Курсовая
работа по дисциплине
«Системы и сети связи с подвижными объектами».
Тема:
«Голосовая радиопочта»
Часть 2:
Канальный уровень
Выполнила:
студентка
группы 319
Клычникова Н.В.
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.
1.5. Канальный уровень: разработка подсистемы управления доступом к среде, проработка процедур гарантированной/негарантированной
доставки служебных и информационных сообщений.
1.5.1.
Определение
и краткая характеристика возможных режимов работы терминала разрабатываемой
радиосети (на основании п.1.1-1.4). Выделение активного и пассивного состояний терминала, характеристика задач,
выполняемых
терминалом в этих состояниях. Анализ возможных
решений по обеспечению энергосбережения.
Основываясь на идеях и решениях, изложенных в первой части курсовой работы, осуществим проработку концепта схемы "точка-многоточка" (рисунок 1) и обоснование идеи множественного доступа:
Система состоит из ТД и множества мобильных терминалов, то есть
для реализации системы был выбран структурированный вариант построения
сети - обмен информацией ведется через точку доступа (ТД),
которая реализует большинство процедур, связанных с управлением передачей
данных, оставляя терминалам только простую обработку сигналов. Такой способ
организации сети позволяет упростить управлением доступом к сети.
Взаимодействие всех узлов сети осуществляется
посредством единого набора правил передачи сообщений – радиоинтерфейса.
Сеть передает свои параметры по широковещательному каналу. Для
передачи информации 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.
Один из терминалов передает голосовое сообщение, ТД извещает
терминал получателя 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 информационном хранилище 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 (это происходит в том случае,
если пользователь при отправке сообщения указал, что желает получить отчет о
доставке).
Рисунок 1. Архитектура решения
поставленной задачи.
В сети
планируется реализация 100 каналов трафика в обоих направлениях. Для
обеспечения выбранной стратегии доступа в системе основную роль должна
выполнять ТД. С этой целью в сценарии взаимодействия Т-ТД должны быть выделены следующие
режимы:
Режим регистрации
После включения устройства происходит поиск сети, информацию о которой точка доступа передает
по широковещательному каналу BCCH (широковещательный канал управления). Если сеть не найдена, то терминал переходит
в спящий режим и через некоторое время осуществит поиск сети снова. Если терминал находится в зоне действия
какой-либо ТД, то она, получив запрос на регистрацию, должна отправить
терминалу сигнал подтверждения регистрации. Если терминал такого сигнала не
получает, то он вновь осуществляет поиск сети. При успешной регистрации терминал
записывает в свою память идентификатор сети ID ТД, который необходим для
последующего доступа в сеть без прохождения процедуры регистрации.
После
успешного вхождения в сеть, терминал сообщает ТД о том, с каким периодом он
будет просыпаться, чтобы та в свою очередь с этим периодом отправляла в ВВСН
уведомление о наличии сообщений для него. А далее терминал может работать в
режиме передачи или приема данных, а может вернуться в спящий режим.
Пассивный режим (спящий)
При получении отчета о доставке терминал переходит в спящий
режим, т.е. переходит в режим пониженного энергопотребления, в котором
находится большую часть времени. Из этого режима терминал выходит периодически
для того, чтобы уведомить ТД о своей активности и получить или отправить
сообщение.
Необходимо
учесть режим завершения сеанса связи. ТД сама принимает решение о выходе
терминала из сети. Такое решение принимается в трех случаях:
1) терминал самостоятельно покинул сеть;
2) терминал потерял связь с точкой доступа
(долгое время не заявлял о своей активности);
3) терминал внезапно потерял энергообеспечение
(например, «сел» или был вынут аккумулятор), в этом случае терминал так же
долгое время не будет выходить на связь, и ТД перенесет данный терминал в
список не активных.
Выход терминала из сети осуществляется, например, простым
выключением питания или выходом за пределы радиуса действия ТД.
