1.3. Построение канального уровня системы (L2).

1.3.1. Описание назначения сервисов канального уровня исходя из контекста решаемых задач (п.1.2). Определение способа идентификации служебных и информационных сообщений, пояснение способа адресной и широковещательной доставки сообщений на канальном уровне. Пояснение организации доступа к ФК, решение проблемы коллизий при организации доступа к сети.

Канальный уровень (КУ) — предназначен для передачи данных узлам, которые находятся в том же сегменте локальной сети. Также используется для обнаружения и, возможно, исправления ошибок, возникших на физическом уровне.

КУ формирует пакеты, выделяет пакеты из потока бит, осуществляет организацию доступа к физическому каналу связи. Производит адресацию сообщений.

На КУ реализуются следующие сервисы:

- сервис адресации;

- сервис проверки целостности.

Сервис адресации осуществляет адресную доставку сообщений. Для этого используются уникальные идентификационные номера Т и АР.

Сервис проверки целостности отвечает за проверку достоверности принимаемых сообщений канального уровня на основе алгоритма расчета контрольных сумм CRC.


1.6.2. Выделение типов логических каналов связи (ЛКС), используемых на канальном уровне. Краткое пояснение назначения сообщений, передаваемых по каждому ЛКС (в соответствии с п.1.5.6.). Способы обеспечения достоверности принимаемых сообщений в каждом ЛКС.


ЛКС, используемые в радиосети, изображены на Рис.12.


                                                       Рис.12. ЛКС, используемые в радиосети.


АР передает всем терминалам ШВС. Для передачи этой информации необходимо организовать широковещательный канал BCCH. После нахождения ШВС Т фиксирует в информационной системе (ИС), что он в сети, и что оставить заявку на передачу нужно в обозначенный интервал. Также широковещательное сообщение будет использоваться для проведения процедуры регистрации. Инициатором проведения регистрации является АР. Процедура регистрации осуществляется следующим образом: активные терминалы, получив ШВС, осуществляют подтверждение о том, что они активны, и эти сведения заносятся в ИС АР. Такая процедура периодически повторяется. Подтверждение наличия терминалов в сети осуществляет в тот интервал времени, который определен ШРВИ.  В случае, если Т принял ШВС с ошибками, то он продолжает поиск интервала, в котором передается ШВС, и, далее, осуществляет прием этого сообщения.

 После проведения процедуры регистрации может осуществляется передача терминалам команд управления. Для передачи команд управления датчиком АР вызывает нужный Т в определенный срок. Для команд управления датчиками требуется гарантированная доставка. Для этого в системе следует предусмотреть автоматический запрос повторной передачи (англ. Architectural Research Quarterly – ARQ). В проектируемой системе будет использоваться так называемая ARQ с остановками (Рис.13). АР перед началом очередной передачи ожидает подтверждения об успешном приеме предыдущей. Если передаваемое сообщение принято с ошибкой, то Т передает отрицательное подтверждение приема (NAK); АР повторяет передачу ошибочно принятого сообщения и только после этого передает следующий по очередности сообщение. Если АР приняла с ошибками сообщение подтверждения, то АР повторяет передачу не подтвержденного сообщения.

  При поступлении на АР команды на изменение параметров датчика, АР передает сообщение Т, зафиксированному за датчиком, с командой изменение. При отсутствии сообщения для АР Т, в закрепленное за ним время, передает информацию о своей работоспособности.

  При поступлении на АР заявки от Т осуществляется резервирование КС, в этот момент в ИС АР в журнале активных терминалов ставится флаг, что этот канал, закрепленный за этим терминалом, занят. Номер этого канала соответствует номеру интервала закрепленного за этим терминалом в ШРВИ.



                                               Рис.13. Метод ARQ с остановками



1.6.3. Вычисление долевой оценки пропускной способности ЛКС, оценка полного трафика системы. Составление сводной таблицы ЛКС с указанием наименования, назначения и типа КС.


Для определения долевой оценки пропускной способности ЛКС и полного трафика всей системы разделим весь имеющийся физический канал на доли, которые выражены в процентах. 

Пропускная способность всей системы : Т1+ Т2 + Т3 + Т4 = 100%.

  • Т1- широковещательная информация;
  • Т2-команды управления;
  • Т3- заявки терминалов;
  • Т4-данные.

