Курсовая работа по дисциплине:

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

«Радиосеть сбора данных с подвижных станций».

Часть 2. Канальный уровень.

Выполнил: студент группы 319 Рыбаков Д.А.

 

1.5.1.Определение и краткая характеристика возможных режимов работы терминала разрабатываемой радиосети

(на основании п.1.1 и 1.2).

Режим и профиль работы терминала задаёт модуль принятия решений, который основывается на данных информационной подсистемы L3 уровня, данных уровня L2 и заложенного программного алгоритма. Опираясь на подуровень управления сценарием, в который заложены правила взаимодействия с сетью и на уровень управления радиоресурсами уровень L3 анализирует сообщения канального уровня и формирует сообщения для канального уровня исходя из следующих режимов работы терминала:

1)приём и анализ BCCH сообщения – широковещательного сообщения сети;

2)переход в режим Idle, нахождение и расчёт времени на выход из него;

3)включение/выключение профиля передачи информационных сообщений в режиме конкурентного доступа;

4)приём и анализ служебных сообщений SDCCH.

Практический пример реализации режимов работы терминала представлен в п.1.1.3 первой статьи.

 

1.5.2.Выделение активного и пассивного состояний терминала, характеристика задач, выполняемых терминалом в этих состояниях.

 В проектируемой радиосети можно выделить два вида состояний терминала: активное и пассивное (рисунок 1). Под активным состоянием понимаем обмен трафиком и служебными сообщениями. Если терминал только принимает служебные сообщения, он находится в пассивном состоянии.                                                                                                                           К активному состоянию отнесём:

- передача данных в 1 из 10 случайных подканалов трафика. Если по какой-либо причине произошел срыв передачи (отсутствовали данные с датчиков, резко упал уровень пилот сигналов, этот переход будет относиться к анализу данных радиоизмерения, описанном в соответствующем пункте) терминал снова перейдёт в режим принятия BCCH; 

- приём служебных сообщений от ТД;

          -радиоизмерения и изменение мощности работы передатчика терминала; 

- повторная передача сообщения, если ТД не смогла верно принять сообщения трафика;

 Пассивное состояние подразумевает:

- состояние покоя/сна, во время которого терминал находится в режиме энергосбережения. Терминал владеет точной информацией о том, в какой момент времени ему необходимо выйти из этого состояния по команде от модуля принятия решений; 

 - приём широковещательного сообщения ВССН. К нему можно отнести приём/обработку сведений о временной синхронизации.

Рисунок 1 – режимы работы терминала

 

1.5.3.Анализ возможных решений по обеспечению энергосбережения.

 

Анализ возможности по энергосбережению основывается на решениях первой статьи п.1.1.1. Работа в режиме сниженного энергопотребления будет осуществляться путем работы с широковещательными пакетами. Терминал периодически прослушивает BCCH и может перейти в состояние Idle, которое характеризуется низким энергопотреблением:

«прослушал BCCH – передал данные – принял ответ – заснул на определённое время» (время нахождение в режиме Idle рассчитано в пункте 1.1.1. ч.1.);

«прослушал BCCH – заснул на 5 секунд» (если не обнаружил BCCH, или его уровень слишком низкий, если передал больше 10 сообщений этой точке доступа, если сеть загружена).

Так же контроль уровня излучаемого сигнала так же позволит значительно уменьшить расход батареи. На физическом уровне модуль радиоизмерений определяет уровень сообщений и пересылает данные на верхний уровень. На L3 уровне принимается решение повысить или понизить уровень мощности передачи терминала, в соответствии с данными информационной подсистемы.  После чего, сетевой уровень отправляет на L1 команду об изменении уровня мощности излучения. Пример команды: повысь/понизь уровень излучения на 3 дб. Радиоизмерения позволяют менять мощность передатчика терминала от 10 мВт до 150 мВт, как требуется в задании, тем самым значительно продлевая время действия батареи питания терминала. 