Режим передачи данных
Передача данных, в отличие от передачи речи, не требует
предоставления непрерывного канала на все время сеанса связи и тем самым предполагается
использование нескольких каналов трафика. Прошу учесть, что голосовые сообщения
– это не непрерывная речь в реальном времени, а предварительно записанное
речевое сообщение, которое в дальнейшем передается по каналам связи, но оно
может быть тоже сколь угодно большим и передавать только одно сообщение за один
сеанс связи – не рационально. Перед посылкой данных другому участнику сети
терминал накапливает пакеты, требуемые к отправке, после чего он приступает к передаче запроса
на предоставление канала трафика по каналу RACH (транспортный канал случайного доступа). Получив канал трафика - передает данные точке
доступа. По окончании передачи терминал ожидает подтверждение. Получив его,
терминал переходит обратно в пассивный режим.
Режим приема данных
ТД в широковещательном сообщении, оповещает терминал о том, что
для него есть данные. Таким образом, она переводит терминал из пассивного
режима в активный. Терминал отправляет точке доступа сообщение о готовности к
приему данных. Далее ТД начинает передачу данных. Если данные успешно приняты,
то их хранение в информационном хранилище больше не нужно – они удаляются. Если
данные не были приняты, ТД необходимо повторить передачу. После получения
данных терминал формирует отчет о доставке и возвращается в спящий режим. Если
у точки доступа есть еще сообщения для терминала, она уведомит его об этом в
процессе обмена и терминал, не дожидаясь сообщения BCCH, вновь приступит к процедуре приема данных от
ТД.
Рисунок 2. Диаграмма состояний
терминала.
Представленная на рисунке 2 диаграмма
состояний отражает основные режимы работы, которые были описаны выше.
Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения.
Одним
из наиболее важных способов по обеспечению энергосбережения является уменьшение времени работы терминала. Терминалу
не требуется работать постоянно, т.к. передача и прием информации не происходят
непрерывно. Следовательно, на какое-то время терминал может отключаться, тем
самым экономя электроэнергию (что важно в случае мобильности терминала) ценой
небольших задержек передачи сообщения.
Это достигается тем, что терминал прослушивает BCCH (в котором хранятся данные о
терминалах, для которых у ТД есть сообщение) не постоянно, а через определенные
промежутки времени. Увеличение этого промежутка увеличивает задержку между
передачей и приемом сообщения, но уменьшает затраты энергии. По умолчанию этот
промежуток одинаковый для всех терминалов.
А так же, если терминалу требуется передать сообщение, но все
каналы трафика ТД уже заняты, он
засыпает на время, пока один из каналов не освободиться, затем снова повторяет
запрос. Это время узнается терминалом в ответном сообщении от ТД, которое она
отправляет с разрешением/не разрешением занять канал трафика, т.к. вместе с запросом на канал каждый
терминал отправляет ТД время, которое потребуется ему для передачи данных в
этот раз.
Обеспечение энергоэффективности и энергосбережения на физическом
уровне достигается следующими путями:
· увеличение КПД радиомодуля (например, УВЧ и
антенны);
· уменьшение мощности излучения до минимально
необходимого уровня;
· использование более энергоэффективных видов
кодирования и модуляции.
1.5.2.
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.
Физическим каналом в разрабатываемой сети является радиоканал с
определенной полосой частот. Чтобы улучшить производительность сети и разрешить проблему возникновения коллизий (+
снизить вероятность второй коллизии во время повторной передачи) выберем в
качестве способа реализации
совместного использования полосы частот алгоритм
множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий – CSMA/CD.
Коллизия (англ. collision —
ошибка наложения, столкновения) — в терминологии компьютерных
и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций,
пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени в среде передачи
коллективного доступа.
Множественный
доступ с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (CSMA/CD)
Этот методом устанавливает
следующий порядок:
·
Если терминал хочет воспользоваться сетью для передачи
данных, он сначала должен проверить состояние канала: начинать передачу
терминал может, если канал свободен.
