MCNPX، تعریف سطوح (Surfaces)

ر MCNPX، تعریف سطوح (Surfaces) به معنای مشخص کردن مرزهای هندسی است که ساختار سیستم شبیه‌سازی‌شده را تشکیل می‌دهند. این سطوح مسئول جدا کردن سلول‌ها (Cells) از یکدیگر هستند و به تعریف دقیق هندسه سیستم کمک می‌کنند.

جزئیات تعریف سطوح:

1. انواع سطوح:

   • سطوح ساده مثل صفحات، کره‌ها، استوانه‌ها و مخروط‌ها.

   • استفاده از ترکیب این سطوح برای ایجاد شکل‌های پیچیده.

2. عبارات بولی:

   • MCNPX از عبارات منطقی مثل (AND, OR, NOT) استفاده می‌کند تا روابط بین سطوح را تعیین کند.

3. کاربرد:

   • این سطوح برای تعریف سلول‌ها، مواد و چگونگی حرکت و تعامل ذرات با سیستم استفاده می‌شوند.

4. دقت و صحت:

   • بررسی دقیق سطوح ضروری است تا از مشکلاتی مثل هم‌پوشانی یا خطاهای هندسی جلوگیری شود.

تعریف سطوح یکی از گام‌های حیاتی برای اطمینان از شبیه‌سازی‌های دقیق در MCNPX است. اگر سوال دیگری در مورد این بخش دارید یا تمایل دارید وارد

لیست شامل پردازنده های کوانتومی

این لیست شامل پردازنده های کوانتومی است که به عنوان واحد پردازش کوانتومی (QPU) نیز شناخته می شود. لطفاً توجه داشته باشید كه برخی از دستگاههای ذکر شده در زیر تاكنون فقط در كنفرانسهای مطبوعاتی اعلام شده اند كه هیچ تظاهرات واقعی و یا انتشارات علمی مشخصی از عملکرد ندارند.

 

فهرست

• 1پردازنده های کوانتومی مبتنی بر مدار
• 2پردازنده های کوانتومی آنیل
• 3همچنین ببینید
• 4منابع

پردازنده های کوانتومی مبتنی بر مدار [ ویرایش ]

این QPU ها بر اساس مدل کوانتومی و مدل محاسبات مبتنی بر دروازه منطق کوانتومی استوار هستند .

سازنده	نام / رمزعبور / نامگذاری	معماری	چیدمان	سوکت	وفاداری	کوبیت ها	تاریخ انتشار
گوگل	N / A	ابررسانا	N / A	N / A	99.5٪ [1]	20 کیلوبایت	2017
گوگل	N / A	ابررسانا	مشبک 7 7	N / A	99.7٪ [1]	49 اسب بخار [2]	Q4 2017 (برنامه ریزی شده)
گوگل	بریستلون	ابررسانا	مشبک 6 × 12	N / A	99٪ (بازخوانی) 99.9٪ (1 کیوبیت) 99.4٪ (2 کیوبیت)	72 اسب بخار [3] [4]	5 مارس 2018
گوگل	سیکامور	غیر خطی ابررسانا تشدید	N / A	N / A	N / A	54 transmon qb 53 qb موثر است	2019
آی بی ام	IBM Q 5 Tenerife	ابررسانا	کراباته پاپیونی	N / A	99.897٪ (میانگین دروازه) 98.64٪ (بازخوانی)	5 کیلوبایت	2016 [1]
آی بی ام	IBM Q 5 Yorktown	ابررسانا	کراباته پاپیونی	N / A	99.545٪ (متوسط ​​دروازه) 94.2٪ (بازخوانی)	5 کیلوبایت
آی بی ام	IBM Q 14 ملبورن	ابررسانا	N / A	N / A	99.735٪ (متوسط ​​دروازه) 97.13٪ (بازخوانی)	14 کیلوبایت
آی بی ام	IBM Q 16 Rüschlikon	ابررسانا	شبکه 2 2 8	N / A	99.779٪ (متوسط ​​دروازه) 94.24٪ (بازخوانی)	16 اسب بخار [5]	17 مه 2017 (بازنشسته: 26 سپتامبر 2018) [6]
آی بی ام	IBM Q 17	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	17 اسب بخار [5]	17 مه 2017
آی بی ام	IBM Q 20 توکیو	ابررسانا	شبکه 5x4	N / A	99.812٪ (متوسط ​​دروازه) 93.21٪ (بازخوانی)	20 اسب بخار [7]	10 نوامبر 2017
آی بی ام	IBM Q 20 Austin	ابررسانا	شبکه 5x4	N / A	N / A	20 کیلوبایت	(بازنشسته: 4 ژوئیه 2018) [6]
آی بی ام	نمونه اولیه IBM Q 50	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	50 اسب بخار [7]
آی بی ام	IBM Q 53	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	53 کیلوبایت	اکتبر 2019
اینتل	17-تراشه تست ابررسانا Qubit	ابررسانا	N / A	شکاف متقاطع 40 پین	N / A	17 كيب [8] [9]	10 اکتبر 2017
اینتل	دریاچه تنگل	ابررسانا	N / A	شکاف متقاطع 108 پین	N / A	49 اسب بخار [10]	9 ژانویه 2018
ریگتی	8Q Agave	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	8 کیلوبایت	4 ژوئن 2018 [11]
ریگتی	16Q Aspen-1	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	16 کیلوبایت	30 نوامبر 2018 [11]
ریگتی	19Q بلوط	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	19 اسب بخار [12]	17 دسامبر 2017
آی بی ام	آی بی ام آرمونک [13]	ابررسانا	Qubit مجرد	N / A	N / A	1 کیلوبایت	16 اکتبر 2019
آی بی ام	آی بی ام اورنسه [13]	ابررسانا	تی	N / A	N / A	5 کیلوبایت	03 جولای 2019
آی بی ام	IBM Vigo [13]	ابررسانا	تی	N / A	N / A	5 کیلوبایت	03 جولای 2019
آی بی ام	آی بی ام لندن [13]	ابررسانا	تی	N / A	N / A	5 کیلوبایت	13 سپتامبر 2019
آی بی ام	آی بی ام بورلینگتون [13]	ابررسانا	تی	N / A	N / A	5 کیلوبایت	13 سپتامبر 2019
آی بی ام	آی بی ام اسکس [13]	ابررسانا	تی	N / A	N / A	5 کیلوبایت	13 سپتامبر 2019

پردازنده های کوانتومی بازپخت [ ویرایش ]

این QPU ها مبتنی بر بازپخت کوانتومی هستند .

سازنده	نام / رمزعبور / نامگذاری	معماری	چیدمان	سوکت	وفاداری	کوبیت ها	تاریخ انتشار
د- موج	D-Wave One (رانر)	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	128 کیلوبایت	11 مه 2011
د- موج	د- موج دو	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	512 کیلوبایت	2013
د- موج	D-Wave 2X	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	1152 کیلوبایت	2015
د- موج	D-Wave 2000Q	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	2048 کیلوبایت	2017
د- موج	مزیت D-Wave	ابررسانا	N / A	N / A	N / A	5000 کیلوبایت	سال 2020

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_quantum_processors

تکامل معماری سیستم

سیستم معماری تکامل ( SAE ) هسته معماری شبکه است 3GPP را LTE استاندارد ارتباطات بی سیم.

SAE تکامل شبکه اصلی GPRS است ، با برخی تفاوت ها:

• معماری ساده
• شبکه همه IP (AIPN)
• پشتیبانی از شبکه های دسترسی رادیویی با توان بالاتر و تأخیر پایین (RAN)
• پشتیبانی و تحرک بین، چندین شبکه دسترسی ناهمگن، از جمله E-UTRA ( LTE و LTE پیشرفته رابط هوا)، سیستم های قدیمی 3GPP (برای مثال گران و یا UTRAN ، رابط هوا از GPRS و UMTS )، اما همچنین سیستم های غیر 3GPP (به عنوان مثال Wi-Fi ، WiMAX یا CDMA2000 )

 

فهرست

• 1معماری SAE
  • 1.1هسته بسته های تکامل یافته (EPC)
    • 1.1.1MME (نهاد مدیریت تحرک)
    • 1.1.2SGW (سرویس دروازه)
    • 1.1.3PGW (دروازه شبکه داده های بسته بندی)
    • 1.1.4HSS (سرور مشترکین خانگی)
    • 1.1.5ANDSF (عملکرد شبکه کشف و عملکرد انتخاب)
    • 1.1.6ePDG (دروازه داده بسته بسته تکامل یافته)
• 2پروتکل های بدون دسترسی Stratum (NAS)
  • 2.1EMM (مدیریت تحرک EPS)
  • 2.2ESM (مدیریت جلسه EPS)
• 3پشته پروتکل EPC
  • 3.1پروتکل های MME (Entity Management Entity)
  • 3.2پروتکل های SGW (سرویس دروازه)
  • 3.3پروتکل های PGW (Packet Data Network Gateway)
• 4پشتیبانی از خدمات صوتی و پیامکی
  • 4.1پشتیبانی از خدمات صوتی در EPC
  • 4.2پشتیبانی از خدمات پیام کوتاه در EPC
• 5شبکه های دسترسی چندگانه
• 6نسخه های 3GPP
• 7خواندن بیشتر
• 8همچنین ببینید
• 9منابع

معماری SAE [ ویرایش ]

SAE دارای معماری مسطح تمام IP است که دارای تفکیک هواپیمای کنترل و ترافیک هواپیما کاربر است.

مؤلفه اصلی معماری SAE هسته تکامل بسته ( EPC ) است ، همچنین به عنوان SAE Core نیز شناخته می شود . EPC معادل شبکه های GPRS خواهد بود (از طریق مؤسسه مدیریت تحرک ، سرویس دهی به دروازه و خرده مؤلفه های PDN Gateway ).

هسته تکامل بسته (EPC) [ ویرایش ]

گره ها و رابط های EPC

اجزاء فرعی EPC عبارتند از: [1] [2]

MME (نهاد مدیریت تحرک) [ ویرایش ]

MME گره كنترل كليدي براي شبكه دسترسي LTE است. این مسئول پیج بندی و حالت برچسب زدن در حالت بیکار UE (تجهیزات کاربر) از جمله ارسال مجدد است. این شرکت در فرآیند فعال سازی / غیرفعال کردن حامل درگیر است و همچنین مسئول انتخاب SGW برای یک UE در ضمیمه اولیه و در زمان انتقال داخل LTE شامل جابجایی گره شبکه (هسته) است. این مسئول احراز هویت کاربر (با تعامل با HSS ) است. غیر دسترسی چینه (NAS) را پایان می سیگنالینگ در MME و آن را نیز مسئول تولید و تخصیص هویت موقت به ارزشهای. این مجوز UE را برای اردو زدن بر روی شبکه تلفن همراه عمومی ارائه دهنده خدمات بررسی می کند(PLMN) و محدودیت های رومینگ UE را اعمال می کند. MME نقطه خاتمه در شبکه برای رمزگذاری / محافظت از یکپارچگی برای سیگنالینگ NAS است و مدیریت کلید امنیتی را به عهده دارد. رهگیری قانونی از سیگنالینگ توسط MME نیز پشتیبانی می شود. MME همچنین عملکرد هواپیمای کنترل را برای تحرک بین شبکه های دسترسی LTE و 2G / 3G با رابط S3 خاتمه یافته در MME از SGSN فراهم می کند. MME همچنین رابط S6a را به سمت HSS برای رومینگ UE خاتمه می دهد.

SGW (سرویس گیت) [ ویرایش ]

مسیرهای SGW و بسته های داده کاربر به جلو ، در عین حال به عنوان لنگر تحرک برای هواپیما کاربر نیز در حین انتقال inter-eNodeB و به عنوان لنگر تحرک بین LTE و سایر فناوری های 3GPP (خاتمه رابط S4 و انتقال مجدد ترافیک بین سیستم های 2G / 3G) عمل می کند. و PGW). برای UE های حالت آماده به کار ، SGW مسیر داده downlink را خاتمه می دهد و هنگام ورود داده های downlink برای UE باعث صفحه بندی می شود. مدیریت زمینه های UE ، به عنوان مثال پارامترهای سرویس تحمل IP ، اطلاعات مسیریابی داخلی شبکه را مدیریت و ذخیره می کند. همچنین تکرار ترافیک کاربر را در صورت تعقیب قانونی انجام می دهد.

PGW (دروازه شبکه بسته بندی داده ها) [ ویرایش ]

PDN Gateway با قرار گرفتن در محل خروج و ورود به ترافیك برای UE ، از UE به شبكه های داده بسته خارجی متصل می شود. یک UE برای دسترسی به چندین PDN ، می تواند همزمان با بیش از یک PGW داشته باشد. PGW اجرای سیاست ، فیلتر بسته بندی برای هر کاربر ، شارژ پشتیبانی ، رهگیری قانونی و غربالگری بسته ها را انجام می دهد. نقش مهم دیگر PGW این است که به عنوان لنگر تحرک بین فناوری های 3GPP و غیر 3GPP مانند WiMAX و 3GPP2 (CDMA 1X و EvDO ) عمل کنید.