 

1.5.2.1.Обоснование назначения, способа реализации и основных параметров физических каналов связи. Аргументированный выбор способа организации доступа к физическим каналам, подробное пояснение алгоритма множественного доступа.

Физическими каналами в системе являются временные слоты, то есть многостанционный доступ будет основываться на методе многостанционного доступа TDMA. Данный выбор обуславливается малым трафиком, передающимся в системе, большим количеством активных терминалов, которые одновременно передают данные, находясь в зоне действия ТД.

В составе мультикадра, для распространения между Т и ТД, отведен 1 слот для BCCH, 10 слотов для TCH и 10 слотов для SDCCH.

При конкурентной борьбе терминал случайным образом захватывает 1 из 10 временных интервалов канала трафика - TCH. Таким образом, в сети одновременно  могут зарегистрироваться  несколько терминалов. Коллизии возникают на этапе занятия подканалов трафика.

Для пояснения способа реализации и основных параметров ФК приведём рисунок 2.

Рисунок 2 – сценарий организации доступа к физическому каналу.

 

Разделим кадр на временные отрезки и опишем события, соответствующие каждому временному окну:

t0 – начало передачи широковещательного сообщения всем терминалам, сообщая информацию о параметрах сети;

t1 – конец передачи BCCH сообщения.

Заложим такую вычислительную способность модулей терминала, которые позволят уже через 3 кадра проанализировать, подготовить сообщения трафика и начать их передачу.

t1’, t3’, t5’, t7’, t9’, t11’, t13’, t15’, t17’, t19’ - начало передачи сообщений трафика от тех терминалов, которые к этому времени смогли проанализировать сообщение BCCH и подготовили сообщения для передачи. Мы видим, что терминал выбирает один из десяти произвольных моментов времени в структуре кадра для отправки сообщений трафика. Коллизии, очевидно, наступят если терминалы выберут один и тот же временной момент для передачи.

Заложим такую вычислительную способность модулей ТД, которые позволят уже через 3 кадра проанализировать, подготовить служебные сообщения и начать их передачу на конкретный терминал.

t2’,t4’,t6’,t8’,t10’,t12’,t14’,t16’,t18’,t20’ –окончание передачи пакета трафика.

t2,t4,t6,t8,t10,t12,t14,t16,t18,t20 - начало приёма служебного сообщения ответа от ТД – SDCCH.

t3, t5, t7, t9, t11, t13, t15, t17, t19, t21 –конец времени приёма SDCCH сообщения.

t1’-t1=t2’-t2=t3’-t3=защитный интервал

Посчитаем минимально необходимый временной интервал ЗИ:

ЗИ, сек = расстояние/скорость = 0,2км / 300 000 км/с = 0,6(6)*мкс

1/400=2,5 мс – время одного кадра

1/400/110=22, 27 мкс – время длительности одного временного интервала кадра    (1)

,где 110 – число временных интервалов в кадре

Таким образом защитный интервал меньше временного интервала в 31 раз. Откажемся от его дальнейшего изображения на рисунках, но будем иметь его ввиду.

Кадры следуют последовательно, и после окончания текущего, процедура повторяется циклично. Таким образом, во главе структуры программного обеспечения терминала и точки доступа будет лежать цикл, повторяющийся со временем, которое соответствует длительности кадра.

Поясняя двусторонний обмен сообщениями по радионтерфейсу рассмотрим, как расходуется канальный ресурс в рамках одного временного кадра в процентном отношении (время кадра 2,5 мс, подробно рассчитано в последнем пункте):

-первые 9,02 % структура кадра занимает BCCH сигнал, направление: от ТД к Т;

-6,36% занимает один физический канал, направление: от Т к ТД. Этих каналов 10. Итого 63,36% кадра отводится на пересылку сообщений трафика;

-2,27% занимает один служебный накал, направление: от ТД к Т. Этих каналов 10. Итого 27,06% кадра отводится на пересылку служебных сообщений;

- так же не забудем о 21 защитном интервале по 0,6(6) мкс, занимают 0,56% структуры кадра.

