Axborot uzatishning yangi texnologiyalari

eksa modeli

Tarmoqning turli komponentlari o'zaro aloqada bo'lishi uchun ular bir xil ma'lumot almashish protokoli yordamida ishlashi kerak, ya'ni ular bir xil tilda "so'zlashishi" kerak. Protokol tarmoq ob'ektlari o'zaro ta'sirining barcha darajalarida ma'lumotlar almashinuvini tashkil etish qoidalarini belgilaydi. Xalqaro standartlashtirish tashkiloti (ISO) tomonidan ishlab chiqilgan OSI (Open System Interconnect) modeli darajalarni aniqlash uchun "o'lchagich" sifatida ishlatiladi. OSI modeli tarmoqdagi qurilmalar o'rtasida ma'lumot almashish jarayonini ko'rib chiqish uchun yetti darajadagi o'zaro ta'sirga ega. Tarmoq qatlamlarining har biri nisbatan avtonom bo'lib, alohida ko'rib chiqiladi. OSI modeli har bir qatlamning funksiyalarini aniqlash uchun ishlatiladi. Ushbu model asosan 2 xil modelni o'z ichiga oladi:
turli mashinalarda dasturlar va jarayonlarning o'zaro ta'siri mexanizmini ta'minlovchi gorizontal protokolga asoslangan model;
bir xil mashinada bir-biriga qo'shni qatlamlar tomonidan taqdim etilgan xizmatlarga asoslangan vertikal model.
1.1.1-rasm OSI modeli
Fizik qatlam (fizik qatlam) - ikkilik shaklda taqdim etilgan ma'lumotlarni bir qurilmadan (kompyuterdan) boshqasiga o'tkazish usulini belgilaydigan modelning quyi darajasi. Elektr yoki optik signallarni kabel yoki radio havosiga uzatish raqamli signallarni kodlash usullariga muvofiq amalga oshiriladi. Jismoniy qatlam spetsifikatsiyalari kuchlanish darajasini, kuchlanish vaqtini, jismoniy ma'lumot uzatish tezligini, maksimal ma'lumot uzatish masofasini, media talablarini, jismoniy konnektorlarni va boshqa shunga o'xshash xususiyatlarni belgilaydi.
Jismoniy qatlam funktsiyalari tarmoqqa ulangan barcha qurilmalarda amalga oshiriladi. Kompyuter tomonida jismoniy qatlamning vazifalari kompyuterni uzatish muhiti yoki ketma-ket portga ulash uchun mexanik interfeysni ta'minlovchi tarmoq adapteri tomonidan amalga oshiriladi. Jismoniy qatlam optik tolali, o'ralgan juftlik, koaksiyal kabel, sun'iy yo'ldosh ma'lumotlar aloqasi va boshqalar kabi ma'lumotlarni uzatish vositalarining turlarini belgilaydi.
Jismoniy qatlamga tegishli tarmoq interfeyslarining standart turlari quyidagilardir: USB, RS-232, RS-485, RJ-45, Ethernet jismoniy interfeyslari (10BASE-T, 100BASE-T va 1000BASE-TX). Jismoniy qatlamning asosiy protokollari: IEEE 802.15 (bluetooth), EIA RS-232, RS-485, DSL (raqamli abonent liniyasi), ISDN (integratsiyalashgan raqamli tarmoq), 802.11 Wi-Fi, GSM, RFID, 802.15.4.
