Курсовая работа по дисциплине
«Системы
и сети связи с подвижными объектами».
Тема: «Голосовая радиопочта»
Часть 1
Целью данного курсового проекта является
проектирование системы голосовой почты, предназначенной для объединения в
единую сеть мобильных терминалов с целью доставки речевых сообщений другим
пользователям сети в пределах ограниченной территории.
Основные
требования к системе:
- off-line доставка
сообщений: при отсутствии в сети адресата сообщение должно быть доставлено
позже;
- возможность доставки голосовых сообщений абонентам других
подобных сетей.
Исходные
данные к проекту:
·
Максимальное
количество абонентов в сети: 700;
·
Радиус
зоны радиопокрытия: 5000 м;
·
Гарантируемая
(минимальная) скорость передачи данных: 256Kбит/с;
·
Тип
местности: городская застройка;
·
Вероятность
ошибки на бит Pb: 5*10-7;
·
Мощность
излучения подвижной станции Ризл : < 0.5 Вт ;
·
Рекомендуемая
технология передачи: OFDM PR: 75%;
·
Диапазон
частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.
Основная услуга беспроводной сети – адресная доставка сообщений между
пользователями сети. Для реализации системы был выбран структурированный
вариант построения сети, то есть обмен информацией ведется через
точку доступа (ТД). Точка доступа реализует большинство процедур,
связанных с управлением передачей данных, оставляя терминалам только простую
обработку сигналов. Такой способ организации сети позволяет упростить
управлением доступом к сети.
Архитектуру решения поставленной
задачи создания данной системы можно описать подобным образом:
Рисунок 1. Архитектура
решения поставленной задачи.
Взаимодействие
всех узлов сети осуществляется посредством единого набора правил передачи
сообщений – радиоинтерфейса. В составе выделенного в радиосети радиоресурса
должен быть широковещательный канал, по которому передаются параметры сети.
Пользовательские
терминалы, находясь в радиусе действия радиосети, посылают запрос точке доступа
(А1) о регистрации в сети. Вместе с ответом на запрос им присваивается
индивидуальный номер (идентификатор), который начинается с номера точки доступа
(А11-А1n). ТД производит аутентификацию абонента и заносит терминал в журнал
активных абонентов.
Для передачи
данных терминалу необходимо перейти в активный режим. По каналу для передачи
терминал передает данные, которые записываются в буфер ТД. ТД в свою очередь извещает
другой терминал о наличии данных для него. Если терминал, для которого
адресовано сообщение, находится в сети, ТД отправляет данные, если же он отключен
или занят, то данные остаются в буфере ТД и через каждый период Т (сек) точка
доступа повторно отправляет извещение о наличии сообщения этому терминалу и,
при получении ответа о готовности принять сообщение, отправляет данные. После передачи
данных ТД оповещает терминал на передающей стороне о том, что данные приняты.
Для связи
абонентов с абонентами других подобных сетей точка доступа будет обеспечивать
соединение с др. точками доступа через стандартный интерфейс и протокол.
Точка
доступа представляет собой главное управляющее устройство сети.
ТД
выполняет следующие задачи:
·
Передачу
ID сети по каналу;
·
Оповещения
абонентов о новом сетевом объекте и наоборот;
·
Организация
соединения между терминалами;
·
Аутентификация
и идентификация абонентов;
·
Ведение
журнала абонентов;
·
Сбор
статистики;
·
Организация
подключения терминалов к внешней сети.
Блок-схема ТД:
Рисунок 2. Блок-схема точки доступа.
Радиомодуль отвечает за формирование радиосигнала и
достоверный прием потока битов.
Буфер – устройство для временного хранения данных.
Блок управления – организует работу ТД, контролирует передачу
данных между абонентскими терминалами.
Сетевой контроллер – периферийное устройство, обеспечивающее
подключение ТД к внешней сети.
Терминал – мобильное устройство пользователя. Для функционирования
в сети на нем должно быть установлено специальное приложение «Голосовая почта».
Рисунок 3. Состав сетевого терминала (выделенного узла сети).
Радиомодуль отвечает
за формирование радиосигнала и достоверный прием потока битов.
Информационная
система – содержит: статистику (время работы абонента в сети, входящий и
исходящий трафик); сетевой адрес; персональный идентификатор ID.
Блок
управления - формирует запросы на передачу информации, принимает решение об
изменение своего режима работы.
Сетевой
контроллер - периферийное устройство, обеспечивающее соединение с ТД.
Кодер - устройство
кодирования/декодирования информации из цифрового представления в аудиосообщение.
Анализ
видов информационных сообщений, выделение источника и получателя:
Рисунок 4.
Анализ видов информационных сообщений, выделение источника и получателя.
Терминал
пользователя отправляет 2 вида сообщений:
- служебные,
предназначенные для ТД (запрос о регистрации, телеметрия, сообщения о
активном/неактивном статусе терминала);
- сообщения
для других терминалов (голосовые сообщения).
Подробный
анализ «жизненного цикла» сообщений:
Рисунок
5. «Жизненный цикл» сообщения.
В приложении
«Голосовая почта» на мобильном устройстве пользователю доступен журнал зарегистрированных
абонентов. Пользователь терминала А11 (далее т.А11) решил отправить сообщение
пользователю терминала А18 (далее т.А18) и записывает для него аудиосообщение с
помощью микрофона. Кодер кодирует сигнал в поток битов, информационная система
добавляет к этим битам дополнительные биты, в которых закодирована информация
для обработки и доставки данного сообщения. Сетевой контроллер обеспечивает
соединение с ТД, блок управления терминалом формирует запрос на передачу
информации, а радиомодуль формирует радиосигнал.
Радиомодуль
ТД принимает сигнал, который поступает на блок управления и одновременно
сохраняется в буфер памяти ТД. Блок управления читает сообщение и с помощью журнала
информационной системы определяет терминал, которому оно предназначено. Если
т.А18 не находится в зоне действия этой ТД, то с помощью сетевого контроллера
ТД отправляет сообщение во внешнюю сеть. Если же т.А18 находится в зоне
покрытия ТД, то блок управления отправляет ему извещение, получив ответ о
готовности принятия – отправляет сообщение из буфера, а т. А11 в свою очередь
получает отчет о доставке.
На стороне
получателя происходят те же манипуляции с сигналом, что в т.А11, только в
обратном порядке. Голосовое сообщение воспроизводится с помощью динамика
мобильного устройства т.А18.
Проработка
структуры сообщений:
Рисунок 6. Структура сообщений.
Краткая
характеристика целевого ПО терминала (выделенного узла сети), пользовательского
интерфейса (интерфейса взаимодействия с внешним объектом):
Рисунок
7. Характеристика ПО терминала и пользовательского интерфейса.
Радиомодуль –
неотъемлемая часть, предназначенная для организации передачи-приема сообщений
по радиоресурсу. В нем реализуется функциональность L1, L2 уровней (физического и канального).
Сетевой
контроллер – подчиняется заранее проработанному сценарию взаимодействия,
исполнение которого основывается на диалоге сетевых устройств. Диалог же
требует установления канала передачи данных, таким образом в составе ТД должен
быть особый модуль (уровень L3), выполняющий управление поведением сетевого узла.
Клычникова
Н.В., Лукашова Е.В..
Список
используемой литературы:
1. Бакке А.В. «Лекции по курсу ССПО»