Bilgi aktarım teknolojileri. Veri aktarımı. Cihazlar, sistemler, programlar. Bilgi teknolojisi Veri ve bilgi aktarım teknolojileri

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size minnettar olacaklar.

Benzer belgeler

Lazer iletişiminin bilgi aktarım sistemlerinin özellikleri. Lazer teknolojisinin yaratılış ve gelişim tarihi. Atmosferik optik iletişim hatlarını kullanan bir yerel alan ağının yapısı. Sistem simülasyonunun dikkate alınması.

tez, 28/10/2014 eklendi


Modern dijital bilgi aktarım teknolojileri. Kurumsal iletişim ağında RFTS sistemi. Ana fiber optik iletişim hattını tasarlamak için metodoloji, Ufa-Samara otoyolunun hesaplanması. Tek modlu ve çok modlu optik kabloların fiziksel parametrelerindeki farklılıklar.

tez, 04/16/2015 eklendi


Veri aktarım ağları oluşturmak için teknolojiler. Bilgi aktarım sisteminin yazılım ve donanımının doğrulanması. Trafik Müfettiş yazılımının ergonomik incelenmesi. Fiber optik iletişim hatları için bir kablo sisteminin geliştirilmesi.

tez, 02/24/2013 eklendi


Karakter alfabesinin boyutunu küçültmek ve bilgi aktarım hızında bir artış sağlamak için bir mesajı kodlama yöntemleri. Ayrık mesajları iletmek için bir iletişim sisteminin blok diyagramı. Temel mesajı almak için eşleşen filtrenin hesaplanması.

dönem ödevi eklendi 05/03/2015


İletişim kanalları üzerinden mesaj aktarım modellerini ve yöntemlerini incelemek ve iletişim sistemlerinin analizi ve sentezi problemini çözmek. Bir kaynak ile bir bilgi alıcısı arasında bir veri aktarım yolu tasarlamak. Ayrık bir kanalın kısmi açıklamasının modeli.

dönem ödevi, 05/01/2016 eklendi


Bilgiyi uzaktan iletmek için bir fırsat olarak iletişim. Sinyalleme cihazlarının kavramı ve türleri, fonksiyonel özellikleri, keşif gezilerindeki rolü ve öneminin değerlendirilmesi. Arktik koşullarda iletişim ve sinyalizasyon, mevcut teknolojiler ve teknikler, teknikler.

Özet, 31.05.2013 eklendi


TCP nedir? Kanal ağları kurma ilkesi. İletişim ağı hizmetlerini izleme. Kablosuz bilgi aktarımı yöntemi olarak Bluetooth teknolojisi. Bluetooth teknolojisinin pratik uygulamasının bazı yönleri. Kablosuz teknolojilerin analizi.

dönem ödevi, 12.24.2006 eklendi

Bilgisayar ağlarında aşağıdaki bilgi aktarım teknolojileri vardır: Hızlı Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fiber Kanal, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, ADSL, SONET. İlk dört veri aktarım teknolojisi: Hızlı Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fiber Kanal ve FDDI yerel alan ağ teknolojileri olarak adlandırılır. Geri kalanlar küresel iletişim kanalları için oluşturuldu. Bazı yaygın veri aktarım teknolojilerini ele alalım - Hızlı Ethernet, Fiber Kanal, FDDI, ISDN.

Hızlı internet veya " 100Base-T"Yerel ağlarda yüksek hızlı veri aktarım teknolojisidir. Bu teknolojiyi kullanan veri aktarım kuralları, IEEE 802.3u standardı tarafından tanımlanmıştır. Bu standart, OSI modelinin (veri bağlantı katmanı) ikinci katman protokollerinin çalıştırılmasına ilişkin kuralları açıklar ve 100 Mbps hızında veri aktarımı yeteneği sağlar.

100Base-T teknolojisi, ortam erişim kontrol protokolü olarak CSMA / CD kullanır. 100Base-T, CSMA / CD yönteminin ölçeklenebilirliği üzerine kurulmuştur. Ölçeklendirme, performansını, güvenilirliğini ve yönetilebilirliğini önemli ölçüde düşürmeden ağın boyutunu sürekli olarak artırma veya azaltma yeteneğini ifade eder. 100Base-T, UTP5 (Kategori 5 korumasız bükümlü çift) kablo kullanır.

100Base-T teknolojisi aşağıdaki özelliklere sahiptir.

• 1. Aynı ortam erişim kontrol protokolünün kullanılması nedeniyle - 10Base-T Ethernet teknolojisini kullanan CSMA / CD ağları, daha yüksek hızlı 100Base-T teknolojisine kolayca aktarılır. Bu nedenle birçok üretici, her iki veri aktarım teknolojisini de destekleyen ağ kartları üretir: 10Base-T Ethernet ve 100Base-T. Bu tür ağ kartları, ağdaki veri aktarım hızını otomatik olarak algılamak ve uygun işletim moduna otomatik olarak ayarlamak için yerleşik yeteneklere sahiptir. 10Base-T Ethernet ve 100Base-T aynı ağ üzerinde kolaylıkla bir arada bulunabildiğinden, yöneticiler istasyonların 10Base-TEthernet'ten 100Base-T'ye taşınmasında çok yüksek derecede esnekliğe sahiptir.
• 2. UTP5 kablosu ve 100Base-T ağ kartları şu anda çok sayıda üretici tarafından üretilmektedir.

100Base-T teknolojisini kullanmanın dezavantajları, kablo bölümlerinin uzunluğunda 10Base-T Ethernet teknolojisine göre önemli ölçüde daha büyük kısıtlamalardır. Maksimum çapı 500 m olan ağlara izin veren 10Base-T Ethernet ile karşılaştırıldığında, 100Base-T bu çapı 205 m ile sınırlar. Bu sınırı aşan mevcut ağlar ek yönlendiriciler gerektirecektir.

10Base-T teknolojisinin vaat ettiği şey, yeni Gigabit Ethernet teknolojisinin (1000Base-T veya IEEE 802.3z olarak da bilinir) mevcut UTP5 kablolama sistemlerini barındıracak şekilde geliştirilmesidir. Bu teknoloji ile ağdaki veri aktarım hızı 100Base-T teknolojisinin kullanıldığı veri aktarımından on kat daha hızlı olan 1000 Mbps'ye çıkmaktadır.

Veri aktarımı için nispeten yeni teknolojilerden biri Fiber Kanal'dır.

Teknoloji Fiber Kanal bir veri iletim ortamı olarak optik fiber kullanımına dayanmaktadır. Günümüzde bu teknolojinin en yaygın uygulaması, yüksek hızlı depolama alanı ağlarıdır (SAN'lar). Bu tür cihazlar, yüksek performanslı küme sistemleri oluşturmak için kullanılır. Fiber Kanal teknolojisi, orijinal olarak, sabit sürücüler ve bir bilgisayarın işlemcisi arasında yüksek hızlı veri alışverişine izin veren bir arabirim olarak oluşturuldu. Daha sonra standart eklenmiştir ve artık yalnızca veri depolama sistemleri arasındaki etkileşim mekanizmalarını değil, aynı zamanda bir küme sisteminin birkaç düğümünün birbirleriyle ve veri depolama olanaklarıyla etkileşim yollarını da tanımlamaktadır.

Fiber Kanal teknolojisinin diğer ortamlara göre birçok avantajı vardır ve bunlardan en önemlisi hızdır. Fiber Kanal teknolojisi, 100 Mbps veri aktarım hızları sağlar. İkinci önemli avantaj, sinyali çok uzun mesafelere iletme yeteneğidir. Elektrikli sinyal yerine ışıklı sinyal kullanarak veri alışverişi, tekrarlayıcı kullanmadan (tek dalgalı kablo kullanıldığında) 10-20 km'ye kadar mesafelerde bilgi aktarımını mümkün kılar. Fiber Kanal teknolojisinin üçüncü avantajı, elektromanyetik girişime karşı tam bağışıklıktır. Bu kalite, optik iletim ortamının büyük miktarda elektromanyetik girişimin olduğu endüstriyel tesislerde bile aktif olarak kullanılmasını mümkün kılar. Dördüncü avantaj, ortama sinyal yayılımının tamamen olmamasıdır, bu da işlenmiş ve depolanan veriler için artırılmış güvenlik gereksinimleri olan ağlarda Fiber Kanalın kullanılmasını mümkün kılar.

Fiber Kanal teknolojisinin temel dezavantajı maliyetidir: kullanımına eşlik eden tüm konektörleri ve kurulum yöntemlerini içeren bir optik kablo, bakır kablolardan önemli ölçüde daha pahalıdır.

Yüksek hızlı yerel ağların organizasyonu için FDDI (Fiber Dağıtılmış Veri Arayüzü) kullanılır.

Teknoloji FDDIbilgisayarların doğrudan bağlanması için değil, yerel ağın birkaç segmentini birleştiren yüksek hızlı omurga iletişim kanalları (omurga) oluşturmak için tasarlanmıştır. Böyle bir omurganın en basit örneği, iki ağ kartı ve bir kabloya dayalı yüksek hızlı bir iletişim kanalıyla birbirine bağlanan iki sunucudur. Tıpkı 100Base-T teknolojisi gibi, FDDI da 100 Mbps veri aktarım hızı sağlar.

FDDI ağı, çift fiziksel halka topolojisi kullanır. İletilen sinyaller halkalar boyunca zıt yönlerde hareket eder. Halkalardan birine birincil, diğerine ikincil denir. Ağ düzgün çalıştığında, birincil halka veri aktarımı için kullanılır ve ikincil halka bir yedek olarak işlev görür.

Bir FDDI ağında, her ağ cihazı (ağ düğümü) bir tekrarlayıcı görevi görür. FDDI dört tür düğümü destekler: çift ekli istasyonlar (DAS), tek bağlı istasyonlar (SAS), çift bağlantılı yoğunlaştırıcı (DAC) ve tek bağlı yoğunlaştırıcı ( SAC tek bağlantılı yoğunlaştırıcı). DAS ve DAC her zaman her iki halkaya bağlanırken, SAS ve SAC yalnızca birincil halkaya bağlanır.

Ağın herhangi bir noktasında bir kablo kopması veya başka bir arıza meydana gelirse, bu da komşu ağ düğümleri arasında veri aktarımını imkansız hale getirirse, DAS ve DAC cihazları, sinyali ikincil bir halka kullanarak çalışmayan segmenti atlayarak yeniden yönlendirerek ağ çalışabilirliğini geri yükler.

FDDI, bir medya erişim kontrol protokolü olarak bir erişim belirteci ve bir iletim ortamı olarak bir optik kablo kullanır.

FDDI teknolojisi aşağıdaki avantajlara sahiptir.

İkili fiziksel halka topolojisi, bir kablo kopması durumunda ağı çalışır durumda tutarak güvenilir veri iletimi sağlar. FDDI standardı, ağ yönetimi işlevlerini içerir. Listelenen avantajlara ek olarak, bakır bükümlü çift kullanarak FDDI teknolojisini kullanarak bir ağ oluşturmak için bir şartname (CDDI - Bakır Dağıtılmış Veri Arayüzü) vardır. Bu belirtim, fiber yerine daha ucuz bakır kullanarak ağ dağıtımının maliyetini düşürür.

DYY'nin ana dezavantajı, ağı kurmanın maliyetidir. FDDI için ağ kartları ve optik kablo, aynı veri aktarım hızını sağlayan diğer teknolojilerden önemli ölçüde daha pahalıdır. Optik bir kablonun kurulumunun özellikleri, kabloyla çalışan uzmanların ek eğitimini gerektirir. CDDI NIC'leri FDDI NIC'lerden daha ucuz olsa da, yine de 100Base-T NIC'lerden daha pahalıdırlar.

Telefon hatlarını kullanan dijital veri alışverişi teknolojisi Tümleşik Hizmetler Dijital Ağı (ISDN) sayısal telefon hatları üzerinden sayısal sinyal iletimi şeklinde veri alışverişi yapma yeteneği sağlar. Bu veriler video, ses ve diğer verilerin bir kombinasyonu olabilir. ISDN, müşteriye gerekli iletişim kanalı performansını sağlayan çeşitli teknolojik çözümlere sahiptir. Bireyler ve küçük ofisler için temel olarak Temel Hız Arayüzüne (BRI) sahip hatlar sağlanır. Büyük şirketler için Primary Rate Interface - PRI hatları sağlanır. BRI, veri almak ve iletmek için iki 64Kbps taşıyıcı (B) ve bir bağlantı kurmak ve sürdürmek için bir kontrol kanalı (delta-D) kullanır. PRI, veri almak ve iletmek için paralel olarak kullanılan birkaç dijital hattan oluşan bir koleksiyondur. Bu tür çizgi grupları T1 ve E1 sembollerini aldı. ABD'de standart, Tl hatlarının kullanılmasıdır. T1, toplam 1.544 Mbps verim için 23 B kanalından ve bir D kanalından oluşur.

Avrupa'da E1 hatları kullanılmaktadır. E1, toplam 2.048 Mbps bant genişliğine sahip 30 B kanalından ve bir D kanalından oluşur.

ISDN, dijital telefon hatları ve ağ sonlandırma birimleri (NT-1) dahil olmak üzere özel ekipman gerektirir. NT-1, giriş sinyalini dijitale dönüştürür, bunu iletim kanallarına eşit olarak dağıtır ve tüm veri hattının durumunun bir teşhis analizini gerçekleştirir. NT-1 ayrıca çeşitli ekipmanların dijital ağına bir bağlantı noktasıdır: telefonlar, bilgisayarlar vb. Ayrıca NT-1, ISDN'yi bağımsız olarak desteklemeyen ekipmanı bağlamak için bir dönüştürücü görevi görebilir.

ISDN'nin avantajları aşağıdaki gibidir.

• 1. Veri, ses ve videoyu tek bir akışta entegre etmek için ek yeteneklerle veri alışverişinin hızı artırıldı.
• 2. ISDN kullanarak, verileri ve ses trafiğini aynı anda tek bir telefon hattı üzerinden iletme olanağına sahipsiniz.

