Сымсыз байланыс технологияларының кемшіліктері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Ғылым және жоғары білім министрлігі

Логистика және көлік академиясы АҚ

Агильдаев Асылхан Темирбекулы

Ethernet және Wi-Fi технологиялары негізінде интеграцияланған қол жеткізу желісін дамыту

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

6В06209 - Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар білім беру бағдарламасы

Алматы, 2024

Қазақстан Республикасының Ғылым және жоғары білім министрлігі

Логистика және көлік академиясы АҚ

Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар кафедрасы

Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
_________Д.Т. Касымова
_____ ____________ 2023 ж.

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Ethernet және Wi-Fi технологиялары негізінде интеграцияланған қол жеткізу желісін дамыту

6В06209 - Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар білім беру бағдарламасы бойынша

Орындаған А.Т. Агильдаев

Ғылыми жетекшісі,
сениор-лектор С. Марксұлы

Алматы, 2024

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ
6
1
ҚОЛДАНЫСТАҒЫ ETHERNET ЖӘНЕ WI-FI ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫН ЗЕРТТЕУ
8
1.1
Ethernet жұмысының сипаттамасы
8
1.2
Wi-Fi жұмысының сипаттамасы
12
1.3
Әрбір технологияның артықшылықтары мен кемшіліктерін зерттеу
16

Бірінші бөлім бойынша қорытынды
1
2
ETHERNET ЖӘНЕ WI-FI ЖЕЛІЛЕРІН КІРУ ЖЕЛІСІНЕ БІРІКТІРУ
1

2.1
Ethernet және Wi-Fi біріктіру принциптерін сипаттау
1
2.2
Біріктірілген қол жеткізу желісінің архитектурасы
1
2.3
Ethernet және wi-fi желілерінің бірлескен жұмысын қамтамасыз ету үшін протоколдар мен алгоритмдердің сипаттамасы
1

Екінші бөлім бойынша қорытынды
1
3
БІРІКТІРІЛГЕН ҚОЛ ЖЕТКІЗУ ЖЕЛІСІН ӘЗІРЛЕУ ЖӘНЕ ЕНГІЗУ
1
3.1
Жүйе талаптарының сипаттамасы
1
3.2
3.3
Құрылғыны жобалау және бағдарламалау
Біріктірілген қол жеткізу желісінің прототипін әзірлеу және тестілеу
1
1

Үшінші бөлім бойынша қорытынды
1
4
Біріктірілген қол жеткізу желісінің өнімділігі мен сенімділігін бағалау

4.1
Өнімділік пен сенімділікті бағалау әдістері
1
4.2
Эксперимент жүргізу және мәліметтерді жинау
1
4.3
Алынған нәтижелерді талдау
1

4 бөлім бойынша қорытынды

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

КІРІСПЕ

Ұзақ жылдар аралығында сымды және сымсыз байланыс телекоммуникация нарығында әртүрлі тауашаларды иеленді. Сымды және сымсыз байланыстарында қолдану жағынан ерекшеліктері бар, мысалы: сымды байланыс қолданыста жоғары өткізу қабілеттілігімен, тұрақтылығымен ерекше, ал сымсыз байланыс қолданыста еркінділігімен, жылдамдығымен ерекше.
Сымсыз компьютерлік байланыс жүйесі пайдаланушыларға немесе қызметкеркерлерге белгілі бір жұмыс орнында бір орында қалып қалмау үшін және еркінділікті сезу үшін арнайы мүмкіншіліктерді беретін құрылғы. Бастапқыда компьютерді пайдалану үшін оны сымды компьютерлік желіге бір-бірімен өзара әрекеттесуіменғана жұмыс жасаған. Сымсыз шешімді қолдану құрылғының жоғары құнына және салыстырмалы түрде төмен сенімділік пен өткізу қабілетіне байланысты қиын болды. Бірақ уақыт өте келе нарықта сымсыз жергілікті желілерді ұйымдастыруға арналған құрылғылардың жаңа буыны пайда болды. Пайдаланушылардың қозғалыс еркіндігін қамтамасыз ету туралы айтатын болсақ, бұл құрылғы түрінің дәстүрлі сымды инфрақұрылымдардан артықшылығы айқын.
Сымсыз байланыс технологиялары сымды байланыс технологиялардан бірнеше параметр жағынан жоғары:
- Орнатуына;
- Ұтқырлық;
- Жеделдігіне;
Орнатуына қарай. Әрине ең біріншіден кез-келген құрылғы жұмыс жасау үшін оны орнату керек, ал сымсыз желіні сымды желіге қарағанда жеңіл және жылдамдырақ болып келеді. Wi-Fi маршрутизаторын орнатып, желіге құрылғыларды орнату қажет. Сымсыз желіге артық шығын кетпейді, себебі орнатуға арнайы сымды құрылғыларды қажет етпейді.
Ұтқырлығына қарай. Сымсыз желілер телефон, компьютер және басқада электронды құрылғылармен кез-келген жерде деректер алмасуға мүмкіншіліктер береді. Бұл әсіресе кеңседен тыс жұмыс жасайтындарға ыңғайлы.
Жеделдігіне қарай. Бұл фактор көбіне төтенше жағдайда және экомонимикалық тұрғыдағы мемлекеттер үшін маңызды, бірақ жергілікті телефон және қоғамдық желілерді дамытудан әлдеқайда артта қалып отыр. Сымды желінің сенімді байланысын құру үшін көп уақыт пен үлкен инвестиция қажет. Қазіргі таңда сымсыз технологияларға қарағанда, талшықты-оптикалық кабельдер байланыс мәселелерін жақсы шеше алады. Бұлда еліміздің дамуына нұсқаларының бірі болып табылады.
Сымсыз байланыс технологияларының кемшіліктері:
1. Деректерді тасымалдауға немесе белгілі аймаққа беру қоршаған ортаның әсері тиеді. Сымсыз желілерге электромагниттік көздер немесе металл заттар, қабырғалар сияқты қоршаған орта факторлары әсер етуі мүмкін. Бұл сигналдың сапасына әлсіреуіне алып келеді.
2. Wi-Fi шектеулі радиус аумығына дейін жұмыс жасайды.
3. Жоғары энергия тұтынуы.
4. Ақпарат алмасу қауіпсіздігімен және ұрлықтан (взлом) нашар қорғаныстығымен әлсіз

