Ko'p nuqtali aloqa tizimi
Telekommunikatsiya va kompyuter tarmoqlari dunyosida bir vaqtning o'zida bir nechta qurilmalarni ulash zarurati ortib bormoqda. Ilgari aloqa nuqtadan nuqtaga (bitta jo'natuvchidan bitta qabul qiluvchiga) bo'lgan bo'lsa, endi ko'plab stsenariylar bir nechta qurilmalar tomonidan ulashilishi mumkin bo'lgan yagona aloqa yo'lini talab qiladi. Aynan shu yerda ko'p nuqtali aloqa tizimi tushunchasi muhim ahamiyat kasb etadi. Ushbu tizim bir nechta tugunlarga - kompyuterlar, sensorlar, IoT qurilmalari yoki aloqa terminallari bo'lsin - bir xil uzatish vositasidan foydalanish imkonini beradi, bu esa keng miqyosda yanada samarali, tejamkor va moslashuvchan aloqani ta'minlaydi.
Ko'p nuqtali aloqa tizimlarini tushunish
Ko'p nuqtali aloqa tizimi - bu ikkitadan ortiq qurilma ulangan va bir xil uzatish vositasidan foydalangan holda aloqa qiladigan ma'lumotlar uzatish turi. Ushbu uzatish vositasi simli (masalan, koaksial, o'ralgan juftlik yoki optik tolali) yoki simsiz (Wi-Fi, radio, uyali) bo'lishi mumkin. Ikki qurilma o'rtasida ajratilgan yo'lni ta'minlaydigan nuqtadan nuqtaga farqli o'laroq, ko'p nuqtali tizim bir nechta qurilmalar uchun bitta umumiy yo'ldan foydalanadi.
Media umumiy foydalanilganligi sababli, ko'p nuqtali tizimlar ma'lumotlar to'qnashuvining oldini olish uchun boshqaruv mexanizmini talab qiladi va kim yuborishi mumkinligi, qachon yuborish kerakligi va ma'lumotlar maqsadli qurilma tomonidan qanday qabul qilinishi haqida qoidalar mavjud.
Asosiy xususiyatlar
Ko'p nuqtali tizimlarni boshqa aloqa modellaridan ajratib turadigan bir qancha muhim xususiyatlar mavjud:
1. Umumiy media
Ko'pgina qurilmalar bir xil kanalga ega, shuning uchun ba'zi qurilmalar ko'pincha "jim" bo'lib, faqat vaqti-vaqti bilan uzatilsa, samaradorlikni oshirish mumkin.
2. Kirishni boshqarish protokoli kerak
Yo'l umumiy bo'lgani uchun, uzatishlarning bir-biriga xalaqit berishining oldini olish uchun boshqaruv elementlari o'rnatilgan bo'lishi kerak. Misollar token o'tkazish, CSMA/CD, CSMA/CA, TDMA, polling va boshqalarni o'z ichiga oladi.
3. Masshtablash mumkinligi
Multipoint har safar yangi qurilma qo'shilganda jismoniy liniyalarni qo'shmasdan qurilmalar sonini ko'paytirish uchun mos keladi, garchi bu masshtablash imkoniyatlari cheklangan bo'lsa-da, chunki media ko'proq tiqilib qoladi.
4. Xarajatlar samaradorligi
O'rnatish va kabel/qurilma materiallari nuqtai nazaridan, ko'p nuqtali ulanish ko'pincha har bir juft qurilma uchun nuqtadan nuqtaga ulanishni yaratishdan arzonroq.
Umuman olganda, bu qanday ishlaydi
Ko'p nuqtali aloqada barcha qurilmalar bitta muhitga ulangan. Bir qurilma ma'lumot yuborganda, signal muhit bo'ylab "tarqaladi" va boshqa qurilmalar tomonidan "ko'rilishi" mumkin. Ma'lumotlarning to'g'ri manzilga yetib borishini ta'minlash uchun odatda unga manzil beriladi. Mos keladigan manzillarga ega qurilmalar ma'lumotlarni qabul qiladi va qayta ishlaydi, boshqa qurilmalar esa uni e'tiborsiz qoldiradi.
Biroq, asosiy muammo mediaga kirish vaqtidir. Agar ikkita qurilma bir vaqtning o'zida uzatilsa, signallar to'qnashishi mumkin. Buni hal qilish uchun ko'p nuqtali tizimlar mediaga kirishni boshqarish (MAC) usullaridan foydalanadilar.