ISDN'nin dezavantajı, kaçınılmaz olarak önemli maliyetler gerektiren mevcut telefon ağı altyapısını dönüştürme ihtiyacı nedeniyle yavaş genişlemesidir.

1. Disiplinin konusu, disiplini öğretmenin görevi ve amacı
"Bilgi aktarım teknolojileri" disiplini, "Bilgisayar Bilimi" doğrultusunda uzmanların doğa bilimleri (temel) eğitimi döngüsüne dahil edilen normatif disiplinlerden biridir.

Disiplin, bilgisayar ağlarında fiziksel, kanal ve ağ düzeylerinde temel bilgi aktarımı teknolojilerinin dikkate alınmasını sağlar.

Ders materyali telekomünikasyon teknolojilerini, bilgi teorisinin ana unsurlarını, bilgi ağlarının özelliklerini ve sınıflandırılmasını, bir referans modelini (OSI), iletişim hatlarını ve veri iletim kanallarını, fiziksel katmandaki veri iletim teknolojilerini, yerel ve küresel ağlarda veri bağlantı katmanındaki veri iletim teknolojilerini, IP ağlarında ağ düzeyinde bilgi aktarım teknolojileri.

Disiplinin amacı:

• bilgi teorisi ve telekomünikasyon teknolojilerinin temel unsurlarına aşinalık;
• bilgisayar ağlarında bilgi aktarım teknolojileri alanında teorik bilginin oluşumu;
• bilgisayar ağlarının ve Web uygulamalarının geliştirilmesinde gerekli teknolojiler ve bilgi aktarım araçları arasında makul bir seçim yapmayı öğretmek;
• bilgisayar ağlarında fiziksel, kanal ve ağ düzeylerinde bilgi aktarım araçlarıyla çalışma konusunda pratik beceriler kazanmak.

"Bilgi aktarım teknolojileri" kursunu çalışmanın görevi, gelecekteki uzmanların aşağıdaki gibi konularda teorik ve pratik eğitimidir:

• bilgisayar ağlarında bilgi aktarım teknolojileri;
• lAN'larda bilgi aktarım protokolleri, özel (seri) iletişim hatları ve devre ve paket anahtarlamalı global ağlar;
• bilgi ağlarında bilgi aktarım araçları;
• bilgi ağlarının mimarisi.

2. Bir öğrenci, disiplini inceleyerek neleri bilmeli, yapabilmeli ve nelere aşina olmalıdır? Disiplini çalışmanın bir sonucu olarak, öğrenci
BİLİN:

• bilgi teorisinin temel unsurları;
• fiziksel, kanal ve ağ düzeylerinde bilgi aktarımı için temel modern teknolojiler;
• iletişim hatları ve bilgi aktarım kanallarının türleri ve özellikleri;
• sinyal dönüştürme yöntemleri ve çoklayıcı iletişim kanallarının yöntemleri;
• bileşik ağlarda modern bilgi aktarımı yöntemleri.

• bilgisayar ağları tasarlama sürecinde pratik sorunları çözmek için bilgi aktarım teknolojileri seçimini doğrulamak;
• bir bilgisayar ağının kablo yapısını tasarlamak;
• lAN altyapısını oluşturmak için kablo sistemi ekipmanını seçmek için.

FARKINDA OLMAK:

• bilgi aktarım teknolojilerinin gelişimindeki ana eğilimlerle;
• telekomünikasyon teknolojilerinin gelişmesi beklentileri ile;
• yerel ve bölgesel ağlarda modern bilgi alışverişi ve işleme araçlarıyla;

150 akademik saatlik bir hacme sahip olan dersin müfredatı, 5 kredilik (bir AKTS kredisinin hacmi 30 akademik saattir) iki bilgilendirici (eğitici) modülden oluşur ve sınıf çalışmaları ve öğrencilerin bağımsız çalışmalarından oluşur.

Kullanılan bilgi kaynakları:

1. Bilgisayar ağları. İlkeler, teknolojiler, protokoller: Üniversiteler için ders kitabı. 4. baskı / V.G. Olifer, NA Olifer - St. Petersburg. Peter, 2010. - 944 s.
2. Broido V.L. Bilgisayar sistemleri, ağlar ve telekomünikasyon: Üniversiteler için ders kitabı. 2. baskı - SPb .: Peter, 2006 - 703 s.
3. Tkachenko V.A. bu içeri. Comp "Uterine Merezhi ve Telekomünikasyon: Navch. Booker / V. A. Tkachenko, O. V. Kasilov, V. A. Ryabik. - Kharkiv: NTU" KhPI ", 2011. - 224 s.
4. A. L. Dmitriev. Optik bilgi aktarım sistemleri / Ders Kitabı. - SPb: SPbGUITMO, 2007. - 96 s.

1. Giriş

Telekomünikasyon kavramı

Bilgi teorisinin unsurları

1.3.1 Bilgi Tanımları.

1.3.2 Bilgi miktarı

1.3.3 Entropi

1.4. Mesajlar ve sinyaller

Konu 2 ... Bilgi ağları

2.2. LAN yapılandırması.

Konu 3.

3.2. Referans Modeli (OSI)

Konu 4.

4.1. Kablolu iletişim hatları

4.2. Optik iletişim hatları

Konu 5.

Konu 6 ..

Konu 7.

7.2. IP adresleme

7.3. IP protokolü

1. Ders

Telekomünikasyon. Bilgi kavramı. Bilgi aktarım sistemleri. Bilgi miktarını ölçme

Telekomünikasyon kavramı

Bilgi aktarım teknolojilerini düşünmeden önce, çeşitli bilgi türlerinin iletildiği ağları (sistemleri) ele alalım. Bilgi (ses, görüntü, veri, metin) telekomünikasyon ve bilgisayar ağlarında iletilir.

Telekomünikasyon (Yunanca tele - mesafe, uzak ve Latin iletişimi - iletişim), çeşitli elektromanyetik sistemler (kablo ve fiber optik kanallar, radyo kanalları ve diğerleri, kablolu ve kablosuz) aracılığıyla herhangi bir bilginin (ses, görüntü, veri, metin) belirli bir mesafeden iletilmesi ve alınmasıdır. iletişim kanalları).

Telekomünikasyon sistemi - toplam teknik nesneler, organizasyonel önlemler ve konularbağlantı, transfer, bilgiye erişim süreçlerini uygulamak.

Telekomünikasyon sistemleri birlikte veri aktarım ortamı ile form telekomünikasyon ağları.

Telekomünikasyon ağları iletişim türüne (telefon ağları, veri aktarım ağları vb.) göre bölmek ve gerekirse çeşitli yönlerden (teknik ve ekonomik, teknolojik, teknik vb.)

Telekomünikasyon ağlarına örnekler:

- posta hizmeti;

- halka açık telefon (PSTN);

- mobil telefon ağları;

- telgraf iletişimi;

- İnternet - bilgisayar ağlarının küresel bir etkileşim ağı;

- kablolu yayın ağı;

- kablolu radyo ağı;

- televizyon ve radyo yayın ağı;

ve diğer bilgi ağları.

Uzaktan iletişimi uygulamak için telekomünikasyon sistemleri şunları kullanır:

- anahtarlama sistemleri;

- veri aktarım sistemleri;

- iletim kanallarına erişim ve kontrol sistemleri;

- bilgi dönüşüm sistemleri.

Veri iletim sistemi bir koleksiyon iletişim kanalları, merkezler değiş tokuş, teleproses işlemcileri, çoklayıcılar veri transferi ve iletişim kurmak ve uygulamak için yazılım.

Altında veri iletim sistemi (SPD) fiziksel ortam (FS), yani sinyalin yayıldığı ortam (örneğin, kablo, fiber optik (fiber), radyo yayını, vb.) Olarak anlaşılır.

Bu dersler, fiziksel, kanal ve ağ seviyelerinde bilgi aktarım teknolojisi çalışmasına ayrılmıştır.

Kursun en önemli yönü bilgi kavramıdır. Şu anda, bilimsel bir terim olarak bilginin tek bir tanımı yoktur.

İşte bazı bilgi tanımları:

1. Bilgi (enlem. bilgi - "açıklama, sunum, farkındalık") - bu bilgi (mesajlar, veriler), sunumlarının şekli ne olursa olsun.

2. Bilgi - sunumlarının şekline bakılmaksızın kişiler, nesneler, gerçekler, olaylar, fenomenler ve süreçler hakkında bilgi.

Bilgi belirsizliği azaltır, bilginin eksik olması kişiler, nesneler, olaylar vb. hakkında

Bilgi teorisinde belirsizliğin ölçüsü farklı sonuçları olabilecek herhangi bir deneyim (deneme), bu, bilgi miktarının entropi olarak adlandırıldığı anlamına gelir.

Kelimenin günlük yaşamda sıklıkla kullanıldığı geniş anlamıyla, entropi, sistem bozukluğunun bir ölçüsü anlamına gelir; daha azsistem öğeleri herhangi bir siparişe tabi, entropi ne kadar yüksekse.

Daha fazla bilgi, sistemi daha fazla sipariş etmek, ve tam tersi, daha az bilgi, daha yüksek sistemin kaosu, daha yüksek ona entropi.

İletişim: bilgi - mesaj - sinyal

İleti- belirli bir biçimde ifade edilen bilgidir ve kaynaktan kullanıcıya aktarılması amaçlanmıştır ( metinler, fotoğraflar, konuşma, müzik, televizyon görüntüsüve benzeri.). Bilgi, mesajın yeniliği temsil eden kısmıdır, yani daha önce bilinmeyen bir şey.

Sinyaluzayda ve zamanda yayılan, parametreleri bir mesajı görüntüleyebilen (içeren) fiziksel bir süreçtir.

Bilgi aktarmak için kullanın sinyalfiziksel bir miktar ve bilgi bir şekilde parametreleriyle bağlantılıdır.

Böylece, sinyal, belirli bir şekilde değişen fiziksel bir niceliktir... Telekomünikasyon sistemlerinde ve ağlarında elektrik, optik, elektromanyetik ve diğer sinyal türleri kullanılır.

Telefon ağları

İlk aşama telefon ağlarının geliştirilmesi - genel telefon ağları (PSTN veya PSTN). PSTN, abone hatları üzerinden otomatik telefon santraline bağlanan analog veya dijital iletişim hatları (ana hatlar) veya ana hatlar ve kullanıcı (terminal) ekipmanı ile birleştirilen bir dizi otomatik telefon santralidir. PSTN'ler devre anahtarlama teknolojisini kullanır. Devre anahtarlamalı ağların avantajı, ses ve video bilgilerini gecikmeler olmadan aktarma yeteneğidir. dezavantaj düşük kanal kullanımı, yüksek veri iletimi maliyeti, diğer kullanıcılar için artan bekleme süresidir.

İkinci aşama - ISDN telefon ağları. Dijital telefon ağının modern nesli ISDN'dir. ISDN (Tümleşik Hizmetler Dijital Ağı) - Tümleşik Hizmetler Dijital Ağıabone hatları dahil telefon kanalları üzerinden yalnızca dijital sinyallerin iletildiği.

Telefon şirketinin ISDN BRI hattı için bir kamu anahtarlı telefon ağı (PSTN) bakır kablo kullanması daha olasıdır ve böylece ISDN hattının nihai maliyetini düşürür.

ISDN hizmetlerinin entegrasyonuna sahip dijital ağlar, çeşitli alanlarda, özellikle telefonculuk gibi çeşitli alanlarda bilgi aktarımı için geniş bir görev sınıfını çözmek için kullanılabilir: veri aktarımı; uzak LAN'ların birleştirilmesi; küresel bilgisayar ağlarına erişim (İnternet); gecikmelere duyarlı trafiğin iletimi (video, ses); çeşitli trafik türlerinin entegrasyonu.

ISDN ağının terminal cihazı şunlar olabilir: bir dijital telefon, kurulu bir ISDN adaptörüne sahip ayrı bir bilgisayar, bir dosya veya özel bir sunucu, bir LAN köprüsü veya yönlendirici, ses arayüzlü bir terminal adaptörü (geleneksel bir analog telefon veya faksı bağlamak için) veya seri arayüzler (için veri transferi).

Avrupa'da fiili ISDN standardı, çoğu Avrupalı \u200b\u200btelekomünikasyon sağlayıcısı ve ekipman üreticisi tarafından desteklenen EuroISDN haline gelmektedir.

Şu anda PSTN ve ISDN ağlarına bağlı hücresel anahtarlama merkezleri(farklı operatörlerin hücresel ağları birbirine bağlıdır), bu da cep telefonlarından sabit hatlı telefonlara (PSTN veya ISDN) ve tam tersi arama sağlar.

İnternet'i (IP ağları) PSTN ile bağlamak için özel analog VoIP ağ geçitlerive ISDN ile kullanıyorlar dijital VoIP ağ geçitleri... VoIP kanalından gelen ses sinyali doğrudan normal bir PSTN telefon ağına bağlı bir analog telefona veya entegre ISDN hizmetlerine sahip bir dijital ağa bağlı bir dijital telefona gidebilir.

Bakır kablo ve PDH / SDH, PBX'i birleştirmek için sabit telefonda birincil ağlar olarak kullanılır..

hücresel

Hücresel iletişim, 1) bir yer baz alıcı verici istasyonları ağı, 2) küçük mobil istasyonlar (hücresel radyo telefonları) ve 3) bir hücresel anahtardan (veya mobil anahtarlama merkezinden) oluşan bir kablosuz telekomünikasyon sistemidir. GSM (Mobil İletişim için Küresel Sistem)

Hücresel: 1G, 2G, 2.5G, 3G, 4G, 5G.GSM (Mobil İletişim için Küresel Sistem)

Televizyon ağları

Televizyon ağları (karasal, kablo ve uydu) video iletmek için tasarlanmıştır. Kablo TV, anahtarlanmamış iletişim kanallarını kullanır. Önce video analog biçimindeydi, ardından kablolu ve uydu televizyonu dijital sinyallere dönüştürüldü. Şu anda, analog televizyon yayıncılığı sona erecek ve televizyon yayıncılığının tüm biçimleri, sinyalleri dijital biçimde iletecektir.

Dijital TV yayını, açık standartlara dayalıdır ve DVB konsorsiyumunun kontrolü altında geliştirilmiştir.

En çok kullanılan sistemler şunlardır:

· Dijital uydu yayını - DVB-S (DVB-S2);

· Dijital kablo yayını - DVB-C;

· Dijital yayın - DVB-T (DVB-T2);

Mobil cihazlar için dijital yayın - DVB-H;

IP üzerinden TV - DVB (IPTV);

İnternet TV veya yayın akışı t (İnternet TV).

İlgili DVB-H, DVB-IPTV ve İnternet-TV, o zaman bu, çeşitli ağların ve terminal cihazlarının entegrasyonunun (yakınsama) sonucudur.

Mobil TV DVB-H, dijital video sinyallerinin İnternet üzerinden PDA, cep telefonu veya taşınabilir TV gibi mobil cihazlara iletilmesini sağlayan bir mobil yayın teknolojisidir.

IPTV'nin (DVB üzerinden IP veya MPEG üzerinden IP) İnternet üzerinden yayın yapan televizyon olmadığına dikkat etmek önemlidir. IPTV, sıradan kablo TV'ye benzer, yalnızca abonenin terminaline koaksiyel kablo ile değil, İnternet ile aynı kanal üzerinden (ADSL modem veya Ethernet) gelir.

IPTV, çoğunlukla sağlayıcının taşıma ağı üzerinden MPEG2 / MPEG4 formatlarında olan bir kanal yayınıdır (genellikle uydulardan alınır), ardından video oynatıcılardan birini kullanan bir bilgisayarda - VLC oynatıcı veya IPTV Oynatıcı veya özel bir özel cihaz seti kullanan bir TV'de görüntülenir. Üst kutu.

Video akışı ( İnternet TV). İnternet TV'deki yayın modeli diğer kavramlardan önemli ölçüde farklıdır. Video Akışı, videonun İnternet üzerinden gerçek zamanlı olarak iletilmesine izin veren veri sıkıştırma ve arabelleğe alma teknolojilerini ifade eder.

Bilgisayar ağları

Birincil ağlar

Şu anda İnternet, düşük hızlı telefon hatlarından yüksek hızlı dijital uydu kanallarına kadar neredeyse tüm bilinen iletişim hatlarını kullanmaktadır.

Küresel ağların iletişim kanalları, FDM, PDH / SDH, DWDM teknolojilerinin birincil ağları tarafından düzenlenir. (DUBLU DEM).

Günümüzde IP trafiği, herhangi bir veri aktarım ağının vazgeçilmez bir özelliği olduğundan ve onu desteklememek, sonra yüksek kaliteli hizmetler sağlamak imkansızdır. Çoğu büyük küresel ağ, özellikle telekom operatörlerinin ağları, dört katmanlı bir şema üzerine inşa edilmiştir.

Şekil: 10. Modern küresel ağın dört seviyeli yapısı

İki alt katman, gerçek paket ağlarına ait değildir - bunlar birincil ağın katmanlarıdır.

Birincil veya omurga ağları, anahtarlamalı bir altyapı oluşturmak için tasarlanmıştır... Birincil ağlar tarafından oluşturulan kanallar temelinde, ikincil ( bilgisayar veya telefon) ağ.

Günümüzde mevcut olan en hızlı teknoloji olan Yoğun Dalgaboyu Bölmeli Çoğullama (DWDM), spektral hızları oluşturmak için alt katmanda kullanılmaktadır. 10 Gb / sn Ve daha yüksek. Dalgaboyu Bölmeli Çoğullama ( WDM) - optik dalga boyu bölmeli çoğullama teknolojisigenellikle aranır dalga boyu bölmeli çoklama... Hemen hemen her ekipman bir WDM (DWDM, CWDM) çoklayıcıya bağlanabilir: SONET / SDH, ATM, Ethernet.

SDH teknolojisi bir sonraki seviyede çalışır ( senkron dijital hiyerarşi). SDH / PDH standartları, yüksek hızlı optik iletişim ağları için geliştirilmiştir - ilk PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, çok zamanlı dijital hiyerarşi) ve ardından daha gelişmiş SDH (Eşzamanlı Dijital Hiyerarşi, senkron dijital hiyerarşi), Avrupa'da yaygın ve Amerikan muadili SONET. SONET / SDH kullanımı içerir zaman bölmeli çoklama yöntemi ve ağ elemanları arasındaki trafik aralıklarının zamanlaması ve veri hızlarının ve fiziksel parametrelerin seviyelerini belirler.

Üçüncü seviye, temel amacı küresel ağın üçüncü, üst seviyesinde çalışan IP yönlendiricilerin arayüzlerini birbirine bağlayan kalıcı sanal devrelerden oluşan bir altyapı oluşturmak olan ATM ağı tarafından oluşturulur.

IP katmanı, bileşik bir ağ oluşturur ve IP trafiğini WAN üzerinden aktaran veya IP üzerinden İnternet ile etkileşime giren son kullanıcılara hizmet sağlar.

İnternet ayrıca, IP katmanının altında ATM gibi paket anahtarlamalı başka bir ağ olmadığı için "saf" IP ağları kullanır.

"Saf" bir IP ağının yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. altında.

Şekil: 11. "Saf" bir IP ağının yapısı

Böyle bir ağda, dijital kanallar hala alt iki katmanın altyapısı tarafından oluşturulmakta ve bu kanallar, herhangi bir ara katman olmaksızın doğrudan IP yönlendiricilerin arayüzleri tarafından kullanılmaktadır.

İletişim ağlarının gelişimi, bunları bir arada aktarabilmek için ses, görüntü ve diğer veri türlerini entegre etme ihtiyacını göstermiştir. Ayrık haberleşme kanalları analog haberleşme kanallarına göre daha güvenilir ve daha ekonomik olduğu için esas alınmıştır. Bu bağlamda, analog ağların sayısı hızla azalmakta ve yerini ayrık ağlara bırakmaktadır.

Softswitch

Softswitch, yeni nesil NGN iletişim ağının kontrol katmanının ana unsurlarından biri olan esnek bir yazılım anahtarıdır.

Şekil: 15. Kamu İletişim Ağının bir parçası olarak Softswitch

Softswitch, bağlantı kontrol işlevlerini anahtarlama işlevlerinden ayırmak için tasarlanmış, çok sayıda aboneye hizmet verebilen ve uygulama sunucularıyla etkileşime girebilen, açık standartları destekleyen bir NGN ağ yöneticisidir. SoftSwitch, IP ağının zekasının taşıyıcısıdır ve bir veya daha fazla ağ arasında çağrı hizmeti kontrolünü, sinyallemeyi ve bağlantıyı koordine eder.

Ayrıca, yumuşak anahtarın önemli bir işlevi, sinyalizasyon (SG) ve medya ağ geçitleri (MG) aracılığıyla yeni nesil NGN ağlarının mevcut geleneksel PSTN ağlarına bağlanmasıdır.

Bilgi aktarım teknolojileri

Konu 1. Bilgi ve bilgi aktarım sistemlerinin temel kavramları

1. Giriş

Telekomünikasyon kavramı

Bilgi teorisinin unsurları

1.3.1 Bilgi Tanımları.

1.3.2 Bilgi miktarı

1.3.3 Entropi

1.4. Mesajlar ve sinyaller

1.5. Telekomünikasyon teknolojilerinin gelişiminin ana yönleri

Konu 2 ... Bilgi ağları

2.1. Bilgi ağlarının özellikleri ve sınıflandırılması

2.2. LAN yapılandırması.

2.3. Temel ağ topolojileri

2.4. Yerel alan ağı ağ teknolojileri

2.5. Bilgi ağları oluşturmak için yöntemler

Konu 3. Bilgi ağı mimarileri

3.1. Bilgi ağlarının çok düzeyli mimarisi

3.2. Referans Modeli (OSI)

Konu 4. İletişim hatları ve veri iletim kanalları

4.1. Kablolu iletişim hatları

4.2. Optik iletişim hatları

4.3. Kablosuz iletişim kanalları

4.4. Uydu veri iletim kanalları

Konu 5. Fiziksel katmanda veri aktarım teknolojileri

5.1 Fiziksel katmanın temel işlevleri

5.2. Ayrık sinyalleri dönüştürme yöntemleri (modülasyon ve kodlama):

5.2.1. Ayrık sinyallerin analog modülasyonu (AM, FM, FM)

5.2.2. Ayrık sinyallerin dijital kodlaması (darbe ve potansiyel)

5.3. Analog sinyallerin darbe kodu modülasyonu

5.4. Çoğullama yöntemleri:

5.4.1. Frekans bölmeli çoğullama yöntemi FDM

5.4.2. Zaman bölmeli çoklama TDM

5.4.3. Dalga boyu WDM'ye göre (fiber optik iletişim kanallarında)

Konu 6. Veri bağlantı katmanında veri aktarım teknolojileri.

6.1. LAN ve kiralık hatlarda veri bağlantı katmanındaki veri iletim teknolojileri (Ethernet, Token Ring, FDDI; SLIP, HDLC, PPP)

6.2. WAN veri bağlantı katmanı veya omurga taşıma teknolojileri (X.25, Frame Relay, ATM, MPLS, Ethernet; ISDN, PDH, SDH / SONET, WDM / DWDM)

Konu 7. Birleştirilmiş ağlarda (IP ağları) ağ düzeyinde bilgi aktarımı için teknolojiler

7.1. Ağ katmanına dayalı ağ bağlantısı

7.2. IP adresleme

7.3. IP protokolü

7.4. Veri aktarım ağlarında yönlendirme.

7.5. Veri akışı kontrolü.

108 akademik saatlik dersin müfredatı 3 kredilik (AKTS kredisinin hacmi 36 akademik saattir) bir bilgilendirici (eğitici) modülden oluşur ve sınıf çalışmaları ve öğrencilerin bağımsız çalışmalarından oluşur.

Bilgi aktarım teknolojilerini incelerken, ideal bir ağ mimarisinin yapısını tanımlayan bir model olan OSI modelinden bahsedilemez. Bu diploma projesinde tartışılacak olan her arayüz ve iletim protokolünün bu modelde kendine özgü bir seviyesi vardır.

1. Osi modeli

Ağın çeşitli bileşenlerinin iletişim kurması için, aynı iletişim protokolünü kullanarak çalışmaları, yani aynı dili "konuşmaları" gerekir. Protokol, ağ nesneleri arasındaki tüm etkileşim düzeylerinde bilgi alışverişini düzenlemek için bir dizi kural tanımlar. Uluslararası Standardizasyon Organizasyonu (ISO) tarafından geliştirilen OSI (Open System Interconnect) modeli, seviyelerin belirlenmesinde "cetvel" olarak kullanılmaktadır. OSI modeli, bir ağ üzerindeki cihazlar arasında bilgi alışverişi sürecini ele almak için yedi etkileşim katmanına sahiptir. Ağ düzeylerinin her biri nispeten özerktir ve ayrı olarak değerlendirilir. OSI modeli, her katmanın işlevselliğini tanımlamak için kullanılır. Bu model temelde 2 farklı model içerir:

farklı makinelerde programların ve süreçlerin etkileşimi için bir mekanizma sağlayan yatay protokole dayalı bir model;

aynı makinede birbirine bitişik katmanların sağladığı hizmetlere dayalı bir dikey model.

Şekil 1.1.1 OSI Modeli

Fiziksel katman - modelin, ikili biçimde temsil edilen verileri bir cihazdan (bilgisayar) diğerine aktarma yöntemini tanımlayan alt katmanı. Elektriksel veya optik sinyallerin bir kabloya veya radyo havasına iletimi, dijital sinyalleri kodlama yöntemlerine göre gerçekleştirilir. Fiziksel katman özellikleri, voltaj seviyelerini, voltaj değişikliklerinin zamanlamasını, fiziksel bilginin iletim hızlarını, maksimum iletim mesafelerini, iletim ortamı gereksinimlerini, fiziksel konektörleri ve diğer benzer özellikleri tanımlar.

Ağa bağlı tüm cihazlarda fiziksel katman işlevleri uygulanır. Bilgisayar tarafında, fiziksel katman işlevleri, bilgisayarı bir iletim ortamına veya bir seri bağlantı noktasına bağlamak için mekanik bir arayüz sağlayan bir ağ adaptörü tarafından gerçekleştirilir. Fiziksel katman, bu tür veri iletim ortamlarını fiber, bükümlü çift, koaksiyel kablo, uydu veri iletim kanalı vb. Olarak tanımlar.

Fiziksel katmanla ilgili standart ağ arabirimi türleri şunlardır: USB, RS-232, RS-485, RJ-45, Ethernet fiziksel arabirimleri (10BASE-T, 100BASE-T ve 1000BASE-TX). Temel fiziksel katman protokolleri: IEEE 802.15 (bluetooth), EIA RS-232, RS-485, DSL (dijital abone hattı), ISDN (entegre hizmetler dijital ağı), 802.11 Wi-Fi, GSM, RFID, 802.15.4.

Veri bağlantısı, fiziksel bağlantı üzerinden güvenilir veri aktarımı sağlar. Fiziksel katmandan alınan veriler bitler halinde sunulur, çerçeveler halinde paketlenir, bütünlüklerini kontrol eder ve gerekirse hataları düzeltir (hasarlı çerçeve için tekrarlanan bir istek oluşturur) ve ağ katmanına gönderir. Bu görevi yerine getirirken, bağlantı katmanı fiziksel adresleme, ağ topolojisi, hata bildirimi, veri bloklarının düzenli teslimatı ve akış kontrolünü ele alır. Genellikle bu katman iki alt katmana ayrılır: üst yarıda, ağ katmanının hata denetimi ve bakımını gerçekleştiren LLC (Mantıksal Bağlantı Kontrolü) ve alt yarıda, fiziksel katmanda paketlerin fiziksel adreslemesinden ve alınmasından / iletilmesinden sorumlu olan MAC (Ortam Erişim Kontrolü). ... Anahtarlar, köprüler ve diğer cihazlar bu seviyede çalışır, bunlara ikinci seviye cihazlar denir.