( 0,6(6)*21=14 мкс – время защитных интервалов в структуре кадра).

Делаем вывод, что на уровне L1 должен быть реализован 21 физический канал 1 BCCH, 10 TCH, 10 SDCCH.

Такая структура кадра обусловлена наличием небольшого трафика в сети и большого количества возможных абонентов, которых необходимо обслужить в как можно более короткий срок.

 

1.5.2.2.Анализ возможных причин возникновения коллизий в радиосети и пояснение решения по их устранению.

 

В условиях нашей системы, когда по каналу TCH передаются короткие сообщения (несколько десятков бит), целесообразнее всего использовать метод ALOHA. Если несколько Т одновременно запрашивают разрешение на передачу данных в произвольное время, то неизбежно возникают коллизии. Так как в нашей радиосети сравнительно большое количество участников (до 100) для уменьшения коллизий применим слотирование кадра и применим протокол  множественного доступа S-Aloha.

Метод S-Aloha позволит уменьшить коллизии, по сравнению с обычным Aloha и будет реализован следующим образом: канал TCH, по которому Т отправляют данные трафика делится на 10  равных по длительности временных интервалов (10 подканалов).  Начало пакета, отправленного терминалом с запросом на передачу данных должно совпадать с началом одного из временных интервалов. Теперь коллизия может возникнуть в том случае, когда терминалы отправляют сообщения в одни и те же временные интервалы.  В случае возникновения коллизии Т ждёт ещё 3 цикла(кадра) сообщений и если в них не ответа о статусе приёма, то снова отправляет данные в случайно выбранный слот времени. ТД, в случае успешного приема запроса на передачу от Т, отвечает сообщением, в котором содержится ответ о результате приёма: принято верно/принято с ошибкой.

На рисунке 3 представлено распределение канального ресурса в рамках одного кадра для отображения возможных вариантов коллизий. Позволим в этом рисунке одно допущение – ТД сразу принимает трафик, обрабатывает его и передаёт служебную информацию конкретному терминалу в рамках одного кадра. В действительности учтём, что должно пройти 3 кадра, чтобы ТД смогла расшифровать сообщение терминала, проверить, подготовить и отправить своё сообщение.

Рисунок  3 – анализ возможных коллизий в алгоритме S-Aloha 

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


В более сложных системах, когда требуется передача большого потока информации, типа аудио, видео пакетов, целесообразно применять несколько профилей работы терминала и точек с разными видами модуляции, скачкообразным изменением частоты, сменой физических каналов и т.д. В этом случает требуется, чтобы Т и ТД обменивались информацией о своих профилях работы на передачу и одновременно переходили на них (рисунок 4).


Рисунок 4 – радиоизмерения канала связи


При функционировании нашей данной радиосети могут возникать явления, снижающие качество передачи данных по радиоканалу, но они проще устраняются, так как ведётся пересылка очень коротких сообщений. К таким явлениям можно отнести многолучевой приём, интермодуляционные помехи, использование смежных частот (так как сеть работает в общедоступном диапазоне частот) и прочие.  Эти явления могут искажать передаваемую по радиоканалу информацию, поэтому для достоверной передачи возникает необходимость в средствах контроля качества радиоканала, которые позволят оценить качество передаваемой информации и принять меры для его повышения.

 На уровень принятия решений поступают результаты проведения радиоизмерений. Это необходимо, так как только данный уровень может принять решение о приостановке передачи. На рисунке 4 представлен процесс обмена сервисной информацией внутри отдельного терминала. Если пилот сигналы слишком плохого уровня, верхним уровнем принимается решение приостановить передачу данных, прослушать следующее сообщение BCCH либо SDCCH и принять решение на передачу снова.