·
Если возникает конфликт из-за того, что два терминал пытаются
занять канал, то ТД выдает в сеть специальный сигнал, и оба терминала
одновременно прекращают передачу.
·
Принимающая ТД отбрасывает частично принятое сообщение, а
все терминалы, желающие передать сообщение, в течение некоторого, случайно
выбранного промежутка времени выжидают, прежде чем начать передачу.
Обнаружение коллизий. Коллизии могут быть обнаружены сравнением передаваемой и получаемой информации. Если она различается, т.е. другая передача накладывается на текущую (возникла коллизия), то передача прерывается немедленно. Посылается сигнал, что вызывает задержку передачи всех терминалов на произвольный интервал времени, снижая вероятность коллизии во время повторной попытки.
Рисунок 3. Организация доступа к физическому каналу связи.
1)
На
промежутке времени t0 – t1 точка доступа рассылает широковещательное сообщение BCCH, содержащее ее ID, список активных терминалов и список терминалов, для которых у ТД
есть сообщение.
2)
Под
канал случайного доступа RACH выделен промежуток времени t1 – t2. Терминал посылает запрос – сигнал, содержащий данные о времени,
на которое он хочет занять канал и ID адресата сообщения.
3) Затем по каналу разрешенного доступа AGCH (t2 – t3) точка доступа отвечает терминалу, чье сообщение приняла первой, может/не может он занять канал. А так же, в этом сообщении содержится следующая информация: время, на которое он занимает канал, кому адресована передача. Терминалы, кому не досталось свободного канала трафика, засыпают на указанное время – это является одним из путей увеличения энергоэффективности терминала. В следующий раз эти терминалы начнут передачу тогда, когда освободиться хотя бы один канал трафика (как говорилось выше, они узнают об этом в сообщении AGCH от ТД).
4)
Терминалы
занимают каналы трафика TCH (t3 – t4) и производят в них обмен данными. После получения подтверждения
о приеме, терминалы переходят в пассивный режим до следующей передачи или
следующего прослушивания BCCH, что так же является одним из путей
увеличения энергоэффективности терминала. Если терминал не получил
подтверждение, либо обмен производился в направлении ТД – Т (в этом случае в
процессе передачи точка доступа может сообщить терминалу о наличии для него
других сообщений) терминал снова приступает к приему.
5)
На
промежутке времени t4 – t5 точка доступа снова рассылает широковещательное сообщение, и
описанный алгоритм повторяется.
1.5.3.
Пояснение
способа двустороннего обмена сообщениями по радиоинтерфейсу.
Радиоинтерфейс будет организован следующим образом: время работы сети делится на
мультикадры, которые в свою очередь разбиваются на некоторое количество кадров.
В рамках одного кадра происходит передача широковещательной информации, запрос
на предоставление канала, результат запроса
(ответ от ТД) и передача данных. Соответственно каждый кадр должен быть
разделен на временные слоты, в каждом из которых происходит передача сообщений
определенных типов.
Для объяснения способа обмена сообщениями по радиоинтерфейсу
рассмотрим диаграмму работы сети
(рисунок 4) на примере передачи и приема
голосового сообщения терминалами, подключенными к одной ТД. Допустим, у
терминала А11 есть сообщение для А12. Все устройства сети, по заданию, мобильны
и энергосбережение для них крайне важно, поэтому они прослушивают не каждую
ВССН.
Рисунок 4. Взаимодействие абонентских терминалов с точкой доступа.
Изначально
А11 накапливает пакеты для передачи. Следом отправляет свой запрос ТД на предоставление
ему канала трафика для передачи по каналу RACH . Далее в канале AGCH А11
оповещается ТД о том, что имеется свободный для него канал и он может
приступить к передаче. А11 передает свое сообщение по каналу трафика TCH ТД, ТД
отвечает – сообщение принято.