HSS (سرور مشترکین خانگی) [ ویرایش ]

HSS یک پایگاه داده مرکزی است که شامل اطلاعات مربوط به کاربران و مرتبط اشتراک است. عملکردهای HSS شامل عملکردهایی مانند مدیریت تحرک ، پشتیبانی از برقراری تماس و جلسه ، تأیید اعتبار کاربر و مجوز دسترسی است. HSS مبتنی بر ثبت نام محل سکونت قبل از Rel-4 (HLR) و مرکز احراز هویت (AuC) است.

ANDSF (عملکرد شبکه کشف و عملکرد انتخاب) [ ویرایش ]

ANDSF اطلاعات را به UE در مورد اتصال به 3GPP و شبکه دسترسی های غیر 3GPP (مانند Wi-Fi را) فراهم می کند. هدف ANDSF کمک به UE برای کشف شبکه های دسترسی در مجاورت آنها و تهیه قوانین (خط مشی) برای اولویت بندی و مدیریت اتصالات به این شبکه ها است.

ePDG (دروازه داده بسته بسته تکامل یافته) [ ویرایش ]

وظیفه اصلی ePDG تأمین امنیت انتقال داده با یو اس بی متصل به EPC از دسترسی غیر 3GPP غیر قابل اعتماد ، به عنوان مثال VoWi-Fi است. برای این منظور ، ePDG به عنوان یک گره خاتمه دهنده تونل های IPsec که با UE ایجاد شده عمل می کند.

پروتکل های بدون دسترسی Stratum (NAS) [ ویرایش ]

پروتکل های بدون دسترسی Stratum (NAS) بالاترین قشر هواپیمای کنترل را بین تجهیزات کاربر (UE) و MME تشکیل می دهند. [3] پروتکل های NAS از تحرک UE و رویه های مدیریت جلسه برای ایجاد و حفظ ارتباط IP بین UE و PDN GW پشتیبانی می کنند. آنها قوانینی را برای نقشه برداری بین پارامترها در حین تحرک بین سیستم با شبکه های 3G یا شبکه های دسترسی غیر 3GPP تعریف می کنند. آنها همچنین امنیت NAS را با حفاظت از یکپارچگی و رمزنگاری پیام های سیگنالینگ NAS ارائه می دهند. EPS با پیوند بین مدیریت تحرک و رویه های مدیریت جلسه در طول روش پیوست UE ، مشترکی را برای مشترکین فراهم می کند.

معاملات کامل NAS شامل توالی های خاصی از مراحل ابتدایی با پروتکل های مدیریت EPS تحرک (EMM) و مدیریت جلسه EPS (ESM) است.

EMM (مدیریت تحرک EPS) [ ویرایش ]

پروتکل EPS (Evolution Packet System) مدیریت تحرک (EMM) مدیریت کنترل تحرک را در هنگام استفاده از تجهیزات کاربر (UE) با استفاده از شبکه دسترسی رادیویی زمینی تکامل یافته UMTS (E-UTRAN) فراهم می کند. همچنین کنترل پروتکل های NAS را کنترل می کند.

EMM شامل انواع مختلفی از مراحل مانند:

• روشهای متداول EMM - همیشه می تواند در حالی که اتصال سیگنالینگ NAS وجود دارد آغاز شود. مراحل متعلق به این نوع توسط شبکه آغاز می شود. این موارد شامل انتقال مجدد GUTI ، احراز هویت ، کنترل حالت امنیتی ، شناسایی و اطلاعات EMM است.
• روشهای خاص EMM - مختص UE. در هر زمان فقط یک روش خاص EMM مبتنی بر UE می تواند اجرا شود. رویه های متعلق به این نوع ضمیمه و ترکیب پیوست ، جدا کردن یا جدا کردن ترکیبی ، به روزرسانی منطقه عادی ردیابی و به روزرسانی منطقه ردیابی ترکیبی (فقط حالت S1) و به روز رسانی منطقه ردیابی دوره ای (فقط حالت S1) است.
• روشهای مدیریت اتصال EMM - ارتباط UE با شبکه را مدیریت کنید:
  • درخواست سرویس: توسط UE آغاز شده و برای برقراری اتصال ایمن به شبکه یا درخواست ذخیره منابع برای ارسال داده یا هر دو مورد استفاده قرار می گیرد.
  • روش صفحه بندی: توسط شبکه آغاز شده و برای درخواست ایجاد اتصال سیگنالینگ NAS یا از UE خواسته می شود در صورت لزوم به دلیل خرابی شبکه مجدداً وصل شود.
  • حمل و نقل پیام های NAS: توسط UE یا شبکه آغاز شده و برای انتقال پیام های SMS استفاده می شود .
  • حمل و نقل عمومی پیام های NAS: توسط UE یا شبکه آغاز شده و برای انتقال پیام های پروتکل از برنامه های دیگر استفاده می شود.

UE و شبکه روش ضمیمه را انجام می دهند ، روند فعال سازی متن پیش فرض EPS به طور موازی را انجام می دهد. در طی روش پیوست EPS ، شبکه زمینه تحمل پیش فرض EPS را فعال می کند. پیام های مدیریت جلسه EPS برای فعال سازی زمینه پیش فرض تحمل EPS در یک عنصر اطلاعات در پیام های مدیریت تحرک EPS انتقال می یابد. UE و شبکه روش فعال سازی زمینه تحمل پیش فرض EPS به طور پیش فرض و مراحل پیوست را قبل از اتمام مراحل فعال سازی زمینه تحمل EPS اختصاص داده شده کامل می کنند. موفقیت روش ضمیمه بستگی به موفقیت روش پیش فرض فعال سازی زمینه تحمل EPS به طور پیش فرض دارد. اگر روش ضمیمه انجام نشد ، مراحل مدیریت جلسه ESM نیز از کار می افتد.

ESM (مدیریت جلسه EPS) [ ویرایش ]

پروتکل EPS Session Management (ESM) روشهایی را برای رسیدگی به شرایط تحمل EPS فراهم می کند. همراه با کنترل باربری که توسط Access Stratum تهیه شده است ، کنترل هواپیماهای کاربر هواپیما را فراهم می کند. انتقال پیام های ESM به جز مراحل ضمیمه متوقف می شود.

EPS Bearer: هر زمینه تحمل EPS نمایانگر یك حامل EPS بین UE و PDN است. زمینه تحمل EPS می تواند فعال شود حتی اگر رادیو و باربرهای S1 که تحمل EPS مربوطه بین UE و MME را به طور موقت منتشر می کنند. زمینه تحمل EPS می تواند یک زمینه تحمل پیش فرض یا یک زمینه تحمل اختصاصی باشد. هنگامی که UE درخواست اتصال به PDN می کند ، یک بستر پیش فرض EPS فعال می شود. اولین زمینه پیش فرض تحمل EPS ، در طی روش پیوست EPS فعال می شود. علاوه بر این ، شبکه می تواند یک یا چندین زمینه تحمل EPS اختصاصی را به طور موازی فعال کند.

معمولاً روشهای ESM فقط در صورت ایجاد زمینه EMM بین UE و MME انجام می شود و تبادل ایمن پیامهای NAS توسط MME با استفاده از روشهای EMM آغاز شده است. پس از اتصال موفقیت آمیز UE ، UE می تواند از MME بخواهد اتصالات خود را به PDN های اضافی تنظیم کند. برای هر اتصال اضافی ، MME زمینه تحمل پیش فرض EPS جداگانه را فعال می کند. زمینه تحمل پیش فرض EPS در طول عمر اتصال به PDN فعال می شود.

انواع روشهای ESM: ESM شامل انواع مختلفی از مراحل مانند:

• روالهای مربوط به تحمل EPS - از طریق شبکه آغاز شده و برای دستکاری در زمینه های تحمل EPS از جمله فعال سازی زمینه تحمل پیش فرض EPS ، فعال سازی زمینه تحمل اختصاصی EPS ، اصلاح زمینه تحمل EPS ، غیرفعال کردن زمینه تحمل EPS استفاده می شود.
• روشهای مربوط به معامله - از طریق UE برای درخواست منابع ، یعنی اتصال PDN جدید یا منابع حامل اختصاص داده شده ، یا برای انتشار این منابع آغاز شده است. اینها شامل روش اتصال PDN ، روش قطع PDN ، روش تخصیص منابع Bearer ، روش اصلاح منابع Bearer است.

MME زمینه EMM و اطلاعات زمینه تحمل EPS را برای UE در ایالات ECM-IDLE ، ECM CONNECTED و EMM-DEREGISTERED حفظ می کند.

پشته پروتکل EPC [ ویرایش ]

پروتکل های MME (Entity Management Entity) [ ویرایش ]

پشته پروتکل MME شامل:

1. پشته S1-MME برای پشتیبانی از رابط S1-MME با eNodeB
2. پشته S11 برای پشتیبانی از رابط S11 با سرویس Gateway

MME از رابط S1 با eNodeB پشتیبانی می کند. پشته رابط یکپارچه S1 MME شامل IP ، SCTP ، S1AP است.

• SCTP (پروتکل انتقال کنترل جریان) یک پروتکل حمل و نقل رایج است که از خدمات پروتکل اینترنت (IP) برای ارائه یک سرویس تحویل معتبر از داده ها به ماژول های سازگار مانند S1AP استفاده می کند. SCTP تحویل قابل اعتماد و توالی را در بالای چارچوب IP موجود ارائه می دهد. ویژگی های اصلی ارائه شده توسط SCTP عبارتند از:
  • راه اندازی انجمن : ارتباطی است که ارتباطی بین دو نقطه انتهایی برای انتقال داده ها برقرار می شود ، دقیقاً مانند اتصال TCP. یک انجمن SCTP می تواند در هر انتها چندین آدرس داشته باشد.
  • تحویل مطمئن داده ها : داده های توالی شده را در یک جریان ارائه می دهد (حذف انسداد خط از خط): SCTP با ارسال مستقیم جریان داده ها با چندین جریان یک طرفه ، بدون مسدود کردن تکه های داده در جهت دیگر ، اطمینان حاصل می کند.
• S1AP (قسمت درخواست S1) سرویس سیگنالینگ بین E-UTRAN و هسته تکامل بسته (EPC) است که عملکردهای رابط S1 مانند توابع مدیریت SAE Bearer ، عملکرد انتقال متن اولیه را انجام می دهد ، توابع تحرک برای UE ، صفحه بندی ، تنظیم مجدد عملکرد ، عملکرد حمل و نقل سیگنالینگ NAS ، گزارش خطا ، عملکرد انتشار متن UE ، انتقال وضعیت.

MME از رابط S11 با سرویس Gateway پشتیبانی می کند. پشته رابط یکپارچه S11 شامل IP ، UDP ، eGTP-C است .

پروتکل های SGW (سرویس دروازه) [ ویرایش ]

SGW متشکل از

1. پشته هواپیمای کنترل S11 برای پشتیبانی از رابط S11 با MME
2. کنترل S5 / S8 و پشته های صفحه داده برای پشتیبانی از رابط S5 / S8 با PGW
3. پشته هواپیمای داده S1 برای پشتیبانی از رابط هواپیمای کاربر S1 با eNodeB
4. پشته هواپیمای داده S4 برای پشتیبانی از رابط هواپیمای کاربر S4 بین RNC UMTS و SGW eNodeB
5. Sxa: از 3GPP Rel.14 ، رابط Sx و پروتکل PFCP همراه با آن به PGW اضافه شده است و این امکان را فراهم می کند تا جدایی هواپیمای کنترل کاربر بین PGW-C و PGW-U را کنترل کند.

SGW از رابط S11 با رابط MME و S5 / S8 با PGW پشتیبانی می کند. پشته هواپیمای کنترل یکپارچه برای این واسط ها شامل IP ، UDP ، eGTP-C است .

SGW از رابط S1-U با رابط هواپیمای داده eNodeB و S5 / S8 با PGW پشتیبانی می کند. پشته صفحه داده یکپارچه برای این واسط ها شامل IP ، UDP ، eGTP-U است .

رابط های اصلی که P-GW با سایر گره های EPC به اشتراک می گذارد

پروتکل های PGW (بسته داده داده دروازه) [ ویرایش ]

رابط های اصلی پشتیبانی شده توسط P-GW عبارتند از:

1. S5 / S8: این رابط بین S-GW و P-GW تعریف شده است. هنگامی که S-GW و P-GW در همان شبکه قرار دارند (سناریوی غیر رومینگ) و S8 وقتی S-GW در شبکه بازدید شده و P-GW در شبکه خانگی قرار دارد ، نامگذاری می شود. سناریو). پروتکل های eGTP-C و GTP-U در رابط S5 / S8 استفاده می شوند.
2. Gz: این رابط توسط P-GW برای برقراری ارتباط با سیستم شارژ آفلاین (OFCS) استفاده می شود ، عمدتاً برای ارسال سوابق شارژ داده (CDR) کاربران پس از پرداخت از طریق FTP .
3. Gy: این رابط توسط P-GW برای برقراری ارتباط با سیستم شارژ آنلاین (OCS) استفاده می شود. P-GW از سیستم شارژ در مورد بار پیش پرداخت کاربران در زمان واقعی خبر می دهد. پروتکل قطر در رابط Gy استفاده می شود.
4. Gx: این رابط توسط P-GW برای برقراری ارتباط با خط مشی و عملکرد شارژ قوانین (PCRF) به منظور اجرای قوانین و قوانین شارژ (PCC) استفاده می شود. این قوانین شامل اطلاعات مربوط به شارژ و همچنین پارامترهای کیفیت خدمات (QoS) است که در تأسیسات باربری مورد استفاده قرار می گیرد. پروتکل قطر در رابط Gx استفاده می شود.
5. SGi: این رابط بین P-GW و شبکه های خارجی تعریف شده است ، به عنوان مثال دسترسی به اینترنت ، دسترسی شرکت ها و غیره.
6. Sxb: از 3GPP Rel.14 ، رابط Sx و پروتکل PFCP همراه با آن به PGW اضافه شده است و این امکان را فراهم می کند تا جدایی هواپیمای کنترل کاربر بین PGW-C و PGW-U را انجام دهد.