Ma'lumotlar havolasi qatlami jismoniy kanal orqali ishonchli ma'lumotlar uzatishni ta'minlaydi. U fizik qatlamdan olingan, bitlarda ko'rsatilgan ma'lumotlarni freymlarga to'playdi, ularning yaxlitligini tekshiradi va kerak bo'lganda xatolarni tuzatadi (zararlangan ramka uchun takroriy so'rovni shakllantiradi) va tarmoq qatlamiga yuboradi. Bu vazifani bajarishda havola qatlami jismoniy adreslash, tarmoq topologiyasi, nosozliklar haqida xabar berish, ma’lumotlar bloklarini tartibda yetkazib berish va axborot oqimini boshqarish masalalari bilan shug‘ullanadi. Odatda bu qatlam ikkita pastki qatlamga bo'linadi: yuqori yarmida MChJ (Mantiqiy bog'lanish nazorati) xatolarni tekshirish va tarmoq qatlamiga texnik xizmat ko'rsatish va pastki yarmida MAC (Media kirishni boshqarish) jismoniy manzillash uchun javobgardir va jismoniy qatlamda paketlarni qabul qilish / uzatish. Kalitlar, ko'priklar va boshqa qurilmalar bu darajada ishlaydi, ular ikkinchi darajali qurilmalar deb ataladi.
Bog'lanish qatlami protokollari: Controller Area Network (CAN), IEEE 802.3 Ethernet, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, IEEE 802.11 simsiz LAN, 802.15.4, Point-to-Point Protocol (PPP), Token ring, x. 25, bankomat.
Dasturlashda bu daraja tarmoq kartasi drayverini ifodalaydi, operatsion tizimlarda kanal va tarmoq darajalarining bir-biri bilan o'zaro ta'siri uchun dasturiy interfeys mavjud. Bu yangi daraja emas, balki ma'lum bir OS uchun modelni amalga oshirishdir. Bunday interfeyslarga misollar: ODI, NDIS, UDI.
Tarmoq qatlami (sessiya qatlami) turli geografik joylarda joylashgan bo'lishi mumkin bo'lgan turli "subtarmoqlar" ga ulangan ikkita oxirgi tizim o'rtasida ulanish va marshrut tanlashni ta'minlaydi. Tarmoq qatlami mantiqiy manzillar va nomlarni jismoniy manzillarga tarjima qilish, eng qisqa marshrutlarni aniqlash, kommutatsiya va marshrutlash, muammolar va tarmoqdagi "tiqilib qolish" ni kuzatish uchun javobgardir. Tarmoq sathining protokollari ma'lumotlarni manbadan manzilga yo'naltiradi. Ushbu darajada ishlaydigan qurilmalar (marshrutizatorlar) shartli ravishda uchinchi darajali qurilmalar deb ataladi (OSI modelidagi daraja raqamiga ko'ra).
Tarmoq sathi protokollari: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange), X.25 (qisman 2-qatlamda amalga oshiriladi), IPsec (Internet Protocol Security). Marshrutlash protokollari - RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).
Transport qatlami (transport qatlami) - ma'lumotlarni tashish uchun mas'ul bo'lgan qatlamlarning eng yuqorisi, jo'natuvchidan qabul qiluvchiga ishonchli ma'lumotlarni uzatishni ta'minlash uchun mo'ljallangan. Shu bilan birga, ishonchlilik darajasi keng doirada o'zgarishi mumkin. Transport sathi protokollarining koʻplab sinflari mavjud boʻlib, ular faqat asosiy transport funksiyalarini taʼminlovchi protokollardan (masalan, maʼlumotni tasdiqlamasdan uzatish funksiyalari), bir nechta maʼlumotlar paketlarini toʻgʻri ketma-ketlikda manzilga yetkazilishini taʼminlaydigan protokollar, bir nechta maʼlumotlarni multiplekslash. oqimlar, ma'lumotlar oqimini boshqarish mexanizmini ta'minlaydi va olingan ma'lumotlarning haqiqiyligini kafolatlaydi.
