Разработка системы космической связи военного назначения с коммутируемым спутниковым моноканалом
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?едачи информации является актуальной задачей.
При применении метода коммутации пакетов для передачи речевой информации коэффициент активности равен 0,44, т. к. речевые пакеты переносят только активные фрагменты речи, а длительность пауз (интервалов молчания) восстанавливается на приемной стороне за счет использования временной отметки в заголовке пакета.
1.2 Анализ известных протоколов множественного доступа в сетях спутниковой связи
Рассмотрим детерминированные методы доступа на примере методов Переклички и Доступа с передачей полномочий. При опросе путем переклички изображенном на рисунке 1.1, как следует из названия, станции находятся в поочередной связи друг с другом, они опрашиваются последовательно одна за другой центральной системой на наличие у них сообщений для передачи. Станция, получившая разрешение, осуществляет передачу по линии связи, заключая эту передачу уведомлением центрального управляющего устройства о том, что передача закончена. Тогда управляющее устройство посылает опрос следующей станции по своему списку, повторяя тот же самый процесс. Станция, не имеющая сообщений для передачи, передает соответствующий ответ центральному управляющему устройству и ретранслирует пакеты, не предназначенные для нее без их открытия. После того, как все станции получат разрешения на передачу, цикл завершится, а затем начинается новый цикл. В течение цикла некоторые станции могут опрашиваться более одного раза, кроме того опрос может быть сделан адаптивным с учетом колебаний нагрузки или соображений приоритетов.
Рисунок 1.1 - Опрос путем переклички
Рассмотрим метод Доступа с передачей полномочий. В данной системе используется иерархическая схема, изображенной на рисунке 1.2, построения сети, при этом головной станцией становится станция, получившая полномочия, то есть право использовать моноканал, направляет через передающую среду разрешенное ей число пакетов информации, а затем передает полномочия другой системе в соответствии с заложенным алгоритмом. В такой системе легко обеспечиваются приоритеты в передаче информации, упрощается конструкция процессоров доступа. Недостатком метода является возможность потери полномочий одной из абонентских систем либо раздвоение полномочий в результате их ошибочного получения сразу несколькими абонентскими станциями, что ведет "столкновению" пакетов в моноканале (или иначе "конфликту"). Чтобы этого не произошло, принимаются специальные меры: двухсторонняя передача полномочий, использование предопределения ошибки, введение дополнительных станций, наделенных функцией инициализации и восстановления.
Рисунок 1.2 - Иерархическая схема
Также применяются случайные методы доступа, к ним относятся: Метод бесконтрольного доступа, Бесконтрольный доступ с тактированием времени (S-Aloha - Aloha с сегментированием), Доступ с обнаружение передачи (CSMA/МДКН - множественный доступ с контролем несущей), Доступ с контролем столкновений, Доступ с обнаружением передачи и контролем столкновений и Доступ с тактированием времени и резервированием временных окон (R-Aloha). Метод P-Aloha был реализован через спутник INTELSAT-IV для связи множества земных станций, расположенных на гавайских островах, с континентальной частью США. Временные диаграммы, поясняющие принцип этого метода, приводятся на рисунке 1.3.
В любой момент времени - по готовности, когда станция сети, имеет готовый пакет информации, ей разрешено осуществлять передачу этого кадра в моноканал. Поскольку работа станций в сети не синхронизирована, то возможно "столкновение" пакетов в моноканале (или иначе "конфликт"). Наложение сигналов двух станций приводит к их взаимному искажению - в точках приема одновременно присутствуют "неразборчивая" смесь двух сигналов. Потерянное время передачи при конфликте может достигать длительности двух пакетов.
Рисунок. 1.3 - Бесконтрольный доступ
В КСС конфликт происходит на входе приемной части ретранслятора и искаженный сигнал ретранслируется в нисходящей радиолинии. При этом земная станция, передавшая пакет, благодаря широковещательным свойствам антенны ретранслятора принимает собственный сигнал, т.е. имеет место пассивное квитирование в виде эхо-сигнала. Если кадр принят без ошибок, то он считается успешно переданным. В противном случае искаженный кадр передается повторно со случайным временным сдвигом. Случайная задержка повторной передачи необходима для выхода станции из состояния конфликта. Так, если бы повторная передача проконфликтовавших кадров осуществлялась сразу после их приема, то столкновение кадров этих же земных станций повторилось с вероятностью равной 1.
Искажение кадров в ПРС возможно также из-за действия помех. В космических ПРС существует возможность идентификации причины искажения (в результате конфликта или действия помех). Дублирование кадров исключается за счет использования их циклической нумерации.
Метод P-Aloha прост, но малоэффективен. Так, частота возникновения конфликтов при сохранении общей поступающей нагрузки увеличивается с ростом числа обслуживаемых станций и общим объемом передаваемой информации. Для большого числа станций (N>10) суммарный поток кадров с достаточной для практики точностью может считаться простейшим. При этом допущении коэффициент использования моноканала для P-Aloha: