Олон цэгийн холбооны систем
Цахилгаан холбоо болон компьютерийн сүлжээний ертөнцөд олон төхөөрөмжийг нэгэн зэрэг холбох хэрэгцээ нэмэгдэж байна. Өмнө нь харилцаа холбоо нь цэгээс цэгт (нэг илгээгчээс нэг хүлээн авагч руу) байсан бол одоо олон тохиолдолд олон төхөөрөмж хуваалцаж болох нэг харилцаа холбооны зам шаардлагатай болдог. Энэ бол олон цэгийн харилцаа холбооны системийн тухай ойлголт чухал болж байгаа газар юм. Энэхүү систем нь компьютер, мэдрэгч, IoT төхөөрөмж эсвэл харилцаа холбооны терминал гэх мэт олон зангилааг нэг дамжуулах хэрэгслийг хуваалцах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь илүү үр ашигтай, зардал багатай, уян хатан харилцаа холбоог өргөн хүрээнд хийх боломжийг олгодог.
Олон цэгийн холбооны системийг ойлгох
Олон цэгийн холбооны систем гэдэг нь хоёроос дээш төхөөрөмж холбогдож, ижил дамжуулах хэрэгслийг ашиглан харилцдаг өгөгдлийн харилцааны нэг төрөл юм. Энэхүү дамжуулах хэрэгсэл нь утастай (жишээ нь, коаксиаль, эрчилсэн хос эсвэл шилэн кабелийн) эсвэл утасгүй (Wi-Fi, радио, үүрэн холбоо) байж болно. Хоёр төхөөрөмжийн хооронд тусгай зам өгдөг цэгээс цэг рүү чиглэсэн системээс ялгаатай нь олон цэгийн систем нь олон төхөөрөмжид зориулсан нэг хуваалцсан замыг ашигладаг.
Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийг хуваалцдаг тул олон цэгийн системүүд нь өгөгдлийн мөргөлдөөнөөс урьдчилан сэргийлэх хяналтын механизм шаарддаг бөгөөд хэн илгээж болох, хэзээ илгээх, мөн өгөгдлийг хүлээн авагч төхөөрөмж хэрхэн хүлээн авах талаар дүрэм журам байдаг.
Утамагийн онцлог шинж чанарууд
Олон цэгийн системийг бусад холбооны загваруудаас ялгаж салгадаг хэд хэдэн чухал шинж чанарууд байдаг:
1. Хуваалцсан медиа
Олон төхөөрөмж ижил сувгийг хуваалцдаг тул зарим төхөөрөмж ихэвчлэн "чимээгүй" байж, зөвхөн хааяа дамжуулдаг бол үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжтой.
2. Хандалтын хяналтын протокол хэрэгтэй
Зам нь хуваалцсан тул дамжуулалтууд бие биедээ саад учруулахаас сэргийлэхийн тулд хяналтууд байх ёстой. Жишээ нь токен дамжуулалт, CSMA/CD, CSMA/CA, TDMA, санал асуулга болон бусад.
3. Өргөтгөх боломжтой байдал
Олон цэгийн технологи нь шинэ төхөөрөмж нэмэх бүрт физик шугам нэмэх шаардлагагүйгээр төхөөрөмжийн тоог нэмэгдүүлэхэд тохиромжтой боловч энэхүү өргөтгөх боломж нь хязгаарлагдмал тул медиа илүү ачаалалтай болно.
4. Зардлын үр ашиг
Суурилуулалт болон кабель/төхөөрөмжийн материалын хувьд олон цэгт холболт нь төхөөрөмж бүрийн хосын цэгээс цэгт холболт үүсгэхээс ихэвчлэн хямд байдаг.
Ерөнхийдөө хэрхэн ажилладаг вэ
Олон цэгт холболтын үед бүх төхөөрөмжүүд нэг орчинд холбогдсон байдаг. Нэг төхөөрөмж өгөгдөл илгээх үед дохио нь орчинд "тархаж", бусад төхөөрөмжүүд "харж" болно. Өгөгдөл зөв хүрэх газраа хүрэхийг баталгаажуулахын тулд ихэвчлэн хаяг оноодог. Таарч буй хаягтай төхөөрөмжүүд өгөгдлийг хүлээн авч боловсруулдаг бол бусад төхөөрөмжүүд үүнийг үл тоомсорлодог.
Гэсэн хэдий ч гол асуудал бол медиа хандалтын хугацаа юм. Хэрэв хоёр төхөөрөмж нэгэн зэрэг дамжуулбал дохио мөргөлдөж болзошгүй. Үүнийг шийдвэрлэхийн тулд олон цэгийн системүүд медиа хандалтын хяналтын (MAC) аргуудыг ашигладаг.
Олон цэгт хандалтын хяналтын аргууд
Хамгийн түгээмэл аргуудын заримыг энд оруулав:
1. CSMA/CD (Мөргөлдөөн илрүүлэх чадвартай Carrier Sense Multiple Access)
Энэ арга нь коаксиаль кабель эсвэл төв дээр суурилсан хуучин Ethernet-д түгээмэл байсан. Төхөөрөмж эхлээд медиаг "сонсдог". Хэрэв үнэгүй бол дамжуулдаг. Хэрэв мөргөлдөөн гарвал төхөөрөмж мөргөлдөөнийг илрүүлж, дахин оролдохоосоо өмнө санамсаргүй хугацаагаар хүлээдэг. CSMA/CD-г орчин үеийн Ethernet-д ховор ашигладаг, учир нь шилжүүлэгч сүлжээ нь мөргөлдөөнийг бууруулдаг.
2. CSMA/CA (Мөргөлдөөнөөс зайлсхийх)
Wi-Fi-д ашиглагддаг. Утасгүй орчинд мөргөлдөөн илрүүлэх нь хэцүү тул Wi-Fi нь хүрээ хоорондын зай болон буцах хугацаа зэрэг механизмуудыг ашиглан мөргөлдөөнөөс урьдчилан сэргийлдэг. Энэ нь олон төхөөрөмж агаарын интерфэйс рүү нэвтрэхийн төлөө өрсөлддөг утасгүй олон цэгийн холбоонд тохиромжтой.
3. Токен дамжуулах
Энэ аргаар төхөөрөмжүүдийн хооронд "токен" дамжуулагддаг. Зөвхөн токен барьж байгаа төхөөрөмж л дамжуулахыг зөвшөөрдөг. Энэ арга нь илүү зохицуулалттай хандалтыг зөвшөөрдөг бөгөөд мөргөлдөөнийг багасгадаг боловч алдагдал эсвэл ослоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд токенуудыг зөв удирдах ёстой.
4. Санал асуулга (Төвлөрсөн)
Төхөөрөмж бүрийг дамжуулахыг хүсч байгаа эсэхийг нь нэг бүрчлэн шалгадаг ганц хянагч (мастер) байдаг. Энэ арга нь энгийн бөгөөд тодорхой үйлдвэрлэлийн сүлжээнд тохиромжтой боловч төхөөрөмжийн тоо их байвал санал асуулгын нэмэлт ачааллаас болж үр ашиг багатай байж болно.
5. TDMA (Цаг хуваах олон хандалт)
Медиа нь цагийн үүрэнд хуваагддаг. Төхөөрөмж бүрт дамжуулах тодорхой цагийн үүр оноо өгдөг. TDMA нь үүрэн болон дижитал радио системд түгээмэл байдаг. Үүний давуу тал нь урьдчилан таамаглах боломжтой байдал; сул тал нь төхөөрөмжид өгөгдөл байхгүй бол үүрийг үр ашиггүй зарцуулж болно.
Түгээмэл хэрэглэгддэг топологиуд
Олон цэгийн системүүд нь ихэвчлэн хэд хэдэн сүлжээний топологид гарч ирдэг:
1. Автобус
Бүх төхөөрөмжүүд нэг үндсэн кабельд холбогддог. Энэ бол олон цэгийн сүлжээний сонгодог жишээ юм. Сул тал нь: хэрэв үндсэн кабель эвдэрвэл бүхэл бүтэн сүлжээ тасалддаг.
2. Од (төв эсвэл хандалтын цэгтэй)
Физикийн хувьд энэ нь од боловч логикийн хувьд бүх төхөөрөмжүүд төв төхөөрөмжийг хуваалцдаг тул олон цэгтэй байж болно. Wi-Fi-д хандалтын цэг нь нэг радио суваг дээр олон үйлчлүүлэгчдэд үйлчилдэг.
3. Утасгүй олон цэгийн холболт
Нэг дамжуулагч эсвэл суурь станц нь олон төхөөрөмжид үйлчилдэг. Жишээ нь: үүрэн холбооны сүлжээ, Wi-Fi, транкинг радио, эсвэл LoRaWAN дээр суурилсан IoT сүлжээ.
Бодит ертөнцийн хэрэглээний жишээнүүд
Олон цэгийн холбооны системүүд нь өргөн хүрээний хэрэглээтэй бөгөөд үүнд дараахь зүйлс орно.
– Гэр/оффисын Wi-Fi сүлжээ: нэг хандалтын цэг нь зөөврийн компьютер, гар утас, принтер, ухаалаг телевизор болон IoT төхөөрөмжүүдэд үйлчилдэг.
– Үүрэн холбооны сүлжээ: нэг BTS нь суваг болон цаг/давтамжийн удирдлагатайгаар нэг үүрэнд олон хэрэглэгчдэд үйлчилдэг.
– IoT системүүд болон мэдрэгчүүд: олон мэдрэгч нь тодорхой протокол ашиглан гарц руу өгөгдөл илгээдэг.
– Аж үйлдвэрийн сүлжээ (SCADA/PLC): олон хээрийн төхөөрөмжүүд холбооны шугамаар дамжуулан хянагчтай холбогддог.
– Олон цэгийн хурал: олон талт аудио/видео харилцаа холбоо, ихэвчлэн медиа урсгалыг удирдахын тулд сервер эсвэл MCU (Олон цэгийн хяналтын нэгж) ашигладаг.
Олон цэгийн холбооны системийн давуу талууд
1. Илүү хэмнэлттэй дэд бүтэц
Нэг хэрэгслийг олон төхөөрөмж ашиглаж болох бөгөөд энэ нь кабель болон портын хэрэгцээг бууруулдаг.
2. Зангилаа нэмэхэд уян хатан
Шинэ төхөөрөмж нэмэх нь цэгээс цэгт холболт нэмэхээс илүү хялбар байдаг.
3. Тогтмол бус өгөгдөлд тохиромжтой
Жишээлбэл, үе үе цөөн хэдэн байт илгээдэг мэдрэгч. Хуваалцсан медиа үр ашигтай болдог.
4. Нэвтрүүлэг болон олон дамжуулалтын загваруудыг дэмждэг
Мэдээллийг нэгэн зэрэг олон төхөөрөмж рүү илгээж болно (жишээ нь зарлал, шинэчлэлт эсвэл синхрончлол).
Сул талууд ба бэрхшээлүүд
1. Мөргөлдөөн болон түгжрэл үүсэх магадлал
Илүү идэвхтэй төхөөрөмжүүд байх тусам мөргөлдөөн эсвэл дараалал үүсэх эрсдэл өндөр байдаг.
2. Аюулгүй байдал ба нууцлал
Хуваалцсан медиагийн улмаас сайн шифрлэлт болон баталгаажуулалт байхгүй бол өгөгдлийг илүү хялбар "хардаг".
3. Зурвасын өргөний хязгаарлалт
Нийт зурвасын өргөнийг хуваалцдаг. Хэрэв нэг хэрэглэгч хэт их ашиглавал бусад хэрэглэгчид нөлөөлж болзошгүй.
4. Хандалтын дүрмээс хамаарах байдал
Олон цэгийн гүйцэтгэлийг MAC протокол болон сүлжээний тохиргооноос ихээхэн хэмжээгээр тодорхойлдог.
5. Алдааг олж засварлах нь илүү төвөгтэй
Хуваалцсан медиад тасалдал гарах нь нэгэн зэрэг олон төхөөрөмжид нөлөөлж болзошгүй.
Цэгээс цэг рүү харьцуулах
Цэгээс цэгт, онцгой суваг нь хоёр төхөөрөмжийг холбодог. Давуу тал нь хосын илүү тогтвортой байдал болон баталгаатай хүчин чадал юм. Гэсэн хэдий ч олон холболт шаардлагатай тул олон тооны төхөөрөмжтэй болсноор зардал нэмэгддэг. Олон цэг нь эсрэгээрээ: энэ нь олон зангилааны хувьд хямд бөгөөд уян хатан боловч хандалтын менежмент болон хүчин чадлыг хуваалцахыг шаарддаг.
Энгийнээр хэлбэл, цэгээс цэгт холболт нь хоёр цэгийн хооронд эрчимтэй харилцаа холбоо тогтооход тохиромжтой (жишээлбэл, оффис хоорондын гол сүлжээ), харин олон цэг нь олон төхөөрөмжтэй, янз бүрийн хөдөлгөөний хэв маягтай орчинд (жишээлбэл, оффисын сүлжээ, нийтийн Wi-Fi эсвэл мэдрэгч систем) тохиромжтой.
Хаах
Олон цэгийн холбооны систем нь Wi-Fi болон үүрэн холбооноос эхлээд IoT болон үйлдвэрлэлийн систем хүртэл орчин үеийн сүлжээнүүдийн чухал үндэс суурь болдог. Хамтын орчныг ашигласнаар олон цэг нь зардлын хэмнэлт, өргөтгөлийг хялбар болгодог боловч эмх цэгцтэй, аюулгүй, өндөр гүйцэтгэлтэй харилцаа холбоог хангахын тулд найдвартай хандалтын хяналтын протокол шаарддаг. Олон цэгийн ойлголтыг ойлгох нь зөвхөн сүлжээний инженерүүдэд төдийгүй өнөөгийн асар их холболтын эрин үед олон төхөөрөмжид үр дүнтэй үйлчлэх чадвартай харилцаа холбооны системийг зохион бүтээхийг хүсдэг хүн бүрт чухал юм.
Хэрэв та хүсвэл би жишээ топологийн диаграмм, кейс судалгаа (жишээ нь, кампусын Wi-Fi эсвэл мэдрэгч сүлжээ) нэмж оруулах эсвэл хэлэлцүүлгийг Ethernet, LoRaWAN, эсвэл олон цэгийн видео хурал архитектур зэрэг тодорхой протоколуудаар өргөжүүлж болно.