Важно! В данной курсовой работе требуется предусмотреть обмен
данными между терминалами различных ТД. Этот обмен будет происходить
аналогичным образом, только данные из единого информационного хранилища будут
отправляться не на ту же ТД, откуда поступили, а на другую, адрес терминала
которой указан в специальном поле сообщения как получатель.
1.5.4.
Обоснование
необходимости и пояснение способа контроля качества радиоканала. Пояснение сценария контроля качества канала связи, реакция сценария на ключевые состояния качества радиоканала.
Система состоит из ТД и множества
мобильных терминалов, которые находятся в различных условиях с точки зрения
помех. Так же из-за того, что терминалы подвижны, возникает проблема
многолучевого распространения сигналов, которое делает невозможной нормальную
передачу информации без использования специальных средств борьбы. Делаем вывод,
что в системе необходимо заложить работу двух
профилей физического уровня: для подканалов с высоким и низким качеством. Эти
профили будут отличаться видом модуляции
сообщений. Целесообразно для подканалов с плохим качеством
использовать модуляцию с малой позиционностью, а для каналов с высоким
качеством – модуляцию с высокой позиционностью. Выбор того или иного профиля
осуществляет модуль управления на основании результатов работы подсистемы
радиоизмерений, расположенной на физическом уровне.
Рисунок 5. Схема проведения
радиоизмерений.
В системе планируется использование OFDM-модуляции. В OFDM-символ будут включены пилот-сигналы
и настроечная последовательность.
Результаты измерений мощности сигнала -
получаются путем прямого измерения мощности принимаемого сигнала (в дБм).
Физический уровень L1 передает данные
радиоизмерений на уровень L3 (уровень, где хранятся
сценарии взаимодействия сетевых объектов), который анализирует их и возвращает
на физический уровень команды о смене профиля и (или) изменении мощности
излучения, что в конечном итоге положительно сказывается на энергоэффективности
сети.
Так как радиоизмерения проводятся с приходом каждого пакета уровня L1, то управление профилями происходит достаточно оперативно. По умолчанию можно установить профиль с высокой помехозащищенностью передачи данных. Информация о профиле функционирования терминала, передается по каналу RACH вместе с запросом на предоставление индивидуального канала связи. Информация о профиле функционирования ТД, передается по каналу AGCH в пакете оповещения. Прежде чем осуществить передачу данных, терминал и ТД должны настроиться на одинаковый профиль функционирования физического уровня.
Сетевой узел-отправитель(ТД) передает сообщение сетевому узлу-получателю(терминалу А11). Физический уровень
получателя производит процедуры радиоизмерений, настраивает эквалайзер и передает на уровень управления сетевым
соединением полученные в ходе радиоизмерений данные. L3-уровень, анализирует полученные от физического уровня данные
радиоизмерений, записывает их и передает L1 рекомендуемый профиль передачи. Когда на L3 формируется сообщение ARQ, в
него, помимо самого отчета, включается информация о профиле передачи и о регулировке мощности излучения передатчика.
Данное сообщение, проходя путь любого другого служебного сообщения), оказывается на уровне управления сетевым
соединением узла-отправителя. Полученные из него корректировки профиля и мощности излучения записываются в
информационную систему отправителя. В следующий раз, когда сетевому узлу-отправителю снова понадобится отправить
сообщение получателю, уровень управления сетевым соединением, загрузив данные из информационной системы, настроит
модуляцию и мощность излучения физического уровня в соответствии с полученными ранее параметрами.
Если получатель сообщения является терминалом,
рекомендуемый профиль передачи отправляется на физический уровень, который
устанавливает тип модуляции согласно выбранному профилю. Если же получателем
сообщения является точка доступа, профиль передачи и уровень мощности для
каждого терминала выбирается непосредственно перед началом передачи, поскольку
для каждого получателя (терминала) они будут своими.
1.5.5.
Построение
сценария установления соединения и доставки сообщений верхнего уровня. Пояснение диаграммы состояний сетевого узла, отражающей основные элементы разрабатываемого сценария.