Bağlantı katmanı protokolleri: Denetleyici Alan Ağı (CAN), IEEE 802.3 Ethernet, Fiber Dağıtılmış Veri Arabirimi (FDDI), Çerçeve Aktarımı, IEEE 802.11 kablosuz LAN, 802.15.4, Noktadan Noktaya Protokolü (PPP), Token ring, x. 25, ATM.

Programlamada bu katman, ağ kartının sürücüsünü temsil eder; işletim sistemlerinde, veri bağlantısı ve ağ katmanlarının birbiriyle etkileşimi için bir yazılım arayüzü vardır. Bu yeni bir düzey değil, yalnızca işletim sistemine özgü bir model uygulamasıdır. Bu tür arayüzlere örnekler: ODI, NDIS, UDI.

Oturum katmanı, farklı coğrafi konumlarda konumlandırılabilen farklı "alt ağlara" bağlı iki uç sistem arasında bağlantı ve yol seçimi sağlar. Ağ katmanı, mantıksal adresleri ve adları fiziksel adreslere çevirmekten, en kısa yolları belirlemekten, anahtarlama ve yönlendirmeden, ağdaki sorunları ve "tıkanıklığı" izlemekten sorumludur. Ağ katmanı protokolleri, verileri kaynaktan hedefe yönlendirir. Bu seviyede çalışan cihazlar (yönlendiriciler) geleneksel olarak üçüncü seviye cihazlar olarak adlandırılır (OSI modelindeki seviye numarasına göre).

Ağ katmanı protokolleri: IP / IPv4 / IPv6 (İnternet Protokolü), IPX (Ağlar arası Paket Değişimi), X.25 (bu protokol kısmen 2. katmanda uygulanır), IPsec (İnternet Protokolü Güvenliği). Yönlendirme protokolleri - RIP (Yönlendirme Bilgi Protokolü), OSPF (Önce En Kısa Yolu Aç).

Taşıma katmanı - Verilerin göndericiden alıcıya güvenilir bir şekilde iletilmesini sağlamak için tasarlanmış, verilerin taşınmasından sorumlu en yüksek katman. Bu durumda, güvenilirlik düzeyi büyük ölçüde değişebilir. Yalnızca temel taşıma işlevlerini sağlayan protokollerden (örneğin, alındı \u200b\u200bbildirimi olmadan veri aktarım işlevleri) ve hedefe doğru sırayla birden çok veri paketinin teslim edilmesini garanti eden protokollerle biten, çoklu veri akışlarını sağlayan birçok taşıma katmanı protokolü sınıfı vardır. bir veri akışı kontrol mekanizması ve alınan verilerin geçerliliğini garanti eder.

Örneğin, UDP, tek bir datagram içindeki verilerin bütünlüğünü izlemekle sınırlıdır ve bir paketin tamamını kaybetme veya paketleri çoğaltma veya veri paketlerinin alındığı sırayı bozma olasılığını dışlamaz. IP paketinin başlığına iki alan ekler; bunlardan biri bağlantı noktası alanı, farklı uygulamalar arasında bilgi çoğullama sağlar ve diğer alan olan sağlama toplamı, veri bütünlüğünün korunmasına yardımcı olur.

UDP kullanan ağ uygulamalarının örnekleri NFS ve SNMP'dir.

TCP, veri kaybını veya geliş veya çoğaltma sırasının dışına çıkarak güvenilir sürekli veri aktarımı sağlar, verileri yeniden tahsis edebilir, büyük veri yığınlarını parçalara ayırabilir veya tam tersi, parçaları tek bir pakete yapıştırabilir.

Ana taşıma katmanı protokolleri: SPX (Sıralı Paket Değişimi), TCP (İletim Kontrol Protokolü), UDP (Kullanıcı Datagram Protokolü).

Oturum katmanı, sunum katmanının nesneleri arasındaki diyaloğu senkronize eder ve oturumun oluşturulmasını / sonlandırılmasını, bilgi alışverişini, veri aktarım hakkının belirlenmesini ve uygulamaların etkin olmadığı dönemlerde oturumun sürdürülmesini yönetir. Oturumlar, iki veya daha fazla sunum nesnesi arasındaki bir diyalogdan oluşur. Windows ağlarının NetBIOS arabirimleri ve TCP / IP ağlarının Soketleri - oturum katmanının çalışmasını sağlayan yazılım araçlarının bir örneği olabilir.

Sunum katmanı, bir sistemin uygulama katmanından gönderilen bilgilerin başka bir sistemin uygulama katmanına okunabilir olmasını sağlamaktan sorumludur. Gerekirse, temsili katman, ortak bir bilgi sunum formatını kullanarak çeşitli bilgi sunum formatları arasında çeviri yapar. Gerekirse, dönüşüm sadece gerçek veriler üzerinde değil, programlar tarafından kullanılan veri yapıları üzerinde de gerçekleştirilir. Sunum katmanı, farklı makinelerdeki uygulamalar arasında diyaloga izin vermekten sorumludur. Bu katman, uygulama katmanının taşıma katmanı için bir bilgi akışına veri dönüşümünü (kodlama, sıkıştırma, vb.) Sağlar. Sunum protokolleri tipik olarak modelin en üstteki üç katmanının işlevlerinin bir parçasıdır.

Uygulama katmanı - kullanıcı uygulamalarının ağ ile etkileşimini sağlayan OSI modelinin en üst katmanı:

uygulamaların ağ hizmetlerini kullanmasına izin verir:

• dosyalara ve veritabanlarına uzaktan erişim,

  e-posta iletme;

hizmet bilgilerinin aktarılmasından sorumludur;

uygulamalara hata bilgileri sağlar;

sunum katmanına istekler üretir.

Uygulama protokolleri: HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, TELNET ve diğerleri ,.

Bu modelin yapısını incelemek, karmaşık bir ağ inşaat sisteminde her ağ teknolojisinin konumu hakkında daha net bir resim oluşturmanıza olanak sağlar.

Nesne tanımlama sistemleri

Otomatik nesne tanıma fikri yeni değil. En az beş tür tanımlama bilinmektedir:

optik: barkodlara dayalı sistemler, karakter tanıma;

manyetik: manyetik şerit, manyetik ortam tarafından uygulanan etiketlerin tanınması;

radyo frekansı tanımlama (RFID) ve veri iletimi: gömülü mikro devreli plastik akıllı kartlar, radyo etiketleri;

biyometrik: parmak izi tanıma, iris deseninin taranması;

akustik: ses parametreleri ile tanımlama (ses).

Optik tanımlama

Optik tanımlama, bir sistemin tek tek bileşenlerini, görünür dalga boyu aralığında bir nokta optik radyasyon kaynağı kullanarak benzer birçok bileşen arasında ayırma ilkesidir.

Optik tanımlama genellikle demiryollarında kullanılır. Video analitik ekipman, video gözetim ekipmanı kullanarak demiryolu hattının, bitişik bölgenin (geçiş hakkı) ve diğer altyapı tesislerinin otomatik kontrolünü sağlar.

Ekipman aşağıdaki görevleri çözer:

korunan tesislerdeki durumla ilgili video bilgilerinin kaydı, iletimi ve analitik olarak işlenmesi;

bir acil durum (alarm) durumunda bir operasyonel alarm sinyalinin otomatik olarak oluşturulması;

karmaşık tüm bileşenlerin performansının sürekli izlenmesi ve ayarlarında yetkisiz değişikliklerin otomatik olarak tespiti.

Ekipmana yerleşik analitik video işleme algoritmaları şunları sağlamalıdır:

demiryolu hattına ve diğer altyapı tesislerine yaklaşmalarda hedeflerin otomatik tespiti, takibi ve sınıflandırılması;

hedeflerin davranış türlerine göre sınıflandırılması, örneğin: belirli bir bölgedeki görünüm;

görüntü kalitesi kontrolü ve önemli kalitede bozulma durumunda bir alarm mesajının otomatik olarak oluşturulması.

Ek olarak, otomobilleri, tankları ve platformları kayıt numaralarına göre otomatik olarak tespit edip tanımlayarak demiryolu taşımacılığındaki (ZDT) nesnelerin hareketini kontrol etmek için optik tanımlama kullanılır.

Kamera, 6 metreye kadar yükseklikte bir standa monte edilir ve demiryolu hattı boyunca yönlendirilir. Video analizinin nesneleri, kameranın görüş alanında keyfi bir şekilde hareket eden insanlar ve araçlardır. Ekipman, ONVIF (Açık Ağ Video Arayüzü Forumu) standardının çeşitli profillerini destekler. ONVIF, IP kameralar, DVR'ler ve video yönetim sistemleri gibi cihazlar için iletişim protokollerini tanımlayan bir endüstri standardıdır.

Optik tanımlamanın dezavantajı, zor alanlarda bulunan kameraların kirlenme potansiyeli, parazitin görüntü kalitesi üzerindeki etkisi ve dolayısıyla bu tür sistemlerin oldukça yüksek maliyetidir (bir dizi kamera ve görüntü analizörü).

RFID

RFID (Radyo Frekansı Tanımlama), bir radyo frekansı tanımlaması, bir otomatik nesne tanımlama yöntemi olup, burada transponderler veya RFID etiketleri olarak adlandırılan verilerin radyo sinyalleri kullanılarak okunduğu veya yazıldığı bir yöntemdir. Herhangi bir RFID sistemi aşağıdaki bileşenleri içerir:

okuma cihazı (okuyucu, okuyucu veya sorgulayıcı);

transponder (RFID etiketi).

Çoğu RFID etiketi iki bölümden oluşur. Birincisi, bilgiyi depolamak ve işlemek, bir radyo frekansı (RF) sinyalini modüle etmek ve demodüle etmek ve diğer bazı işlevler için entegre bir devredir (IC). İkincisi, bir sinyal almak ve iletmek için bir antendir.

Şekil 1.2.2.1 RFID Anteni

RFID etiketlerini ve sistemlerini düzenlemenin birkaç yolu vardır:

Çalışma frekansına göre

• LF bandı etiketleri (125-134 kHz). Bu serinin pasif sistemleri düşük fiyatlıdır ve fiziksel özelliklerinden dolayı hayvanları, insanları ve balıkları ufalarken deri altı etiketlerinde kullanılırlar. Bununla birlikte, dalga boyu nedeniyle, uzun mesafelerde okuma ile ilgili problemlerin yanı sıra okuma sırasında çarpışmaların ortaya çıkması ile ilgili problemler vardır.

  HF bant belirteçleri (13,56 MHz). Bu sistemlerin avantajları, ucuz olmaları, çevre ve lisans sorunlarının olmaması, iyi standartlaştırılmış olmaları ve geniş bir çözüm yelpazesine sahip olmalarıdır. Ödeme sistemlerinde, lojistikte, kişisel tanımlamada kullanılırlar. 13.56 MHz'lik bir frekans için ISO 14443 standardı (tip A / B) geliştirilmiştir. Bununla birlikte, uzun mesafelerde, yüksek nem koşullarında, metal varlığında ve okuma sırasında çarpışmaların ortaya çıkmasıyla ilgili problemler vardır.

  UHF bant etiketleri (UHF, 860-960 MHz). Bu serinin etiketleri en uzun kayıt aralığına sahiptir; çarpışma önleme mekanizmaları bu aralığın birçok standartında mevcuttur. UHF RFID sistemlerinde, LF ve HF'ye göre etiketlerin maliyeti daha düşükken diğer ekipmanların maliyeti daha yüksektir. Şu anda, UHF frekans aralığı Rusya Federasyonu'nda "Avrupa" adı verilen aralıkta - 863-868 MHz ve "Amerikan" aralığında ____ ücretsiz kullanıma açıktır.

Güç kaynağı ile

• Pasif

  Aktif

  Yarı pasif

Bellek türüne göre

• RO (Salt Okunur) - yalnızca tanımlayıcı içerir. Veriler üretimde yalnızca bir kez yazılır

  WORM (Bir Kez Yaz, Çok Oku) - bir tanımlayıcı ve bir kez yazılabilen bellek bloğu içerir

  RW (Oku ve Yaz) - bilgileri yeniden yazmak için bir tanımlayıcı ve bir hafıza bloğu içerir. İçlerindeki verilerin üzerine birçok kez yazılabilir

Aralığı okuyarak

Yakın tanımlama (20 cm'ye kadar okuma)

Orta menzil tanımlama (20 cm - 10 m)

Uzun mesafeli tanımlama (5 m - 300 m)

Yürütme yoluyla

Pasif RFID etiketlerinde yerleşik bir güç kaynağı yoktur. Okuyucudan gelen elektromanyetik sinyal ile antende indüklenen elektrik akımı, etikette bulunan silikon çipin işlev görmesi ve yanıt sinyalini iletmesi için yeterli gücü sağlar. Pratikte, pasif etiketlerin maksimum okuma mesafesi, seçilen frekansa ve anten boyutuna bağlı olarak 10 cm (4 inç) (ISO 14443'e göre) ila birkaç metre (EPC ve ISO 18000-6) arasında değişir. Pasif etiketler (860-960 MHz), yansıtılan taşıyıcı frekans sinyalini (geri saçılım modülasyonu) modüle ederek bir sinyal iletir. Okuyucunun anteni, bir taşıyıcı frekans sinyali yayar ve etiketten yansıyan modüle edilmiş bir sinyal alır.

Aktif RFID etiketlerinin kendi güç kaynakları vardır ve okuyucunun enerjisine bağlı değildir, bunun sonucunda uzun mesafeden (300 metreye kadar) okunmaları daha büyüktür ve ek elektroniklerle donatılabilir. Bununla birlikte, bu etiketler en pahalıdır ve pillerin sınırlı bir çalışma süresi vardır. Aktif etiketler çoğu durumda daha güvenilirdir ve maksimum mesafede en yüksek okuma doğruluğunu sağlar. Kendi güç kaynaklarına sahip olan aktif etiketler, pasif etiketlerden daha yüksek bir çıkış sinyali oluşturarak, RF sinyali için daha agresif olan ortamlarda (su, hava) kullanılmalarına izin verebilir.

Yarı aktif olarak da adlandırılan yarı pasif RFID etiketleri, pasif etiketlere çok benzer, ancak çipe güç sağlayan bir pil ile donatılmıştır. Aynı zamanda, bu etiketlerin etki aralığı yalnızca okuyucunun alıcısının hassasiyetine bağlıdır ve daha büyük bir mesafede ve daha iyi özelliklerle çalışabilirler.

Bilgi okuyucular, etiketlerden bilgi okuyan ve bunlara veri yazan cihazlardır. Bu cihazlar muhasebe sistemine kalıcı olarak bağlanabilir veya özerk olarak çalışabilir. Okuyucular sabit ve mobil olarak ayrılmıştır.

Şekil 1.2.2.2 RFID Okuyucu

Otomatik tanımlama teknolojisinin ayrılmaz bir parçası olan uluslararası RFID standartları, IEC ile ortaklaşa uluslararası kuruluş ISO tarafından geliştirilmiş ve benimsenmiştir.

Etiketlerin sınıflara bölünmesi, çok sayıda RFID protokolünü düzene koymak için EPCglobal girişiminden çok önce benimsenmişti, ancak okuyucular ve etiketler arasında değiş tokuş için genel olarak kabul edilmiş bir protokol yoktu. Bu, okuyucular ve farklı üreticilerin etiketleri arasında uyumsuzluğa yol açtı. 2004 yılında ISO / IEC, 135 kHz ila 2.45 GHz arasındaki tüm RFID frekans aralıklarında iletişim protokollerini (radyo arayüzleri) tanımlayan tek bir uluslararası standart ISO 18000'i kabul etti. UHF aralığı (860-960) MHz, ISO 18000-6A / B standardına karşılık gelir. 2004 yılında, EPCglobal uzmanları okuyucu ile UHF etiketi arasında yeni bir iletişim protokolü oluşturdu - Sınıf 1 Nesil 2. 2006'da, küçük değişiklikler içeren EPC Gen2 teklifi, ek olarak ISO / IEC tarafından kabul edildi. FROM ISO 18000-6 standardının mevcut A ve B seçeneklerine ve şu anda ISO / IEC 18000-6C, UHF aralığındaki RFID teknolojisi için en yaygın standarttır.

RFID'nin dezavantajları şunlardır:

kısmi mekanik hasar durumunda etiketin performansı kaybolur;

elektromanyetik alanlar şeklinde girişime duyarlılık;

geliştirilen standartların yetersiz açıklığı.

Bu bölümde, nesneleri tanımlamaya yönelik ana teknolojiler ele alınmıştır. Bunlar arasında, sabit bir kontrol merkezinin bir tren hareket parametre kaydedicisi (RTR) ile bağlantısını başlatmak için kullanılabilecek radyo frekansı ve optik tanımlamaya özel dikkat gösterildi.

Kablosuz veri aktarım teknolojileri

PC ve RPDU arasındaki bilgi alışverişi sürecinin uygulanması için, en uygun olanı seçmek için mevcut kablosuz veri iletimi teknolojilerinin incelenmesine karar verildi.

Bluetooth

BlueTooth teknolojisi (IEEE 802.15 standardı), bir kablosuz kişisel veri ağı (WPAN - Kablosuz Kişisel Ağ) oluşturan ilk teknolojiydi. Lisanssız 2,4 GHz frekans aralığında kısa bir mesafe (10–100 m) radyo kanalı üzerinden veri ve ses aktarımına izin verir ve bilgisayarları, cep telefonlarını ve diğer cihazları görüş hattı olmadan birbirine bağlar. Oluştururken temel amaç, düşük güç tüketimi ve düşük maliyetli, cep telefonları ile kablosuz kulaklıklar arasında iletişime olanak tanıyan bir radyo arayüzü geliştirmekti.

BlueTooth kablosuz protokol yığını:

Şekil 1.3.1.1 Bluetooth Protokol Yığını

BlueTooth teknolojisi hem noktadan noktaya hem de noktadan çok noktaya bağlantıları destekler. Aynı kanalı kullanan iki veya daha fazla cihaz bir pikonet oluşturur. Cihazlardan biri ana (ana) ve geri kalanı - bağımlı (bağımlı) olarak çalışır. Tek bir piconet yedi adede kadar aktif bağımlıya sahip olabilir ve kalan bağımlı birimler "park edilmiş" durumda, ana ile senkronize halde kalır. Birbirine bağlanan pikonetler bir "dağıtılmış ağ" (scatternet) oluşturur. Her pikonetin yalnızca bir ana cihazı vardır, ancak bağımlı birimler farklı pikonetlere ait olabilir. Ek olarak, bir pikonetin ana cihazı, diğerinde bir bağımlı cihaz olabilir.

Çoğu durumda, BlueTooth teknolojisi geliştiriciler tarafından iki cihaz arasındaki kablolu bir seri bağlantıyı kablosuz olanla değiştirmek için kullanılır. Bir bağlantı düzenleme ve veri aktarımı gerçekleştirme görevini basitleştirmek için, BlueTooth modüllerinin bir ürün yazılımı sürümü geliştirildi ve tüm BlueTooth protokol yığınının (Şekil 1) yanı sıra SPP (Seri Bağlantı Noktası Profili) ve SDP (Hizmet Keşif Profili) profillerinin eksiksiz bir yazılım uygulamasını temsil ediyor. Bu çözüm, geliştiricinin modülü kontrol etmesini, kablosuz bir seri bağlantı kurmasını ve özel karakter komutları kullanarak veri aktarımı gerçekleştirmesini sağlar. Ancak, BlueTooth teknolojisinin yeteneklerinin kullanımına bazı kısıtlamalar getirir. Bu, esas olarak maksimum bant genişliğindeki azalmayı ve BlueTooth modülü tarafından desteklenen eşzamanlı asenkron bağlantıların sayısını etkiler.

2004 yılının ortalarında, 2001 yılında yayınlanan BlueTooth spesifikasyon versiyonu 1.1, BlueTooth spesifikasyon versiyonu 1.2 ile değiştirildi. 1.2 ve 1.1 spesifikasyonu arasındaki temel farklar şunları içerir:

Çarpışmaları önlemek için kanalın uyarlanabilir frekans atlama (AFH) teknolojisinin uygulanması.

İki BlueTooth modülü arasında bağlantı kurmak için harcanan zamanı azaltır.

BlueTooth ve Wi-Fi'nin aynı lisanssız 2.4GHz bandını kullandığı bilinmektedir. Bu nedenle, BlueTooth cihazlarının Wi-Fi cihazlarının menzilinde olduğu ve birbirleriyle veri alışverişi yaptığı durumlarda, bu çarpışmalara yol açabilir ve cihazların performansını etkileyebilir. AFH teknolojisi çarpışmaları önler: Bilgi alışverişinde bulunurken, girişimle mücadele etmek için BlueTooth teknolojisi, Wi-Fi cihazlarının iletişim kurduğu frekans kanallarını hesaba katmayan kanal frekansı atlamayı kullanır.

SIG konsorsiyumu tarafından geliştirilen BlueTooth teknoloji geliştirme yol haritası aşağıdakiler tarafından geliştirilmiştir:

Şekil 1.3.1.2 Bluetooth Teknolojisi Geliştirme Aşamaları

Şu anda, piyasada BlueTooth modülleri ve bir BlueTooth cihazının donanımının kendi kendine gerçekleştirilmesi için bileşenler sunan çok sayıda şirket var. Hemen hemen tüm üreticiler, BlueTooth özellikleri 1.1 ve 1.2'yi destekleyen ve sınıf 2 (aralık 10 m) ve sınıf 1 (menzil 100 m) ile uyumlu modüller sunar. Bununla birlikte, sürüm 1.1, 1.2 ile tamamen uyumlu olsa da, yukarıda sürüm 1.2'de tartışılan tüm iyileştirmeler, yalnızca her iki cihaz da sürüm 1.2 uyumluysa elde edilebilir.

Kasım 2004'te, Gelişmiş Veri Hızı (EDR) teknolojisini destekleyen BlueTooth spesifikasyonu sürüm 2.0 kabul edildi. EDR destekli 2.0 özelliği, 3 Mbps'ye kadar hızlarda veri alışverişine izin verir. Sürüm 2.0'a karşılık gelen ve EDR genişletilmiş veri aktarım teknolojisini destekleyen modüllerin ilk seri üretilen örnekleri 2005 sonunda üreticiler tarafından sunuldu. Bu tür modüllerin menzili, sınıf 2'ye karşılık gelen görüş hattı yokluğunda 10 m'dir ve görüş hattı varlığında 30 m'ye ulaşabilir.

Daha önce belirtildiği gibi, BlueTooth teknolojisinin temel amacı kablolu seri iletişimi değiştirmektir. BlueTooth teknolojisi aşağıdaki profilleri tanımlar: Lan Erişim Profili, Genel Nesne Değişimi Profili, Profil Nesnesi İtme Profili, Dosya Aktarımı Profili, Senkronizasyon Profili.

WiFi kablosuz ağı, tıpkı cep telefonları, televizyonlar ve radyolar gibi çalışmak için radyo dalgalarını kullanır. Bir kablosuz ağ üzerinden bilgi alışverişi, radyo iletişimi kullanarak görüşmeye çok benzer.

Çoğu Wi-Fi ekipmanı iki büyük gruba ayrılabilir:

WiFi yönlendiriciler (yönlendiriciler) ve erişim noktaları

wi-Fi adaptörleri ile donatılmış kullanıcı terminal ekipmanı.

Bilgisayarın kablosuz adaptörü, verileri bir radyo sinyaline dönüştürür ve bir anten kullanarak havadan iletir. Kablosuz yönlendirici bu sinyali alır ve kodunu çözer. Yönlendiriciden gelen bilgiler, kablolu bir Ethernet kablosu üzerinden İnternet'e gönderilir.

Aslında, hem WiFi yönlendiricileri hem de WiFi erişim noktaları aynı işlevleri yerine getirir - bir adaptörle donatılmış herhangi bir cihazın AP-İstemci modunda ağa bağlanabileceği bir radyo kapsama alanı (AP modu) oluştururlar. Benzerliklerin bittiği yer burasıdır. Bu cihazlar hem görsel hem de yapısal olarak farklılık gösterir. Klasik bir WiFi erişim noktasında yalnızca bir Ethernet bağlantı noktası vardır. Klasik WiFi yönlendiricilerinde 5 adet bulunur. Aynı zamanda, sağlayıcının kablosunu bağlamayı sağlayan ayrı bir WAN bağlantı noktası tahsis edilir. Ethernet bağlantı noktalarının geri kalanı LAN olarak etiketlenir - yönlendirici tarafından oluşturulan yerel ağ istemcilerinin çift bükümlü bağlantısı için kullanılırlar.

Fabrika ayarlarında, DHCP sunucusu erişim noktası için devre dışı bırakılmıştır ve ona Ethernet veya WiFi üzerinden bağlanmak için, ağ adaptörüne statik bir IP adresi atanmalıdır. Yönlendiriciler için DHCP sunucusu fabrika ayarlarında etkinleştirilmiştir ve herhangi bir yönlendirici istemcisi bu sunucudan otomatik olarak bir IP adresi alabilir. Bunu yapmak için, IP adreslerini otomatik olarak almak için yönlendiriciye bağlanmak için kullanılan adaptörün DHCP istemci hizmetini yapılandırmanız gerekir. Yönlendiriciler, fabrika ayarlarında bulunan DHCP sunucusuna ek olarak, korsan saldırıları ve oluşturduğu yerel ağın istemcilerinden gizli bilgilerin çalınması olasılığını en aza indiren ancak% 100 korumayı garanti etmeyen bir yazılım ve donanım güvenlik duvarı ile donatılmıştır.

Tipik olarak, bir Wi-Fi ağ şeması en az bir erişim noktası ve en az bir istemci içerir. Erişim noktası, ağ tanımlayıcısını (SSID) her 100 ms'de 0.1 Mbps hızında özel sinyal paketleri kullanarak yayınlar. Ağın SSID'sini bilen müşteri, bu erişim noktasına bağlanmanın mümkün olup olmadığını öğrenebilir. Aynı SSID'lere sahip iki erişim noktası menzile girdiğinde, alıcı, sinyal gücüne bağlı olarak aralarında seçim yapabilir.

Wi-Fi ekipmanı kullanılırken, birkaç ana işletim modu vardır: noktadan noktaya, altyapı modu, köprü modu ve tekrarlayıcı modu. Bu çalışma modlarının her birine daha yakından bakalım.

Noktadan noktaya modunda, kablosuz istemciler doğrudan birbirine bağlanır, bu durumda erişim noktaları kullanılmaz. Bu mod, örneğin, Wi-Fi adaptörleri bulunan iki bilgisayarı herhangi bir ek cihaz olmadan birbirine bağlamak için kullanılabilir.

Altyapı modunda (noktadan çok noktaya) çalışmada, kablosuz ağa bağlı tüm cihazlar birbirleriyle erişim noktası adı verilen bir ara cihaz (AP, Erişim noktası).

Kablosuz köprü modu, birbirinden kısa bir mesafede (20-250 m) olan iki kablolu LAN'ı bağlamak gerektiğinde kullanılır, ancak kabloları döşemenin bir yolu yoktur. Bu durumda, kablosuz istemciler erişim noktalarına bağlanamazlar ve noktaların kendisi yalnızca bir yerel kablolu ağdan diğerine trafiği aktarmak için kullanılır.

Çalışma için kullanılan WiFi adaptörleri (alıcı-vericiler, alıcı-vericiler), çift yönlü taşınabilir radyolarda, cep telefonlarında ve diğer benzer cihazlarda kullanılan cihazlara çok benzer. Radyo dalgalarını iletebilir ve alabilirler, ayrıca bir dijital sinyalin bir ve sıfırlarını radyo dalgalarına dönüştürebilirler ve bunun tersi de geçerlidir. Aynı zamanda, WiFi alıcıları ve diğer benzer cihazların vericileri arasında bazı önemli farklılıklar vardır. En önemli fark, diğer frekans bantlarında çalışmalarıdır. Çoğu modern dizüstü bilgisayar ve birçok masaüstü bilgisayar, yerleşik kablosuz alıcı vericilerle satılır. Bir dizüstü bilgisayarda böyle bir cihaz yoksa, PC kartları için genişletme yuvasına veya USB bağlantı noktasına bağlanan adaptörler vardır. Bağdaştırıcının normal şekilde çalışmasını sağlamak için kablosuz adaptörü ve uygun sürücüleri kurduktan sonra, bilgisayar otomatik olarak kullanılabilir ağları arayabilir.

WiFi alıcı-vericileri üç frekans bandından birinde çalışabilir. Bir aralıktan diğerine hızlı "atlama" yapıldığında da bir varyant mümkündür. Bu teknik, girişimin etkisini azaltmanıza ve aynı anda birçok cihazın kablosuz özelliklerini kullanmanıza olanak tanır. Mevcut WiFi teknolojisi standartlarının çoğu, 2.4GHz frekans aralığını veya daha kesin olarak 2400MHz-2483.5MHz frekans bandını kullanır. 2.4GHz frekans aralığına ek olarak, modern mevcut WiFi standartları 5.180-5.240GHz ve 5.745-5.825GHz frekans bantlarında 5GHz aralığını kullanır. Bu frekanslar, cep telefonlarında, çift yönlü el telsizlerinde ve kablosuz televizyonda kullanılanlardan çok daha yüksektir. Daha yüksek bir frekansta daha fazla veri iletilebilir.

WiFi, çeşitli şekillerde 802.11 ağ standartlarını kullanır:

802.11a standardına göre veriler 5 GHz bandında saniyede 54 megabite varan hızlarda iletilir. Ayrıca, verici tarafındaki orijinal sinyali birden çok alt sinyale bölen daha verimli bir kodlama tekniği olan ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM) sağlar. Bu yaklaşım, parazitin etkisini azaltır.

802.11b, en yavaş ve en ucuz standarttır. Bir süredir maliyeti nedeniyle yaygınlaştı, ancak şimdi daha ucuz hale geldikçe daha hızlı standartlarla değiştiriliyor. 802.11b standardı, 2,4 GHz bandında çalışmak üzere tasarlanmıştır. Tamamlayıcı kod anahtarlamanın (CCK) hızını artırmak için kullanıldığında veri aktarım hızı saniyede 11 megabittir.

802.11g standardı, 802.11b gibi, 2,4 GHz bandında çalışma sağlar, ancak önemli ölçüde daha yüksek veri aktarım hızı sağlar - saniyede 54 megabite kadar. 802.11g daha hızlıdır çünkü 802.11a ile aynı OFDM kodlamasını kullanır.

En yeni standart 802.11n'dir. Veri aktarım hızını önemli ölçüde artırdı ve frekans aralığını genişletti. Aynı zamanda, 802.11g standardı teorik olarak saniyede 54 megabit veri aktarım hızına sahip olmasına rağmen, ağ tıkanıklığı nedeniyle gerçek hız saniyede yaklaşık 24 megabittir. 802.11n standardı, saniyede 140 megabitlik bir veri aktarım hızı sağlayabilir. Standart, 11 Eylül 2009'da yeni standartların geliştirilmesi ve uygulanmasında dünya lideri olan Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) tarafından onaylandı.

Günümüzde en yaygın kablosuz ağ standartları IEEE 802.11 b ve 802.11 g'dir. IEEE'ye göre bu tür ağların ekipmanı, 2400-2483.5 MHz aralığında çalışır ve sırasıyla maksimum 11 ve 54 Mbps hızında veri iletebilir.

Dalgaların dikkate alınan aralıktaki dağılımı bir dizi orijinal kaliteye sahiptir. Kablosuz ve kablolu ekipman arasındaki işlevsel benzerliklere rağmen, kurulum, kurulum ve konfigürasyonlarındaki fark büyüktür. Bunun nedeni, bilgi aktarımı için kullanılan fiziksel medyanın özelliklerinde yatmaktadır. Kablosuz ekipman olması durumunda, radyo dalgası yayılma yasaları dikkate alınmalıdır. Radyo yayını, çeşitli parazit türlerine karşı daha hassastır. Bu nedenle bölmelerin, duvarların ve betonarme döşemelerin varlığı veri aktarım hızını etkileyebilir. Bir radyo sinyalini alma ve iletme koşulları yalnızca fiziksel engelleri değil, aynı zamanda çeşitli radyo yayıcı cihazlar da parazit yaratır.

Bir zamanlar bölgesel iletişim ağlarında güvenlik standardı Kablolu Eşdeğerlik Gizliliği (WEP) teknolojisiydi. Bununla birlikte, bilgisayar korsanları WEP'teki güvenlik açıklarını keşfetti ve şimdi bu tür bir korumaya sahip ağlara girmek için tasarlanmış uygulamaları ve programları bulmak oldukça kolay. WEP, yüksek hızı ve değişken anahtar uzunluğu nedeniyle seçilen RC4 akış şifresini temel alır. CRC32, sağlama toplamlarını hesaplamak için kullanılır.

WPA, WEP kablosuz güvenlik teknolojisinin yerini almıştır. WPA'nın avantajları, gelişmiş veri güvenliği ve kablosuz ağlara erişimin daha sıkı kontrolüdür. Bugün, bir kablosuz ağ, güvenlik sisteminin üç ana bileşenine sahipse güvenli kabul edilir: kullanıcı kimlik doğrulama, gizlilik ve veri aktarım bütünlüğü. WiFi Korumalı Erişim (WPA) şu anda 802.11i kablosuz güvenlik protokolünün bir parçasıdır. Bu teknoloji, kimlik doğrulamada yer alan üç tarafı içeren Genişletilebilir Kimlik Doğrulama Protokolü (EAP) gibi temel 802.1x kimlik doğrulama araçlarını destekler - arayan (istemci), aranan (erişim noktası) ve bağlantı güvenliğini önemli ölçüde artıran kimlik doğrulama sunucusu. Ek olarak, WPA, MIC (Mesaj Bütünlük Kontrolü) sağlama toplamını doğrulayarak TKIP ve bilgilerin bütünlüğünü kullanarak geçici anahtarlar kullanarak trafiği şifreleyerek veri iletiminin gizliliğini sağlar. WEP'te olduğu gibi, WPA parolayla oturum açmayı gerektirir. Çoğu genel erişim noktası ya açıktır ya da WPA ya da 128-bit WEP kullanmaktadır, ancak bazıları hala eski savunmasız WEP sistemini kullanmaktadır. WPA ve WPA2 şu anda Wi-Fi Alliance tarafından geliştirilmekte ve desteklenmektedir.

Daha da fazla güvenlik için, Ortam Erişim Kontrolü (MAC) adres filtreleme bazen kullanılır. Kullanıcıları tanımlamak için parola kullanmaz, bilgisayarın fiziksel donanımını kullanır. Her bilgisayarın kendine özgü bir MAC adresi vardır. MAC filtreleme, yalnızca belirli MAC adreslerine sahip makinelerin ağa erişmesini sağlar. Yönlendiriciyi yapılandırırken, hangi adreslerin ağa erişmesine izin verileceğini belirtmeniz gerekir. Sistem% 100 güvenilir değil. Uygun bilgi düzeyine sahip bir bilgisayar korsanı, MAC adresini taklit edebilir, yani bilinen bir yasal MAC adresini kopyalayabilir ve bu adresi bilgisayarıyla taklit ederek sistemi aldatabilir, bu da ağa girmesine olanak sağlar.

Wi-Fi'nin Faydaları

Kablolama olmadan ağ dağıtımını etkinleştirir, bu da ağı dağıtma ve / veya genişletme maliyetini azaltabilir. Dış mekanlar ve tarihi değeri olan binalar gibi kablonun kurulamadığı konumlara kablosuz ağlar ile hizmet verilebilir.

Mobil cihazların ağa erişmesine izin verir.

Wi-Fi cihazları piyasada yaygındır. Ekipmanın Wi-Fi logosu ile zorunlu olarak sertifikalandırılması nedeniyle ekipmanın uyumluluğu garanti edilmektedir.

Wi-Fi bölgesi içinde, birkaç kullanıcı İnternet'e bilgisayarlardan, dizüstü bilgisayarlardan, telefonlardan vb. Erişebilir.

Veri aktarımı sırasında Wi-Fi cihazlarından gelen radyasyon, bir cep telefonununkinden (10 kat) daha azdır.

ZigBee kablosuz veri aktarım teknolojisi, BlueTooth ve Wi-Fi kablosuz veri aktarım teknolojilerinin ortaya çıkmasından sonra piyasaya sürüldü. ZigBee teknolojisinin ortaya çıkışı, temel olarak, bazı uygulamalar için (örneğin, aydınlatma veya garaj kapılarının uzaktan kumandası veya sensörlerden bilgi okuma), bir kablosuz iletim teknolojisi seçmenin ana kriterinin, donanımın düşük güç tüketimi ve düşük maliyetli olmasıdır. Bu, düşük bant genişliği ile sonuçlanır, çünkü çoğu durumda sensörler, çalışma süresinin birkaç ayı hatta yılı aşması gereken yerleşik pilden güç alır. O dönemde var olan BlueTooth ve Wi-Fi kablosuz teknolojileri bu kriterleri karşılamadı, yüksek hızlarda, yüksek güç tüketimi ve yüksek donanım maliyetleri ile veri aktarımı sağlıyordu. 2001 yılında IEEE 802.15 Çalışma Grubu No. 4, aşağıdaki gereksinimleri karşılayacak yeni bir standardın oluşturulması için çalışmaya başladı:

kablosuz veri aktarım teknolojisini uygulayan donanımın çok düşük güç tüketimi (pil ömrü birkaç aydan birkaç yıla kadar olmalıdır);

bilgi aktarımı düşük bir hızda gerçekleştirilmelidir;

düşük donanım maliyeti.

Sonuç, IEEE 802.15.4 standardının geliştirilmesiydi. İncirde. Şekil 5, IEEE 802.15.4 standardı, ZigBee kablosuz veri aktarım teknolojisi ve son kullanıcı arasındaki bir etkileşim modelini göstermektedir.

Şekil 1.3.3.1 IEEE 802.15.4 standardı, ZigBee kablosuz veri aktarım teknolojisi ve son kullanıcı arasındaki etkileşim modeli

IEEE 802.15.4 standardı, etkileşim modelinin yalnızca iki alt katmanının etkileşimini tanımlar: fiziksel katman (PHY) ve üç lisanssız frekans bandı için radyo erişim kontrol katmanı: 2,4 GHz, 868 MHz ve 915 MHz.

MAC katmanı, Çarpışma Önleme ile Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişim (CSMA-CA) yöntemini kullanarak radyo kanalına erişimi yönetmenin yanı sıra, veri ağından bağlantıyı ve bağlantının kesilmesini yönetmekten ve iletilen bilgilerin simetrik korunmasını sağlamaktan sorumludur. anahtar (AES-128).

Buna karşılık, ZigBee Alliance tarafından önerilen ZigBee kablosuz veri aktarım teknolojisi, ağ katmanı, güvenlik katmanı, uygulama yapısı katmanı ve uygulama profili katmanını içeren etkileşim modelinin kalan katmanlarını tanımlar. Ağ katmanı, ZigBee kablosuz teknolojisi, cihaz keşfi ve ağ yapılandırmasından sorumludur ve üç ağ topolojisini destekler.

ZigBee kablosuz teknolojisini çeşitli uygulamalara entegre etmenin düşük maliyetini sağlamak için, IEEE 802.15.4 standardının donanımının fiziksel uygulaması iki versiyonda gerçekleştirilir: sınırlı işlevli cihazlar (RFD) ve tam işlevli cihazlar (FFD).

Cihazları RFD'lere ve FFD'lere ayırmaya ek olarak, ZigBee Alliance üç tür mantıksal cihaz tanımlar: ZigBee Koordinatörü (Koordinatör), ZigBee Router ve ZigBee Terminal Cihazı. Koordinatör, ağ başlatma, düğüm yönetimi gerçekleştirir ve ayrıca ağa bağlı her düğümün ayarları hakkındaki bilgileri depolar. Bir ZigBee yönlendiricisi, ağ üzerinden gönderilen mesajların bir düğümden diğerine yönlendirilmesinden sorumludur. Terminal cihazı, ağa bağlı herhangi bir terminal cihazı olarak anlaşılır. Yukarıda tartışılan RFD ve FFD cihazları, tam olarak terminal cihazlarıdır. Bir ağ oluştururken mantıksal aygıtın türü, ZigBee ittifakı tarafından önerilen belirli bir profil seçilerek son kullanıcı tarafından belirlenir. "Her biri bir arada" topolojisine sahip bir ağ oluştururken, bir ağ düğümünden diğerine mesajların iletimi farklı yollar üzerinden gerçekleştirilebilir, bu da dağıtılmış ağlar oluşturmayı (birkaç küçük ağı tek bir büyük ağda - bir küme ağacında birleştirerek) bir düğümün diğerinden yeterince büyük bir ağ üzerine kurulmasını mümkün kılar. mesafe ve mesajların güvenilir bir şekilde teslim edilmesini sağlayın.