پشتیبانی خدمات صوتی و پیامکی [ ویرایش ]

EPC یک شبکه اصلی بسته بندی شده است. فاقد دامنه روشن مدار است که به طور سنتی برای تماس های تلفنی و پیام کوتاه استفاده می شود .

پشتیبانی از خدمات صوتی در EPC [ ویرایش ]

3GPP دو راه حل برای صدا تعیین کرد:

• IMS : یک راه حل برای IMS Voice over IP در Rel-7 مشخص شد.
• خطوط اتصال مدار (CSFB) : به منظور برقراری تماس یا دریافت تماس ، UE فناوری دسترسی رادیویی خود را از LTE به یک فناوری 2G / 3G که از خدمات روشن شده مدار پشتیبانی می کند ، تغییر می دهد. این ویژگی به پوشش 2G / 3G نیاز دارد. رابط جدید (به نام SGs) بین MME و MSC مورد نیاز است. این ویژگی در Rel-8 توسعه یافته است.

پشتیبانی از خدمات پیامکی در EPC [ ویرایش ]

3GPP برای پیامک سه راه حل تعیین کرده است:

• IMS : یک راه حل برای پیام کوتاه از طریق IP در Rel-7 مشخص شده است.
• SMS از طریق SG : این راه حل نیاز به رابط SGs دارد که در حین کار بر روی CSFB معرفی شده است. پیامک در Stratum Non Access از طریق LTE تحویل داده می شود . برای ارسال یا دریافت پیام کوتاه تغییری در سیستم وجود ندارد. این ویژگی در Rel-8 مشخص شده است.
• SMS over SGd : این راه حل نیاز به رابط SGd Diameter در MME دارد و پیامک را در Non Access Stratum over LTE تحویل می دهد ، بدون آنکه نیازی به سیگنال دهی کاملاً سیگنالینگ و نه میراث MSC انجام CSFB ، و نه سربار مرتبط با سیگنالینگ IMS و همراه با EPC باشد. مدیریت.

CSFB و اس ام اس از طریق SG به عنوان راه حل های موقت ، IMS بلند مدت شناخته می شوند . [4]

شبکه های دسترسی چندگانه [ ویرایش ]

UE می تواند با استفاده از چندین فناوری دسترسی به EPC متصل شود. این فن آوری های دسترسی شامل موارد زیر است:

• دسترسی های 3GPP : این فناوری های دسترسی توسط 3GPP مشخص شده اند . آنها شامل GPRS ، UMTS ، EDGE ، HSPA ، LTE و LTE Advanced هستند .
• دسترسی های غیر 3GPP : این فناوری های دسترسی توسط 3GPP مشخص نشده اند . آنها شامل فناوری هایی مانند cdma2000 ، WiFi یا شبکه های ثابت هستند. 3GPP دو کلاس از فن آوری های دسترسی غیر 3GPP با مکانیسم های امنیتی مختلف را مشخص می کند:
  • دسترسی های قابل اعتماد ، که اپراتور شبکه از نقطه نظر امنیتی را قابل اعتماد می داند (برای مثال: یک شبکه cdma2000 ). قابل اعتماد و غیر 3GPP مستقیماً با شبکه به رابط دسترسی پیدا می کند.
  • دسترسی غیرقابل اعتماد ، که اپراتور شبکه از نقطه ایستگاه امنیتی (مثلاً اتصال به یک کانون WiFi عمومی) را قابل اعتماد نمی داند. دسترسی های غیر قابل اعتماد غیر 3GPP از طریق ePDG ، که مکانیزم های امنیتی اضافی ( تونل سازی IPsec ) را ارائه می دهند ، به شبکه وصل می شوند .

این تصمیم بر عهده اپراتور شبکه است که آیا به یک فناوری دسترسی غیر 3GPP قابل اعتماد یا غیر قابل اعتماد است.

شایان ذکر است که این دسته بندی های قابل اعتماد / غیرقابل اعتماد برای دسترسی های 3GPP کاربرد ندارند.

نسخه های 3GPP [ ویرایش ]

3GPP استانداردها را در نسخه های موازی ارائه می دهد ، که مجموعه ای از مشخصات و ویژگی های مداوم را تشکیل می دهند.

 

 

نسخه [5]	منتشر شد [6]	اطلاعات [7]
نسخه 7	Q4 2007	امکان سنجی در شبکه All-IP (AIPN)
نسخه 8	Q4 2008	نسخه اول EPC . مشخصات SAE: توابع سطح بالا ، پشتیبانی از LTE و سایر دسترسی های 3GPP ، پشتیبانی از دسترسی های غیر 3GPP ، تحرک بین سیستم ، تداوم تماس صوتی تک رادیویی (SRVCC) ، عیب یابی CS. سیستم هشدار زلزله و سونامی (ETWS). پشتیبانی از صفحه اصلی به گره B / صفحه اصلی eNode B .
انتشار 9	Q4 2009	هواپیمای کنترل LCS برای EPS . پشتیبانی از تماس های اضطراری IMS از طریق GPRS و EPS . فراهمکنندگان به صفحه اصلی گره B / صفحه اصلی eNode B . سیستم هشدار عمومی (PWS).
نسخه 10	Q1 2011	پیشرفت های شبکه برای ارتباطات از نوع ماشین. مکانیسم های مختلف بارگیری ( LIPA ، SIPTO ، IFOM ).
نسخه 11	Q3 2012	پیشرفت های بیشتر برای ارتباطات از نوع ماشین. شبیه سازی USSD در IMS. کنترل QoS براساس محدودیت هزینه های مشترکین. پیشرفت های بیشتر در LIPA و SIPTO. تداوم تماس مکالمه تصویری رادیویی (vSRVCC). تداوم تماس صوتی رادیویی تنها از UTRAN / GERAN تا HSPA / E-UTRAN (rSRVCC). پشتیبانی از همکاری با دسترسی های انجمن باند پهن .
نسخه 12	Q1 2015	عملکرد سلول های کوچک پیشرفته ، جمع آوری حامل (2 حامل بالادستی ، 3 حامل downlink ، جمع کننده حامل FDD / TDD) ، MIMO (مدل سازی کانال سه بعدی ، پرش ارتفاع ، MIMO عظیم) ، MTC - UE Cat 0 معرفی ، ارتباط D2D ، پیشرفت های eMBMS.
انتشار 13	Q1 2016	معرفی LTE-U / LTE-LAA ، LTE-M ، ارتعاش ارتفاعی / MIMO با ابعاد کامل ، موقعیت یابی داخلی ، گربه LTE-M 1.4 مگاهرتز و گربه 200 کیلوهرتز

 

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/System_Architecture_Evolution

تکامل معماری سیستم

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

  (هدایت شده از تکامل معماری سیستم )

پرش به ناوبریپرش به جستجو

سیستم معماری تکامل ( SAE ) هسته معماری شبکه است 3GPP را LTE استاندارد ارتباطات بی سیم.

SAE تکامل شبکه هسته GPRS است ، با برخی تفاوت ها:

• معماری ساده
• شبکه همه IP (AIPN)
• پشتیبانی از شبکه های دسترسی رادیویی با توان بالاتر و تأخیر پایین (RAN)
• پشتیبانی و تحرک بین، چندین شبکه دسترسی ناهمگن، از جمله E-UTRA ( LTE و LTE پیشرفته رابط هوا)، سیستم های قدیمی 3GPP (برای مثال گران و یا UTRAN ، رابط هوا از GPRS و UMTS )، اما همچنین سیستم های غیر 3GPP (به عنوان مثال Wi-Fi ، WiMAX یا CDMA2000 )

 

فهرست

• 1معماری SAE
  • 1.1هسته بسته های تکامل یافته (EPC)
    • 1.1.1MME (نهاد مدیریت تحرک)
    • 1.1.2SGW (سرویس دروازه)
    • 1.1.3PGW (دروازه شبکه داده های بسته بندی)
    • 1.1.4HSS (سرور مشترکین خانگی)
    • 1.1.5ANDSF (عملکرد شبکه کشف و عملکرد انتخاب)
    • 1.1.6ePDG (دروازه داده بسته بسته تکامل یافته)
• 2پروتکل های بدون دسترسی Stratum (NAS)
  • 2.1EMM (مدیریت تحرک EPS)
  • 2.2ESM (مدیریت جلسه EPS)
• 3پشته پروتکل EPC
  • 3.1پروتکل های MME (Entity Management Entity)
  • 3.2پروتکل های SGW (سرویس دروازه)
  • 3.3پروتکل های PGW (Packet Data Network Gateway)
• 4پشتیبانی از خدمات صوتی و پیامکی
  • 4.1پشتیبانی از خدمات صوتی در EPC
  • 4.2پشتیبانی از خدمات پیام کوتاه در EPC
• 5شبکه های دسترسی چندگانه
• 6نسخه های 3GPP
• 7خواندن بیشتر
• 8همچنین ببینید
• 9منابع

معماری SAE [ ویرایش ]

SAE دارای معماری مسطح تمام IP است که دارای تفکیک هواپیمای کنترل و ترافیک هواپیما کاربر است.

مؤلفه اصلی معماری SAE هسته تکامل بسته ( EPC ) است ، همچنین به عنوان SAE Core نیز شناخته می شود . از EPC به عنوان معادل شبکه های GPRS خدمت (از طریق مدیریت نهاد تحرک ، خدمت دروازه و PDN دروازه زیراجزاها).

هسته تکامل بسته (EPC) [ ویرایش ]

گره ها و رابط های EPC

اجزاء فرعی EPC عبارتند از: [1] [2]

MME (نهاد مدیریت تحرک) [ ویرایش ]

MME گره كنترل كليدي براي شبكه دسترسي LTE است. این مسئول پیج بندی و حالت برچسب زدن در حالت بیکار UE (تجهیزات کاربر) از جمله ارسال مجدد است. این شرکت در فرآیند فعال سازی / غیرفعال کردن حامل درگیر است و همچنین مسئول انتخاب SGW برای یک UE در ضمیمه اولیه و در زمان انتقال داخل LTE شامل جابجایی گره شبکه (هسته) است. این مسئول احراز هویت کاربر (با تعامل با HSS ) است. غیر دسترسی چینه (NAS) را پایان می سیگنالینگ در MME و آن را نیز مسئول تولید و تخصیص هویت موقت به ارزشهای. این مجوز UE را برای اردو زدن بر روی شبکه تلفن همراه عمومی ارائه دهنده خدمات بررسی می کند(PLMN) و محدودیت های رومینگ UE را اعمال می کند. MME نقطه خاتمه در شبکه برای رمزگذاری / محافظت از یکپارچگی برای سیگنالینگ NAS است و مدیریت کلید امنیتی را به عهده دارد. رهگیری قانونی از سیگنالینگ توسط MME نیز پشتیبانی می شود. MME همچنین عملکرد هواپیمای کنترل را برای تحرک بین شبکه های دسترسی LTE و 2G / 3G با رابط S3 خاتمه یافته در MME از SGSN فراهم می کند. MME همچنین رابط S6a را به سمت HSS برای رومینگ UE خاتمه می دهد.

SGW (سرویس گیت) [ ویرایش ]

مسیرهای SGW و بسته های داده کاربر به جلو ، در عین حال به عنوان لنگر تحرک برای هواپیما کاربر نیز در حین انتقال inter-eNodeB و به عنوان لنگر تحرک بین LTE و سایر فناوری های 3GPP (خاتمه رابط S4 و انتقال مجدد ترافیک بین سیستم های 2G / 3G) عمل می کند. و PGW). برای UE های حالت آماده به کار ، SGW مسیر داده downlink را خاتمه می دهد و هنگام ورود داده های downlink برای UE باعث صفحه بندی می شود. مدیریت زمینه های UE ، به عنوان مثال پارامترهای سرویس تحمل IP ، اطلاعات مسیریابی داخلی شبکه را مدیریت و ذخیره می کند. همچنین تکرار ترافیک کاربر را در صورت تعقیب قانونی انجام می دهد.

PGW (دروازه شبکه بسته بندی داده ها) [ ویرایش ]

PDN Gateway با قرار گرفتن در محل خروج و ورود به ترافیك برای UE ، از UE به شبكه های داده بسته خارجی متصل می شود. یک UE برای دسترسی به چندین PDN ، می تواند همزمان با بیش از یک PGW داشته باشد. PGW اجرای سیاست ، فیلتر بسته بندی برای هر کاربر ، شارژ پشتیبانی ، رهگیری قانونی و غربالگری بسته ها را انجام می دهد. نقش مهم دیگر PGW این است که به عنوان لنگر تحرک بین فناوری های 3GPP و غیر 3GPP مانند WiMAX و 3GPP2 (CDMA 1X و EvDO ) عمل کنید.

HSS (سرور مشترکین خانگی) [ ویرایش ]

HSS یک پایگاه داده مرکزی است که شامل اطلاعات مربوط به کاربران و مرتبط اشتراک است. عملکردهای HSS شامل عملکردهایی مانند مدیریت تحرک ، پشتیبانی از برقراری تماس و جلسه ، تأیید اعتبار کاربر و مجوز دسترسی است. HSS مبتنی بر ثبت نام محل سکونت قبل از Rel-4 (HLR) و مرکز احراز هویت (AuC) است.

ANDSF (عملکرد شبکه کشف و عملکرد انتخاب) [ ویرایش ]

ANDSF اطلاعات را به UE در مورد اتصال به 3GPP و شبکه دسترسی های غیر 3GPP (مانند Wi-Fi را) فراهم می کند. هدف ANDSF کمک به UE برای کشف شبکه های دسترسی در مجاورت آنها و تهیه قوانین (خط مشی) برای اولویت بندی و مدیریت اتصالات به این شبکه ها است.

ePDG (دروازه داده بسته بسته تکامل یافته) [ ویرایش ]

وظیفه اصلی ePDG تضمین انتقال داده با یو یی متصل به EPC از دسترسی غیر 3GPP غیر قابل اعتماد ، به عنوان مثال VoWi-Fi است. برای این منظور ، ePDG به عنوان یک گره خاتمه دهنده تونل های IPsec که با UE ایجاد شده عمل می کند.

پروتکل های بدون دسترسی Stratum (NAS) [ ویرایش ]

پروتکل های بدون دسترسی Stratum (NAS) بالاترین قشر هواپیمای کنترل را بین تجهیزات کاربر (UE) و MME تشکیل می دهند. [3] پروتکل های NAS از تحرک UE و رویه های مدیریت جلسه برای ایجاد و حفظ ارتباط IP بین UE و PDN GW پشتیبانی می کنند. آنها قوانینی را برای نقشه برداری بین پارامترها در حین تحرک بین سیستم با شبکه های 3G یا شبکه های دسترسی غیر 3GPP تعریف می کنند. آنها همچنین امنیت NAS را با حفاظت از یکپارچگی و رمزنگاری پیام های سیگنالینگ NAS ارائه می دهند. EPS با پیوند بین مدیریت تحرک و رویه های مدیریت جلسه در طی روش اتصال UE ، مشترک را با مشترکان IP آماده می کند.

معاملات کامل NAS شامل توالی خاصی از مراحل ابتدایی با پروتکل های مدیریت EPS تحرک (EMM) و مدیریت جلسه EPS (ESM) است.

EMM (مدیریت تحرک EPS) [ ویرایش ]

پروتکل EPS (Evolution Packet System) مدیریت تحرک (EMM) مدیریت کنترل تحرک را در هنگام استفاده از تجهیزات کاربر (UE) با استفاده از شبکه دسترسی رادیویی زمینی تکامل یافته UMTS (E-UTRAN) فراهم می کند. همچنین کنترل پروتکل های NAS را کنترل می کند.

EMM شامل انواع مختلفی از مراحل مانند:

• روشهای متداول EMM - همیشه می تواند در حالی که اتصال سیگنالینگ NAS وجود دارد آغاز شود. مراحل متعلق به این نوع توسط شبکه آغاز می شود. این موارد شامل انتقال مجدد GUTI ، احراز هویت ، کنترل حالت امنیتی ، شناسایی و اطلاعات EMM است.
• روشهای خاص EMM - مختص UE. در هر زمان فقط یک روش خاص EMM مبتنی بر UE می تواند اجرا شود. رویه های متعلق به این نوع ضمیمه ها و پیوست های متصل ، جدا کننده یا ترکیبی جداگانه ، به روزرسانی منطقه عادی ردیابی و به روزرسانی منطقه ردیابی ترکیبی (فقط در حالت S1) و به روز رسانی منطقه ردیابی دوره ای (فقط حالت S1) است.
• روشهای مدیریت اتصال EMM - ارتباط UE با شبکه را مدیریت کنید:
  • درخواست سرویس: توسط UE آغاز شده و برای برقراری اتصال ایمن به شبکه یا درخواست ذخیره منابع برای ارسال داده یا هر دو مورد استفاده قرار می گیرد.
  • روش صفحه بندی: توسط شبکه شروع شده و برای درخواست برقراری اتصال سیگنالینگ NAS یا از UE خواسته می شود در صورت لزوم به دلیل خرابی شبکه مجدداً وصل شود.
  • حمل و نقل پیام های NAS: توسط UE یا شبکه آغاز شده و برای انتقال پیام های SMS استفاده می شود .
  • حمل و نقل عمومی پیام های NAS: توسط UE یا شبکه آغاز شده و برای انتقال پیام های پروتکل از برنامه های دیگر استفاده می شود.

UE و شبکه روش ضمیمه را انجام می دهند ، روند فعال سازی متن پیش فرض EPS به طور موازی را انجام می دهد. در طی روش پیوست EPS ، شبکه زمینه تحمل پیش فرض EPS را فعال می کند. پیام های مدیریت جلسه EPS برای فعال سازی زمینه پیش فرض تحمل EPS در یک عنصر اطلاعات در پیام های مدیریت تحرک EPS انتقال می یابد. UE و شبکه روش فعال سازی زمینه تحمل پیش فرض EPS به طور پیش فرض و مراحل پیوست را قبل از اتمام مراحل فعال سازی زمینه تحمل EPS اختصاص داده شده کامل می کنند. موفقیت روش ضمیمه بستگی به موفقیت روش پیش فرض فعال سازی زمینه تحمل EPS به طور پیش فرض دارد. اگر روش ضمیمه انجام نشد ، مراحل مدیریت جلسه ESM نیز از کار می افتد.

ESM (مدیریت جلسه EPS) [ ویرایش ]

پروتکل EPS Session Management (ESM) روشهایی را برای رسیدگی به شرایط تحمل EPS فراهم می کند. همراه با کنترل باربری که توسط Access Stratum تهیه شده است ، کنترل هواپیماهای کاربر هواپیما را فراهم می کند. انتقال پیام های ESM به جز مراحل ضمیمه متوقف می شود.

EPS Bearer: هر زمینه تحمل EPS نمایانگر یك حامل EPS بین UE و PDN است. زمینه های تحمل EPS می تواند فعال شود حتی اگر رادیو و باربرهای S1 که حامل EPS مربوطه بین UE و MME هستند به طور موقت آزاد شوند. زمینه تحمل EPS می تواند یک زمینه تحمل پیش فرض یا یک زمینه تحمل اختصاصی باشد. هنگامی که UE درخواست اتصال به PDN می کند ، یک بستر پیش فرض EPS فعال می شود. اولین زمینه پیش فرض تحمل EPS ، در طی روش پیوست EPS فعال می شود. علاوه بر این ، شبکه می تواند یک یا چندین زمینه تحمل EPS اختصاصی را به طور موازی فعال کند.

معمولاً روشهای ESM فقط در صورت ایجاد زمینه EMM بین UE و MME انجام می شود و تبادل ایمن پیامهای NAS توسط MME با استفاده از روشهای EMM آغاز شده است. پس از اتصال موفقیت آمیز UE ، UE می تواند از MME بخواهد اتصالات خود را به PDN های اضافی تنظیم کند. برای هر اتصال اضافی ، MME زمینه تحمل پیش فرض EPS جداگانه را فعال می کند. زمینه تحمل پیش فرض EPS در طول عمر اتصال به PDN فعال می شود.

انواع روشهای ESM: ESM شامل انواع مختلفی از مراحل مانند:

• روشهای تحویل بستر EPS - آغاز شده توسط شبکه و برای دستکاری در زمینه های تحمل EPS از جمله فعال سازی زمینه تحمل پیش فرض EPS ، فعال سازی زمینه تحمل اختصاصی EPS ، اصلاح متن تحمل EPS ، غیرفعال کردن زمینه تحمل EPS استفاده می شود.
• روشهای مربوط به معامله - از طریق UE برای درخواست منابع ، یعنی اتصال PDN جدید یا منابع حامل اختصاص داده شده ، یا برای انتشار این منابع آغاز شده است. اینها شامل روش اتصال PDN ، روش قطع PDN ، روش تخصیص منابع Bearer ، روش اصلاح منابع Bearer است.

MME زمینه EMM و اطلاعات زمینه تحمل EPS را برای ایالات متحده در ECM-IDLE ، ECM CONNECTED و EMM-DEREGISTERED حفظ می کند.

پشته پروتکل EPC [ ویرایش ]

پروتکل های MME (Entity Management Entity) [ ویرایش ]

پشته پروتکل MME شامل:

1. پشته S1-MME برای پشتیبانی از رابط S1-MME با eNodeB
2. پشته S11 برای پشتیبانی از رابط S11 با سرویس Gateway

MME از رابط S1 با eNodeB پشتیبانی می کند. پشته رابط یکپارچه S1 MME شامل IP ، SCTP ، S1AP است.

• SCTP (پروتکل انتقال کنترل جریان) یک پروتکل حمل و نقل رایج است که از خدمات پروتکل اینترنت (IP) برای ارائه یک سرویس تحویل معتبر از داده ها به ماژول های سازگار مانند S1AP استفاده می کند. SCTP تحویل قابل اعتماد و توالی را در بالای چارچوب IP موجود ارائه می دهد. ویژگی های اصلی ارائه شده توسط SCTP عبارتند از:
  • راه اندازی انجمن : ارتباطی است که ارتباطی بین دو نقطه انتهایی برای انتقال داده ها برقرار می شود ، دقیقاً مانند اتصال TCP. یک انجمن SCTP می تواند در هر انتها چندین آدرس داشته باشد.
  • تحویل داده های مطمئن : داده های توالی شده را در یک جریان (حذف مسدود کردن خط از خط) ارائه می دهد: SCTP با تحویل توالی داده ها با چندین جریان یک طرفه ، بدون مسدود کردن تکه های داده در جهت دیگر ، تضمین می کند.
• S1AP (قسمت درخواست S1) سرویس سیگنالینگ بین E-UTRAN و هسته تکامل بسته (EPC) است که عملکردهای رابط S1 مانند توابع مدیریت SAE Bearer ، عملکرد انتقال متن اولیه را انجام می دهد ، توابع تحرک برای UE ، صفحه بندی ، تنظیم مجدد عملکرد ، عملکرد حمل و نقل سیگنالینگ NAS ، گزارش خطا ، عملکرد انتشار متن UE ، انتقال وضعیت.

MME از رابط S11 با سرویس Gateway پشتیبانی می کند. پشته رابط یکپارچه S11 شامل IP ، UDP ، eGTP-C است .

پروتکل های SGW (سرویس دروازه) [ ویرایش ]

SGW متشکل از

1. پشته هواپیمای کنترل S11 برای پشتیبانی از رابط S11 با MME
2. کنترل S5 / S8 و پشته های صفحه داده برای پشتیبانی از رابط S5 / S8 با PGW
3. پشته هواپیمای داده S1 برای پشتیبانی از رابط هواپیمای کاربر S1 با eNodeB
4. پشته هواپیمای داده S4 برای پشتیبانی از رابط هواپیمای کاربر S4 بین RNC UMTS و SGW eNodeB
5. Sxa: از 3GPP Rel.14 ، رابط Sx و پروتکل PFCP همراه با آن به PGW اضافه شده است و این امکان را فراهم می کند تا جدایی هواپیمای کنترل کاربر بین PGW-C و PGW-U را کنترل کند.

SGW از رابط S11 با رابط MME و S5 / S8 با PGW پشتیبانی می کند. پشته هواپیمای کنترل یکپارچه برای این واسط ها شامل IP ، UDP ، eGTP-C است .

SGW از رابط S1-U با رابط هواپیمای داده eNodeB و S5 / S8 با PGW پشتیبانی می کند. پشته صفحه داده یکپارچه برای این واسط ها شامل IP ، UDP ، eGTP-U است .

رابط های اصلی که P-GW با سایر گره های EPC به اشتراک می گذارد

پروتکل های PGW (بسته داده داده دروازه) [ ویرایش ]

رابط های اصلی پشتیبانی شده توسط P-GW عبارتند از:

1. S5 / S8: این رابط بین S-GW و P-GW تعریف شده است. هنگامی که S-GW و P-GW در همان شبکه قرار دارند (سناریوی غیر رومینگ) و S8 وقتی S-GW در شبکه بازدید شده و P-GW در شبکه خانگی قرار دارد ، نامگذاری می شود. سناریو). پروتکل های eGTP-C و GTP-U در رابط S5 / S8 استفاده می شوند.
2. Gz: این رابط توسط P-GW برای برقراری ارتباط با سیستم شارژ آفلاین (OFCS) استفاده می شود ، عمدتاً برای ارسال سوابق شارژ داده (CDR) کاربران پس از پرداخت از طریق FTP .
3. Gy: این رابط توسط P-GW برای برقراری ارتباط با سیستم شارژ آنلاین (OCS) استفاده می شود. P-GW از سیستم شارژ در مورد بار پیش پرداخت کاربران در زمان واقعی خبر می دهد. پروتکل قطر در رابط Gy استفاده می شود.
4. Gx: این رابط توسط P-GW برای برقراری ارتباط با خط مشی و عملکرد شارژ قوانین (PCRF) به منظور اجرای قوانین و قوانین شارژ (PCC) استفاده می شود. این قوانین شامل اطلاعات مربوط به شارژ و همچنین پارامترهای کیفیت خدمات (QoS) است که در تأسیسات باربری مورد استفاده قرار می گیرد. پروتکل قطر در رابط Gx استفاده می شود.
5. SGi: این رابط بین P-GW و شبکه های خارجی تعریف شده است ، به عنوان مثال دسترسی به اینترنت ، دسترسی شرکت ها و غیره.
6. Sxb: از 3GPP Rel.14 ، رابط Sx و پروتکل PFCP همراه با آن به PGW اضافه شده است و این امکان را فراهم می کند تا جدایی هواپیمای کنترل کاربر بین PGW-C و PGW-U را انجام دهد.

پشتیبانی خدمات صوتی و پیامکی [ ویرایش ]

EPC یک شبکه اصلی بسته بندی شده است. فاقد دامنه روشن مدار است که به طور سنتی برای تماس های تلفنی و پیام کوتاه استفاده می شود .

پشتیبانی از خدمات صوتی در EPC [ ویرایش ]

3GPP دو راه حل برای صدا تعیین کرد:

• IMS : یک راه حل برای IMS Voice over IP در Rel-7 مشخص شد.
• خطوط اتصال مدار (CSFB) : به منظور برقراری تماس یا دریافت تماس ، UE فناوری دسترسی رادیویی خود را از LTE به یک فناوری 2G / 3G که از خدمات روشن شده مدار پشتیبانی می کند ، تغییر می دهد. این ویژگی به پوشش 2G / 3G نیاز دارد. رابط جدید (به نام SGs) بین MME و MSC مورد نیاز است. این ویژگی در Rel-8 توسعه یافته است.

پشتیبانی از خدمات پیامکی در EPC [ ویرایش ]

3GPP برای پیامک سه راه حل تعیین کرده است:

• IMS : یک راه حل برای پیام کوتاه از طریق IP در Rel-7 مشخص شده است.
• SMS از طریق SG : این راه حل نیاز به رابط SGs دارد که در حین کار بر روی CSFB معرفی شده است. پیامک در Stratum Non Access از طریق LTE تحویل داده می شود . برای ارسال یا دریافت پیام کوتاه تغییری در سیستم وجود ندارد. این ویژگی در Rel-8 مشخص شده است.
• SMS over SGd : این راه حل نیاز به رابط SGd Diameter در MME دارد و پیامک را در Non Access Stratum over LTE تحویل می دهد ، بدون آنکه نیازی به سیگنال دهی کاملاً سیگنالینگ و نه میراث MSC انجام CSFB ، و نه سربار مرتبط با سیگنالینگ IMS و همراه با EPC باشد. مدیریت.

CSFB و اس ام اس از طریق SG به عنوان راه حل های موقت ، IMS بلند مدت شناخته می شوند . [4]

شبکه های دسترسی چندگانه [ ویرایش ]

UE می تواند با استفاده از چندین فناوری دسترسی به EPC متصل شود. این فن آوری های دسترسی شامل موارد زیر است:

• دسترسی های 3GPP : این فناوری های دسترسی توسط 3GPP مشخص شده اند . آنها شامل GPRS ، UMTS ، EDGE ، HSPA ، LTE و LTE Advanced هستند .
• دسترسی های غیر 3GPP : این فناوری های دسترسی توسط 3GPP مشخص نشده اند . آنها شامل فناوری هایی مانند cdma2000 ، WiFi یا شبکه های ثابت هستند. 3GPP دو کلاس از فن آوری های دسترسی غیر 3GPP با مکانیسم های امنیتی مختلف را مشخص می کند:
  • دسترسی های قابل اعتماد ، که اپراتور شبکه از نقطه نظر امنیتی را قابل اعتماد می داند (به عنوان مثال: یک شبکه cdma2000 ). قابل اعتماد و غیر 3GPP مستقیماً با شبکه به رابط دسترسی پیدا می کند.
  • دسترسی غیرقابل اعتماد ، که اپراتور شبکه از نقطه ایستگاه امنیتی (مثلاً اتصال به یک کانون WiFi عمومی) را قابل اعتماد نمی داند. دسترسی های غیر قابل اعتماد غیر 3GPP از طریق ePDG ، که مکانیسم های امنیتی اضافی ( تونل سازی IPsec ) را ارائه می دهند ، به شبکه وصل می شوند .

این تصمیم بر عهده اپراتور شبکه است که آیا به یک فناوری دسترسی غیر 3GPP قابل اعتماد یا غیر قابل اعتماد است.

شایان ذکر است که این دسته بندی های قابل اعتماد / غیرقابل اعتماد برای دسترسی های 3GPP کاربرد ندارند.

نسخه های 3GPP [ ویرایش ]

3GPP استانداردها را در نسخه های موازی ارائه می دهد ، که مجموعه ای از مشخصات و ویژگی های مداوم را تشکیل می دهند.

نسخه [5]	منتشر شد [6]	اطلاعات [7]
نسخه 7	Q4 2007	امکان سنجی در شبکه All-IP (AIPN)
نسخه 8	Q4 2008	نسخه اول EPC . مشخصات SAE: توابع سطح بالا ، پشتیبانی از LTE و سایر دسترسی های 3GPP ، پشتیبانی از دسترسی های غیر 3GPP ، تحرک بین سیستم ، تداوم تماس صوتی تک رادیویی (SRVCC) ، عیب یابی CS. سیستم هشدار زلزله و سونامی (ETWS). پشتیبانی از صفحه اصلی به گره B / صفحه اصلی eNode B .
انتشار 9	Q4 2009	هواپیمای کنترل LCS برای EPS . پشتیبانی از تماس های اضطراری IMS از طریق GPRS و EPS . فراهمکنندگان به صفحه اصلی گره B / صفحه اصلی eNode B . سیستم هشدار عمومی (PWS).
نسخه 10	Q1 2011	پیشرفت های شبکه برای ارتباطات از نوع ماشین. مکانیسم های مختلف بارگیری ( LIPA ، SIPTO ، IFOM ).
نسخه 11	Q3 2012	پیشرفت های بیشتر برای ارتباطات از نوع ماشین. شبیه سازی USSD در IMS. کنترل QoS براساس محدودیت هزینه های مشترکین. پیشرفت های بیشتر در LIPA و SIPTO. تداوم تماس مکالمه تصویری رادیویی (vSRVCC). تداوم تماس صوتی رادیویی تنها از UTRAN / GERAN تا HSPA / E-UTRAN (rSRVCC). پشتیبانی از همکاری با دسترسی های انجمن باند پهن .
نسخه 12	Q1 2015	عملکرد سلول های کوچک پیشرفته ، جمع آوری حامل (2 حامل اتصال دهنده به بالا ، 3 حامل downlink ، تجمع حامل FDD / TDD) ، MIMO (مدل سازی کانال سه بعدی ، پرش ارتفاع ، MIMO عظیم) ، MTC - UE Cat 0 معرفی ، ارتباطات D2D ، پیشرفت های eMBMS.
انتشار 13	Q1 2016	معرفی LTE-U / LTE-LAA ، LTE-M ، ارتعاش ارتفاعی / MIMO با ابعاد کامل ، موقعیت یابی داخلی ، گربه LTE-M 1.4 مگاهرتز و گربه 200 کیلوهرتز

مطالعه بیشتر [ ویرایش ]

• صفحه 3GPP در SAE
• 3GPP TS 23.401: پیشرفتهای عمومی General Radio Packet (GPRS) برای دسترسی به شبکه دسترسی رادیوی زمینی جهانی تکامل یافته (E-UTRAN)
• 3GPP TS 23.402: پیشرفت های معماری برای دسترسی های غیر 3GPP
• بررسی اجمالی 3GPP LTE-SAE ، توسط اولریش بارت (SAE در سال 2006)

همچنین مشاهده کنید [ ویرایش ]

• LTE
• زیر سیستم چندرسانه ای IP

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/System_Architecture_Evolution

شبکه پیچیده کوانتومی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

علم شبکه

• تئوری

• نمودار
• شبکه پیچیده
• سرایت
• جهان کوچک
• بدون مقیاس
• ساختار جامعه
• سرکوب
• سیر تکاملی
• کنترل پذیری
• رسم نمودار
• سرمایه اجتماعی
• تجزیه و تحلیل پیوند
• بهینه سازی
• بازگشت مجدد
• بسته
• هموفیلی
• قابلیت انتقال پذیری
• پیوست ترجیحی
• نظریه تعادل
• تأثیر شبکه
• تأثیر اجتماعی

انواع شبکه

• اطلاعاتی (محاسباتی)
• ارتباط از راه دور
• حمل و نقل
• اجتماعی
• همکاری علمی
• بیولوژیکی
• عصبی مصنوعی
• وابسته به هم
• معنایی
• فضایی
• وابستگی
• جریان
• روی چیپ

نمودارها

امکانات

• كلیك
• مولفه
• برش
• چرخه
• ساختار داده ها
• حاشیه، غیرمتمرکز
• حلقه
• محله
• مسیر
• ورتکس
• لیست ماتریس  / ماتریس
• لیست بروز  / ماتریس

انواع

• دوقطبی
• کامل
• جهت دار
• هایپر
• چند
• تصادفی
• وزن داشت

• معیارهای
• الگوریتم ها

• مرکزیت
• درجه
• بین
• نزدیک بودن
• رتبه صفحه
• موتیف
• خوشه بندی
• توزیع درجه
• همبستگی
• فاصله
• مدولار بودن
• بهره وری

مدل ها

توپولوژی

• نمودار تصادفی
• Erdős – Reni
• بارابسی - آلبرت
• مدل تناسب اندام
• واتس-استروگاتز
• تصادفی نمایی (ERGM)
• هندسه تصادفی (RGG)
• هایپربولیک (HGN)
• بر اساس سلسله مراتب
• بلوک تصادفی
• آنتروپی حداکثر
• پیکربندی نرم
• معیار LFR

پویایی شناسی

• شبکه بولی
• مبتنی بر عامل
• اپیدمی / SIR

• لیست ها
• دسته بندی ها

• مباحث
• نرم افزار
• دانشمندان شبکه

• دسته: نظریه شبکه
• دسته: تئوری نمودار

• v
• تی
• ه

به عنوان بخشی از علوم شبکه ، مطالعه شبکه های پیچیده کوانتومی با هدف بررسی تأثیر علم پیچیدگی و معماری شبکه در سیستم های کوانتومی انجام شده است. [1] [2] [3] طبق تئوری اطلاعات کوانتومی می توان با بهره گیری از مکانیک کوانتومی ، امنیت ارتباطات و انتقال نرخ داده ها را بهبود بخشید . [4] [5] در این زمینه ، مطالعه شبکه های پیچیده کوانتومی از امکان ارتباطات کوانتومی در آینده در مقیاس گسترده استفاده می شود. [2]در چنین حالتی احتمالاً شبکه های ارتباطی کوانتومی همانند آنچه امروزه در شبکه های ارتباطی موجود متداول است ، دارای ویژگیهای غیرمذهبی می باشند. [3] [6]

 

فهرست

• 1انگیزه
• 2مفهوم مهم
  • 2.1کوبیت
  • 2.2گرفتاری
  • 2.3اندازه گیری بل
  • 2.4تعویض درهم و برهم
• 3ساختار شبکه
  • 3.1نشانه گذاری
• 4مدل
  • 4.1شبکه های تصادفی کوانتومی
  • 4.2انقباض محاصره
• 5همچنین ببینید
• 6مرجع

انگیزه [ ویرایش ]

از لحاظ تئوریکی می توان از مکانیک کوانتومی برای ایجاد ارتباطات ایمن و سریعتر استفاده کرد ، یعنی توزیع کلید کوانتومی کاربرد رمزنگاری کوانتومی است که امکان ارتباطات کاملاً ایمن نظری ، [4] و انتقال کوانتومی را فراهم می کند که می تواند برای انتقال داده استفاده شود. با نرخ بالاتر از استفاده از کانالهای کلاسیک [5]

آزمایش های موفقیت آمیز انتقال کوانتومی موفق در سال 1998 [7] و به دنبال آن توسعه نخستین شبکه های ارتباطی کوانتومی در سال 2004 ، [8] امکان استفاده از ارتباطات کوانتومی در مقیاس وسیع در آینده را باز کرد. با توجه به یافته های موجود در علوم شبکه ، توپولوژی شبکه ها ، در اکثر موارد ، بسیار مهم است و وجود شبکه های ارتباطی در مقیاس بزرگ امروزه ، تمایل به داشتن توپولوژی و ویژگی های غیرواقعی ، مانند تأثیر دنیای کوچک ، ساختار جامعه و خصوصیات آزاد مقیاس دارد. [6] مطالعه شبکه هایی با خصوصیات کوانتومی و توپولوژی پیچیده شبکه ، به ما کمک می کند تا نه تنها در درک بهتر اینگونه شبکه ها بلکه در نحوه استفاده از توپولوژی شبکه برای بهبود کارآیی شبکه های ارتباطی در آینده کمک کنیم.