Misol uchun, UDP bitta datagram ichida ma'lumotlar yaxlitligini nazorat qilish bilan cheklangan va butun paketni yo'qotish yoki paketlarni ko'paytirish yoki ma'lumotlar paketlarini qabul qilish tartibini buzish ehtimolini istisno etmaydi. U IP-paket sarlavhasiga ikkita maydon qo'shadi, ulardan biri "port" maydoni turli xil amaliy jarayonlar o'rtasida ma'lumotni multiplekslashni ta'minlaydi, ikkinchi maydon - "checkssum" - ma'lumotlar yaxlitligini saqlashga imkon beradi.
UDP dan foydalanadigan tarmoq ilovalariga NFS va SNMP misol bo'ladi.
TCP ishonchli uzluksiz ma'lumotlarni uzatishni ta'minlaydi, ma'lumotlar yo'qolishi yoki ularning kelishi yoki takrorlanishi tartibining buzilishi bundan mustasno, u ma'lumotlarning katta qismini bo'laklarga bo'lish va aksincha fragmentlarni bitta paketga yopishtirish orqali ma'lumotlarni qayta taqsimlashi mumkin.
Asosiy transport sathi protokollari quyidagilardir: SPX (Sequenced Packet Exchange), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).
Seans darajasi taqdimot qatlami ob'ektlari o'rtasidagi suhbatni sinxronlashtiradi va seansni yaratish/tugatish, ma'lumotlar almashinuvi, ma'lumotlarni uzatish huquqini aniqlash va dastur faol bo'lmagan davrlarda seansning saqlanishini boshqaradi. Seanslar ikki yoki undan ortiq ko'rish ob'ektlari o'rtasidagi dialogdan iborat. Seans qatlamining ishlashini ta'minlaydigan dasturiy vositalarga misol sifatida Windows tarmoqlarining NetBIOS interfeyslari va Sockets - TCP / IP tarmoqlarining rozetkalari xizmat qilishi mumkin.
Taqdimot sathi bir tizimning amaliy sathidan yuborilgan ma'lumotni boshqa tizimning amaliy qatlami tomonidan o'qilishi uchun javobgardir. Agar kerak bo'lsa, taqdimot qatlami umumiy ma'lumot taqdimoti formatidan foydalangan holda ko'plab ma'lumotlarni taqdim etish formatlari o'rtasida tarjima qiladi. Agar kerak bo'lsa, nafaqat haqiqiy ma'lumotlar, balki dasturlar tomonidan ishlatiladigan ma'lumotlar tuzilmalari ham o'zgartiriladi. Taqdimot qatlami turli xil mashinalardagi ilovalar o'rtasida dialogga ruxsat berish uchun javobgardir. Bu qatlam amaliy qatlam ma'lumotlarini (kodlash, siqish va hokazo) transport qatlami uchun axborot oqimiga aylantirishni ta'minlaydi. Taqdimot sathi protokollari odatda modelning eng yuqori uchta qatlami funksionalligining bir qismidir.
Ilova qatlami (ilova qatlami) - OSI modelining yuqori qatlami, foydalanuvchi ilovalarining tarmoq bilan o'zaro ta'sirini ta'minlaydi:
ilovalarga tarmoq xizmatlaridan foydalanish imkonini beradi:

