Основные принципы организации пакетной связи, структура ее кадра, состав и назначение используемой аппаратуры, ее функциональные особенности. Управление в режимах пакетной связи. Этапы разработки программы, ее листинг, применяемые языки программирования.
Краткое сожержание материала:

Введение

На МКС регулярно проводятся различные эксперименты, результаты которых во многих случаях хранятся в виде файлов и в заданные сроки должны быть отправлены на Землю. В последнее время, наряду со штатной аппаратурой, для этого используют и радио любительскую пакетную радиосвязь в S-диапазоне. Связь устанавливается либо непосредственно между двумя станциями, либо через цепочку пакетных ретрансляторов (диджипитеров), обеспечивающих с некоторой потерей в скорости передачу данных.

Целью спецчасти диплома являлось создание программного обеспечения для планирования радиолюбителями сеансов пакетной связи с учетом зон видимости наземных радиолюбительских станций с МКС.

В технологической части проводится обоснование выбора языка программирования и показан технологический процесс составления и отладки программы.

В третьей части («Безопасность жизнедеятельности») проводилась аттестация рабочего места по производственным факторам, и разработка комплекса мер по обеспечению электробезопастности на рабочем месте.

В экономической части диплома производилась оценка экономического эффекта от внедрения ПМО и трудоёмкость его разработки.

1. Общая часть

1.1 Основные принципы организации пакетной связи

Пакетная связь - это информационный обмен между компьютерными устройствами, осуществляемый по радиоканалу по правилам. определяемым специальным протоколом связи. Для реализации такого обмена между компьютером и радиостанцией устанавливается специальное устройство, называемое контроллером терминального узла (Terminal Node Controller, сокращенно - TNC).

На передающей стороне последовательность битов информации, поступающая от ПК, компонуется в контроллере в пакеты определенной длины (кадры). Контроллер в каждый сформированный пакет по строго определенным позициям добавляет банты служебной информации, определяющие назначение и содержание пакета. Затем байты информации сформированного пакета в виде битовых импульсов постоянного напряжения поступают на модулирующий вход специального устройства (модема), который заполняет эти импульсы сигналами низких частот, соответствующих значениям 0 или 1 (нижняя и верхняя тональные частоты), и последовательно выдает их на микрофонный вход передатчика радиостанции для передачи в эфир.

На приемной стороне выходные сигналы приемника поступают на демодулирующий вход модема, который на своих фильтрах выделяет пачки требуемых тональных частот, формирует из них битовые сигналы постоянного напряжения и направляет на входной буфер контроллера. Контроллер по ним формирует входной пакет и считывает байты служебной информации, по которым определяет назначение и содержание пакета, а также порядок его дальнейшего использования (передача и свой ПК. ретрансляция и т.п.).

Пакетная связь устанавливается либо непосредственно между двумя станциями, либо через цепочку пакетных ретрансляторов (диджипитеров). Существующая сеть, наземных пакетных станций и их программное обеспечение позволяют организовывать автоматическую передачу сообщений по сети любому ее абоненту. Для успешной работы в этом режиме все станции сети должны придерживаться общих стандартов, которые определяются принятыми протоколами связи и организацией сеансов связи.

1.2 Структура кадра пакетной связи

В настоящее время для работы радиолюбительских станций в пакетном режиме используется протокол АХ. 25. который определяет правила проектирования и эксплуатации любительских радиостанций пакетной связи и обеспечивает совместимость между станциями на канальном уровне. Пакетам передача по каналу связи осуществляется небольшими порциями данных, называемыми кадрами. Протоколом АХ.25 определены служебные и информационные кадры. Первые формируются при выдаче в контроллер команд управления каналом передачи данных (например. при соединении и рассоединении), вторые - при передаче информационных массивов.

Рис. №1. Структура кадра пакетной связи

Любой формируемый кадр условно состоит из нескольких полей, которые занимают строю определенные позиции в кадре. По протоколу радиолюбительской связи АХ, 25 в кадре определены следующие поля-

- два поля флага. Это первый и последний байты каждою кадра, содержащие уникальную последовательность нулей и единиц, которая не может появляться нигде внутри кадра. (О1111110). Эти поля вводятся контроллером при передаче и позволяют идентифицировать, начало и конец кадра на принимающей стороне. Только после регистрации поля флага починается прием и обработка кадра.