مفاهیم مهم [ ویرایش ]

Qubits [ ویرایش ]

در اطلاعات کوانتومی Qubits معادل بیت های سیستم های کلاسیک است. کیوبیت یک ویژگی است که زمانی که تنها اندازه گیری را می توان یافت که در یکی از دو حالت، که به اطلاعات را انتقال استفاده می شود. [4] قطبی شدن فوتون یا چرخش هسته ای نمونه ای از دو سیستم حالت است که می توانند به عنوان کوبیت استفاده شوند. [4]

گرفتاری [ ویرایش ]

درهم آمیختگی کوانتومی یک پدیده فیزیکی است که با همبستگی بین حالتهای کوانتومی دو یا چند ذره مشخص می شود. [4] در حالی که ذرات درهم پیچیده به معنای کلاسیک در تعامل نیستند ، حالت کوانتومی آن ذرات به طور مستقل قابل توصیف نیست. ذرات در درجه های مختلف قابل گرفتار شدن هستند و حالت حداکثر درهم تنیده آنهایی هستند که آنتروپی درهم تنیده را به حداکثر می رسانند . [9] [10] در زمینه ارتباطات کوانتومی ، از قطب های درهم آمیختگی کوانتومی به عنوان یک کانال کوانتومی استفاده می شود که قادر به انتقال اطلاعات هنگام ترکیب با یک کانال کلاسیک است . [4]

اندازه گیری بل [ ویرایش ]

اندازه گیری بل ، اندازه گیری کوانتومی و مکانیکی مفصل دو کیوبیت است ، به طوری که پس از اندازه گیری ، دو کبیت درهم می شوند. [4] [10]

تعویض گرفتاری [ ویرایش ]

تعویض درهم آمیخته یک استراتژی مکرر است که در شبکه های کوانتومی مورد استفاده قرار می گیرد و امکان تغییر اتصالات در شبکه را فراهم می کند. [1] [11] به ما اجازه می دهد فرض کنیم که 4 کابیت داریم ، ABC و D ، C و D متعلق به یک ایستگاه هستند ، در حالی که A و C به دو ایستگاه مختلف تعلق دارند. Qubit A با qubit C درگیر شده و qubit B با qubit D. درگیر شده است و با انجام اندازه گیری زنگ در Qubits A و B ، نه تنها كبیت های A و B درگیر می شوند ، بلكه می توان حالت قاطی را نیز بین qubit C ایجاد كرد. و qubit D ، با وجود این واقعیت که هیچگاه تعامل بین آنها وجود نداشته است. به دنبال این فرآیند ، درگیری بین کبیت های A و C و Qubits B و D از بین می روند. این استراتژی می تواند برای شکل دادن به اتصال در شبکه استفاده شود.[1] [11] [12]

ساختار شبکه [ ویرایش ]

در حالی که همه مدل های شبکه پیچیده کوانتومی دقیقاً از یک ساختار مشابه پیروی می کنند ، معمولاً گره ها مجموعه ای از qubits ها را در همان ایستگاه نشان می دهند که در آن می توان عملیاتی مانند اندازه گیری Bell و تعویض درهم تنیدگی را انجام داد. از طرف دیگر ، پیوندی بین گره و  یعنی اینکه یک گره qubit است  در گره گرفتار یک qubit می شود اما این دو قطب در مکان های مختلفی قرار دارند ، بنابراین تعامل جسمی بین آنها امکان پذیر نیست. [1] [11] شبکه های کوانتومی که پیوندها به جای درهم و برهم بودن اصطلاحات تعامل هستند نیز ممکن است در نظر گرفته شوند اما برای اهداف بسیار متفاوت. [13]

نشانه گذاری [ ویرایش ]

هر گره در شبکه دارای مجموعه ای از qubits است که می تواند در حالت های مختلف باشد. مناسب ترین نمایندگی برای حالت کوانتومی کوبیت ها نماد dirac است و نمایانگر دو حالت qubits است. و \ . [1] [11] اگر عملکرد موج مشترک دو ذره گرفتار شود ،، نمی توان آن را تجزیه کرد ، [4] [10]

جایی که حالت کوانتومی qubit را در گره i و  حالت کوانتومی qubit را در گره j نشان می دهد. مفهوم مهم دیگر حالات حداکثر درهم تنیده است. چهار ایالت ( بل (ایالات بل )) که حداکثر آنتروپی درهم تنیدگی را به حداکثر می رسانند می توانند به صورت [4] [10] نوشته شوند.

مدلها [ ویرایش ]

شبکه های تصادفی کوانتومی [ ویرایش ]

مدل شبکه تصادفی کوانتومی ارائه شده توسط Perseguers و همکاران. [1] را می توان به عنوان یک نسخه کوانتومی از مدل Erdős-Rniny تصور کرد . به جای پیوندهای معمولی که برای نمایندگی سایر شبکه های پیچیده استفاده می شود ، در مدل شبکه تصادفی کوانتومی هر جفت گره از طریق یک جفت کوبیت درهم پیچیده متصل می شوند . در این حالت هر گره حاوی{\ نمایشگر N-1کوبی ها ، یکی برای گره های دیگر. در یک شبکه تصادفی کوانتومی ، میزان درگیری بین یک جفت گره ، نشان داده شده توسط، نقش مشابهی با پارامتر بازی می کند در مدل Erdős-Rniny - سایپرز ، باشگاه دانش در حالی که در مدل Erdős-Rényi دو گره با احتمال ارتباط برقرار می کنند، در زمینه شبکه های تصادفی کوانتومی به معنای احتمال موفقیت آمیز بودن یک جفت از qubits است که فقط با استفاده از عملیات محلی و ارتباطات کلاسیک ، به نام عملیات LOCC ، به حالت حداکثر درهم پیچیده تبدیل می شوند . [14] ما می توانیم به عنوان پیوندهای واقعی بین گرهها از qubits حداکثر درهم و برهم فکر کنیم.

با استفاده از نمادی که قبلاً معرفی شده بود ، می توانیم یک جفت کوبیت درهم تنیده گره ها را به هم متصل کنیم  و ، مانند

برای  دو کیوبیت درگیر نشده اند ،

و برای ما با توجه به وضعیت حداکثر درهم تنیده ، بدست می آوریم

.

برای مقادیر متوسط، هر حالت گرفتار با احتمال ممکن است با موفقیت با استفاده از عملیات LOCC به حالت حداکثر درهم پیچیده تبدیل شد . [14]

یکی از اصلی ترین ویژگی هایی که این مدل را از نسخه کلاسیک آن متمایز می کند این واقعیت است که پیوندها در شبکه های تصادفی کوانتومی فقط بعد از اندازه گیری در شبکه ها ایجاد می شوند و می توان از این واقعیت استفاده کرد و حالت نهایی را شکل داد. شبکه. Perseguers و همکاران با در نظر گرفتن یک شبکه پیچیده کوانتومی اولیه با تعداد نامحدودی از گره ها. [1] نشان داد كه با انجام اندازه گيري هاي مناسب و تعويض درهم تنيدگي ، مي توان شبكه اوليه را به يك شبكه حاوي هر زيرگراف محدود محدود كرد ، به هم خورد. مقیاس با  مانند،

بود. این نتیجه برخلاف آنچه در تئوری نمودار کلاسیک می یابیم جایی که نوع زیرگراف های موجود در یک شبکه با مقدار  z. [15]

تلاطم گرفتاری [ ویرایش ]

هدف از مدلهای انقباض درهم تنیدگی این است که مشخص شود آیا شبکه کوانتومی قادر به ایجاد ارتباط بین دو گره دلخواه از طریق درهم تنیدگی است ، و بهترین راهکارها برای ایجاد همان اتصالات را پیدا می کند. [11] [16] در مدلی که توسط Cirac و همکاران ارائه شده است. [16] و توسط Cuquet و همکارانش به شبکه های پیچیده اعمال می شود ، [11] گره ها به صورت یک شبکه ، [16] یا در یک شبکه پیچیده توزیع می شوند ، [11] و هر جفت همسایه دو جفت کوبیت درهم تنیده را دارند که می توانند باشند. با احتمال تبدیل به یک جفت qubit حداکثر درهم و برهم تبدیل شده است . ما می توانیم qubits حداکثر گرفتار شده را به عنوان پیوندهای واقعی بین گره ها فکر کنیم. طبق نظریه نفوذ کلاسیک ، در نظر گرفتن یک احتمال ارتباط دو همسایه ، مهم است طراحی شده توسط ، به طوری که اگر  احتمال محدودی از مسیر موجود بین دو گره تصادفی انتخاب شده و برای وجود دارداحتمال یک مسیر موجود بین دو گره انتخابی تصادفی به صفر می رسد. [17] فقط به توپولوژی شبکه بستگی دارد. [17] پدیده مشابهی در مدل ارائه شده توسط سیراک و همکاران پیدا شده است ، [16] که در آن احتمال تشکیل حالت حداکثر درهم تنیده بین دو گره انتخاب تصادفی صفر است اگر و متناهی اگر . تفاوت اصلی بین نفوذ کلاسیک و درهم پیچیده در این است که در شبکه های کوانتومی امکان تغییر لینک ها در شبکه وجود دارد ، به گونه ای که توپولوژی مؤثر شبکه را تغییر می دهد ، در نتیجهبستگی به استراتژی استفاده شده برای تبدیل قطبیهای درهم آمیخته جزئی به کبیت های حداکثر متصل دارد. [11] [16] یک رویکرد ساده و بی تکلف چنین نتیجه می دهد برای یک شبکه کوانتومی برابر است با برای یک شبکه کلاسیک با همان توپولوژی. [16] با این حال، نشان داده شد که ممکن است به استفاده از مبادله کوانتومی به کاهش است که ارزش، هر دو در شبکه های توری جهت به طور منظم [16] و شبکه های پیچیده . [11]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_complex_network

وب‌سرور آپاچی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

 

آپاچی اچ‌تی‌تی‌پی سرور

نویسنده (های) اصلی	رابرت مک‌کول
توسعه‌دهنده(ها)	بنیاد نرم‌افزار آپاچی
انتشار ابتدایی	[۱] ۱۹۹۵
انتشار پایدار	۲٫۴٫۴ / ۲۵ فوریه، ۲۰۱۳؛ ۶ سال پیش
نوشته‌شده به	سی
سیستم‌عامل	چندسکویی
موجود به	انگلیسی
گونه	وب سرور
پروانه	اجازه‌نامه آپاچی نسخهٔ ۲٫۰

کارساز وب آپاچی یا سرویس دهندهٔ اچ‌تی‌تی‌پی آپاچی که بیشتر آن را آپاچی می‌نامند، یک برنامهٔکارساز وب است که نقش کلیدی در توسعهٔ دنیای وب ایفا می‌کند. در سال ۲۰۰۹ آپاچی اولین برنامهٔ کارساز وب بود که حدود ۱۰۰ میلیون وب‌گاه به کمک آن سرویس‌دهی می‌کردند. آپاچی همچنین نقشی کلیدی در گسترش آغازین شبکه جهانی اینترنت داشته‌است.[۲] از این سرویس دهنده به‌طور معمول در محیط‌های بر پایهٔ یونیکس و لینوکس استفاده می‌شود.

آپاچی توسط انجمن برنامه‌نویسان آزاد توسعه و پشتیبانی می‌شود و تحت حمایت بنیاد نرم‌افزاری آپاچی قرار دارد.

این برنامه برای طیف بسیار وسیعی از سیستم‌های عامل قابل استفاده است. از جملهٔ آن‌ها: یونیکس،گنو[نیازمند منبع]، فری بی‌اس‌دی، لینوکس، سولاریس، NovelNetware, آمیگااُاس، مک‌ااس‌اکس، ویندوز، OS/2 و eComStation.

این برنامه تحت مجور آپاچی بوده و به‌صورت متن‌باز است؛ و از سال ۱۹۹۶ تاکنون پرکاربردترین برنامه در حوزهٔ خود است. در فوریه ۲۰۱۱ بیش از ۵۹٫۱۳٪ وب‌گاه‌ها را پشتیبانی می‌کرد؛ و در همین تاریخ، سرویس‌دهی ۶۶٫۶۲٪ از میلیون‌ها سایتِ پرترافیک، توسط آپاچی انجام می‌شد.[نیازمند منبع]

بسیاری از ویژگی‌ها و خدمات آپاچی به صورت ویژگی درونی است.

