Көп чекиттүү байланыш системасы
Телекоммуникация жана компьютердик тармактар дүйнөсүндө бир эле учурда бир нече түзмөктөрдү туташтыруу зарылдыгы өсүп жатат. Байланыш мурда чекиттен чекитке (бир жөнөтүүчүдөн бир алуучуга) болгон болсо, азыр көптөгөн сценарийлер бир нече түзмөктөр тарабынан бөлүшүлө турган бирдиктүү байланыш жолун талап кылат. Дал ушул жерде көп чекиттүү байланыш системасы концепциясы маанилүү болуп калат. Бул система бир нече түйүндөрдүн — компьютерлер, сенсорлор, IoT түзмөктөрү же байланыш терминалдары болсун — бир эле берүү чөйрөсүн бөлүшүүсүнө мүмкүндүк берет, бул кеңири масштабда натыйжалуураак, үнөмдүү жана ийкемдүү байланышты камсыз кылат.
Көп чекиттүү байланыш системаларын түшүнүү
Көп чекиттүү байланыш системасы – бул экиден ашык түзмөк туташып, бир эле берүү каражатын колдонуп байланышкан маалымат байланышынын бир түрү. Бул берүү каражаты зымдуу (мисалы, коаксиалдык, буралган жуп же була-оптикалык) же зымсыз (Wi-Fi, радио, уюлдук) болушу мүмкүн. Эки түзмөктүн ортосунда өзүнчө жолду камсыз кылган чекиттен чекитке айырмаланып, көп чекиттүү байланыш бир нече түзмөктөр үчүн бир жалпы жолду колдонот.
Медиа бөлүшүлгөндүктөн, көп чекиттүү системалар маалыматтардын кагылышуусунун алдын алуу үчүн башкаруу механизмин талап кылат жана ким жөнөтө ала тургандыгы, качан жөнөтүү керектиги жана дайындарды көздөгөн түзмөк кантип кабыл алаары жөнүндө эрежелер бар.
Негизги мүнөздөмөлөрү
Көп чекиттүү системаларды башка байланыш моделдеринен айырмалап турган бир нече маанилүү мүнөздөмөлөр бар:
1. Жалпы медиа
Көптөгөн түзмөктөр бир эле каналды бөлүшөт, андыктан кээ бир түзмөктөр көп учурда "үнсүз" болуп, кээде гана маалымат берсе, натыйжалуулукту жогорулатууга болот.
2. Кирүүнү көзөмөлдөө протоколу керек
Жол бөлүшүлгөндүктөн, берүүлөрдүн бири-бирине тоскоолдук кылышына жол бербөө үчүн башкаруу элементтери болушу керек. Мисалдарга токендерди өткөрүү, CSMA/CD, CSMA/CA, TDMA, сурамжылоо жана башкалар кирет.
3. Масштабдоо мүмкүнчүлүгү
Multipoint жаңы түзмөк кошулган сайын физикалык линияларды кошпостон түзмөктөрдүн санын көбөйтүү үчүн ылайыктуу, бирок бул масштабдоонун чектөөлөрү бар, анткени медиа көбүрөөк тыгын болуп калат.
4. Чыгымдардын натыйжалуулугу
Орнотуу жана кабель/түзмөк материалдары жагынан алганда, көп чекиттүү туташуу ар бир түзмөк түгөйү үчүн чекиттен чекитке туташууну түзүүгө караганда арзаныраак болот.
Жалпысынан алганда, ал кандайча иштейт
Көп чекиттүү байланышта бардык түзмөктөр бир гана чөйрөгө туташтырылган. Бир түзмөк маалымат жөнөткөндө, сигнал чөйрө аркылуу "таратылат" жана башка түзмөктөр тарабынан "көрүнө" алат. Маалыматтын туура көздөгөн жерине жетүүсүн камсыз кылуу үчүн, ага адатта дарек дайындалат. Дал келген даректери бар түзмөктөр маалыматтарды кабыл алышат жана иштетишет, ал эми башка түзмөктөр аны этибарга алышпайт.
Бирок, негизги маселе медиага жетүү убактысында. Эгерде эки түзмөк бир эле учурда жөнөтсө, сигналдар кагылышып кетиши мүмкүн. Бул маселени чечүү үчүн көп чекиттүү системалар медиага жетүү мүмкүнчүлүгүн башкаруу (MAC) ыкмаларын колдонушат.