ZigBee ağı üzerinden iletilen trafik, kural olarak, periyodik, aralıklı ve tekrarlı olmak üzere ikiye ayrılır (bilgi mesajları gönderme arasında küçük bir zaman aralığı ile karakterize edilir).

Kablosuz sensörler veya ölçüm cihazları gibi bilgileri uzaktan alması gereken uygulamalar için periyodik trafik tipiktir. Bu tür uygulamalarda sensör veya sayaçlardan bilgi alınması aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir. Daha önce bahsedildiği gibi, bu örnekte bir kablosuz sensör olan herhangi bir terminal cihazı, çalışma süresinin büyük çoğunluğu boyunca "uyku" modunda olmalı ve böylece çok düşük güç tüketimi sağlamalıdır. Bilgiyi iletmek için, terminal cihazı belirli zamanlarda "uyku" modundan çıkar ve kablosuz ölçerin bağlı olduğu ağ yönetim cihazı (ZigBee koordinatörü veya ZigBee yönlendirici) tarafından iletilen özel bir sinyal (işaret) için radyoyu arar. Havada özel bir sinyalin (işaret) varlığında, terminal cihazı bilgiyi ağ kontrol cihazına iletir ve bir sonraki iletişim oturumuna kadar hemen "uyku" moduna geçer.

Örneğin, uzaktan aydınlatma kontrol cihazları için kesintili trafik yaygındır. Koridordaki aydınlatmayı açmak için bir komut göndermek için ön kapıya takılan bir hareket sensörünün tetiklenmesinin gerekli olduğu bir durumu hayal edin. Bu durumda komut aşağıdaki şekilde iletilir. Ağ kontrol cihazı hareket sensörünün tetiklendiğine dair bir sinyal aldığında, ZigBee kablosuz ağına bağlanmak için terminal cihazına (kablosuz anahtar) bir komut verir. Daha sonra terminal cihazı (kablosuz anahtar) ile bir bağlantı kurulur ve aydınlatmayı açmak için bir komut içeren bir bilgi mesajı iletilir. Komutu aldıktan sonra, bağlantı sonlandırılır ve kablosuz anahtarın ZigBee ağıyla bağlantısı kesilir. Terminal cihazının ZigBee ağına yalnızca bunun için gerekli anlarda bağlanması ve bağlantısının kesilmesi, terminal cihazının "uyku" modunda geçirdiği süreyi önemli ölçüde artırabilir, böylece minimum güç tüketimi sağlar. Özel bir sinyal (işaret) kullanma yöntemi çok daha fazla enerji gerektirir.

Bazı uygulamalarda, örneğin güvenlik sistemlerinde, sensörlerin tetiklenmesine ilişkin bilgilerin iletimi neredeyse anında ve gecikmeden gerçekleştirilmelidir. Ancak, belirli bir zamanda, birkaç sensörün aynı anda "çalışıp" ağda sözde tekrarlayan trafik oluşturduğu gerçeğini hesaba katmalıyız. Bu olayın olasılığı azdır, ancak güvenlik sistemlerinde görmezden gelinmesi kabul edilemez. ZigBee kablosuz ağında, birkaç güvenlik sensörü (uç nokta) aynı anda tetiklendiğinde kablosuz ağa iletilen mesajlar için, her sensörden veri aktarımı özel olarak ayrılmış bir zaman aralığında sağlanır. ZigBee teknolojisinde, özel bir zaman dilimi Garantili Zaman Aralığı (GTS) olarak adlandırılır. ZigBee teknolojisindeki acil mesajların iletimi için garantili bir zaman aralığı sağlama yeteneğinin varlığı, ZigBee'de QoS yönteminin (hizmet kalitesi) uygulanması hakkında konuşmamızı sağlar. Acil mesajların iletimi için garantili bir zaman aralığı tahsisi, ağ koordinatörü tarafından gerçekleştirilir (Şekil 6, PAN Koordinatörü).

ZigBee teknolojisine dayalı bir kablosuz ağ (örneğin, "yıldız" topolojisine sahip bir ağ) oluşturmak için geliştiricinin en az bir ağ koordinatörü ve gerekli sayıda terminal cihazı satın alması gerekir. Ağınızı planlarken, ağ koordinatörüne bağlı maksimum aktif uç nokta sayısının 240'ı geçmemesi gerektiğini unutmayın. Ayrıca, ağı geliştirmek, yapılandırmak ve özel uygulamalar ve profiller oluşturmak için ZigBee yonga üreticisinden yazılım araçları satın alınmalıdır.

Herhangi bir karmaşıklıkta kablosuz ZigBee ağları oluşturmak için bir dizi yazılım ve donanım aracı içeren hata ayıklama kitinin yüksek maliyeti, Rusya pazarında ZigBee teknolojisinin kitlesel yayılması için kısıtlayıcı faktörlerden biridir.

Bu bölümde verilen BlueTooth, Wi-Fi ve ZigBee kablosuz veri aktarım teknolojilerinin kısa özeti, her teknolojinin aynı hedefe farklı yollarla (farklı kayıplarla) ulaşmayı içeren kendine özgü nitelikleri olduğunu göstermektedir. BlueTooth, Wi-Fi ve ZigBee teknolojilerinin karşılaştırmalı özellikleri tabloda gösterilmektedir.

Tablo 1.3.3.1

BlueTooth, Wi-Fi ve ZigBee teknolojilerinin karşılaştırmalı özellikleri

Bu tablodan Wi-Fi teknolojisi kullanıldığında en hızlı ve en uzun aktarımın mümkün olduğu görülebilir. Wi-Fi teknolojisi, posta, video ve diğer verileri İnternet üzerinden aktarmak için kullanılır. ZigBee teknolojisi, uzaktan izleme ve kontrol için çok sayıda düğüm arasında küçük boyutlu düşük hızlı iletişim için mükemmeldir. BlueTooth teknolojisi, mobil cihazlar arasında veri alışverişinde en büyük uygulamayı buldu.

Ağ teknolojisi, bir bilgisayar ağı oluşturmak için yeterli olan (örneğin, ağ bağdaştırıcıları, sürücüler, kablolar ve konektörler) bunları uygulayan tutarlı bir standart protokoller ve yazılım ve donanım kümesidir. "Yeterli" sıfatı, bu setin çalışabilir bir ağ kurabileceğiniz minimum araç seti olduğu gerçeğini vurgular.

Belirli bir teknolojinin ağının (dar anlamda) oluşturulduğu temeldeki protokoller, işbirliği için özel olarak geliştirilmiştir, bu nedenle, ağ geliştiricisinin etkileşimlerini düzenlemek için ek bir çaba göstermesine gerek yoktur. Bazen ağ teknolojilerine temel teknolojiler denir, yani temelde herhangi bir ağın temeli oluşturulur. Temel ağ teknolojilerinin örnekleri, Ethernet, Token Ring ve FDDI veya X.25 gibi iyi bilinen LAN teknolojileri ve çerçeve röle WAN teknolojileridir. Çalışan bir ağ elde etmek için, bu durumda, tek bir temel teknolojiyle ilgili yazılım ve donanım satın almak - sürücüler, hub'lar, anahtarlar, kablolar vb. İçeren ağ adaptörleri - ve bunları bu teknoloji için standardın gerekliliklerine uygun olarak bağlamak yeterlidir.

Bugün, yerel alan ağları için en yaygın standart, Ethernet paket veri aktarım teknolojisidir. Ethernet standartları, OSI modelinin bağlantı katmanındaki fiziksel katman, çerçeve biçimi ve ortam erişim denetimi protokollerindeki kablolama ve elektrik sinyallerini tanımlar. Ethernet, temel olarak IEEE 802.3 standartları tarafından tanımlanır. İletim ortamı olarak koaksiyel kablo, bükümlü çift veya optik kablo kullanılır. Bilgisayarlar, tipik bir paylaşılan veri yolu yapısına göre paylaşılan bir ortama bağlanır. Zaman paylaşımlı bir veri yolu kullanarak, herhangi iki bilgisayar veri alışverişi yapabilir.

Tüm Ethernet standartları türleri (Hızlı Ethernet ve Gigabit Ethernet dahil) aynı ortam ayırma yöntemini kullanır - CSMA / CD yöntemi (Carrier Sense Çoklu Erişim ve Çarpışma Algılama) Rastgele erişim yönteminin özü aşağıdaki gibidir. Ethernet ağındaki bir bilgisayar, yalnızca ağ boşsa, yani başka hiçbir bilgisayar veri alışverişi yapmıyorsa ağ üzerinden veri iletebilir. Bu nedenle, Ethernet teknolojisinin önemli bir parçası, ortam kullanılabilirliğini belirleme prosedürüdür. Bilgisayar ağın ücretsiz olduğuna ikna olduktan sonra, ortamı "ele geçirirken" iletime başlar. Paylaşılan ortamın bir düğüm tarafından özel kullanım süresi, bir çerçevenin iletim süresi ile sınırlıdır. Çerçeve, bir Ethernet ağı üzerindeki bilgisayarlar arasında değiş tokuş edilen bir veri birimidir. Çerçeve sabit bir biçime sahiptir ve veri alanıyla birlikte çeşitli hizmet bilgilerini, örneğin alıcının adresi ve gönderenin adresi içerir. Ethernet ağı, bir çerçeve paylaşılan veri iletim ortamına girdiğinde, tüm ağ bağdaştırıcılarının aynı anda bu çerçeveyi almaya başlayacağı şekilde tasarlanmıştır. Hepsi çerçevenin ilk alanlarından birinde bulunan hedef adresini ayrıştırır ve bu adres kendi adresleriyle eşleşirse çerçeve, ağ bağdaştırıcısının dahili tamponuna yerleştirilir. Böylece, hedef bilgisayar, kendisi için tasarlanan verileri alır. Bazen iki veya daha fazla bilgisayar aynı anda ağın ücretsiz olduğuna karar verdiğinde ve bilgi aktarmaya başladığında bir durum ortaya çıkabilir. Çarpışma olarak adlandırılan bu durum, verilerin ağ üzerinden doğru şekilde iletilmesini engeller. Ethernet standardı, çarpışmaları algılamak ve doğru şekilde yönetmek için bir algoritma sağlar. Bir çarpışma olasılığı ağ trafiğinin miktarına bağlıdır. Bir çarpışma algıladıktan sonra, çerçevelerini iletmeye çalışan ağ bağdaştırıcıları iletimi durdurur ve rastgele uzunlukta bir duraklamadan sonra ortama erişmeyi ve çarpışmaya neden olan çerçeveyi iletmeyi tekrar deneyin.

Onları bu kadar popüler yapan Ethernet ağlarının temel avantajı, maliyet etkinlikleridir. Bir ağ kurmak için, her bilgisayar için bir ağ bağdaştırıcısına ve gerekli uzunlukta bir fiziksel kablo bölümüne sahip olmak yeterlidir. Token Ring gibi diğer temel teknolojiler, küçük bir ağ bile oluşturmak için ek bir cihaz, bir hub gerektirir. Ek olarak, Ethernet ağlarında ortama erişim, adresleme ve veri iletimi için oldukça basit algoritmalar uygulanmaktadır. Basit ağ mantığı, basitleştirmeye ve dolayısıyla daha ucuz ağ bağdaştırıcılarına ve bunların sürücülerine yol açar. Aynı nedenle, Ethernet adaptörleri oldukça güvenilirdir. Ve son olarak, Ethernet ağlarının bir diğer dikkat çekici özelliği, iyi ölçeklenebilirlikleri, yani yeni düğümleri bağlamanın kolaylığıdır. Diğer temel ağ teknolojileri - Token Ring, FDDI - birçok bireysel özelliğe sahip olmalarına rağmen, aynı zamanda Ethernet ile ortak birçok özelliğe sahiptir. Bir teknoloji ile diğeri arasındaki önemli farklar, paylaşılan ortama erişim için kullanılan yöntemin özellikleriyle ilgilidir. Bu nedenle, Ethernet teknolojisi ile Token Ring teknolojisi arasındaki farklar, büyük ölçüde bunlara gömülü medya ayırma yöntemlerinin özelliklerine göre belirlenir - Ethernet'e erişmek için rastgele bir algoritma ve Token Ring'de bir belirteç aktararak bir erişim yöntemi.

Vityaz tren güvenliği yönetim sisteminin tüm birimlerini entegre etmek için bir CAN veriyolu kullanılır. Bu arayüzü daha ayrıntılı olarak ele alalım.

CAN (Kontrol Alanı Ağı), bazı mekanizmaların "akıllı" giriş / çıkış cihazlarını, sensörlerini ve aktüatörlerini veya hatta bir kuruluşu yerel bir ağa bağlayan bir seri omurgadır. Karayolu üzerinde birkaç ana cihazı bulmayı sağlayan, gerçek zamanlı veri iletimi ve hata düzeltme sağlayan ve yüksek gürültü bağışıklığı sağlayan bir protokol ile karakterizedir. CAN sistemi, başlangıçta BOSH tarafından otomobillerde kullanılmak üzere geliştirilen ve artık endüstriyel otomasyonda yaygın olarak kullanılan, otobüse bağlı cihazların çalışmasını sağlayan çok sayıda mikro devreden oluşur. Aktarım hızı yazılımda belirlenir ve 1 Mbps'ye kadar çıkabilir.

Ancak uygulamada, bir CAN ağı genellikle ISO 11898 standardında tanımlanan diferansiyel çift şeklinde fiziksel katmana sahip bir veri yolu topolojisi ağı anlamına gelir.İletim, tüm ağ düğümleri tarafından alınan çerçevelerde gerçekleştirilir. Otobüse erişmek için, özel mikro devreler üretilir - CAN veri yolu sürücüleri.

CAN sistemi çok güvenilir bir şekilde çalışıyor. Herhangi bir arıza meydana gelirse, bunlar mutlaka ilgili arıza kayıt cihazlarına kaydedilir ve ardından teşhis aleti kullanılarak okunabilir.