 

محتویات

• ۱خصوصیات و ویژگی‌ها
• ۲سطح عملکرد و کارایی
• ۳کاربردها
• ۴ساختار
• ۵منابع
• ۶پیوند به بیرون

خصوصیات و ویژگی‌ها[ویرایش]

ویژگی‌های این برنامه بسیار گسترده‌است؛ از پشتیبانی زبان‌های برنامه‌نویسی سمت سرور گرفته تا تصدیق هویت.

تعدادی از زبان‌های برنامه‌نویسی قابل پشتیبانی عبارتند از: perl, python, TCL و PHP.

ماژول‌های تصدیق هویت شامل: mod_access, mod_auth,... . پشتیبانی از SSL, TLS.

پشتیبانی از URL rewiter یا بازنویسی URL.

پشتیبانی از ثبت وقایع در فایل به‌صورت اختصاصی.

پشتیبانی از روش‌های فشرده‌سازی معمول و عمومی و نیز قابل توسعه همچون mod_gzip که برای کاهش حجم صفحات وب که در اینترنت تبادل پیدا می‌کنند استفاده می‌شود.

modSecurity که یک برنامهٔ متن‌باز برای تشخیص و جلوگیری از نفوذ به برنامه‌های تحت وب است.

وقایع ثبت شدهٔ آپاچی می‌تواند توسط اسکریپت‌های رایگاه همچون AWStats, W3Perl یا Visitors مورد تحلیل قرار گیرد و توسط مرورگر در اختیار تحلیل‌گر بازدید قرار گیرد.

VirtualHost قابلیتی را فراهم می‌کند که یک نسخه از آپاچی برای وب سایت‌های بسیاری مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال: www.example.com , www.test.com , test47.testserver.test.com.

قابلیت تنظیم و اختصاصی نمودن انواع پیام‌های خطا.

تصدیق هویت براساس بانک اطلاعاتی.

همچنین آپاچی توسط چندین برنامهٔ رابط گرافیکی پشتیبانی می‌شود.

contentnegotiation ارایهٔ چند محتوای متفاوت برای یک آدرس. برای این استفاده می‌شود که چند سند مختلف برای یک آدرس ارسال شود. کاربرد آن مثلاً در زمانی است که IE4 از فرمت PNG پشتیبانی نمی‌کند و به جای آن شما نسخهٔ gif را برای مرورگر ارسال می‌کنید. یا مثلاً براساس UserAgent نسخهٔ موبایل برای مرورگر ارسال می‌کنید.

سطح عملکرد و کارایی[ویرایش]

اگر چه هدف طراحی آپاچی کاراییی بالا نبود ولی این برنامه با سرویس‌دهندگان پرسرعت وب قابل مقایسه است.

از تکنیک MultiProcess , MultiThreading پشتیبانی می‌کند.

در مراحلی از توسعه آپاچی، آن را از ابتدا و از صفر کد زده‌اند. پشتیبانی از IPv6.

کارساز اچ‌تی‌تی‌پی آپاچی (به انگلیسی: Apache HTTP Server) یک برنامهٔ اجرایی HTTP Server در محیط کامپیوتری است که به دلیل برخی از امکانات ویژه‌ای که دارد به سرعت در حال گسترش است. می‌توان گفت که آپاچی برای برنامه‌نویسان حرفه‌ای برنامه‌ای فوق‌العاده‌است که به لحاظ امنیتی نیز به حفاظت سرورها و برنامه‌های موجود در آن‌ها کمک می‌کند.

متداول‌ترین استفاده از ویژگی‌های این برنامه htaccess است که طراحان حرفه‌ای در محیط لینوکس از آن بهره می‌گیرند. برای نمونه زمانی که بخواهند اولین صفحه در سایت، صفحهٔ به‌خصوصی باشد با یک دستور در آن پرونده (فایل) این امر ممکن می‌گردد یا زمانی که صاحب سایت مایل نیست که فایل‌های موجود در سرور وی توسط دیگران دزدیده شود و بخواهد که مانع از پیوند مستقیم آن‌ها شود آپاچی کمک می‌کند تا به خواستشان برسند. زمانی که برنامه‌نویس بخواهد که محل واقعی صفحات دیده نشود نیز این برنامه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردها[ویرایش]

یکی از کاربردی‌ترین موارد مربوط به آپاچی برای برنامه‌نویسان استفاده از پرونده (فایل htaccess) است. برنامه‌نویس می‌تواند با اعمال تغییراتی در این پرونده که بر هر شاخه‌ای قابل اضافه شدن است دستورهای ویژهٔ آن شاخه را به سرور ارائه دهد. برای نمونه اگر بخواهد که در صورت وارد کردن نشانی aa.html نام آن باقی بماند ولی در واقع پرونده main.php?page=bb اجرا شود به‌وسیلهٔ این پرونده قادر به اعمال دستورش خواهد بود.

انجین‌اکس

اِنجین اِکس[۱]

نویسنده (های) اصلی	Igor Sysoev
توسعه‌دهنده(ها)	Nginx, Inc.
انتشار ابتدایی	۶ اوت ۲۰۰۲؛ ۱۶ سال پیش
انتشار پایدار	۱٫۶٫۰ / ۲۴ آوریل ۲۰۱۴؛ ۵ سال پیش[۲]
انتشار پیش‌نمایش	۱٫۷٫۱ / ۲۷ مه ۲۰۱۴؛ ۵ سال پیش[۳]
وضعیت توسعه	در جریان
سیستم‌عامل	شبه-یونیکس، ویندوز
سکو	چند سکویی[۴]
گونه	وب سرور، پراکسی ایمیل
پروانه	پروانه بی‌اس‌دی[۵]

اِنجین‌اِکس (به انگلیسی: nginx) یک کارساز وب با حجم پایین و کارایی بالا است که تحت مجوز بی‌اس‌دیمنتشر می‌شود. این کارساز وب در یونیکس، گنو/لینوکس، بی‌اس‌دی، مک او اس و ویندوز اجرا می‌شود. بر طبق گفتهٔ نت‌کرافت، در حال حاضر ۱۲٫۰۷٪ از دامنه‌های اینترنت از این کارساز استفاده می‌کنند.

این پروژه در سال ۲۰۰۱ بنیان نهاده شد و توسط یک توسعه‌دهنده مستقل به نام ایگور سیسووف (بهانگلیسی: Igor Sysoev) به مرحله اجرا درآمد تا در یکی از وب‌سایت‌های پرترافیک به نام رامبرلر به خدمت گرفته شود که این وب‌سایت در تاریخ سپتامبر ۲۰۰۸، روزانه بیش از ۵۰۰ میلیون درخواست HTTP داشته است. در حال حاضر وب‌سایت‌های سرشناسی همچون فیس‌بوک، نت‌فلیکس، وردپرس، سورس‌فورج و … از انجین‌اکس استفاده می‌کنند.[۶] در نسخه ۵٫۲ اوپن‌بی‌اس‌ده که در نوامبر ۲۰۱۲ عرضه شد هم نرم‌افزار انجین‌اکس به صورت پیشفرض در سیستم قرار داده شد تا جایگزینی باشد برای آپاچی ۱٫۳. در نهایت در سال ۲۰۱۴ آپاچی از درخت کد منبع اوپن‌بی‌اس‌دی حذف شد.[۷][۸]

ادامه نوشته

کیبورد

خصوصیات حافظه

انواع مختلف حافظه، هریک ویژگی‌هایی دارند، اما خصوصیاتی بین آنها مشترک است از جمله:

• نوشتن و خواندن: هر حافظه‌ای این قابلیت را دارد که بتوان در آن نوشت(درج اطلاعات) و یا از آن خواند(واکشی اطلاعات).
• نشانی پذیری: هر حافظه‌ای مجهز است به یک مکانیسم نشانی دهی، و به عبارت دیگر می‌توان به اطلاعات مورد نظر در حافظه، نشانی دهی کرد. واحد نشانی پذیر و نحوه نشانی دهی البته بستگی به نوع حافظه دارد.
• دستیابی پذیری: هر حافظه‌ای، از طریق مکانیسم نشانی دهی، مورد دستیابی قرار می‌گیرد. دستیابی ممکن است به منظور خواندن از، یا نوشتن در حافظه صورت بگیرد.
• ظرفیت: هر حافظه‌ای دارای ظرفیتی است که به بیت یا بایت یا اضعا ف انها بیان می‌شود.
• زمان دستیابی:مدت زمانی است بین لحظه‌ای که دستور خواندن/ نوشتن داده می‌شود و لحظه‌ای که حافظه مورد نظر مورد دستیابی قرار می‌گیرد. منظور از حافظه مورد نظر قسمتی از حافظه‌است که داده مورد نظر در آن ذخیره شده‌است، مثلا در حافظه اصلی، کلمه و یا در حافظه خارجی، سکتور یا بلاک.
• نرخ انتقال یا سرعت انتقال: کمیتی است از اطلاعات که در واحد زمان از حافظه قابل انتقال است و آنرا به بایت در ثانیه (و یا اضعاف آن) بیان می‌کنند. 
• خصوصیات دیگری نیز در حافظه‌ها مطرح است مثل جابجایی پذیر بودن، مانا یا نامانا بودن اطلاعات ذخیره شده و خوانده شده و...

تعریف عام حافظه

هر دستگاهی که قادر به نگهداری اطلاعات باشد(بتوان اطلاعات را در آن ذخیره کرد) به نحوی که استفاده کننده از آن بتواند، در هر لحظه که لازم باشد، به اطلاعات مورد نیاز دستیابی داشته باشد. حافظه نامیده می‌شود. با توجه به وجود دو محیط، می‌توان حافظه‌های موجود در یک سیستم کامپیوتری را به دو رده کلی تقسیم کرد:

• حافظه‌های درون ماشینی
• حافظه‌های برون ماشینی

از آنجا که موضوع اصلی در مهندسی فایلها، عبارتست از، مطالعه سیستم و ساختار ذخیره سازی اطلاعات در رسانه‌های ذخیره سازی خارجی، و بررسی شیوه‌های دستیابی به اطلاعات، بازیابی و انجام عملیات روی آنها، لذا اساسا به حافظه‌های درون ماشینی نمی‌پردازیم، هرچند به هرحال حافظه اصلی و گاه حافظه نهان نیز، اقلا به عنوان بافر(حافظه میانگیر) و ناحیه کاری کاربر مطرح می‌شوند و در مبادله اطلاعات بین دو محیط، گاه مقصد و گاه مبدا هستند، ولی بررسی خصوصیات آنها از حوزه و هدف این اوراق خارج است. در بررسی رسانه‌های ذخیره سازی، دو رسانه رایجتر یعنی نوار مغناطیسی و دیسک مغناطیسی را از نظر می‌گذرانیم. اما قبل از پرداختن به این رسانه‌ها، نکاتی را در باب حافظه یادآوری می‌کنیم.

حافظه کش

(کاشه) یا حافظه نهان کامپیوتر شما، یکی از فرآیندهای مهم در علم کامپیوتر است. به عبارت دیگر Cache یک مفهوم کامپیوتری است که بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. در این ترفند که بیشتر به یک مقاله شبیه است قصد داریم اصطلاح Cache را به طور کامل برای شما بازگو نموده و آن را با چندین مثال جالب مطرح کنیم.