• 
  fayllar va ma'lumotlar bazalariga masofadan kirish;
  

elektron pochtani yo'naltirish;
xizmat ma'lumotlarini uzatish uchun javobgar;
ilovalarni xato ma'lumotlari bilan ta'minlaydi;
taqdimot qatlamiga so'rovlar hosil qiladi.
Amaliy qatlam protokollari: HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, TELNET va boshqalar.
Ushbu modelning strukturasini o'rganish murakkab tarmoq tizimida har bir tarmoq texnologiyasining joylashishini aniqroq tasavvur qilish imkonini beradi.
Ob'ektni identifikatsiya qilish tizimlari
Avtomatlashtirilgan ob'ektni tanib olish g'oyasining o'zi yangi emas. Identifikatsiyaning kamida besh turi ma'lum:
optik: shtrix-kodlarga asoslangan tizimlar, belgilarni aniqlash;
magnit: magnit chiziq, magnit vositalar tomonidan qo'llaniladigan belgilarni tan olish;
radiochastota identifikatsiyasi (RFID) va ma'lumotlarni uzatish: o'rnatilgan mikrochipli plastik smart-kartalar, radio teglar;
biometrik: tanib olish barmoq izi, ko'zning irisining naqshini skanerlash;
akustik: tovush parametrlari bo'yicha aniqlash (ovoz).
Optik identifikatsiya
Optik identifikatsiya - bu ko'rinadigan to'lqin uzunligi diapazonida optik nurlanishning nuqta manbasidan foydalangan holda ko'plab o'xshashlar orasidan tizimning alohida komponentlarini tanlash printsipi.
Optik identifikatsiya ko'pincha temir yo'llarda qo'llaniladi. Video-tahlil uskunalari temir yo'lni, qo'shni hududni (o'tish huquqini) va boshqa infratuzilma ob'ektlarini avtomatlashtirilgan boshqarishni ta'minlaydi. texnik vositalar video kuzatuv.
Uskunalar quyidagi vazifalarni hal qiladi:
muhofaza etiladigan obyektlardagi holat to‘g‘risidagi videoma’lumotlarni ro‘yxatga olish, uzatish va tahliliy qayta ishlash;
favqulodda (tashvishli) vaziyat yuzaga kelganda tezkor signal signalini avtomatik ravishda yaratish;
kompleksning barcha tarkibiy qismlarining ishlashini doimiy monitoring qilish va uning sozlamalariga ruxsat etilmagan o'zgarishlarni avtomatik aniqlash.
Uskunaga o'rnatilgan video tahliliy ishlov berish algoritmlari quyidagilarni ta'minlashi kerak:
temir yo'l va boshqa infratuzilma ob'ektlariga yaqinlashish bo'yicha nishonlarni avtomatik aniqlash, kuzatish va tasniflash;
Xulq-atvor turlari bo'yicha maqsadlarni tasniflash, shu jumladan: ma'lum bir zonada ko'rinish;
tasvir sifatini nazorat qilish va sifat sezilarli darajada yomonlashganda signalni avtomatik ravishda yaratish.
Bundan tashqari, optik identifikatsiya temir yo'l transporti (RT) harakatlanuvchi tarkibi harakatini boshqarish uchun vagonlar, tanklar va platformalarni ro'yxatga olish raqami bo'yicha avtomatik ravishda aniqlash va aniqlash orqali qo'llaniladi.
Kamera tokchaga, 6 metrgacha balandlikda o'rnatiladi va temir yo'l bo'ylab yo'naltiriladi. Videotahlil ob'ektlari kameraning ko'rish sohasida tasodifiy harakatlanadigan odamlar va transport vositalaridir. Uskuna ONVIF (Ochiq tarmoq video interfeysi forumi) standartining turli profillarini qo'llab-quvvatlaydi. ONVIF IP-kameralar, DVRlar va video boshqaruv tizimlari kabi qurilmalarning o'zaro ta'siri uchun protokollarni belgilaydigan sanoat standartidir.
Optik identifikatsiyaning kamchiliklari - bu murakkab hududlarda joylashgan kameralarning ifloslanish ehtimoli, shovqinning tasvir sifatiga ta'siri va natijada identifikatsiyalash va bunday tizimlarning (kameralar to'plami va tasvir analizatorlari) ancha yuqori narxi.
RFID
RFID (Radiochastotani identifikatsiyalash) - radiochastotani identifikatsiyalash, ob'ektlarni avtomatik identifikatsiya qilish usuli, bunda transponderlar yoki RFID teglari deb ataladigan ma'lumotlar radio signallari yordamida o'qiladi yoki yoziladi. Har qanday RFID tizimi quyidagi komponentlarni o'z ichiga oladi:
o'qish moslamasi (o'quvchi, o'quvchi yoki so'roqchi);
transponder (RFID yorlig'i).
Aksariyat RFID teglari ikki qismdan iborat. Birinchisi, axborotni saqlash va qayta ishlash, radiochastota (RF) signalini modulyatsiya qilish va demodulyatsiya qilish va boshqa ba'zi funktsiyalar uchun integral sxema (IC). Ikkinchisi - signalni qabul qilish va uzatish uchun antenna.