- поле адреса. Служит для записи позывных передающей станции, цепочки используемых, ретрансляторов (до 8 ми) и станции назначения пакета и может составлять от 14 до 70 байт. Каждый позывной может включать до семи байтов (6-имя и 1-цифровой идентификатор от 1 до 15). Конец поля адреса обозначается кодом 1 в последнем бите последнего позывного. После соединения двух станций сформированное поле адреса запоминается в памяти контроллера и автоматически вводится во нее кадры обмена, при рассоединении - удаляется из памяти.

- поле управления. Служит для записи кодов, определяющих тип посылаемого кадра (служебный или информационный), а также используется для обмена командами, запросами и ответами с целью осуществления процедур управления каналом передачи данных. Поле управления для служебных кадров может содержать:

- команду на соединение пли рассоединение:

- сообщение о состоянии станции (занята, свободна):

- подтверждение приема и исполнения принятой команды;

- запрос на повторную передачу неверно принятого кадра.

Поле управления информационного кадра содержит коды, нумерующие последовательность передаваемых кадров. Длина поля правления составляет один байт, последний бит которого служит для обозначения типа посылаемого кадра.

- информационное поле (только для информационных кадров). Содержит передаваемый информационный массив. Длина информационного поля ограничена величиной 256 байт:

- поле контрольной суммы (2 байта). Содержит вычисленную по определенным правилам контрольную сумму битов передаваемого кадра (исключая поля флага). На приемной стороне также производится вычисление контрольной суммы принятого кадра и при ее совпадении с переданной формируется признак правильности приема. При необходимости, передающей стороне посылается служебный кадр с подтверждением правильности приема (или с запросом на повторную передачу кадра при несовпадении контрольной суммы).

Любой принятый кадр:

- не ограниченный флагами;

- имеющий нецелое число байтов;

- состоящий менее чем из 17 байтов (минимальная длина кадра без полей

флага) считается недействительным и на приемной станции не обрабатывается. На передающую станцию никаких сообщений не выдается.

При получении команды на посылку кадра контроллер:

- формирует поле адреса кадра, определяемое параметром команды или уже хранящееся в его памяти;

- по типу реализуемой команды формирует код поля управления кадра;

- считывает, при необходимости, блок информационного массива;

- вычисляет контрольную сумму кадра

и сформированный кадр последовательно, бит за битом, посылается через модем на передатчик пакетной станции. Непосредственно перед посылкой и сразу после ее завершения на передатчик посылается последовательность битов флага.

После посылки кадра контроллер ожидает от станции назначения подтверждения о его приеме. Если в течение заданного времени подтверждение не поступило, посылка кадра повторяет. Предельное число последовательных повторных посылок определяется специальной установкой в контроллере и при его достижении связь с этой станцией прекращается.

При приеме (после успешного выделения полей флага) кадр считывается в приемный буфер контроллера, который:

- определяет его действительность;

- вычисляет контрольную сумму кадра и сравнивает ее с принятой;

- определяет наличие собственного позывного в поле адреса принятого кадра. При его наличии выполняет обработку поля управления принятого кадра (если он адресован его позывному) или его ретрансляцию (если его позывной записан как ретранслятор и есть совпадение контрольных сумм), при отсутствии - никакие действия по принятому кадру не выполняются;

- после обработки поля управления выполняются процедуры, предусмотренные его содержанием. При несовпадении контрольной суммы на передающую станцию посылается запрос на повторную передачу кадра (в режиме ретрансляции такой кадр игнорируется).

Протокол АХ.25 одинаково хорошо работает как в полудуплексном, так и в дуплексном режимах. Он обеспечивает надежную связь как двух отдельных любительских пакетных станций, так и отдельной станции с многопортовым диспетчером. Протокол позволяет устанавливать более одного соединения на устройство, если оно р...