اگر تاکنون یک کامپیوتر شخصی خریده باشید قطعا اصطلاح کاشه (Cache) را شنیده اید. کامپیوتر های مدرن دارای هر دو نوع کاشه های L1 و L2 حتی L3 هستند همچنین ممکن است از مقدار آن (سلرون، سلرون دی، فول) چیزهایی شنیده باشید این موضوع نشان میدهد که حافظه نهان یک فرایند مهم در علم کامپیوتر است که بروی هر کامپیوتری ظاهر می شود.
کاشه سازی یک فناوری مبتنی بر زیر سیستم حافظه کامپیوتر شما است. هدف اصلی یک کاشه شتاب دهی کامپیوتر شما و در عین حال پایین نگه داشتن قیمت آن است. کاشه سازی به شما امکان می دهد تا وظایف کامپیوتر خود را با سرعت بیشتری انجام دهید. برای درک ایده اصلی موجود در پشت یک سیستم کاشه اجازه دهید کار را با یک مثال فوق العاده ساده آغاز کنیم که برای نشان دادن مفاهیم کاشه سازی از یک کتابدار (پردازنده) استفاده می کند. اجازه بدهید یک کتابدار (پردازنده) را در پشت میزش تصور کنیم.او آنجا نشسته است تا کتبی که میخواهید.
را در اختیار شما قرار دهد برای ساده تر کردن وضعیت اجازه بدهید فرض کنیم که شما خودتان (کاربر پشت کامپیوتر) نمی توانید کتاب مورد نظر را بردارید شما باید کتاب مورد نظر خود برای مطالعه را از کتابدار (پردازنده) بخواهید تا وی آن را از یک مجموعه قفسه (یعنی بخش های مختلف پردازنده اعداد صفر و یک را ترجمه کند که این اعداد در RAM هستند) در سالن نگهداری کتابها (RAM) برای شما بیاورد ابتدا اجازه بدهید کار را با یک کتابدار فاقد کاشه آغاز کنیم.
اولین مشتری (اولین برنامه ایی که شما اجرا کرده اید) از راه میرسد او کتاب موبی دیک (یک برنامه مثل فتو شاپ) را در خواست میکند کتابدار (پردازنده) به سالن نگهداری کتاب (RAM) رفته و کتاب مورد نظر را برداشته به بخش مراجعه برگشته (یعنی ترجمه می کند و به مانیتور میفرستد) و کتاب را به مشتری می دهد بعدا مشتری برای باز گرداندن کتاب به کتابخانه بر می گردد (برنامه را می بندد) کتاب دار (پردازنده) کتاب مورد نظر را گرفته و آن را به سالن نگهداری بر می گرداند.
سپس کتابدار به بخش مراجعه باز گشته (یعنی منتظر اجرای فرمانهای بعدی شماست (حتی حرکت موس) و منتظر مشتری بعدی میماند فرض کنیم مشتری بعدی نیز کتاب موبی دیک را در خواست کند(یعنی دوباره برنامه فتوشاپ را اجرا کنیم) به این ترتیب (ترفندستان) کتابدار باید به سالن نگهداری(RAM) برگردد تا کتابی را که اخیرا با آن سرو کار داشته است را برداشته و به مشتری (کاربر) تحویل دهد.
در این مدل کتابدار (پردازنده) ناچار است برای آوردن هر کتاب (اجرای یک برنامه) یک چرخه کامل را طی نماید حتی کتاب های مشهوری که به دفعات در خواست شده است (یعنی برنامه هایی که به دفعات اجرا می شوند و بسته می شوند).
اجازه دهید یک کوله پشتی (حافظه نهان) را در اختیار کتابدار قرار دهیم تا بتواند 10 کتاب را در آن ذخیره کند (یعنی کتابدار دارای یک کاشه 10 کتابی است) او در این کوله پشتی حداکثر 10 عدد از کتابهایی را نگهداری می کند که مشتریان برگردانده اند اجازه دهید از مثال قبلی استفاده کنیم اما اینبار با کتابداری که به کاشه سازی جدید و بهبود یافته مجهز شده است.
روز آغاز میشود کوله پشتی کتابدار خالی است اولین مشتری از راه میرسد و موبی دیک را در خواست می کند جای تعجب نیست که کتابدار برای آوردن کتاب ناچار است به سالن نگهداری مراجعه کند او کتاب را به مشتری میدهد بعدا مشتری بازگشته و کتاب را به کتابدار می دهد کتابدار بجای مراجعه به سالن به سالن نگهداری کتاب را در کوله پشتی خود قرار میدهد یک مشتری از راه میرسد و باز هم کتاب موبی دیک را در خواست می کند کتابدار پیش از انکه به سالن نگهدار مراجعه کند بررسی می کند که آیا کتاب مورد نظر در کوله پشتی وی قرار دارد یا نه.
او کتاب مورد نظر را می یابد و تمام کاری که باید انجام دهد این است که آن را از کوله پشتی در آورد و به مشتری بدهد و کار به پایان می رسد.

اگر تا کنون برای خود کامپیوتری تهیه کرده باشید، واژه "Cache" برای شما آشنا خواهد بود. کامپیوترهای جدید دارای Cache از نوع L1 و L2 می باشند. شاید در هنگام خرید یک کامپیوتر از طرف دوستانتان توصیه هائی به شما شده باشد مثلأ: "سعی کن از تراشه های Celeron استفاده نکنی چون دارای Cache نمی باشند!"

Cache یک مفهوم کامپیوتری است که بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache، نرم افزارهای با قابلیت Cache هارد دیسک و صفحات Cache همه بنوعی از مفهوم Caching استفاده می نمایند. حافظه مجازی که توسط سیستم های عامل ارائه می گردد نیز از مفهوم فوق استفاده می نماید.

مبانی Caching
Caching یک تکنولوژی استفاده شده برای زیر سیستم های حافظه، در کامپیوتر است. مهمترین هدف یک Cache افزایش سرعت و عملکرد کامپیوتر بدون تحمیل هزینه های اضافی برای تهیه سیستم است. با استفاده از Cache عملیات کاربران با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.

حافظه Cache چیست؟
فرض کنیم که شما هر روز به رستوران می روید. هر روز راس ساعت 5 بعد از ظهر سفارش غذا می دهید. هر روز 4 نوع غذا را به ترتیب خاص سفارش می دهید. راس ساعت 5 همبرگر سفارش می دهید، گارسون سفارش شما رو بررسی می کند، به آشپزخونه میرود، بعد از 1 دقیقه همبرگر را برای شما می آورد، شما همبرگر را خورده و سفارش سوسیس می دهید. مجددأ سفارش توسط گارسون به آشپزخانه منتقل شده و بعد از یک دقیقه غذا آماده می شود. به همین ترتیب شما سه غذای دیگه را سفارش داده و برای هر غذا 1 دقیقه معطل میشوید. خوب شما هروز همین غذاها را سفارش داده و برای آماده شدن هر غذا 1 دقیقه معطل می شوید. گارسون با خودش فکر می کند که برای اینکه هم خودش کمتر کار کند و هم شما کمتر معطل شوید، 1 میز دیگر آماده از غذاهای شما را تهیه کند و بلافاصله بعد از سفارش شما غذا را روی میزتان قرار دهد. در اینجا گارسون "باس"، آشپزخانه "رم"، و میز آماده "کش" در نظر گرفته می شوند. بعد از چند روز شما همبرگر را میخورید، طبق عادت گارسون برای شما سوسیس می آورد، اما شما میگویید که امروز پیتزا می خواهم! اینجا گارسون مجددا مجبور میشود که 1 دقیقه شما را در انتظار نگه دارد تا پیتزا را برایتان بیاورد. در اینجا گارسون میز دومی را تهیه می کند که بر اساس انتخاب های دوم شما چیده شده است. بدین ترتیب شما اگر غذایی را سفارش دهید که در میز اول نباشد، اما در میز دوم باشد بلافاصله غذا را میل می کنید و معطل نمی شوید. میز دوم در اینجا کش سطح دو یا "Cache L2" است. اصطلاحی که امروزه در رابطه با فول کش یا هالف کش گفته میشود همین کش سطح 2 است. اصول کار پردازنده بدین صورت که پیش بینی دستورات بعدی را کرده و جواب دستورات را در حافظه ی نهان یا همون کش قرار میدهد. جالب است که بدانید پردازنده 90% دستورات بعدی را درست حدس میزند و اگر حدس پردازنده غلط از کار در بیاد مجبور است که به حافظه ی رم مراجعه نماید که همین مراجعه باعث تاخیر زیادی در کار پردازنده میشود. نکته قابل گفتن این است که این حافظه بسیار گران قیمت است و به صرفه نیست که برای بالا بردن سرعت کامپیوتر حافظه کش تهیه کنید (مجبورید پردازنده را هم عوض کنید!).

کتابداری را در نظر بگیرید که در یک کتابخانه مسئول تحویل کتاب به متقاضیان است. فرض کنید در سیستم فوق (درخواست و تحویل کتاب) از مفهوم Cache استفاده نمی گردد. اولین متقاصی کتابی را درخواست می نماید(فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقیما" کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه،بردارد)، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پیدا و در ادامه آن را تحویل متقاضی می نماید. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحویل می دهد. کتابدار، کتاب تحویلی را مجددا" در قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی یک متقاضی دیگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نماید، کتابدار مجددا" می بایست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازیابی کتاب، آن را در اختیار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد، کتابدار مکلف است برای تحویل هر کتاب (ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضیان زیاد باشد) به بخش مربوطه مراجعه و پس از یافتن کتاب آن را در اختیار متقاضیان قرار دهد. آیا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشید ؟

در پاسخ به سوال فوق می توان با ایجاد یک سیستم Cache برای کتابدار، کارآئی آن را افزایش داد. فرض کنید بخشی را با ظرفیت حداکثر ده کتاب در مجاورت (نزدیکی) کتابدار آماده نمائیم. کتاب هائی که توسط متقاضیان برگردانده می شود، در بخش فوق ذخیره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سیستم Cache ایجاد شده برای کتابدار مجددا" دنبال می نمائیم. در ابتدای فعالیت روزانه، بخش Cache خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است. اولین متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نماید. کتابدار می بایست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختیار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحویل کتاب، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجویل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحویلی را در بخش پیش بینی شده (ترفندستان) برای Cache قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی دیگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نماید.کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache را جستجو و در صورت یافتن کتاب، آن را به متقاضی تحویل خواهد داد. در این حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه نخواهد بود. در روش فوق زمان تحویل کتاب به متقاضی بهبود چشمگیری پیدا خواهد کرد. در صورتیکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache کتابخانه نباشد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به این اطمینان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache موجود نمی باشد (جستجو) یکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache به حداقل رساندن زمان جستجو در Cache است.سخت افزارهای جدید، زمان فوق را به صفر نزدیک کرده اند. پس از حصول اطمینان از عدم وجود کتاب در بخش Cache، کتابدار می بایست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختیار متقاضی قرار دهد.

با توجه به دو مثال فوق، چندین نکته مهم در رابطه با Cache استنباط می گردد:
- تکنولوژی Cache، استفاده از حافظه های سریع ولی کوچک، بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است
- زمانیکه از Cache استفاده می گردد، در ابتدا می بایست محتویات آن بمنظور یافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآیند فوق را Cache hit می گویند. در صورتیکه اطلاعات مورد نظر در Cache موجود نباشند (Cache miss)، کامپیوتر می بایست در انتظار تامین داده های خود از حافظه اصلی سیستم باشد (حافظه ای کند ولی با حجم بالا)
- اندازه Cache محدود بوده وسعی می گردد که ظرفیت فوق حتی المقدور زیاد باشد، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخیره سازی دیگر بسیار کم است.
- این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه Cache استفاده گردد.

Cache در کامپیوتر
کامپیوتر، ماشینی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خیلی کوچک اندازه گیری می گردد.زمانیکه ریزپردازنده قصد دستیابی به حافظه اصلی را داشته باشد، می بایست مدت زمانی معادل 60 نانوثانیه را برای این کار در نظر بگیرد. سرعت فوق بسیار بالا است ولی سرعت ریزپردازنده بمراتب بیشتر است. ریزپردازنده قادر به داشتن سیکل هائی به اندازه دو نانوثانیه است. تفاوت سرعت بین پردازنده و حافظه کاملا" مشهود بوده و قطعا" رضایت پردازنده در این خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بایست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد. انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفید وی کوچکترین تاوانی است که می بایست پردازنده پذیرای آن باشد.
بمنظور حل مشکل فوق، فرض کنید از یک نوع حاص حافظه، با ظرفیت کم ولی با سرعت بالا (30 نانوثانیه)، استفاده گردد. سرعت دستیابی به حافظه فوق دو مرتبه سریعتر نسبت به حافظه اصلی است.این نوع حافظه راL2 Cache می نامند. فرض کنید از یک حافظه بمراتب سریعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقیما" با پردازنده اصلی درگیر نمود. سرعت دستیابی به حافظه فوق می بایست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد.این نوع حافظه ها را L1 Cache می گویند.
در کامپیوتر از زیرسیستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache می توان در رابطه با اکثر زیر سیستمهای فوق استفاده تا کارآئی آنان افزایش یابد.

تکنولوژی Cache
یکی از سوالاتی که ممکن است در ذهن خواننده این بخش خطور پیدا کند این است که "چرا تمام حافظه کامپیوترها از نوع L1 Cache نمی باشند تا دیگر ضرورتی به استفاده از Cache وجود نداشته باشد؟" در پاسخ می بایست گفت که اشکالی ندارد و همه چیز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قیمت کامپیوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. ایده Cache، استفاده از یک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا (قیمت بالا) برای افزایش سرعت و کارآئی میزان زیادی حافظه ولی با سرعت پایین (قیمت ارزان) است.

در طراحی یک کامپیوتر هدف فراهم کردن شرایط لازم برای فعالیت پردازنده با حداکثر توان و در سریعترین زمان است. یک تراشه 500 مگاهرتزی، در یک ثانیه پانصد میلیون مرتبه سیکل خود را خواهد داشت (هر سیکل در دونانوثانیه). بدون استفاده از L1 و L2 Cache، دستیابی به حافظه حدودا" 60 نانوثانیه طول خواهد کشید. بهرحال استفاده از Cache اثرات مثبت خود را بدنبال داشته و باعث بهبود کارآئی پردازنده می گردد.اگر مقدار L2 Cache معادل 256 کیلو بایت و ظرفیت حافظه اصلی معادل 64 مگابایت باشد، 256000 بایت مربوط به Cache با استفاده از روش های موجود قادر به Cache نمودن 64000000 بایت حافظه اصلی خواهند بود.