मोबाइल प्रौद्योगिकी, क्लाउड कंप्यूटिंग व IoT
GSM व CDMA, तथा मोबाइल कंप्यूटिंग वास्तुकला
GSM (मोबाइल संचार हेतु वैश्विक तंत्र) उपलब्ध वर्णक्रम को समय व आवृत्ति (TDMA/FDMA संयुक्त) से बाँटता है — हर उपयोगकर्ता को विशिष्ट आवृत्ति-चैनल तथा उसके भीतर विशिष्ट समय-खंड मिलता है, अतः अनेक उपयोगकर्ता शाब्दिक रूप से उसी आवृत्ति पर बारी-बारी लेते हैं। CDMA (कूट विभाजन बहु-अभिगम) मौलिक रूप से भिन्न उपागम लेता है: हर उपयोगकर्ता उसी पूरे आवृत्ति-बैंड पर व उसी समय प्रेषित करता है, पर प्रत्येक को अद्वितीय, लगभग-लंबकोणीय प्रसार-कूट सौंपा जाता है — प्राप्तकर्ता उस उपयोगकर्ता के अपने कूट से सहसंबंधित करके संयुक्त मिश्रण से एक उपयोगकर्ता का संकेत निकाल सकता है, जो ठीक वही है जो अनेक उपयोगकर्ताओं को GSM की चाहिए स्पष्ट समय/आवृत्ति-विभाजन के बिना उसी वर्णक्रम को एक साथ साझा करने देता है।
- मोबाइल कंप्यूटिंग वास्तुकला: सामान्यतः तारित नेटवर्क पर स्थिर होस्ट व सर्वर, तारित व वायरलेस को पुल करता मोबाइल समर्थन स्टेशन (आधार स्टेशन), व वायरलेस कड़ी पर संचार करते मोबाइल होस्ट के रूप में स्तरित — मोबाइल होस्ट का स्थान समय के साथ बदलता है, जो ठीक वही जटिलता है जिसे तारित नेटवर्क वास्तुकला को कभी सँभालना नहीं पड़ता।
- मोबाइल IP ठीक इसी को हल करता है: मोबाइल होस्ट स्थान की परवाह किए बिना अपना स्थायी गृह-पता रखता है, जब भी नए (विदेशी) नेटवर्क में जाए गृह-अभिकर्ता के साथ अस्थायी देखभाल-पता पंजीकृत करता है, व गृह-अभिकर्ता फिर गृह-पते को संबोधित आगत पैकेटों को वर्तमान देखभाल-पते तक टनल (संपुटित व अग्रेषित) करता है — जो भी मोबाइल होस्ट को भेज रहा हो उसे पारदर्शी रूप से, जिसे यह जानने की कभी आवश्यकता नहीं कि होस्ट बिल्कुल हिला भी है।
वायरलेस नेटवर्क व टोपोलॉजी, GPRS व SMS
- वायरलेस LAN सर्वाधिक सामान्यतः अवसंरचना विधा (सभी युक्तियाँ केंद्रीय अभिगम-बिंदु से होकर संचार करती हैं, जो तारित नेटवर्क से भी पुल करता है) या तदर्थ (एड हॉक) विधा (युक्तियाँ प्रत्यक्ष, पीयर-टू-पीयर, बिल्कुल किसी केंद्रीय अभिगम-बिंदु के बिना संचार करती हैं) प्रयोग करते हैं — पाठ्यक्रम पृथक रूप से मोबाइल तदर्थ नेटवर्क (MANET) नामित करता है, जहाँ हर नोड अन्यों का यातायात अग्रेषित करता राउटर के रूप में भी काम कर सकता है, व नोड हिलने पर नेटवर्क की टोपोलॉजी स्वयं बदलती है।
- सेलुलर टोपोलॉजी: भौगोलिक क्षेत्र षट्कोणीय सेलों में बँटा, प्रत्येक आवृत्तियों के सीमित समुच्चय पर अपने आधार स्टेशन से सेवित; वही आवृत्तियाँ अ-निकटवर्ती सेलों में पुनःउपयोग होती हैं (आवृत्ति-पुनःउपयोग) — यही ठीक वह कारण है कि विशाल संख्या में उपयोगकर्ता छोटे, स्थिर वर्णक्रम-आवंटन से सेवित हो सकते हैं, इस लागत पर कि हिलता उपयोगकर्ता एक सेल से दूसरे में जाने पर कॉल जोड़े रखने हेतु हैंडऑफ़ (हैंडओवर) क्रियाविधि चाहिए।