1.2.2.1-rasm RFID antennasi
RFID teglari va tizimlarini tashkil qilishning bir necha yo'li mavjud:
Ishlash chastotasi bo'yicha

• 
  LF diapazon belgilari (125-134 kHz). Ushbu diapazondagi passiv tizimlar past narxga ega va ularning jismoniy xususiyatlari tufayli hayvonlar, odamlar va baliqlarni mikrochiplashda teri osti teglari uchun ishlatiladi. Biroq, to'lqin uzunligi tufayli uzoq masofali o'qish bilan bir qatorda o'qish to'qnashuvi bilan bog'liq muammolar mavjud.
  

HF diapazonining teglari (13,56 MGts). Ushbu tizimlarning afzalliklari shundaki, ular arzon, ekologik va litsenziyalash muammolari yo'q, yaxshi standartlashtirilgan va keng ko'lamli echimlarga ega. Ular to'lov tizimlari, logistika, shaxsiy identifikatsiyalashda qo'llaniladi. 13,56 MGts chastotasi uchun ISO 14443 standarti (A / B turlari) ishlab chiqilgan. Biroq, uzoq masofalarda, yuqori namlik sharoitida, metallning mavjudligi, shuningdek, o'qish paytida to'qnashuvlar paydo bo'lishi bilan bog'liq muammolar mavjud.
UHF diapazon teglari (UHF, 860-960 MGts). Ushbu diapazondagi teglar eng katta ro'yxatga olish diapazoniga ega, ushbu diapazonning ko'plab standartlarida to'qnashuvga qarshi mexanizmlar mavjud. UHF RFID tizimlarida, LF va HF bilan solishtirganda, teglar narxi past, boshqa uskunalar narxi esa yuqori. UHF chastota diapazoni hozirda bepul foydalanish uchun ochiq Rossiya Federatsiyasi"Yevropa" deb ataladigan diapazonda - 863-868 MGts va "Amerika" bandida ____.
Quvvat manbai bo'yicha

• 
  Passiv
  

Faol
yarim passiv
Xotira turi bo'yicha

• 
  RO (Faqat o'qish) - faqat identifikatorni o'z ichiga oladi. Ma'lumotlar ishlab chiqarish jarayonida faqat bir marta yoziladi
  

WORM (Bir marta o'qilgan ko'p yozish) - identifikator va bir marta yoziladigan xotira blokini o'z ichiga oladi
RW (Read and Write) - ma'lumotni bir necha marta yozib olish uchun identifikator va xotira blokini o'z ichiga oladi. Ulardagi ma'lumotlar bir necha marta qayta yozilishi mumkin.
O'qish masofasi
Yaqin identifikatsiya (20 sm gacha bo'lgan masofada o'qish)
O'rta masofani aniqlash (20 sm dan 10 m gacha)
Uzoq masofani aniqlash (5 m dan 300 m gacha)
Amalga oshirish orqali
Passiv RFID teglarida o'rnatilgan energiya manbai yo'q. O'quvchining elektromagnit signali bilan antennada induktsiya qilingan elektr toki tegda joylashgan kremniy chipining ishlashi va javob signalini uzatish uchun etarli quvvatni ta'minlaydi. Amalda, passiv teglarning maksimal o'qish masofasi tanlangan chastota va antenna o'lchamiga qarab 10 sm (4 dyuym) (ISO 14443 bo'yicha) dan bir necha metrgacha (EPC va ISO 18000-6 standartlari) o'zgaradi. Passiv teglar (860-960 MGts) aks ettirilgan tashuvchi signalni modulyatsiya qilish orqali signalni uzatadi (backscatter modulyatsiyasi). O'quvchi antenna tashuvchi chastotasi signalini chiqaradi va tegdan aks ettirilgan modulyatsiyalangan signalni oladi.
Faol RFID teglari o'z quvvat manbasiga ega va o'quvchining energiyasiga bog'liq emas, buning natijasida ular uzoq masofada (300 metrgacha) o'qiladi, kattaroqdir va qo'shimcha elektronika bilan jihozlanishi mumkin. Biroq, bu teglar eng qimmat va batareyalarning ishlash muddati cheklangan. Faol teglar ko'p hollarda ishonchliroq va maksimal masofada eng yuqori o'qish aniqligini ta'minlaydi. O'z quvvat manbaiga ega bo'lgan faol teglar passiv teglarga qaraganda yuqori darajadagi chiqish signalini ham yaratishi mumkin, bu ularni RF signali uchun ko'proq tajovuzkor bo'lgan muhitda: suv, havoda ishlatishga imkon beradi.
Yarim faol teglar deb ham ataladigan yarim passiv RFID teglari passiv teglarga juda o'xshash, ammo chipni quvvatlaydigan batareyaga ega. Shu bilan birga, ushbu teglarning diapazoni faqat o'quvchi qabul qiluvchining sezgirligiga bog'liq va ular uzoqroq masofada va yaxshi xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin.
Axborot o'quvchilari teglardan ma'lumotlarni o'qiydi va ularga ma'lumotlarni yozadi. Ushbu qurilmalar buxgalteriya tizimiga doimiy ravishda ulanishi yoki avtonom ishlashi mumkin. O'quvchilar statsionar va mobil bo'linadi.