Режим регистрации
Рисунок 6. Сценарий режима регистрации терминала в сети.
1. Терминал прослушивает радиоканал в поисках BCCH сообщения и при его нахождении
принимает его.
2. Приняв BCCH, терминал получает канал RACH, по которому отправляет запрос на регистрацию и свой ID.
3. Точка доступа сообщит о готовности принять
данные о терминале на регистрацию по каналу AGCH.
4. Терминал передает точке доступа информацию о
себе, необходимую для проведения аутентификации.
5. ТД проверяет информацию (процесс
аутентификации) и подтверждает (или не подтверждает) регистрацию.
После успешной регистрации терминал может
перейти в режим передачи или приема и в пассивный режим, что мы можем
пронаблюдать на рисунке 1 («Диаграмма состояний терминала»). Процесс
регистрации будет повторяться периодически, т.е. точка доступа будет иметь
обновляющейся список активных терминалов, который включается в
широковещательное сообщение.
Режим передачи данных
Рисунок 7. Сценарий режима передачи данных терминала.
1. При необходимости передать сообщение терминал отправляет
запрос на передачу по каналу RACH;
2. Точка доступа объявляет по AGCH может ли терминал занять один из
каналов, если может, то какой и время, на которое он может занять этот канал.
3. Терминал, получая сообщение AGCH, приступает к передаче сообщения ТД.
4. ТД извлекает из принятого сообщения
информацию, определяет получателя и отправляет ему сообщение, если же сообщение
нужно отправить не сейчас, а позже или терминал-получатель вдруг находится в
режиме off-line, то сообщение хранится в информационном
хранилище до следующей отправки.
Режим приема данных
Рисунок 8. Сценарий режима приема данных терминала.
1. Терминал просыпается,
прослушивает BCCH и узнает, есть ли для него сообщения. Если их
нет, он засыпает снова.
2. Если имеются сообщения,
терминал отправляет уведомление о готовности к приему.
3. Точка доступа объявляет доступный для этого Т
канал трафика посредствам AGCH и время, на которое терминал занимает канал. Терминалы,
которые не получили канал, засыпают на время, пока хотя бы один из TCH не освободится.
4. Точка доступа начинает
передачу данных терминалу.
6. Если в буфере точки доступа
есть еще сообщения для терминала, она извещает его об этом специальным
сообщением после передачи данных.
7. Терминал анализирует принятые
данные и проверяет правильность их приема. Если сообщение принято правильно он формирует
подтверждение правильности приема (ARQ-сообщение), которое отправляет точке доступа.
ТД по получению этого ARQ-сообщения, удаляет отправленное сообщение из
информационного хранилища. Если сообщение принято не правильно, то оно не
удаляется, т.е. терминал вновь может попробовать принять его.
В
спящем режиме работа осуществляется следующим образом: когда терминал
находится в пассивном режиме, возникает проблема принятия сигналов от ТД.
Решение - периодическая активация терминала для принятия сигналов. В этих
сигналах ТД сообщает терминалу о том, есть ли для него информация. Активируясь, терминал связывается с ТД и сообщает о том, с
каким интервалом будет прослушивать канал связи. Пока терминал находится в
спящем режиме, данные для него записываются в информационное хранилище.
1.5.6.
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.
Задачи, выполняемые на канальном уровне:
ü определение типа
передаваемого сообщения: адресное или
широковещательное;
ü
указание
адреса терминала;
ü
обеспечение
надежной доставки (CRC) - проверка достоверности принятого сообщения;
ü организация доступа к физическому каналу связи
(ФКС).
Рассмотрим логические каналы связи, используемые в данной системе
на канальном уровне на основе изложенных ранее сценариев:
1. BCCH (Broadcast Control Channel) -
широковещательный канал, предназначенный для неадресной рассылки общей
информации о сети. Содержит всю информацию о сети, а также идентификатор точки
доступа, предназначенные для всех терминалов, находящихся в зоне обслуживания
AP.