Ko'p nuqtali kirishni boshqarish usullari
Mana eng keng tarqalgan usullardan ba'zilari:
1. CSMA/CD (To'qnashuvni aniqlash bilan tashuvchi sensorli ko'p kirish)
Bu usul koaksial kabellar yoki konsentratorlarga asoslangan eski Ethernet tarmoqlarida mashhur edi. Qurilma avval mediani "tinglaydi". Agar u bepul bo'lsa, u uzatadi. Agar to'qnashuv yuz bersa, qurilma to'qnashuvni aniqlaydi va qayta urinishdan oldin tasodifiy vaqt kutadi. CSMA/CD zamonaviy Ethernet tarmoqlarida kamdan-kam qo'llaniladi, chunki kommutatsiya qilingan tarmoqlar to'qnashuvlarni kamaytiradi.
2. CSMA/CA (To'qnashuvning oldini olish)
Wi-Fi da ishlatiladi. Simsiz muhitda to'qnashuvni aniqlash qiyin bo'lgani uchun, Wi-Fi kadrlararo masofa va orqaga qaytish vaqti kabi mexanizmlar yordamida to'qnashuvlarning oldini oladi. Bu ko'plab qurilmalar havo interfeysiga kirish uchun raqobatlashadigan simsiz ko'p nuqtali aloqa uchun mos keladi.
3. Tokenlarni o'tkazish
Bu usulda qurilmalar o'rtasida "token" uzatiladi. Faqat tokenni ushlab turgan qurilma uzatishi mumkin. Bu usul ko'proq tartibga solingan kirish imkonini beradi va to'qnashuvlarni minimallashtiradi, ammo yo'qotish yoki ishdan chiqishning oldini olish uchun tokenlarni to'g'ri boshqarish kerak.
4. Saylov (Markazlashtirilgan)
Har bir qurilma uzatishni xohlaydimi yoki yo'qligini aniqlash uchun alohida so'rov o'tkazadigan bitta kontroller (asosiy) mavjud. Bu usul oddiy va ayrim sanoat tarmoqlari uchun mos keladi, ammo agar qurilmalar soni ko'p bo'lsa, so'rov qo'shimcha xarajatlari tufayli u samarasiz bo'lishi mumkin.
5. TDMA (Vaqt bo'linishiga ko'p kirish)
Media vaqt oralig'iga bo'linadi. Har bir qurilmaga uzatish uchun ma'lum bir vaqt oralig'i ajratilgan. TDMA uyali va raqamli radio tizimlarida keng tarqalgan. Uning afzalligi oldindan aytib berish qobiliyatidir; kamchiligi shundaki, agar qurilmada ma'lumotlar bo'lmasa, joy isrof bo'lishi mumkin.
Tez-tez ishlatiladigan topologiyalar
Ko'p nuqtali tizimlar ko'pincha bir nechta tarmoq topologiyalarida paydo bo'ladi:
1. Avtobus
Barcha qurilmalar bitta asosiy kabelga ulanadi. Bu ko'p nuqtali tarmoqning klassik namunasidir. Salbiy tomoni: agar asosiy kabel ishlamay qolsa, butun tarmoq uzilib qoladi.
2. Yulduzcha (markaz yoki kirish nuqtasi bilan)
Jismoniy jihatdan bu yulduzcha, lekin mantiqan, u ko'p nuqtali bo'lishi mumkin, chunki barcha qurilmalar markaziy qurilmani birgalikda ishlatadi. Wi-Fi-da kirish nuqtasi bitta radiokanalda bir nechta mijozlarga xizmat ko'rsatadi.
3. Simsiz ko'p nuqtali
Bitta uzatgich yoki tayanch stansiya bir nechta qurilmalarga xizmat ko'rsatadi. Misollar: uyali tarmoqlar, Wi-Fi, tranking radiosi yoki LoRaWAN asosidagi IoT tarmoqlari.
Haqiqiy dunyo qo'llanmalariga misollar
Ko'p nuqtali aloqa tizimlari keng ko'lamli foydalanishga ega, jumladan:
– Uy/ofis Wi-Fi tarmogʻi: bitta kirish nuqtasi noutbuklar, mobil telefonlar, printerlar, aqlli televizorlar va IoT qurilmalariga xizmat koʻrsatadi.
– Uyali tarmoq: bitta BTS kanal va vaqt/chastotani boshqarish bilan bitta uyada ko'plab foydalanuvchilarga xizmat ko'rsatadi.
– IoT tizimlari va sensorlari: ko'plab sensorlar ma'lumotlarni ma'lum bir protokol yordamida shlyuzga yuboradi.