Şekil 1.5.1 CAN sistemi

Ağ, birkaç kontrol birimini birbirine bağlar. Kontrol üniteleri ona alıcı-vericiler (alıcı-vericiler) aracılığıyla bağlanır. Böylelikle ağ üzerindeki tüm bağımsız istasyonlar aynı koşullardadır. Yani, tüm kontrol üniteleri eşdeğerdir ve hiçbirinin önceliği yoktur. Aynı zamanda, sözde çoklu site mimarisi hakkında konuşuyorlar. Bilgi alışverişi, seri sinyaller iletilerek gerçekleştirilir.

Bilgi alışverişi süreci, bireysel mesajların, çerçevelerin değişiminden oluşur. Bu mesajlar her bir kontrol ünitesi tarafından gönderilebilir ve alınabilir. Mesajların her biri, sistemin fiziksel bir parametresi hakkında veriler içerir. Bu durumda, değer ikili biçimde, yani sıfırlar ve birler veya bitler dizisi olarak temsil edilir. Örneğin, 1800 rpm'lik bir motor hızı ikili 00010101 olarak temsil edilebilir. Sinyaller iletildiğinde, her ikili sayı ardışık darbelerden (bitler) oluşan bir akışa dönüştürülür. Bu darbeler, TX teli (iletim kablosu) aracılığıyla alıcı-vericinin (amplifikatör) girişine gönderilir. Alıcı-verici, mevcut darbe dizilerini karşılık gelen voltaj sinyallerine dönüştürür ve bunlar daha sonra sırayla veri yolu kablosuna iletilir. Sinyal alırken, alıcı-verici voltaj darbelerini bir bit dizisine dönüştürür ve bunları RX teli (alıcı teli) aracılığıyla kontrol ünitesine iletir. Kontrol ünitesinde, ikili sinyal dizileri tekrar mesaj verilerine dönüştürülür. Örneğin, 00010101 ikili sayısı 1800 rpm hıza dönüştürülür.

İletilen mesaj, kontrol birimlerinin her biri tarafından alınabilir. Bu veri iletimi ilkesine yayın denir, çünkü sinyalleri radyo ağının her bir kullanıcısı tarafından alınan bir yayın radyo istasyonunun çalışma ilkesine benzer. Bu veri aktarımı ilkesi, ağa bağlı tüm kontrol birimlerinin herhangi bir zamanda aynı bilgileri almasını sağlar. Her mesaj, iletilen verilerin amacını tanımlayan, ancak alıcının adresini tanımlayan bir tanımlayıcı ile sağlanır. Herhangi bir alıcı bir veya birkaç tanımlayıcıya yanıt verebilir. Birkaç alıcı bir tanımlayıcıya yanıt verebilir.

Şekil 1.5.2 CAN mesajlaşma prensibi

Kontrol ünitesi sensörlerden gelen sinyalleri alır, işler ve ilgili kontrol sinyallerini aktüatörlere iletir. Kontrol ünitesinin en önemli bileşenleri, giriş ve çıkış hafızalarına sahip bir mikro kontrolör ve yazılımı depolamak için bir hafızadır. Kontrol ünitesi tarafından alınan sıcaklık sensörü veya krank mili hız sensörü gibi sensörlerden gelen sinyaller düzenli olarak çağrılır ve giriş belleğinde sıralı olarak depolanır. Mikrodenetleyicide, giriş sinyalleri, içine gömülü programlara göre işlenir. Bu işlemin bir sonucu olarak üretilen sinyaller, karşılık gelen aktüatörlere beslendikleri çıkış belleğinin hücrelerine gönderilir. CAN veriyolundan gelen ve ona yönlendirilen mesajları işlemek için, her kontrol ünitesi hem gelen hem de giden mesajları saklayan ek bir hafıza cihazı ile donatılmıştır.

CAN veriyolu üzerinden veri alışverişi yapmak için bir CAN sistem modülü kullanılır. İki bölüme ayrılmıştır: alıcı alan ve verici alan. CAN sistem modülü, gelen ve giden mesajlar için posta kutuları aracılığıyla kontrol ünitesine bağlanır. Genellikle kontrol ünitesinin mikro denetleyici yongasına yerleştirilir.

Alıcı-verici, aynı anda bir amplifikatörün işlevlerini yerine getiren bir alıcı-verici cihazdır. CAN sistem modülünden (mantık düzeyinde) gelen ikili sinyallerin sırasını elektrik voltajı darbelerine dönüştürür ve bunun tersi de geçerlidir. Böylece elektriksel uyarılar aracılığıyla bakır teller üzerinden veri iletilebilir. Alıcı-verici, TX (verici) ve RX (alıcı) telleri aracılığıyla CAN sistem modülü ile iletişim kurar. RX kablosu, bir amplifikatör aracılığıyla CAN veriyoluna bağlanır. Veriyolu üzerinden iletilen dijital sinyalleri sürekli "dinlemenize" olanak tanır.

Ücretsiz bir veri yolu ile herhangi bir düğüm herhangi bir zamanda iletime başlayabilir. Çerçevelerin iki veya daha fazla düğüm tarafından aynı anda iletilmesi durumunda, erişim tahkim: Kaynak adresini ileterek, düğüm aynı anda veri yolu durumunu kontrol eder. Resesif bir bit iletilirken bir baskın bit alınırsa, diğer düğümün daha yüksek önceliğe sahip bir mesaj ilettiği kabul edilir ve iletim, veri yolu bırakılana kadar ertelenir. Böylece, örneğin Ethernet'ten farklı olarak, CAN, çarpışma durumunda verimsiz bir kanal bant genişliği kaybına sahip değildir. Bu çözümün fiyatı, düşük öncelikli mesajların asla iletilmeme olasılığıdır.

Veri yoluna bağlı tüm istasyonlar, kontrol ünitesi tarafından gönderilen mesajı alır. Bu mesaj, ilgili CAN modüllerinin alım alanlarına RX kabloları aracılığıyla gönderilir. Daha sonra kontrol düzeyinde CRC (Döngüsel Artıklık Kontrolü) miktarına göre, mesajda herhangi bir iletim hatası olup olmadığını belirleyebilirler.

Faydaları

Zor gerçek zamanlı çalışabilme yeteneği.

Uygulama kolaylığı ve minimum kullanım maliyeti.

Girişime karşı yüksek bağışıklık.

Bant genişliği kaybı olmadan ağ erişim tahkimi.

İletim ve alım hatalarının güvenilir kontrolü.

Geniş teknoloji dağılımı, çeşitli tedarikçilerden geniş bir ürün yelpazesinin mevcudiyeti.

Ek ekipmanların bağlantısı basitleştirilmiştir.

Dezavantajları

Bir pakette (8 bayta kadar) aktarılabilen az miktarda veri.

Pakette büyük boyutlu hizmet verisi (yararlı verilerle ilgili olarak).

Bununla birlikte, yüksek seviyeli bir protokol için genel olarak kabul edilen tek bir standardın olmaması da bir avantajdır. Ağ standardı, düğümler arasında neredeyse hatasız veri aktarımı için geniş fırsatlar sunarak geliştiriciye bu standarda uyabilecek her şeye yatırım yapma fırsatı verir.

USB arabirimi

Bu tez projesinin dördüncü bölümünde RPDP test standı için bir PPP yazılacaktır. Bu stantta, USB üzerinden CAN'a bağlantı yapılacak, bu nedenle USB arayüzünü incelemeye karar verildi.

USB (Evrensel Seri Veri Yolu), bir PC bilgisayarın mimarisini genişletmek için bir endüstri standardıdır.

USB mimarisi aşağıdaki kriterlere göre tanımlanır:

PC-bilgisayar çevresinin kolayca gerçekleştirilebilir genişlemesi;

12 Mbps'ye kadar (sürüm 1.1), 480 Mbps'ye kadar (sürüm 2.0), 4.8 Gbps'ye kadar (sürüm 3.0) aktarım hızları;

Herhangi bir boyut ve konfigürasyondaki PC bilgisayarlarına entegre olma yeteneği;

PC bilgisayarlar için genişletme cihazlarının kolay oluşturulması.

Kullanıcının bakış açısından, önemli USB parametreleri şunlardır:

Bir PC bilgisayarına bağlanması kolaydır, örn. cihazı yanlış bağlamak imkansızdır;

Konektörlerin tasarımı nedeniyle bağlamadan önce gücü kapatmaya gerek yoktur;

Elektrik bağlantı detaylarının son kullanıcıdan gizlenmesi;

Kendini tanımlayan çevre birimleri (Tak ve Çalıştır);

Çevresel cihazları dinamik olarak bağlama yeteneği;

Düşük güçlü cihazlar (500mA'ya kadar) doğrudan USB veri yolundan çalıştırılabilir.

Cihazların fiziksel bağlantısı, çok katmanlı bir yıldız topolojisi kullanılarak gerçekleştirilir. Her yıldızın merkezi bir göbektir (ek bağlantı noktaları sağlar). Her kablo parçası iki noktayı birbirine bağlar - bir göbek başka bir göbeğe veya işleve (bir uç çevre birimini temsil eder). Sistem, işlevler ve göbek piramidinin tepesinde bulunan ve tüm sistemin çalışmasını kontrol eden yalnızca bir ana bilgisayar denetleyicisine sahiptir. Ana bilgisayar denetleyicisi, bir veya daha fazla bağlantı noktası - bağlantı noktaları sağlayan Kök Hub ile bütünleşir. Yonga setlerinde bulunan USB denetleyicide genellikle yerleşik bir çift bağlantı noktalı kök hub bulunur.

Mantıksal olarak, bir USB hub'ının herhangi bir bağlantı noktasına bağlı bir aygıt, ana bilgisayar denetleyicisine doğrudan bağlı olarak kabul edilebilir. Bu nedenle cihazın bağlantı noktası önemli değildir.

Ana bilgisayar denetleyicisi, veri yolu bant genişliğini cihazlar arasında dağıtır. USB veri yolu, ana bilgisayar ve cihazlar çalışırken cihazları bağlamanıza, yapılandırmanıza, kullanmanıza ve bağlantılarını kesmenize izin verir.

Fonksiyonlar, veri yolu üzerinden veri iletebilen veya alabilen veya bilgileri kontrol edebilen cihazlardır. Tipik olarak, işlevler, bir USB kablosuyla hub bağlantı noktasına bağlanan ayrı çevre birimleridir. Her işlev, aygıt yeteneklerini ve kaynak gereksinimlerini açıklayan yapılandırma bilgileri sağlar. İşlev, kullanılmadan önce ana bilgisayar tarafından yapılandırılmalıdır - bir kanal bant genişliği ve yapılandırma seçenekleri seçilmelidir.

Göbek, bir kablo göbeğidir. Bağlantı noktalarına hub portları denir. Her bir hub, bir bağlantı noktasını çoğuna dönüştürür. Mimari, birden çok hub bağlanmasına izin verir. Her bir hub, üst düzey hub'a bağlanmak için bir Yukarı Akış Bağlantı Noktası ve özellikleri veya alt düzey hub'ları bağlamak için bir veya daha fazla Aşağı Akış bağlantı noktasına sahiptir. Hub, cihazların ne zaman takılıp çıkarıldığını algılar ve aşağı akış segmentlerine giden güç kaynağını kontrol eder.

Programcıyı rutin bir sürücü yazma işinden kurtarmak için, bazı işletim sistemleri bilinçli olarak düşük seviyeli sürücüler içerir. Windows şunları içerir:

ana bilgisayar denetleyicisi sürücüsü (USB Veri Yolu Sürücüsü) işlemlerin, gücün ve aygıt tanımanın yönetilmesinden sorumludur;

veri yolu sürücüsü (USB Veri Yolu Sürücüsü) işlemlerin, gücün ve cihaz tanımanın yönetilmesinden sorumludur;

sınıf sürücüsü.

Programcının bakış açısından, sınıf sürücüsü ve bu sürücüyü çağırmak için kullanılan arayüz en çok ilgi çeken konulardır. Burası, işletim sisteminin arayüz birleştirmeye doğru bir adım attığı yerdir. Tüm USB aygıtları, genel özelliklere, gerçekleştirilen işlevlere ve kaynak gereksinimlerine göre gruplara (hub'lar, HID aygıtları, ses, depolama aygıtları, yazıcılar, iletişim aygıtları) ayrılır. Her bir aygıt grubu için Windows, aygıtın gruplardan birine ait olduğunu algıladığında otomatik olarak yüklenen ayrı bir sürücü sağlar. Bu nedenle, çoğu durumda hiçbir sürücüye gerek yoktur.

USB HID (insan arayüz cihazı) sınıfı - İnsan etkileşimi için bir USB cihazları sınıfı. Bu sınıf klavye, fare, oyun denetleyicisi gibi cihazları içerir. Bu, Windows işletim sistemi tarafından desteklenen ilk USB sınıflarından biridir. Bir HID cihazı, bir bilgisayara veri girmenin yanı sıra ondan da veri alabilir. Bir HID cihazına veri göndermeniz gerekiyorsa, bu cihazla bir bağlantı başlatmanız ve ardından normal bir dosyada olduğu gibi onunla çalışmanız gerekir.

Bu bölüm, ana veri aktarım teknolojilerine genel bir bakış sağlamıştır. Bir bilgisayar ve bir tren arasında bilgi alışverişi sürecini yürütmek için, en uygun olanı seçmek için mevcut kablosuz veri aktarım teknolojilerini incelemeye karar verildi (Bölüm 2).Fiziksel katmanın kablosuz teknolojilerine ek olarak, bağlantı katmanının teknolojileri (Ethernet, Frame Relay, ATM) dikkate alındı.

Bu bölümde, nesneleri tanımlamaya yönelik ana teknolojiler de ele alınmıştır. Bunlar arasında, sabit bir kontrol merkezinin bir tren hareket parametre kaydedicisi (RTR) ile bağlantısını başlatmak için kullanılabilecek radyo frekansı ve optik tanımlamaya özel dikkat gösterildi.