2. RACH (Random Access Channel) -транспортный канал случайного доступа. Используется для
передачи запросов на подключение к сети, для восстановления синхронизации
"вверх".
3. AGCH (Access Grant Channel) -
канал разрешенного доступа, по которому передаются пакеты оповещения точки
доступа, включающие в себя ID терминала, выигравшего конкурентную борьбу, а
также время, занимаемое передачей сообщения этого терминала.
4. TCH (Traffic Channel) -
предназначен для непосредственной передачи данных, а также передачи пакетов
подтверждения передачи или приема.
В пакете каждого логического канала предполагается использование
циклического избыточного кодирования – CRC-16 – алгоритма нахождения контрольной суммы. Для
этого в пакете канального уровня следует учесть 16-битное поле для передачи
контрольной суммы. Во время приема будет рассчитываться контрольная сумма для
принятых данных, и сравниваться с полученной контрольной суммой. На основании
этого делается вывод о правильности или неправильности приема пакета.
Если пакет был принят правильно/неправильно, то формируется
соответствующее сообщение отправителю, в котором указывается номер неправильно
принятого пакета. В случае неправильного приема отправителю следует повторить
передачу в следующем кадре. Таким образом, можно сказать, что в разрабатываемой
сети реализован механизм ARQ-сообщений, что в совокупности с
использованием CRC-16 сильно повышает достоверность передачи
сообщений в сети.
1.5.7.
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.
Приведем структуры пакетов канального
уровня для разрабатываемой сети.
Рисунок 9. Пакет канального уровня для передачи
информационных и сообщений.
В сообщениях сессии указываются
адреса терминалов, опции доставки голосового сообщения и другая информация для
обработки и хранения сообщений. А в голосовых сообщениях передается только
поток битов, который кодирует само аудио-сообщение, номер его фрагмента и номер
сессии, которой сообщение принадлежит.
Рисунок 10. Пакет канального уровня для передачи
широковещательных сообщений.
Рисунок 11. Пакет канального уровня для передачи
служебных сообщений.
Когда сообщение служебное, его
структура остается прежней, меняется только F(процедура обработки).
В
состав пакета канального уровня входят следующие поля:
· Поле
«A1» - содержит адрес передатчика;
· Поле
«A2» - содержит адрес приемника;
· Поле «F» несет информацию о том, какому кодеку предназначено сообщение;
· Поле
«КС» содержит контрольную сумму (CRC-код) служит для определения целостности
пакета;
· Поле
«S» несет в себе номер сессии;
· Поле
«type» несет в себе тип широковещательного сообщения
– от этого зависит как часто оно будет транслироваться по каналу ВССН;
· Поле
«№» - номер фрагмента сообщения;
· Поле
«Info» содержит само голосовое сообщение или его
фрагмент.
Рассмотрим примера обработки терминалом сообщений различных ЛКС:
1. В интервале времени t0 – t1 осуществляется
широковещательная рассылка от ТД пакета, содержащего служебную информацию,
отраженную в полях пакета канального уровня (Рисунок 10): поле «F» = 11 - указывает на то, что пакет несет
широковещательную информацию, поле «type» указывает как часто данное сообщение должно транслироваться, а
поле «Info»
содержит информацию, передаваемую с помощью сообщений BCCH.
2. В интервале времени t1 – t2 терминалы отправляют служебные
сообщения о запросе на предоставление физического канала в свое
распоряжение на время передачи, что отражается в «Info», а поле «F» = 01 в данном случае сигнализирует о том,
что с помощью этого пакета терминал запрашивает канал.
3. В момент t3 – t4 ТД отправляет служебное сообщение,
содержащее информацию о том, какой терминал получил доступ к каналу связи и на
какое время. «F»
= 01 - указывает на то, что пакет несет AGCH-информацию, а «Info» - содержит информацию, необходимую для
терминалов.