В случае, если уровень пилотов в норме, все равно, формально, необходимо отправить данные на L3 уровень и получить сервисную команду на продолжение отправки данные трафика. Но уже в этом случае модуль радиоизмерений будет функционировать как модель АРУ, но, формально, ему нужно подтверждение верхнего уровня на самостоятельную работу. Поэтому, считаю возможным оставление иллюстрации 4 к этому пункту работы. Сценарий радиоизмерений и реакции на него примет вид:

---запуск сценария: «принятие сообщения BCCH и SDCCH – выявление пилотов и их уровней – отправка данных на уровень L3 - формирование сервисного сообщения-команды (приостановка передачи до следующей BCCH/SDCCH, команда на L1 – «разрешаю действия АРУ») - исполнение - уведомление о исполнении - возобновление сессии передачи с новыми параметрами.

В системе планируется использование OFDM-модуляции. В OFDM-символ будут включены пилот сигналы и настроечная последовательность.

Физический уровень передает данные радиоизмерений пилот сигналов на сетевой уровень. Сетевой уровень анализирует их и возвращает на физический уровень команды об изменении мощности излучения, что в конечном итоге положительно сказывается на энергопотреблении сети и на вероятности принять ошибочную последовательность битов.

Так как радиоизмерения проводятся с приходом каждого пакета физического уровня, то управление режимом передачи происходит достаточно оперативно. Для экономии энергии по умолчанию можно установить профиль с низкой помехозащищенностью передачи данных, который настроится оптимальным образом в процессе приёма данных. 

 

 

1.5.5.Построение сценария установления соединения и доставка сообщений верхнего уровня. Пояснение

диаграммы состояний сетевого узла, отражающей основные элементы разрабатываемого сценария.

 

Так как установление соединения основывается только на данных BCCH и его анализе, в данной работе сообщения отправляются на ТД сразу, после анализа BCCH. Приведём поэтому иллюстрацию, поясняющую сценарий взаимодействия Т-ТД в сети на рисунке 5.

 

Рисунок 5 – сценарий взаимодействия Т – ТД.

 

Сценарий взаимодействия Т-ТД следующий:

1.     Т прослушивает радиоканал в поисках BCCH сообщение и при его нахождении принимает и расшифровывает его;

2.     Отправляет сообщения трафика на ТД;

3.     Принимает служебное сообщение и расшифровывает его;

4.     Снова прослушивает BCCH если не принял служебное сообщение или оно с ошибками;

5.     Переходит в режим Idle. 

Построим диаграмму состояния работы терминала (рисунок 6). 

 

Рисунок 6  – диаграмма состояния работы терминала

 

После включение терминала (1) он запускает цикл прослушки BCCH изначально равный 5 секунд и начинает анализировать BCCH информацию (2), принимая решение: либо перейти в режим Idle на 5 секунд либо начать передачу данных исходя из следующих критериев:

- уровень сигнала BCCH достаточен?

- количество передач в зоне действия этой ТД меньше 10?

- флаг доступности сети «положителен»?

Если один из этих критериев не соблюдён (3), терминал переходит в режим Idle (4) – режим энергосбережения  на 5 секунд (5). Выходя из этого режима терминал вновь переходит в режим прослушивания BCCH (6).

 Если все выше изложенные критерии были проанализированы положительно (7), информационная модуль принятия решений на основе данных информационной подсистемы принимает решение начать процедуру передачи сообщения трафика в режиме конкурентной борьбы (8). Терминал должен передать сообщение трафика минимум 10 раз, находясь в зоне действия ТД в один из десяти случайных подканала трафика.

После передачи данных терминалом (9) он ждёт ответа от ТД о приёме сообщения. Затем терминал анализирует факт принятия служебного сообщения и расшифровывает его, выявляя флаг достоверности принятия сообщений точкой доступа.

