System Gyfathrebu Aml-bwynt
Ym myd telathrebu a rhwydweithiau cyfrifiadurol, mae'r angen i gysylltu dyfeisiau lluosog ar yr un pryd yn cynyddu. Er bod cyfathrebu arfer bod yn bwynt-i-bwynt (un anfonwr i un derbynnydd), mae llawer o senarios bellach yn gofyn am un llwybr cyfathrebu y gellir ei rannu gan ddyfeisiau lluosog. Dyma lle mae cysyniad system gyfathrebu aml-bwynt yn dod yn bwysig. Mae'r system hon yn caniatáu i nodau lluosog—boed yn gyfrifiaduron, synwyryddion, dyfeisiau Rhyngrwyd Pethau, neu derfynellau cyfathrebu—rannu'r un cyfrwng trosglwyddo, gan ganiatáu cyfathrebu mwy effeithlon, cost-effeithiol a hyblyg ar raddfa fawr.
Deall Systemau Cyfathrebu Aml-bwynt
Mae system gyfathrebu aml-bwynt yn fath o gyfathrebu data lle mae mwy na dau ddyfais wedi'u cysylltu ac yn cyfathrebu gan ddefnyddio'r un cyfrwng trosglwyddo. Gall y cyfrwng trosglwyddo hwn fod yn wifro (e.e., cyd-echelinol, pâr dirdro, neu ffibr optig) neu'n ddi-wifr (Wi-Fi, radio, cellog). Yn wahanol i bwynt-i-bwynt, sy'n darparu llwybr pwrpasol rhwng dau ddyfais, mae aml-bwynt yn defnyddio un llwybr a rennir ar gyfer dyfeisiau lluosog.
Gan fod y cyfryngau'n cael eu rhannu, mae angen mecanwaith rheoli ar systemau aml-bwynt i atal gwrthdrawiadau data, ac mae rheolau ynghylch pwy all anfon, pryd i anfon, a sut mae'r data'n cael ei dderbyn gan y ddyfais gyrchfan.
Prif Nodweddion
Mae sawl nodwedd bwysig sy'n gwahaniaethu systemau aml-bwynt oddi wrth fodelau cyfathrebu eraill:
1. Cyfryngau a rennir
Mae llawer o ddyfeisiau'n rhannu'r un sianel, felly gellir cynyddu effeithlonrwydd os yw rhai dyfeisiau'n aml yn "dawel" ac yn trosglwyddo'n achlysurol yn unig.
2. Angen protocol rheoli mynediad
Gan fod y llwybr yn cael ei rannu, rhaid bod rheolaethau ar waith i atal trosglwyddiadau rhag ymyrryd â'i gilydd. Mae enghreifftiau'n cynnwys pasio tocynnau, CSMA/CD, CSMA/CA, TDMA, pleidleisio, ac eraill.
3. Graddadwyedd
Mae aml-bwynt yn addas ar gyfer cynyddu nifer y dyfeisiau heb orfod ychwanegu llinellau ffisegol bob tro ychwanegir dyfais newydd, er bod cyfyngiadau ar y graddadwyedd hwn gan y bydd y cyfryngau'n dod yn fwy tagfeydd.
4. Effeithlonrwydd cost
O ran gosod a deunyddiau cebl/dyfais, mae aml-bwynt yn aml yn rhatach na chreu cysylltiad pwynt-i-bwynt ar gyfer pob pâr o ddyfeisiau.
Sut Mae'n Gweithio yn Gyffredinol
Mewn aml-bwynt, mae pob dyfais wedi'i chysylltu ag un cyfrwng. Pan fydd un ddyfais yn anfon data, mae'r signal yn cael ei "ledu" ar draws y cyfrwng a gall dyfeisiau eraill ei "weld". Er mwyn sicrhau bod y data yn cyrraedd ei gyrchfan gywir, fel arfer caiff gyfeiriad ei aseinio iddo. Mae dyfeisiau â chyfeiriadau cyfatebol yn derbyn ac yn prosesu'r data, tra bod dyfeisiau eraill yn ei anwybyddu.
Fodd bynnag, y prif broblem yw amser mynediad cyfryngau. Os yw dau ddyfais yn trosglwyddo ar yr un pryd, gall signalau wrthdaro. I fynd i'r afael â hyn, mae systemau aml-bwynt yn defnyddio dulliau rheoli mynediad cyfryngau (MAC).