1. ҚОЛДАНЫСТАҒЫ ETHERNET ЖӘНЕ WI-FI ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫН ЗЕРТТЕУ

1.1 Ethernet жұмысының сипаттамасы

Ethernet-дегеніміз жергілікті желілерді құрудың ең кең таралған технологиясы. IEEE 802.3 компьютерлік желілердегі коммуникациялық технологиялардың стандарттарын анықтайды. Ethernet желісін кеңінен қолдануының себебі орнату және техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығымен, сонымен қатар енгізуге жұмсалатын төмен шығындармен түсіндіріледі. Сонымен қатар, Ethernet желі топологияларын таңдауға икемділікті қамтамасыз етеді және деректерді берудің жоғарғы жылдамдығына кепілдік береді. Ethernet әдетте барлық құрылғылармен бір байланыс желісіне қосылғанда шиналық топологияны пайдаланады немесе қолданыста сақина және жұлдыз топологиялары арқылы жұмыс жасайды. Ethernet физикалық орта арқылы сигналдарды беруге жауап беретін OSI моделінің физикалық деңгейінде және құрылғылар арасында деректердің дұрыс тасымалдауын қамтамасыз ететін деректер байланысы деңгейінде жұмыс істейді. Ethernet жүйесінде кадр протокол деректерінің блогы болып табылады және құрылғылар арасында ақпаратты тасымалдау үшін пайдаланылады. Фрейм тақырыптан, деректерден және бақылау сомасынан тұрады. Ethernet желісінде соқтығысуды болдырмау үшін CSMACD қол жеткізуді басқару механизм қолданылады. Бұл CSMACD механизм құрылғыларға деректерді жібермес бұрын желінің бос еместігін тексеруге мүмкіндік береді. Соқтығыс анықталған кезде құрылғылар деректерді қайтадан жібермес бұрын күту уақытын кездейсоқ таңдайды.
1973 жылы Роберт Меткалф Ethernet ойлап тауып өзінің өнертабысымен әлемді төңкертті. Ethernet 2 нұсқасын 10 Мбитс және бастапқы деректер жылдамдығы 2,94 Мбитс қолдауымен ол алғаш рет 1982 жылы танымал болды. Ethernet-ті қабылдау 1983 жылы IEEE 802.3 стандарттауымен жеделдеді. Жергілікті желілер (LAN) және Интернет ақырында 100 Мбитс, 1 Гбитс, 10 Гбитс және одан да жоғары жылдамдыққа жеткен Ethernet-тің қарқынды дамуының арқасында жылдам кеңейе алды. Ол бүкіл әлем бойынша үйлерде, коммерциялық ғимараттарда және деректер орталықтарында сенімді және жылдам деректерді беруді қамтамасыз ететін стандартты сымды желі технологиясына айналды.
Құрылғыларды қосу және деректерді тасымалдау үшін қолданылатын Ethernet желілерінің әртүрлі түрлері бар:
Fast Ethernet: Ethernet желілерінің бұл түрі бұралған жұп немесе CAT5 деп аталатын кабельдерді пайдаланады. Ол деректерді шамамен 100 Мбитс (секундына мегабит) тасымалдай алады. Fast Ethernet байланыстарды қамтамасыз ету үшін талшықты-оптикалық кабельдерді де, бұралған жұп кабельдерді де пайдаланады. Fast Ethernet үш санаты бар: 100BASE-TX, 100BASE-FX және 100BASE-T4.
Gigabit Ethernet: бұл Fast Ethernet жүйесінен жаңарту және қазір кең таралған. Ол деректерді 1000 Мбитс немесе 1 Гбитс (секундына гигабит) жылдамдықпен тасымалдай алады. Gigabit Ethernet сонымен қатар байланыс үшін талшықты-оптикалық кабельдерді және бұралған жұп кабельдерді пайдаланады. 10 Гбитс жылдамдықта деректерді тасымалдай алатын CAT5e сияқты жетілдірілген кабельдер жиі пайдаланылады.