Если Т в течении определённого времени не получает ответа, значит на ТД произошла коллизия в принятии сообщения, либо если на ТД не совпала контрольная сумма и флаг о результате приёма сообщения будет «отрицательным».  Т снова отправляет сообщение трафика, пока не получит сообщение от ТД об успешном принятии, переходя в режим прослушивания BCCH (11). Информационная подсистема в этом случае (11) пересчитает цикл передачи сообщений трафика, исходя из произошедших коллизий:

(2)

 

где ti время, прошедшее с принятия решения о начале первой передачи в зоне действия текущей ТД,

n – количество передач с момента входа в зону действия ТД,

Цикл передач может не измениться, но если количество коллизий слишком велико, пересчёт цикла необходим для надёжного функционирования радиосети.

Если ТД приняла сообщение и совпала контрольная сумма, значит коллизий не случилось и терминал расшифровывает флаг об успешно принятом сообщении (12). Терминал так же расшифровывает в структуре служебного сообщения SDCCH поле, указывающее на режим работы терминала. Если данное поле содержит только команды на изменение индикации экрана терминала, то экран терминал выводит соответствующие текстовые и звуковые сообщения (13) и переходит в режим Idle на рассчитанное время. Если терминал расшифровывает, что поле управления режимом работы, принятое в структуре верхнего уровня служебного сообщения, содержат команды на изменение режима работы (14), то терминал отключает нормальный профиль работы терминала, характеризующийся передачей данных в сети, и индицирует соответствующие текстовые и звуковые сигналы в течении нескольких секунд и отключается (15).

Для лучшего представления сценария взаимодействия абонентских терминалов с точками доступа представим рисунок 7.

Рисунок 7 – сценарий взаимодействия Т-ТД.

 

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.

В нашей системе предусмотрено несколько задач, выполняемый на КУ терминала: расшифровка информации от BCCH, формирование сообщений трафика, расшифровка служебных сообщений. Оговорим задачи КУ для каждого из узлов сети:

Терминал:

- L2– добавляет к сообщениям L3 уровня поля ID T, типа сообщений, рассчитывает CRC и добавляет его в соответствующее поле, добавляет поле означающее окончание конец сообщения трафика.

Декодирует сообщение, выделяя в нём поле адресов, типа сообщения, рассчитывает CRC.

Точка доступа:

-L2– отвечает за:

1. добавление полей ID сети, тип широковащетельный, ID ТД к сообщению BCCH;

2. добавлению полей ID T и типа для служебного сообщения.

3.рассчитывает CRC-8 и встраивает рассчитанное число в соответствующее поле.

Декодирует сообщение, выделяя в нём поле адресов, типа сообщения, рассчитывает CRC-8.

Типы и назначение каналов которые используются на канальном уровне сведём в таблицу 1.

 

Таблица 1. Виды канального ресурса и их назначение.

Наименование канала связи

Назначение канала связи

Тип логического канала

downlink/uplink

BCCH

Передача широковещательной несущей от ТД к терминалам, которая содержит информацию об уникальных ID сети и ID ТД, метки временной синхронизации. Служит для передачи служебной информации всем пользователям, находящимся в зоне действия ТД и служит для корректной работы системы в целом.

TCH

Транспортный канал выделяется для передачи данных от Т к ТД.

SDCCH

Индивидуальный канал управления выделяется для адресной доставки служебные сообщений терминалам от ТД.

Во избежание потерь и искажений передаваемых пакетов требуется использовать элемент, позволяющий делать оценку достоверности принимаемой информации. В качестве него будет использоваться циклический избыточный код CRC-8, который на основе расчёта контрольных сумм позволит судить о целостности принятого сообщения. Данный код является практическим приложением помехоустойчивого кодирования, основанный на определённых математических свойствах циклического кода. ПО ТД знает алгоритм по которому на Т по определённой схеме была вычислена контрольная сумма на основе передаваемого сообщения и проверяет корректность принятых данных.

Потребность в механизме автоматических запросов на повторную передачу – ARQ в нашей радиосети неявная. Но, так как цель нашей радиосети это доставка сообщений трафика, а вероятность принять сообщение трафика с ошибками присутствует (причины: многолучевость, доплеровский сдвиг, ошибки в синхронизации, помехи и т.д.), добавим в служебном сообщении от ТД к Т поле с флагом о достоверном или нет принятии сообщения трафика. Флаги о состоянии приёма сообщения подтверждения терминал будет ожидать в слоте канала SDCCH, предназначенного для принятия служебных сообщений от ТД. Сравнение контрольной суммы будет производиться на L3 уровне. Сообщение о достоверности сообщения будет сформировано на сетевом уровне ТД и отправлено в составе служебного сообщения.