Для выбранного профиля MPEG4 требуется 155 кбит/cНа физическом уровне сообщение подвергается помехоустойчивому кодированию со скоростью 0,614, а также к нему добавляется нулевой бит,  поэтому пропускная способность канала возрастает до 250 кбит/cДля передачи будет использоваться технология OFDM, поэтому итоговая пропускная способность должна учитывать и символы, приходящиеся на преамбулу. Отведем на нее 35% и получим итоговое значение – 350 кбит/с.

Для обмена служебными сообщениями потребуется 5 кбит/c.

Для речевого канала 140 кбит/c.


1.3.4. Пояснение структуры сообщения (пакета) канального уровня: описание предполагаемых видов пакетов и необходимых полей.

1. Канал BCCH (Рис.13).


                                    Рис.13. Сообщение канала BCCH.


- TS (Training sequence) - поле, которое необходимо терминалам для обнаружения ШВС – 80 бит;

- N - поле которое необходимо терминалу для точного определения начала мильтикадра – 2бит ;

- DATA - поле, в котором содержится IDТД (состоит из 4 бит) и ШРВИ для 8 терминалов (4бита на IDТ и 4 бита на номер, соответствующего временного интервала);

- CRC - поле, необходимое для выполнения задач сервиса проверки целостности, размерность поля – 4 бит;

- FILL - полее, которое нужно, чтобы привести сообщения различных каналов к одинаковой длине – 33 бит.


2. Каналы ACH, DTCH (Рис.14).



                                          Рис.14. Сообщение каналов ACH и DTCH.

- FL_ARQ - в этом поле содержатся сведения о подтверждении/не подтверждении приема, достаточно 1 бита;

- DATA - в этом поле содержится код выполняемой команды управления, размерностью 182 бит;

- CRC - контрольная сумма. Размерность поля – 4 бит.


1.3.5. Рассмотрение примера обработки терминалом произвольного служебного сообщения: пояснение последовательности действий, выполняемых терминалом по факту приема сообщения.


Служебная информация может быть двух видов: широковещательной (передается по каналу BCCH всем пользователям сети) и адресной (передается по каналам FAAC конкретному Т). Примерами адресной служебной информации могут быть команды АР уменьшить мощность или оповещение Т о наличии сообщений для него.

Поэтому при декодировании принятого сообщения Т выполняет следующую последовательность действий:

Определяет тип сообщения (служебное или информационное) и к какому каналу оно относится с помощью информации, содержащейся в заголовке сообщения (поле Type).

Т выделяет из заголовка адресную часть

Проверяет достоверность переданной информации, вычисляя контрольную сумму и сравнивая ее с полученным на передающей стороне значением (поле CRC);

Выделяет информационную часть, в которой содержится назначение сообщения;

Формирует и передает ответ по каналам ТCH.



1.4. Краткое обоснование состава иерархических моделей выделенного узла сети и терминала в соответствии с рекомендациями OSI на основании п.1.2 и п.1.3. Определение и краткое пояснение основных видов служебных сообщений с указанием служб источников и получателей сообщения. Пояснение процесса формирования и обработки сообщений трафика и подсистемы управления в виде обобщения материала п.1.2 и п.1.3.


                Рис.15. Модель OSI персональной сети радиодоступа.


Верхние уровни объединены в один Уровень принятия решений, который на основе данных, полученных с нижних уровней, принимает решения о дальнейших действиях системы. (Рис.15).

На данном уровне решаются задачи:

- регистрации Т;

- анализ сообщений от Т;

- выбор профиля системы;

- выделение канального ресурса;

- управление мощностью.


К функциям канального уровня относятся:

- упаковка информации в кадры определенной длины;

- формирование контрольных сумм и их проверка;

- формирование подтверждений о приеме кадров;

- организация логических каналов;

- обеспечение множественного доступа к каналам;

- повторная передача неподтвержденных кадров.


Канальный уровень подразделяется на два подуровня – контроля доступа к физической среде (MAC-подуровень) и управления логическим соединением (LLC-подуровень).

На физическом уровне происходят процессы, необходимые для передачи потока битов по заданному каналу связи с необходимым качеством. 

К ним относятся:

- модуляция;

- кодирование;

- перемежение;

- синхронизация;

- сборка пакетов.



Список используемой литературы:

  1. В. А. ГригорьевО. И. ЛагутенкоЮ. А. Распаев - "Сети и системы радиодоступа".
  2. Бакке А.В. - "Лекции по курсу ССПО".
  3. Джон Парк, Стив Маккей - "Сбор данных в системах контроля и управления"