10 Gigabit Ethernet: Бұл деректерді секундына 10 гигабит жылдамдықпен тасымалдай алатын жетілдірілген жоғары жылдамдықты желі. Ол CAT6a немесе CAT7 бұралған жұп кабельдер және талшықты-оптикалық кабельдер сияқты арнайы кабельдерді пайдаланады. Талшықты-оптикалық кабельдерді пайдалана отырып, бұл желі шамамен 10 000 метрге дейінгі ұзақ қашықтықтарды қамтуы мүмкін.
Ethernet Switch: Желінің бұл түрі желі жұмысын жақсарту үшін қосқыштарды немесе концентраторларды пайдалануды қамтиды. Бұл желідегі әрбір жұмыс станциясының деректерді беру жылдамдығы мен тиімділігін арттыратын өзінің арнайы қосылымы бар. Ethernet қосқышы пайдаланылатын Ethernet нұсқасына байланысты 10 Мбитс-тан 10 Гбитс дейінгі жылдамдықтың кең ауқымын қолдайды.
Қорытындылай келе, Fast Ethernet - 100 Мбитс жылдамдықтағы негізгі нұсқасы, Gigabit Ethernet - 1 Гбитс жылдамырақ, 10 Гигабит Ethernet - 10 Гбитс жылдамдықта одан да жылдам, ал Switch Ethernet жоғары жылдамдықтар үшін қосқыштарды немесе хабтарды пайдаланады.
Манчестерді кодтау әдісі қолдану арқылы деректер байланыс жүйелеріндегі физикалық тасымалдаушылар арқылы берілуі мүмкін. Бұл абсолютті кернеу деңгейлерінен айырмашылығы сигналдық ауысулар деректердің көрінісі ретінде қызмет ететін сызықтық кодтаудың түрі.
Ақпараттың әрбір биті Манчестер кодтауында екі бірдей уақыт кезеңіне немесе жартысына бөлінген. Егер деректерді беру кезеңінің бірінші жартысындағы сигнал деңгейі екіншіден жоғары болса, нәтиже логикалық максимум немесе керісінше болады.

Сурет 1.1 Манчестер кодтауының суреті
Aloha хаттамасы Гавайи университетіндегі жобаның бөлігі ретінде әзірленді. Ол пакеттік радио желілерін пайдалана отырып, бірнеше Гавай аралдарында компьютерлер арасында мәліметтерді жіберуді қамтамасыз етті. Aloha - бұл бірнеше терминалдың кедергісіз немесе соқтығыссыз ортаға қалай қол жеткізе алатынын ұсынатын деректер сілтемесі деңгейінің бірнеше қатынау протоколы.
Aloha хаттамасының екі түрі бар:
1.Pure Aloha - бұл бос, орталықтандырылмаған және оңай іске асырылатын хаттама. Таза Aloha-да станциялар деректерді жібергісі келген кезде кадрларды жай ғана жібереді. Тарату алдында арнаның бос еместігі тексерілмейді. Егер екі немесе одан да көп станциялар бір уақытта таратса, соқтығыс болып, кадрлар жойылады. Кез келген станция кадрды жіберген сайын, ол алушының растауын күтеді. Егер ол көрсетілген уақыт ішінде қабылданбаса, станция кадр немесе растау жойылды деп есептейді. Содан кейін станция ерікті уақытты күтіп, кадрды қайта жібереді. Бұл кездейсоқтық жаңа соқтығыстарды болдырмауға көмектеседі. Бұл схема жүктеме жеңіл болатын шағын желілерде жақсы жұмыс істейді. Бірақ қатты жүктелген желілерде бұл схема жақсы жұмыс істемейді. Бұл Sloted Aloha-ның дамуына әкелді.
Алоханың тазалығына кепілдік беру үшін: оның өткізу қабілеті мен кадр жиілігін басқаша болжау керек.
Ол үшін бірнеше жорамал жасайық:
Барлық жақтаулардың ұзындығы бірдей болуы керек.
Станциялар кадрларды жіберу немесе жіберу әрекеті кезінде кадрларды құра алмайды.
Станциялардың популяциясы Пуассон үлестіріміне сәйкес (жаңа кадрларды да, соқтығысқан ескі кадрларды да) беруге әрекет жасайды.