4. В интервале времени t4 терминал осуществляет передачу пакетов трафика и после
этого получает отчета о состоянии доставки от принимающего
терминала. («F»
= 00 - указывает на то, что данное сообщение является пакетом трафика, а «Info» - содержит пользовательскую
информацию).
С учетом того, что длительность голосовых
сообщений может быть довольно большой, сообщения трафика делятся на несколько
фрагментов и передаются раздельно, но собираются в приемнике согласно номеру
сессии. Также для этого предусмотрено 100 каналов трафика, чтобы множество
терминалов могли одновременно обмениваться сообщениями.
Алгоритм передачи и приема представлен в виде блок-схемы на рисунке 12.
Рисунок
12. Алгоритм передачи и приема на КУ.
Передача:
Сверху, с уровня принятия решений передается
информационный блок, определяется и добавляется к пакету тип (поле F) и адреса получателя и отправителя. Далее
добавляется служебная часть. Если
сообщение голосовое, то оно делится на фрагменты, каждому из которых
присваивается порядковый номер и номер сессии, которой он принадлежит. В итоге
для полученного пакета выполняется расчет CRC-16, для проверки в приемной стороне произошла ошибка или нет. В
самом конце происходит компоновка фрейма и пакет отправляется на физический
уровень.
Прием:
В полученном пакете выделяется адресная часть,
затем рассчитывается СRC. В случае, если сообщение принято с ошибкой – уведомление об этом
формируется и отправляется обратно. Далее происходит повторный прием. Если СRC-код совпал, то определяем тип сообщения –
если сообщение служебное – выделяем тип команды и отправляем на уровень L3, если это сообщение трафика – отправляем на L2. Затем формируется отчет об успешной
доставке.
1.5.8.
Расчет
пропускной способности канала трафика,
вспомогательных
каналов. Оценка требуемой
пропускной способности физического канала.
По требованию технического задания, скорость передачи трафика
должна составлять не менее 256 кбит/с от общей скорости. На обслуживание
каналов BCCH, RACH, AGCH и
TCH требуется:
200*3+200*100=
600+20000=20600 [бит] = 20,6 [кбит]
- где 200 – длина сообщения канального уровня , 100 – число каналов TCH в
одном кадре.
Пропускная способность на один мультикадр (длительностью примерно
1с) будет составлять 256+20,6 = 276,6 [кбит/с]
С учетом помехоустойчивого кодирования со скоростью ½, пропускная
способность должна быть увеличена вдвое, т.е. 2*276,6= 553,2 [кбит/с].
Дополнительно, 10% на преамбулу и защитные интервалы 553,2+(276,6*0,1)
= 580,86[кбит/с]. Таким образом,
пропускная способность физического канала должна быть не менее 0,6 [Мбит/c].
Данный расчет является приблизительным,
полученные значения будут уточнены в дальнейшем.
Список
используемой литературы:
1. Бакке А.В. «Лекции по курсу ССПО»
2. ВикипедиЯ «Канальный уровень»
3. Клычникова Надежда и Лукашова
Елизавета «Голосовая радиопочта» статья 1 (исправленная)»
http://omoled.ru/publications/view/959
4. Блог про GSM технологии и 3G «BCCH и SDCCH каналы» http://pro3gsm.com/bcch-i-sdcch-kanalyi/
5. Omoled.ru «Разработка
модели физического уровня OFDM модема» http://omoled.ru/publications/view/2
6. Виктор Савко «Локальная радиосеть»
Часть 2 http://omoled.ru/publications/view/551
7. Севостьянова Кристина
«Переисправленная часть 2. Локальная радиосеть (канальный уровень). »
http://omoled.ru/publications/view/831
8. Генеральский Д. «Радиосеть передачи
данных Часть 3»
http://omoled.ru/publications/view/613
9. Владислав Минаков «Радиосеть передачи
данных» ч.2 (канальный уровень) исправленный вариант 1