1.4. Построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациями
OSI. Краткий анализ необходимых уровней и подуровней модели.
Рассматривая эталонную модель OSI, состоящую из двух главных компонент: абстрактной сетевой модели и набора специальных протоколов, было принято решение объединить последние 3 уровня (сеансовый, уровень представления и прикладной уровень) в отдельный уровень, который будет называться – уровнем приложения. Этот уровень позволит различным электронным средствам взаимодействовать в сети на более низких уровнях, упрощая обмен данными (проводится анализ данных, принимаются решения).
  Уровень – группа связанных коммуникационных функций. Каждый уровень действует как “чёрный ящик”, содержащий предопределённые входы, выходы и встроенные процессы. Протокол – правила, устанавливающие, каким образом объекты уровня взаимодействуют между собой для реализации желаемых услуг (в каждом уровне может быть несколько протоколов). Приложение – то, что вызывается конечным пользователем для выполнения функции.
  Физический уровень – “чёрный ящик”, на входе радиосигнал, на выходе – битовый поток. Всё, что лежит выше этого уровня, является программным средством. Уровень отвечает за установление и разъединение физических соединений, а также поддержку физических соединений. Задачи уровня: реализация метода доступа к множественной среде; символьная, битовая синхронизация (с применением в приёмнике цифровой системы ФАПЧ [1]); устранение интерференции (восстановление параметров радиосигнала); модуляция/демодуляция;  перемежение/деперемежение (время перемежения связи с характеристиками канала связи); помехоустойчивое кодирование/декодирование.
  Из курса лекций ОТССПО известно, что кадровая синхронизация требуется в случае, когда информация передаётся блоками или сообщениями, содержащими фиксированное число символов или канал связи имеет временное разделение и используется несколькими пользователями.[3]
Рисунок 1. Функционирование сети на физическом уровне (декодирование сообщения)
  Канальный уровень – определяет функции, отвечающие за организацию канала передачи данных.  Протоколы уровня обеспечивают надёжную доставку пакетов между любыми узлами однотипной сети с однотипными узлами, где информационная единица – блок бит (в нашем случае передача осуществляется между терминалами и узлами, и центром сбора данных). Именно тут выполняется большая часть работы по обнаружению и коррекции ошибок. Канальное соединение асинхронное, т.е. осуществляется по запросу. Задачи уровня: проверка доступности физического канала; реализация алгоритма множественного доступа  (предоставление физического канала по требованию); обнаружение/исправление ошибок в пакете; выделение пакетов из пакетов бит; реализация адресной пересылки сообщений; пакетная синхронизация и управление потоком пакетов.
  Канальный уровень подразделяется на подуровни. Подуровень Me­dium Access Control (MAC) – управление доступом к среде,  LogicalLink Control (LLC) – обеспечивает обслуживание сетевого уровня (LLC отсутствует, т.к. это определяется оценкой необходимости сетевого уровня). Функции MAC-уровня подразделяются на две части:
непосредственно управление доступом к среде (МАС) и управление доступ к каналу Channel Access and Control (CAC).
CAC
основано на временном разделении каналов TDMA. При описании принципа работы в 1 статье, подразумевается, что в режиме опроса радиомаяков узлами сбора данных передаётся “знание” о временной метке, в которой будет производиться передача. Далее, ориентируясь по рисунку 5 (1 статья), после успешной передачи узел отправляет пакет успешного приёма. Но если данные приняты с ошибкой или не приняты, то организуется повторная передача запроса до тех пор, пока объект будет находиться в зоне обслуживания узла. 
Рисунок 2.
Структура составляющих мультикадра (суперкадра)
Количество временных слотов зависит от числа объектов зоне узла, где у каждого свой слот по времени.
MAC. Обращение к радиомаяку или узлу сбора осуществляется с помощью ID-пакета (не содержит поля данных, используется на предварительном этапе установления соединения). Узел сбора данных хранит в памяти ID маяков. и обрабатывает только телеметрические параметры этих устройств, таким образом произведена защита на случай появления на участке трассы посторонних объектов движения.