Dulliau Rheoli Mynediad ar Aml-bwynt
Dyma rai o'r dulliau mwyaf cyffredin:
1. CSMA/CD (Mynediad Lluosog Synhwyro Cludwr gyda Chanfod Gwrthdrawiadau)
Roedd y dull hwn yn boblogaidd mewn Ethernet hŷn yn seiliedig ar geblau neu ganolfannau cyd-echelinol. Yn gyntaf, mae'r ddyfais yn "gwrando" ar y cyfryngau. Os yw'n rhydd, mae'n trosglwyddo. Os bydd gwrthdrawiad yn digwydd, mae'r ddyfais yn canfod y gwrthdrawiad ac yn aros am gyfnod ar hap cyn ceisio eto. Anaml y defnyddir CSMA/CD mewn Ethernet modern oherwydd bod rhwydweithiau wedi'u newid yn lleihau gwrthdrawiadau.
2. CSMA/CA (Osgoi Gwrthdrawiadau)
Wedi'i ddefnyddio mewn Wi-Fi. Gan fod canfod gwrthdrawiadau ar gyfrwng diwifr yn anodd, mae Wi-Fi yn atal gwrthdrawiadau gan ddefnyddio mecanweithiau fel bylchau rhwng fframiau ac amser cefnu. Mae hyn yn addas ar gyfer cyfathrebu aml-bwynt diwifr lle mae llawer o ddyfeisiau'n cystadlu am fynediad i'r rhyngwyneb awyr.
3. Pasio Tocynnau
Yn y dull hwn, mae "token" yn cael ei basio rhwng dyfeisiau. Dim ond y ddyfais sy'n dal y tocyn sy'n cael trosglwyddo. Mae'r dull hwn yn caniatáu mynediad mwy rheoledig ac yn lleihau gwrthdrawiadau, ond rhaid rheoli tocynnau'n iawn i atal colled neu ddamweiniau.
4. Pleidleisio (Canolog)
Mae un rheolydd (meistr) sy'n pleidleisio pob dyfais yn unigol i weld a yw am drosglwyddo. Mae'r dull hwn yn syml ac yn addas ar gyfer rhai rhwydweithiau diwydiannol, ond gall fod yn llai effeithlon os yw nifer y dyfeisiau'n fawr oherwydd y costau pleidleisio.
5. TDMA (Mynediad Lluosog Rhannu Amser)
Mae cyfryngau wedi'u rhannu'n slotiau amser. Mae slot amser penodol yn cael ei ddyrannu i bob dyfais i drosglwyddo. Mae TDMA yn gyffredin mewn systemau radio cellog a digidol. Ei fantais yw rhagweladwyedd; yr anfantais yw y gellir gwastraffu slot os nad oes gan ddyfais ddata.
Topolegau a Ddefnyddir yn Gyffredin
Yn aml, mae systemau aml-bwynt yn ymddangos mewn sawl topoleg rhwydwaith:
1. Bws
Mae pob dyfais yn cysylltu ag un prif gebl. Dyma enghraifft glasurol o rwydweithio aml-bwynt. Yr anfantais: os bydd y prif gebl yn methu, mae'r rhwydwaith cyfan yn cael ei amharu.
2. Seren (gyda chanolbwynt neu bwynt mynediad)
Yn gorfforol, mae'n seren, ond yn rhesymegol, gall fod yn aml-bwynt oherwydd bod pob dyfais yn rhannu dyfais ganolog. Mewn Wi-Fi, mae pwynt mynediad yn gwasanaethu nifer o gleientiaid ar un sianel radio.
3. Aml-bwynt diwifr
Mae un trosglwyddydd neu orsaf sylfaen yn gwasanaethu nifer o ddyfeisiau. Enghreifftiau: rhwydweithiau cellog, Wi-Fi, radio trunking, neu rwydweithiau IoT sy'n seiliedig ar LoRaWAN.
Enghreifftiau o Gymwysiadau yn y Byd Go Iawn
Mae gan systemau cyfathrebu aml-bwynt ystod eang o ddefnyddiau, gan gynnwys:
– Rhwydwaith Wi-Fi cartref/swyddfa: mae un pwynt mynediad yn gwasanaethu gliniaduron, ffonau symudol, argraffyddion, setiau teledu clyfar, a dyfeisiau IoT.
– Rhwydwaith cellog: mae un BTS yn gwasanaethu llawer o ddefnyddwyr mewn un gell, gyda rheolaeth sianel ac amser/amledd.
– Systemau a synwyryddion Rhyngrwyd Pethau: mae llawer o synwyryddion yn anfon data i'r porth gan ddefnyddio protocol penodol.
