности);

   Рис. 4. Диаграмма взаимодействия терминала с точкой доступа.

При включении терминал осуществляет поиск сети. Если сеть найдена и в ней разрешена передача, терминал начинает конкурентную борьбу за канал. Если терминал проиграл, то он уходит в спящий режим, на определенное время и затем снова вступает в конкурентную борьбу за канал. Если терминал выиграл, то осуществляется передача данных по каналу случайного доступа. Также терминал анализирует, получил ли он от точки доступа запрос на дополнительную услугу. Если такой запрос был, то терминал в своем сообщение передает данные относящиеся как к основной услуге, так и к дополнительной. Если такого запроса не было, то только данные относящиеся к основной услуге. После этого на терминал с точки доступа должно придти подтверждение получения сообщения. Если оно пришло, терминал в поле Marker журнала хранения данных ИС терминала ставит значение 1. В противном случае терминал заново вступает в конкурентную борьбу.

рис.5 Диаграмма состояний точки доступа.

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.

Построение адаптивных систем передачи информации (СПИ) и, в частности, СПИ с адаптивным декодированием, предполагает изыскание метода контроля качества канала связи (КС) и принятия решения об изменении алгоритма работы. Для принятия решения в адаптивной СПИ, как правило, требуется не просто оценка (прогноз) будущего состояния КС, а динамика канала, то есть оценка изменений, которые произойдут в состоянии КС. Такую оценку можно получить только сравнивая текущее состояние канала с прогнозируемым. Под оценкой качества канала обычно понимают любые измерения характеристик канала, позволяющие оценить степень его пригодности для передачи информации. 

Поэтому мы не будем заниматься подробным анализом этих конкретных методов оценки качества канала, а отметим только наиболее существенные, по нашему мнению, недостатки присущие большинству этих методов с точки зрения их использования в адаптивных СПИ: 

1. Основной недостаток заключается в том, что практически все используемые методы оценки состояния и поведения ДКС являются методами контроля КС в данный момент времени и не отражают динамику его поведения, тогда как хорошо известно, что характеристики большинства реальных каналов из- меняются во времени. 

2. Отсутствует элемент прогнозирования состояния КС. Данное замечание становится существенным не только для адаптивных СПИ, но и для СПИ, используемых в сетях (неадаптивных), поскольку применение процедур прогнозирования состояния КС позволяет организовать эффективное управление потоками информации, сводящееся к выбору оптимальных путей для ее пере- дачи в сетях связи, с учетом динамических изменений параметров КС, с одной 9 стороны, и обеспечить оптимальную работу адаптивных СПИ с другой стороны, и тем самым оперативно, целенаправленно и с максимальной верностью осуществлять передачу информации между источником и потребителем информации. 

3. Как правило, методы контроля учитывают влияние отдельных искажающих факторов в КС. В то же время измерительные устройства, подключенные к выходу реального дискретного канала позволяют только фиксировать общую величину искажений. 

Поэтому наряду с известными методами контроля КС необходимыми являются методы контроля ДКС при совместных случайных действиях всех мешающих факторов в реальных каналах, то есть в условиях действия комплекса помех. Из рассмотрения проблемы оценки состояния и поведения ДКС следует, что для адаптивных СПИ необходим поиск новых способов оценки состояния и поведения реальных каналов, которые были бы свободны от выше перечисленных недостатков, а именно, учитывали нестационарный характер поведения КС и содержали элемент прогнозирования, Далее в силу специфики адаптивных СПИ контроль необходимо осуществлять на малых объемах выборки (на длине нескольких кодовых комбинаций). В достаточной степени свободным от указанных недостатков является метод оценки и поведения КС, представления КС временными рядами. 

В моем понимании задача контроля качества нестационарного КС включает решение двух взаимосвязанных задач: задачи прогнозирования значений временного ряда и задачи классификации состояния КС при его кусочно-стационарной аппроксимации. Выбор параметров прогнозирования и идентификации определяется следующими основными требованиями: 

1. Минимальности вероятности ошибочной классификации. 

2. Минимального влияния погрешности прогнозирования на решение задачи классификации состояний КС.

3. Минимального объема выборки, на которой оценивается значение параметра идентификации. Это требование минимизирует объем памяти для хранения отрезка значений временного ряда, на котором вычисляется значение параметра идентификации. 

4. Минимального объема выборки, на которой решается задача прогнозирования. Это требование минимизирует первоначальную задержку в передаче информации, необходимую для формирования обучающей выборки, на которой осуществляется идентификация модели прогнозирования.

   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.6 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.

сценарий взаимодействия выделенных узлов сети.

рис.7. Сценарий взаимодействия элементов сети.

В момент старта системы ЦСИ дистанционно «включает» все точки доступа, которые начинают передавать по каналу BCCH широковещательную информацию (ШИ), содержащую помимо другой служебной информации свой уникальный идентификационный номер (UIN ТД), жѐстко прописанный в памяти, номер канала случайного доступа (RACH) и номер канала разрешенного доступа (AGCH).

ГТ находится в состоянии поиска ШИ какой-либо точки доступа. Входящие в состав терминала часы начинают отсчет времени. Если время отсутствие ШИ превышает 10 мин, то это можно трактовать как последствие уклонения терминала от заданного маршрута. 

Попадая в радиус взаимодействия с точкой доступа (100 м), терминал принимает ШИ и считывает UIN ТД, чтобы определить «своя» ли это точка доступа.

Определив доступность связи с текущей точкой доступа, терминал по каналу RACH посылает заявку к точке доступа о предоставлении ему индивидуального канала для передачи информации, содержащий собственный уникальный идентификатор (UIN ГT). Чтобы точка доступа могла знать, имеет ли право текущий терминал на обслуживание , в памяти точки доступа жестко прописаны разрешенные UIN ГT. Если UIN ГT присутствует в памяти ТД, то ТД выделяет для связи с текущим терминалом индивидуальные каналы - DTCH и DCCH, и сообщает их номера терминалу вместе с готовностью к приему данных.

Терминал, получив номер DTCH (что автоматически означает разрешение на передачу данных), настраивается на данный канал и передает по нему данные на точку доступа. Точка доступа, приняв данные от терминала, сохраняет в памяти. В случае нарушения целостности данных, точка доступа запрашивает их повторную передачу с терминала. В случае обмена речевыми сообщениями терминала и точки доступа, DTCH создается дуплексным.

После того, как данные с терминала корректно приняты точкой доступа и сохранены, точка доступа дает команду терминалу обновить журналы с данными. В память терминала записывается очередной идентификатор точки доступа (UIN ТД), которой терминал только что передал данные. ТД разрывает связь с терминалом, и дальнейший сценарий работы терминала возвращается к началу. После этого точка доступа немедленно передает полученнные от ГТ данные в ЦСИ. ЦСИ проверяет целостность принятых от точки доступа данных. В случае их нарушения – отправляет точке доступа запрос на повторную передачу. В случае целостности принятых данных ЦСИ делает очередную запись в базе данных (БД), хранимой в собственной памяти. После создания очередной записи в своей БД, ЦСИ дает команду точке доступа, с которой были приняты данные, Обновить журналы с данными, относящиеся к только что успешно завершенной передаче.

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"
3. КП на тему «Локальная радиосеть»  //URL:http://omoled.ru/publications/view/316