Көп чекиттүү түзмөктөрдө кирүүнү башкаруу ыкмалары
Бул жерде эң кеңири таралган ыкмалардын айрымдары келтирилген:
1. CSMA/CD (Кагылышууну аныктоо менен Carrier Sense көп функциялуу мүмкүндүк алуу)
Бул ыкма коаксиалдык кабелдерге же хабдарга негизделген эски Ethernetте популярдуу болгон. Түзмөк алгач медианы "угат". Эгер ал акысыз болсо, ал жөнөтөт. Эгерде кагылышуу болсо, түзмөк кагылышууну аныктап, кайра аракет кылуудан мурун кокустук убакытты күтөт. CSMA/CD заманбап Ethernetте сейрек колдонулат, анткени коммутацияланган тармактар кагылышууларды азайтат.
2. CSMA/CA (Кагылышуудан качуу)
Wi-Fi'да колдонулат. Зымсыз чөйрөдө кагылышууну аныктоо кыйын болгондуктан, Wi-Fi кадр аралык аралык жана артка кайтуу убактысы сыяктуу механизмдерди колдонуп кагылышуулардын алдын алат. Бул көптөгөн түзмөктөр аба интерфейсине жетүү үчүн атаандашкан зымсыз көп чекиттүү байланыш үчүн ылайыктуу.
3. Токенди өткөрүү
Бул ыкмада түзмөктөрдүн ортосунда "токен" өткөрүлүп берилет. Токенди кармап турган түзмөк гана маалымат жөнөтө алат. Бул ыкма көбүрөөк жөнгө салынган кирүүгө мүмкүндүк берет жана кагылышууларды минималдаштырат, бирок жоголуунун же кыйроонун алдын алуу үчүн токендерди туура башкаруу керек.
4. Добуш берүү (борборлоштурулган)
Ар бир түзмөктүн маалымат жөнөткүсү келеби же жокпу, аны өз-өзүнчө сурамжылоо жүргүзгөн бир гана контроллер (негизги) бар. Бул ыкма жөнөкөй жана айрым өнөр жай тармактары үчүн ылайыктуу, бирок сурамжылоо чыгымдарынан улам түзмөктөрдүн саны көп болсо, ал анча натыйжалуу эмес болушу мүмкүн.
5. TDMA (Убакыт бөлүү менен көп функциялуу мүмкүндүк алуу)
Медиа убакыт аралыктарына бөлүнөт. Ар бир түзмөккө берүү үчүн белгилүү бир убакыт аралыгы бөлүнгөн. TDMA уюлдук жана санариптик радио системаларында кеңири таралган. Анын артыкчылыгы - алдын ала айтууга мүмкүндүгү; кемчилиги - түзмөктө маалымат жок болсо, уяча текке кетиши мүмкүн.
Көп колдонулган топологиялар
Көп чекиттүү системалар көбүнчө бир нече тармактык топологияларда пайда болот:
1. Автобус
Бардык түзмөктөр бир негизги кабельге туташат. Бул көп чекиттүү тармактын классикалык мисалы. Кемчилиги: эгерде негизги кабель иштебей калса, бүтүндөй тармактын иши үзгүлтүккө учурайт.
2. Жылдызча (хаб же кирүү чекити менен)
Физикалык жактан алганда, ал жылдыз, бирок логикалык жактан алганда, ал көп чекиттүү болушу мүмкүн, анткени бардык түзмөктөр бир борбордук түзмөктү бөлүшөт. Wi-Fi'да кирүү чекити бир радиоканалда бир нече кардарларды тейлейт.
3. Зымсыз көп чекиттүү байланыш
Бир өткөргүч же базалык станция бир нече түзмөктөргө кызмат кылат. Мисалдар: уюлдук тармактар, Wi-Fi, транкингдик радио же LoRaWAN негизиндеги IoT тармактары.
Чыныгы дүйнөдөгү колдонмо мисалдары
Көп чекиттүү байланыш системалары кеңири колдонулушка ээ, анын ичинде:
– Үй/кеңсе Wi-Fi тармагы: бир кирүү чекити ноутбуктарды, уюлдук телефондорду, принтерлерди, акылдуу телевизорлорду жана IoT түзмөктөрүн тейлейт.
– Уюлдук тармак: бир BTS каналды жана убакытты/жыштыкты башкаруу менен бир уячада көптөгөн колдонуучуларга кызмат көрсөтөт.
– IoT системалары жана сенсорлору: көптөгөн сенсорлор шлюзга белгилүү бир протоколду колдонуп маалыматтарды жөнөтүшөт.
– Өнөр жай тармактары (SCADA/PLC): көптөгөн талаа түзмөктөрү контроллер менен байланыш шинасы аркылуу байланышат.