– Rhwydweithiau diwydiannol (SCADA/PLC): mae llawer o ddyfeisiau maes yn cyfathrebu â'r rheolydd trwy fws cyfathrebu.
– Cynhadledd aml-bwynt: cyfathrebu sain/fideo aml-barti, fel arfer gan ddefnyddio gweinydd neu MCU (Uned Rheoli Aml-bwynt) i reoli llif y cyfryngau.
Manteision Systemau Cyfathrebu Aml-bwynt
1. Seilwaith mwy economaidd
Gellir defnyddio un cyfrwng gan nifer o ddyfeisiau, gan leihau'r angen am geblau a phorthladdoedd.
2. Hyblyg ar gyfer ychwanegu nodau
Mae ychwanegu dyfais newydd yn aml yn haws nag ychwanegu cysylltiad pwynt-i-bwynt.
3. Addas ar gyfer data ysbeidiol
Er enghraifft, synhwyrydd sydd ond yn anfon ychydig o beitiau o bryd i'w gilydd. Mae cyfryngau a rennir yn dod yn effeithlon.
4. Yn cefnogi modelau darlledu ac aml-ddarlledu
Gellir anfon gwybodaeth i nifer o ddyfeisiau ar yr un pryd (e.e. cyhoeddiadau, diweddariadau, neu gydamseru).
Diffygion a Heriau
1. Potensial ar gyfer gwrthdrawiad a thagfeydd
Po fwyaf gweithredol yw'r dyfeisiau, yr uchaf yw'r risg o wrthdrawiadau neu giwiau.
2. Diogelwch a phreifatrwydd
Oherwydd cyfryngau a rennir, mae data yn haws i'w "weld" os nad oes amgryptio a dilysu da.
3. Cyfyngiadau lled band
Mae'r lled band cyfan yn cael ei rannu. Os yw un defnyddiwr yn defnyddio gormod, gall defnyddwyr eraill gael eu heffeithio.
4. Dibyniaeth ar reolau mynediad
Mae perfformiad aml-bwynt yn cael ei bennu i raddau helaeth gan y protocol MAC a chyfluniad y rhwydwaith.
5. Mae datrys problemau yn fwy cymhleth
Gall tarfu ar gyfryngau a rennir effeithio ar sawl dyfais ar unwaith.
Cymhariaeth â Phwynt-i-Bwynt
Pwynt-i-bwynt, mae sianel unigryw yn cysylltu dau ddyfais. Y fantais yw mwy o sefydlogrwydd a chapasiti gwarantedig ar gyfer y pâr. Fodd bynnag, mae costau'n cynyddu gyda nifer fawr o ddyfeisiau, gan fod angen cysylltiadau lluosog. Mae aml-bwynt yn groes i hynny: mae'n rhad ac yn hyblyg ar gyfer llawer o nodau, ond mae angen rheoli mynediad a rhannu capasiti.
Yn syml, mae pwynt-i-bwynt yn addas ar gyfer cyfathrebu dwys rhwng dau bwynt (e.e., asgwrn cefn rhyng-swyddfeydd), tra bod aml-bwynt yn addas ar gyfer amgylcheddau gyda llawer o ddyfeisiau a phatrymau traffig amrywiol (e.e., rhwydwaith swyddfa, Wi-Fi cyhoeddus, neu system synhwyrydd).
Cau
Mae systemau cyfathrebu aml-bwynt yn sylfaen hanfodol ar gyfer rhwydweithiau modern, o Wi-Fi a chellog i IoT a systemau diwydiannol. Drwy fanteisio ar gyfrwng a rennir, mae aml-bwynt yn cynnig effeithlonrwydd cost a rhwyddineb ehangu, ond mae angen protocolau rheoli mynediad dibynadwy i sicrhau cyfathrebu trefnus, diogel a pherfformiad uchel. Mae deall cysyniadau aml-bwynt yn hanfodol nid yn unig i beirianwyr rhwydwaith ond hefyd i unrhyw un sydd eisiau dylunio systemau cyfathrebu sy'n gallu gwasanaethu nifer o ddyfeisiau'n effeithiol yn oes gysylltedd enfawr heddiw.
Os dymunwch, gallaf ychwanegu diagramau topoleg enghreifftiol, astudiaethau achos (e.e., Wi-Fi campws neu rwydweithiau synhwyrydd), neu ehangu'r drafodaeth i brotocolau penodol fel Ethernet, LoRaWAN, neu bensaernïaeth fideo-gynadledda aml-bwynt.