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.

Для наилучшего понимания процессов обработки сообщений канального уровня, рассмотрим прием служебных сообщений, так как в случае рассмотрения сообщения трафика некоторые функции канального уровня не будут использованы. Служебная информация подразделяется на широковещательную (передается по каналу BCCH всем терминалам в зоне радиопокрытия) и адресную (передается по каналу SDCCH конкретному терминалу). При декодировании данного сообщения терминал должен предпринять следующие действия:

1) Выделить адресную часть сообщения и определить является ли оно адресным или широковещательным;

2) Определить тип сообщения и канал, к которому оно относится (трафика или служебное);

3) Проверить достоверность принятой информации (рассчитать контрольную сумму и сравнить с принятой);

4) Извлечь информацию из принятого сообщения.

Сразу оговоримся, что в некоторые поля будет внесена избыточность битов для корректного функционирования радиосети и верного распознавания полей и слотов сообщений.

Структура широковещательного сообщения представлена на рисунке 8.


Рисунок 8 - структура широковещательного сообщения

 

Поля сообщения ШВИ терминал будет воспринимать как:

o   ID сети – 8 бит – расшифровывая и сравнивая со значением в своей информационной системе Т понимает, что находится именно в той сети, в которой будет вещать.

o   ID ТД – 8 бит – данное поле необходимо МК терминала чтобы рассчитать пройденное и оставшееся количество ТД и передать данные на ЖК экран терминала. Так же для того чтобы знать, что в зоне действия данной ТД он не может передать сообщения трафика более 20 раз

o   Поле Data – 28 бит – сообщение от L3 уровня, которое необходимо для корректной работы сети. В нём будут содержаться:

¨     флаг доступности сети – 2 бита. Если сеть работает корректно, то сообщение будет содержать 11, если сеть слишком загружена то 00, и терминалы будут ждать следующего кадра BCCH, чтобы начать передачу.

¨     26 бит – информация о количестве участников прошедших данную ТД и тех, кто её не прошёл;

o   Поле CRC-8 – 8 бит – содержит результат расчёта контрольной суммы;

o   Поле тип -2 бита(00)- указывает на тип сообщения.

00-широковещательное сообщение

01-служебное сообщение

11-сообщение трафика

 

Структура сообщения трафика представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – структура сообщения трафика

 

-В сообщениях трафика данные о пульсе, давлении и скорости будут передаваться в информационном поле сообщения – DATA. Это сообщение формируется на L3 уровне и разбито на 3 равных блока по 16 бит.

-В поле Тип – 2 бита(11) -будет указывать на то, что сообщение содержит трафик.

-Поле End будет указывать на конец сообщения трафика.

 

Структура сообщения, которую ТД будет рассылать терминалам в ответ на сообщение трафика представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – структура служебного сообщения от ТД.

 

Оговоримся, что сообщения на L3 уровень ТД получает от программного обеспечения сервера обработки информации.

Поле DATA данного сообщения, сформированное на L3 уровне состоит из 8 бит и содержит:

-флаг-4 бита-, в котором ТД сообщает терминалу, совпала ли контрольная сумма или нет, то есть достоверно ли ТД приняла сообщение от Т. Это поле необходимо для того, чтобы Т смог рассчитать количество передаваемых сообщений трафика в зоне действия ТД (1111 – принято верно, в противном случая – произошла коллизия);

-поле «Режим работы» - 4 бит – сообщает терминалу информацию о том, какой режим работы необходимо активировать. Принимая:

1111 – терминал продолжает работать в обычном режиме передачи сообщений трафика.