Сурет 1.2 Pure Aloha хаттамасының схемалық түріндегі бейнесі, осал уақыт = 2 * Тт
Таза хаттамасының ALOHA тиімділік деңгейі:
Таза Алоха= G * e^-2G
мұндағы G - Tt ұяшығына жібергісі келетін станциялар саны.
Жоғарғы тиімділігі:
Жоғарғы тиімділігі G=12 болғанда алынады.
(таза алоха)max = 12 * e^-1= 0,184
Бұл Pure ALOHA-да сәтті жіберуге уақыттың шамамен 18,4% ғана жұмсалады дегенді білдіреді.
2.Slit Aloha ол таза Алохаға өте ұқсас, тек берілу режимінде ғана ерекшеленеді. Сұраныс кезінде тікелей жіберудің орнына жіберуші біраз уақыт күтеді. Саңылаулы ALOHA-да ортақ арна уақыты слоттар деп аталатын дискретті аралықтарға бөлінеді. Станцияларға тек слоттың басында кадр жіберуге рұқсат етіледі және әр ұяшыққа тек бір кадр жіберіледі. Кез келген станция кадрды уақыт аралығының басында арнаға орналастыра алмаса, ол келесі уақыт аралығының басталуын күтуі керек. Екі станция бір уақыт аралығының басында хабарлама жіберуге әрекеттенсе, соқтығысу мүмкіндігі әлі де бар. Алайда, соған қарамастан, ықтимал соқтығыстардың саны айтарлықтай азайды және өнімділігі таза Aloha-мен салыстырғанда әлдеқайда жоғары болады.

Сурет 1.3 Slit Aloha хаттамасының осал уақытының Тт-ке теңесетінің схемасы.
Slit Aloha тиімділігі
Ойық Aloha = G * e^-G
Жоғарғы тиімділігі:
(саңылау)макс = 1 * e^-1 = 1e = 0,368
Slotted ALOHA-да максималды тиімділік 36,8% құрайды.

Ethernet қалай жұмыс істейді?
Open Systems Interconnection (OSI) моделінде Ethernet төменгі деңгейлерде орналасқан және физикалық және деректер байланысы деңгейлерінің жұмысын жеңілдетеді,жақсартады. OSI моделі келесі жеті қабаттан тұрады.
Қолданба деңгейі ретінде белгілі ең жоғарғы деңгей пайдаланушыларға электрондық пошта клиенттерінен немесе веб-шолғыштардан деректерді жүктеп алуға және оларға қол жеткізуге мүмкіндік береді. Қолданба арқылы пайдаланушылар өз сұрауларын енгізеді, содан кейін сұрау келесі деңгейге жіберіледі, ол топтама деп аталады. Пакетте жіберуші және тағайындалған веб-мекенжай туралы ақпарат бар. Пакет қолданбалы деңгейден төменгі қабатқа жеткенше жүреді, ол Ethernet кадры деп те аталады.

1.2 Wi-Fi жұмысының сипаттамасы

Біз бәріміз Wi-Fi туралы білеміз, біздің мобильді құрылғыларымыз, ноутбуктер барлық жерде Wi-Fi-ды қолдайды. Wi-Fi - сымсыз желі технологиясы, ол арқылы біз желілерге қол жеткізе аламыз немесе сымсыз орта арқылы басқа компьютерлермен немесе мобильді құрылғылармен қосыла аламыз. Wi-Fi желісінде деректер радиожиілік арқылы 360 градус диапазонында беріледі.
Wi-Fi, Wi-Fi Alliance (бұрынғы Wireless Ethernet Compatibility Alliance) ұсынған сауда атауы, жергілікті желі сияқты жұмыс істейтін және кабельдерді немесе кабельдерді пайдаланбай жұмыс істейтін сымсыз желіге арналған байланыс стандартының жалпы термині. сымдардың кез келген түрлері. Ол WLAN ретінде белгілі. Байланыс стандарты - IEEE. Wi-Fi физикалық байланыс деңгейін пайдаланып жұмыс істейді.
Қазіргі уақытта ноутбуктар, ұялы телефондар, сондай-ақ сандық камералар және смарт теледидарлар сияқты барлық мобильді есептеуіш құрылғылар Wi-Fi желісін қолдайды.Wi-Fi ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.