Тема работы:

«Радиосистема управления беспилотным аппаратом»

Часть 2.

                                                                                                                                   Выполнил:студент группы №218

                                                                                                                                       Названов А.С.(канальный уровень)

1.3. Канальный уровень: разработка подсистемы управления доступом к среде, проработка процедур гарантированной/негарантированной доставки служебных и информационных сообщений.

v 1.3.1. Определение и краткая характеристика возможных режимов работы терминала разрабатываемой радиосети (на основании п.1.1 и 1.2). Выделение активного и пассивного состояний терминала, характеристика задач, выполняемых терминалом в этих состояниях. Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения.

В разрабатываемой сети предусмотрены следующие виды работ терминала(при БПЛА):

1)Активный

2)Пассивный

Задачи, выполняемые в активном состоянии:

     а)приём сообщений запроса

     б)передача запроса сообщения на запрос

     в)прием команд

     г)передачу трафика

     д)возможность перехода в ждущий режим

Задачи, выполняемые в пассивном состоянии:

     а)режим ожидания(IDLE)

     б)прием сообщения запроса

     в)передача сообщения  ответа

Энергосбережение обеспечивается в спящем режиме, так как для обеспечения его работы требуется использование радиоаппаратуры наименьшим образом.

 v 1.3.2. Обоснование назначения, способа реализации и основных параметров физических каналов связи. Аргументированный выбор способа организации доступа к физическим каналам, подробное пояснение алгоритма множественного доступа. Анализ возможных причин возникновения коллизий в радиосети и пояснение решения по их устранению.

Физический канал выделяется во время процедуры опроса-это наилучший вариант в системе точка-точка.

Множественный доступ в разрабатываемой системе не нужен, так как доступ к каналу связи выделяется КП во время процедуры опроса.

Коллизий в данной системе не может быть в виду топологии сети точка-точка. Возможно наложение пакетов в следствии временной рассинхронизации, но из-за использования временной и частотной синхронизации данный вариант коллизий можно не рассматривать.

v 1.3.3. Пояснение способа двустороннего обмена сообщениями по радиоинтерфейсу.


Рис.1.Временная диаграмма КП.

Сообщение запроса содержит количество тайм слотов, выделенных под передачу команд. В сообщении ответ на запрос количество слотов для обмена трафиком (под трафиком понимаем видеопоток и данные датчиков). Оставшееся время в кадре занимает состояние покоя.


Рис.2.Временная диаграмма БПЛА.


Рис.3.Структура кадра.

v 1.3.4. Обоснование необходимости и пояснение способа контроля качества радиоканала. Пояснение сценария контроля качества канала связи, реакция сценария на ключевые состояния качества радиоканала.

Контроль качества радиоканала необходим данной системе, так как ведомый терминал находится при БПЛА с возможным удалением на 3 км. Помеховая обстановка может ухудшаться в виду климатических условий(туман). Необходимо учитывать доплеровское смещение частоты, многолучевое распространение радиоволн и т.д.


Рис.4.Способ контроля качества радиоканала

Пример: Если сообщение с терминала при КП, переданное по радиоканалу не достоверно(CRC не сошлось), то на уровень принятия решения отправляется сигнализация об этом. После чего на L2 уровень поступает сообщение ARQ. Это сообщение по радиоканалу(L1) отправляется на КП, где производится перепосылка недостоверного сообщения (сообщения номеруются). При передачи видеотрафика CRC не рассчитывается (оператор определяет качество радиосигнала) и принимает решение самостоятельно.

 v 1.3.5. Построение сценария установления соединения и доставки сообщений верхнего уровня. Пояснение графической диаграммы состояний сетевого узла, отражающей основные элементы разрабатываемого сценария.

Сценарий установления соединения:

1)В начале с КП передается запрос на наличие в сети БПЛА раз в промежуток времени(с синхронизацией в виде преамбулы).

2)БПЛА находится в состоянии приема на запрос с КП.

3)БПЛА отвечает о наличии в сети и, возможно сообщает о каких-либо сигнализациях, неисправностях.


Рис.5.Установление соединения.


Рис.6.Сценарий передачи сообщения верхнего уровня терминалом при БПЛА.

 v 1.3.6. Анализ задач, выполняемых на канальном уровне. Выделение типов логических каналов связи (ЛКС), которые будут использоваться на канальном уровне, и краткое пояснение назначения сообщений ЛКС. Способы обеспечения достоверности принимаемых сообщений в каждом ЛКС, анализ необходимости подтверждения доставки сообщений и механизма ARQ в процессе передачи.

Все ЛКС принимаемые в нашей системе:

1)запрос на наличие терминала в сети.

2)ответ от терминала на запрос.

3)сообщение трафика(TCH).

Разрабатываемая сеть включает в себя использование ARQ на L3 уровне.

Механизм проведения ARQ описан выше.

 v 1.3.7. Проработка протокола передачи данных канального уровня: пояснение правила передачи сообщений различных ЛКС, обоснование структуры полей сообщений канального уровня, построение блок-схем алгоритмов приема/передачи сообщений.


Рис.7.Состав запроса.


Рис.8.Состав ответа.

Type-указывает тип:

-запрос «00».

-ответ «01».

-видеотрафик «10».

-трафик без видео «11».


Рис.9.Состав трафика.


Рис.10.Состав видеотрафика.

v 1.3.8. Расчет пропускной способности канала трафика, вспомогательных каналов. Оценка требуемой пропускной способности физического канала.

Главный фактор при расчете пропускной способности системы – наличие видеопотока. Для обеспечения передачи видеопотока необходима пропускная способность в 1 Мб/с. Длина сообщения L2 уровня, содержащего видеопоток составляет 50 бит, из которых 48 содержат трафик. Исходя из состава кадра  2/3 его длительности можно отвести под видео.

1*50/48*3/2=1.5625Мб/с –пропускная способность  L2 уровня.

Учитывая блочное кодирование: 1.5625*64/50=2Мб/с.

Учитывая шифрование со скоростью 1/2(шифрование производится на физическом уровне) 2*2=4Мб/c.-пропускная способность на физическом уровне.