1110– показатели здоровья подходят к критическому уровню. При этом на экране периодически высвечивается: «Показатели здоровья ухудшаются».

1100 – показатели здоровья приближаются к критическому уровню, но тренер участника принял решения продолжать соревнования. На экране появляется: «Показатели близки к критическим. Продолжать соревнование».

1000 – показатели здоровья на критическом уровне, тренер принял решение завершить соревнования. Терминал издаёт звонкий сигнал, оповещая участника соревнований о том, что необходимо их закончить. Экран моргает красным светом.

0000  – во время соревнований произошло ЧП и принято решение об их остановке. На экране высвечивается сообщение ЧП, издаётся громкий сигнал оповещения.


Заметим важную необходимость!!! Поле CRC-8 должно в структурах сообщения BCCH и SDCCH располагаться в одинаковых местах, так как приём сообщений Т начинает с расчёта CRC.


Блок схема алгоритма приёма и передачи сообщения представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – блок схема алгоритма приёма/передачи сообщения

 

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

         Вид модуляции, диапазон частот и скорость передачи определим самостоятельно.

         Полосу частот выберем наиболее распространённую для современных устройств со свободной лицензией на канал – 2,4 ГГц.

Исходные данные:

         Кадр повторяется  400 раз за секунду.

20 – длина одного временного интервала в битах.

(54+(74+26)*10)*2=2 108 бит необходимо, чтобы содержал 1 кадр.

54 бита – BCCH

1000 битов TCH + SDCCH

120 – общее число временных интервалов

100 временных интервалов на трафик и служебные поля.

10 временных интервалов на BCCH.

 

C=20*110 = 2 200 бит=2,2  кбит – информационная ёмкость кадра

t=1/400/2 200=1,36 мкс – время передачи одного бита

t=1/400= 2,5 мс – время передачи одного кадра

R=1/1,36 мкс=0,88 Мбит/с скорость передачи на L2 уровне

 

Пропускная способность канала трафика рассчитывается из соотношения доли трафика в информационной емкости кадра:

RTCH=R*((100)/110)=0,8 Мбит/с - общая

RTCH=R*((70)/110)=0,56 Мбит/с – на передачу

RTCH=R*((30)/110)=0,24 Мбит/с – на приём

 

Пропускная способность широковещательного канала управления:

RBCCH=R*(4/120)=80 кбит/с

 

         В наилучшем случае если коллизии отсутствуют, за 1 кадр смогут передать свои данные 10 терминалов (это 10% от максимального числа пользователей, таким образом, за 10 кадров должны передать данные все терминалы, это 2108*2=4 216 бит). В реальной системе коллизии неизбежны. Метод слотированной Aloha предполагает использования пропускной способности канала связи лишь на 36,79%. Тогда эффективная скорость передачи рассчитаем как:

0,3679 * 0,88 Мбит/с= 323,75 кбит/с

Исходя и этих данных, можем рассчитать максимально количество времени, которое понадобиться нашей радиосети, чтобы обслужить максимальное число абонентов:

4216 бит/323750 бит/с = 13 мс

Пропускная способность L2 уровня = 0,88 Мбит/с. С учётом помехоустойчивого кодирования и синхронизации добавим 30% к рассчитанной пропускной способности, откуда получим 1,144 Мбит/с – пропускная способность физического уровня. Более подробные расчёты для физического уровня будут представлены в последующих сообщениях.

 

 

Список используемой литературы:

1.     http://omoled.ru/publications/view/994 Радиосеть сбора данных. Часть 1.

2.     http://omoled.ru/publications/view/836  Компактная сеть радиодоступа -ч.2-канальный уровень

3.     http://omoled.ru/publications/view/849 Радиосеть сбора данных (ч. 2) - канальный уровень

4.     http://omoled.ru/publications/view/845 "Радиосеть передачи данных" ч.2 (канальный уровень)

5.     https://ru.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet

6.     http://omoled.ru/publications/view/820 Локальная радиосеть (канальный уровень).