– Көп чекиттүү конференция: көп тараптуу аудио/видео байланыш, адатта медиа агымын башкаруу үчүн серверди же MCU (Көп чекиттүү башкаруу блогу) колдонулат.
Көп чекиттүү байланыш системаларынын артыкчылыктары
1. Экономикалык жактан үнөмдүү инфраструктура
Бир маалымат каражатын бир нече түзмөктөр колдоно алат, бул кабелдерге жана портторго болгон муктаждыкты азайтат.
2. Түйүндөрдү кошуу үчүн ийкемдүү
Жаңы түзмөктү кошуу көп учурда чекиттен чекитке туташууну кошууга караганда оңой.
3. Спорадикалык маалыматтар үчүн ылайыктуу
Мисалы, мезгил-мезгили менен бир нече байт гана жөнөтүүчү сенсор. Бөлүшүлгөн медиа натыйжалуу болуп калат.
4. Берүү жана көп каналдуу моделдерди колдойт
Маалымат бир эле учурда бир нече түзмөктөргө жөнөтүлүшү мүмкүн (мисалы, жарыялар, жаңыртуулар же синхрондоштуруу).
Кемчиликтер жана кыйынчылыктар
1. Кагылышуу жана тыгын пайда болуу мүмкүнчүлүгү
Түзмөктөр канчалык активдүү болсо, кагылышуулардын же кезектердин коркунучу ошончолук жогору болот.
2. Коопсуздук жана купуялуулук
Жалпы медианын аркасында, эгерде жакшы шифрлөө жана аутентификация жок болсо, маалыматтарды оңой эле "көрүүгө" болот.
3. Өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн чектөөлөрү
Жалпы өткөрүү жөндөмдүүлүгү бөлүшүлөт. Эгер бир колдонуучу өтө көп колдонсо, башка колдонуучуларга таасир этиши мүмкүн.
4. Кирүү эрежелерине көз карандылык
Көп чекиттүү иштөө көбүнчө MAC протоколу жана тармак конфигурациясы менен аныкталат.
5. Кыйынчылыктарды чечүү татаалыраак
Жалпы медианын ишинин үзгүлтүккө учурашы бир эле учурда бир нече түзмөктөргө таасир этиши мүмкүн.
Чекиттен чекитке салыштыруу
Чекиттен чекитке чейинки эксклюзивдүү канал эки түзмөктү туташтырат. Артыкчылыгы - жуп үчүн жогорку туруктуулук жана кепилденген кубаттуулук. Бирок, бир нече туташуу талап кылынгандыктан, түзмөктөрдүн саны көп болгон сайын чыгымдар көбөйөт. Көп чекиттүү канал тескерисинче: ал көптөгөн түйүндөр үчүн арзан жана ийкемдүү, бирок кирүүнү башкарууну жана кубаттуулукту бөлүшүүнү талап кылат.
Жөнөкөй сөз менен айтканда, чекиттен чекитке туташуу эки чекиттин ортосундагы интенсивдүү байланыш үчүн ылайыктуу (мисалы, кеңселер аралык магистраль), ал эми көп чекиттүү туташуу көптөгөн түзмөктөрү жана ар кандай трафик схемалары бар чөйрөлөр үчүн ылайыктуу (мисалы, кеңсе тармагы, коомдук Wi-Fi же сенсордук система).
Penutup
Көп чекиттүү байланыш системалары Wi-Fi жана уюлдук байланыштан баштап IoT жана өнөр жай системаларына чейинки заманбап тармактар үчүн маанилүү пайдубал болуп саналат. Жалпы чөйрөнү колдонуу менен, көп чекиттүү байланыш чыгымдардын үнөмдүүлүгүн жана кеңейтүүнүн оңойлугун сунуштайт, бирок тартиптүү, коопсуз жана жогорку өндүрүмдүү байланышты камсыз кылуу үчүн ишенимдүү кирүүнү башкаруу протоколдорун талап кылат. Көп чекиттүү түшүнүктөрдү түшүнүү тармак инженерлери үчүн гана эмес, ошондой эле бүгүнкү күндөгү массалык байланыш доорунда көптөгөн түзмөктөргө натыйжалуу кызмат көрсөтө алган байланыш системаларын долбоорлоону каалаган ар бир адам үчүн абдан маанилүү.
Кааласаңыз, мен топологиялык диаграммалардын үлгүлөрүн, кейс-стадилерди (мисалы, кампустун Wi-Fi же сенсордук тармактары) кошо алам же талкууну Ethernet, LoRaWAN же көп чекиттүү видеоконференция архитектуралары сыяктуу белгилүү протоколдорго кеңейте алам.