– Sanoat tarmoqlari (SCADA/PLC): ko'plab dala qurilmalari aloqa shinasi orqali boshqaruvchi bilan aloqa qiladi.
– Koʻp nuqtali konferensiya: koʻp tomonli audio/video aloqa, odatda media oqimini boshqarish uchun server yoki MCU (Koʻp nuqtali boshqaruv bloki) dan foydalanadi.
Ko'p nuqtali aloqa tizimlarining afzalliklari
1. Tejamkorroq infratuzilma
Bitta vositadan bir nechta qurilmalar foydalanishi mumkin, bu esa kabellar va portlarga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi.
2. Tugunlarni qo'shish uchun moslashuvchan
Yangi qurilma qo'shish ko'pincha nuqtadan nuqtaga ulanishni qo'shishdan osonroq.
3. Vaqti-vaqti bilan ma'lumotlar uchun mos keladi
Masalan, vaqti-vaqti bilan faqat bir nechta bayt yuboradigan sensor. Umumiy media samarali bo'ladi.
4. Eshittirish va ko'p kanalli modellarni qo'llab-quvvatlaydi
Ma'lumot bir vaqtning o'zida bir nechta qurilmalarga yuborilishi mumkin (masalan, e'lonlar, yangilanishlar yoki sinxronizatsiya).
Kamchiliklar va qiyinchiliklar
1. To'qnashuv va tirbandlik ehtimoli
Qurilmalar qanchalik faol bo'lsa, to'qnashuvlar yoki navbatlar xavfi shuncha yuqori bo'ladi.
2. Xavfsizlik va maxfiylik
Umumiy media tufayli, agar yaxshi shifrlash va autentifikatsiya bo'lmasa, ma'lumotlar osonroq "ko'rinadi".
3. O'tkazish qobiliyati cheklovlari
Umumiy o'tkazish qobiliyati birgalikda foydalaniladi. Agar bitta foydalanuvchi juda ko'p foydalansa, boshqa foydalanuvchilarga ta'sir qilishi mumkin.
4. Kirish qoidalariga bog'liqlik
Ko'p nuqtali ishlash asosan MAC protokoli va tarmoq konfiguratsiyasi bilan belgilanadi.
5. Muammolarni bartaraf etish murakkabroq
Umumiy medianing uzilishi bir vaqtning o'zida bir nechta qurilmalarga ta'sir qilishi mumkin.
Nuqtadan nuqtaga taqqoslash
Nuqtadan nuqtaga, eksklyuziv kanal ikkita qurilmani ulaydi. Afzalligi shundaki, juftlik uchun katta barqarorlik va kafolatlangan sig'im mavjud. Biroq, bir nechta ulanishlar talab qilinganligi sababli, ko'p sonli qurilmalar bilan xarajatlar oshadi. Ko'p nuqtali ulanish buning aksi: u ko'plab tugunlar uchun arzon va moslashuvchan, ammo kirishni boshqarish va sig'imlarni taqsimlashni talab qiladi.
Sodda qilib aytganda, nuqtadan nuqtaga ulanish ikki nuqta (masalan, ofislararo magistral) o'rtasida intensiv aloqa uchun mos keladi, ko'p nuqtali ulanish esa ko'plab qurilmalar va turli xil trafik shakllariga ega muhitlar (masalan, ofis tarmog'i, umumiy Wi-Fi yoki sensor tizimi) uchun mos keladi.
Yopish
Ko'p nuqtali aloqa tizimlari Wi-Fi va uyali aloqadan tortib, IoT va sanoat tizimlarigacha bo'lgan zamonaviy tarmoqlar uchun muhim asosdir. Umumiy vositadan foydalanish orqali ko'p nuqtali aloqa tejamkorlik va kengaytirish qulayligini ta'minlaydi, ammo tartibli, xavfsiz va yuqori samarali aloqani ta'minlash uchun ishonchli kirishni boshqarish protokollarini talab qiladi. Ko'p nuqtali tushunchalarni tushunish nafaqat tarmoq muhandislari uchun, balki bugungi ulkan ulanish davrida ko'plab qurilmalarga samarali xizmat ko'rsatishga qodir aloqa tizimlarini loyihalashni istagan har bir kishi uchun ham muhimdir.
Agar xohlasangiz, men topologiya diagrammalariga misollar, amaliy tadqiqotlar (masalan, kampus Wi-Fi yoki sensor tarmoqlari) qo'shishim yoki muhokamani Ethernet, LoRaWAN yoki ko'p nuqtali video konferensiya arxitekturalari kabi maxsus protokollarga kengaytirishim mumkin.