1.2.2.2-rasm RFID Reader
Xalqaro RFID standartlari avtomatik identifikatsiyalash texnologiyasining ajralmas qismi sifatida ISO xalqaro tashkiloti tomonidan IEC bilan birgalikda ishlab chiqilgan va qabul qilingan.
Teglarning sinflarga bo'linishi ko'p sonli RFID protokollarini tartibga solish bo'yicha EPCglobal tashabbusi paydo bo'lishidan ancha oldin qabul qilingan, ammo o'quvchilar va teglar o'rtasida almashish uchun umumiy qabul qilingan protokol yo'q edi. Bu turli ishlab chiqaruvchilarning o'quvchilari va teglari o'rtasida nomuvofiqlikka olib keldi. 2004 yilda ISO / IEC yagona xalqaro ISO 18000 standartini qabul qildi, u 135 kHz dan 2,45 gigagertsgacha bo'lgan barcha RFID chastota diapazonlarida almashinuv protokollarini (radio interfeyslarni) tavsiflaydi. UHF diapazoni (860-960) MGts ISO 18000-6A / B standartiga mos keladi. 2004 yilda EPCglobal mutaxassislari o'quvchi va UHF yorlig'i o'rtasida almashish uchun yangi protokolni yaratdilar - 1-avlod 2. 2006 yilda EPC Gen2 taklifi kichik o'zgarishlar bilan ISO / IEC tomonidan qo'shimcha sifatida qabul qilindi. BILAN ISO 18000-6 standartining mavjud A va B versiyalariga va ISO/IEC 18000-6C standarti hozirda UHF diapazonida eng keng tarqalgan RFID texnologiyasi standarti hisoblanadi.
RFID ning kamchiliklari quyidagilardan iborat:
qisman mexanik shikastlanganda tegning ishlashi yo'qoladi;
elektromagnit maydonlar ko'rinishidagi shovqinlarga moyillik;
ishlab chiqilgan standartlarning etarli darajada ochiqligi.
Ushbu bo'limda ob'ektlarni aniqlashning asosiy texnologiyalari ko'rib chiqildi. Ular orasida RFID va optik identifikatsiyaga alohida e'tibor qaratildi, bu statsionar boshqaruv xonasini poezdlar harakatini qayd qiluvchi (TRDR) bilan ulashni boshlash uchun ishlatilishi mumkin.
Simsiz texnologiyalar
Kompyuter va RPDP o'rtasida ma'lumot almashish jarayonini amalga oshirish uchun keyinchalik eng mosini tanlash uchun simsiz ma'lumotlarni uzatish uchun mavjud texnologiyalarni o'rganishga qaror qilindi.