Определим основные структуры кадров. На рисунках 4-6 изображены формат пакетов опроса, формат пакетов данных, формат пакетов подтверждения. Структуры кадров спроектированы так, чтобы минимизировать издержки, обеспечивая в то же время надёжность передачи через каналы. Каждый последющий протокольный уровень добавляет в структуру свои специфические заголовки и завершающие блоки.[5,6]
  Оценка необходимости наличия сетевого уровня.
Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей (используются протоколы уровня и соответствующее оборудование – маршрутизаторы). В КП есть только одна вычислительная сеть, адресную доставку пакетов осуществляет канальный уровень, поэтому наличие сетевого уровня отклонено.
  Оценка необходимости транспортного уровня.
Транспортный уровень обеспечивает приложению верхнего уровня передачу данных с определённой степенью надёжности. Транспортное соединение готовит заявки на транслирование и после окончания сеанса связи приёмное устройство подтверждает  в ответ успешный приём данных. Так как эта задача может быть реализована на канальном уровне, транспортный уровень в иерархической модели отсутствует.
Рисунок 3. Иерархическая модель системы 
Рисунок 4. Формат пакетов опроса MAC
CRC
– алгоритм вычисления контрольной суммы для проверки целостности передаваемых данных. Метка указывает на номер выделенного временного слота. Период времени между сбором данных предназначен для повторной передачи запроса.
Рисунок 5. Формат пакетов данных MAC
и уровня принятия решения
Поле управления или FC (FrameControl) – идентифицирует тип кадра и детали работы с ним. Уровень принятия решения делает вывод о правильности и целостности принятия данных без искажений.
[5]
Рисунок 6. Формат пакетов подтверждения MAC
  Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.
1.5. Определение и краткая характеристика возможных режимов работы абонентского терминала. Построение целостной диаграммы состояний терминала.
Возможны следующие режимы работы абонентских терминалов:
-режим энергосбережения (передача данных не происходит, радиомаяк работает на минимальной мощности);
-режим активации (передача телеметрических данных по запросу узла сбора данных); этот режим характеризуется тем, что терминал принимает в определённый момент времени некий отчёт (флаг) начала передачи данных. Узел сбора данных отправляет сообщение запроса всем терминалам, а они уже осуществляют конкурентный доступ к каналу передачи (TDMA
);
-возвращение к энергосберегающему режиму; если пакеты приняты верно, то центр сбора информации, используя возможности соединений, отправляет на узел сбора флаг успешной передачи, узел очищает регистры постоянной памяти, а терминал переходит в режим ожидания вызова;
-режим сбоя работы терминала (в условиях возможных сбоев осуществляется сохранение данных в памяти терминала и выдача пользователю при первой возможности подключения к сети – подключение к работе системы обслуживания);
Рисунок 7. Диаграмма состояний терминала
1.6. Проработка сценариев взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией (точкой доступа в виде узла сбора данных)
  На начальном этапе конфигурирования системы радиомаяк находится в режиме энергосбережения.  Узел сбора отправляет пакет опроса (режим опроса – рисунок 2), где передаётся пакет ID
маяка и номер временного слота для передачи в случае ответа. Метка кадра терминала относится к синхронизации устройств, указывая момент времени, с которого начинается временной слот маяка.
Рисунок 8. Сценарий взаимодействия
Обеспечение энергосбережения.
В аппаратном варианте следует использовать импульсный блок питания, преимущества: малый вес, высокий КПД, широкий диапазон питающего напряжения и частоты, недостижимым для сравнимого по цене линейного блока питания.
Список используемой литературы:
1)Электронный ресурс: http://chipnews.ru/html.cgi/arhiv/02_09/2.htm, «Цифровая система ФАПЧ»;
2)Журнал «Электронные компоненты» выпуск 9/2010, www.ELCP.ru;
3)Лекции по дисциплине ОТССПО;
4)   Методические указания к лабораторной работе: «Исследование методов обработки сигналов в приёмнике стандарта GSM»;
5)   Электронный ресурс: http://book.itep.ru/4/41/zigbee.htm, «Беспроводные сети ZigBee»;
6)Методические указания к лабораторной работе: «Беспроводные сети стандарта 802.15.1 (BLUETOOTH)»;