- GPRS (सामान्य पैकेट रेडियो सेवा) (मूलतः परिपथ-स्विच्ड) GSM ध्वनि-नेटवर्क के ऊपर पैकेट-स्विच्ड आँकड़ा-सेवा जोड़ती है — उपयोगकर्ताओं से संयोजन-समय के बजाय आँकड़ा-आयतन से बिल लिया जाता है, व संयोजन प्रति-सत्र डायल होने के बजाय 'सदा-चालू' है, ध्वनि-युग की GSM से वास्तविक वास्तुकलात्मक परिवर्तन। SMS (लघु संदेश सेवा) लघु पाठ-संदेश नेटवर्क के ध्वनि/आँकड़ा यातायात-चैनल के बजाय उसके संकेतन-चैनल पर भेजती है, यही ठीक वह कारण है कि उसी फ़ोन का यातायात-चैनल ध्वनि-कॉल से भरा होने के दौरान भी SMS फिर भी परिदान हो सकता है।
क्लाउड कंप्यूटिंग: सेवा व तैनाती प्रतिरूप
| प्रतिरूप | ग्राहक प्रबंधित करता है | उदाहरण |
|---|---|---|
| IaaS (अवसंरचना) | OS, रनटाइम, अनुप्रयोग व आँकड़ा — प्रदाता केवल आभासीकृत हार्डवेयर (गणना, भंडारण, नेटवर्क) देता है | एक भाड़े की आभासी मशीन |
| PaaS (मंच) | केवल अनुप्रयोग व आँकड़ा — प्रदाता OS व रनटाइम परिवेश भी प्रबंधित करता है | प्रबंधित अनुप्रयोग-होस्टिंग मंच |
| SaaS (सॉफ़्टवेयर) | केवल अपना आँकड़ा व विन्यास — प्रदाता शेष सब प्रबंधित करता है, प्रयोग-हेतु-तैयार अनुप्रयोग परिदान करते हुए | वेब-आधारित ईमेल या ऑफ़िस-सूट सेवा |
सार्वजनिक क्लाउड अवसंरचना किसी तृतीय-पक्ष प्रदाता के स्वामित्व में होती है व इंटरनेट पर अनेक ग्राहकों में साझा होती है (मितव्ययी, कम प्रत्यक्ष नियंत्रण); निजी क्लाउड अवसंरचना एकल संगठन हेतु समर्पित होती है (अधिक नियंत्रण व अनुकूलन, उच्चतर लागत पर); संकर क्लाउड दोनों संयोजित करता है, आवश्यकतानुसार कार्यभार को उनके बीच खिसकने देते हुए। तीनों सेवा-प्रतिरूपों के नीचे आभासीकरण (इकाई 5 में ढका) व साझा संसाधन-प्रबंधन है, जो सेवा-स्तर संविदा (SLA) से शासित है — अपटाइम, प्रदर्शन व समर्थन पर संविदात्मक प्रतिबद्धता जिस पर ग्राहक वस्तुतः निर्भर करता है।
इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स (IoT) की मूल बातें
इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स भौतिक वस्तुओं — संवेदक, चालक, दैनंदिन युक्तियाँ — को नेटवर्क से जोड़ता है ताकि वे अपने परिवेश को महसूस कर सकें, संचार कर सकें, व प्रायः हर चरण पर प्रत्यक्ष मानवीय संचालन के बड़े पैमाने पर बिना उस पर कार्य कर सकें। मानक IoT स्टैक में एक प्रत्यक्षण स्तर (भौतिक आँकड़ा एकत्रित करते संवेदक/चालक), एक नेटवर्क स्तर (वह आँकड़ा संचरित करते हुए, प्रायः पारंपरिक Wi-Fi से भिन्न निम्न-शक्ति वायरलेस प्रोटोकॉलों पर क्योंकि IoT युक्तियाँ सामान्यतः बैटरी-सीमित होती हैं), व एक अनुप्रयोग स्तर (आँकड़ा प्रक्रमित व उस पर कार्य करते हुए, प्रायः क्लाउड में, स्वयं युक्तियों की निम्न गणनात्मक शक्ति को देखते हुए) होता है — वही तीन-स्तरीय आकार विशिष्ट अनुप्रयोग (स्मार्ट घर, औद्योगिक अनुवीक्षण, पहनने-योग्य) की परवाह किए बिना अधिकांश IoT वास्तुकलाओं में दोहराता है।
मुख्य बिंदु
- GSM समय व आवृत्ति से विभाजित करता है (TDMA/FDMA); CDMA अद्वितीय प्रसार-कूटों से हर उपयोगकर्ता को वही समय व आवृत्ति साझा करने देता है।
- मोबाइल IP गृह-अभिकर्ता से होकर स्थिर गृह-पते से मोबाइल होस्ट के वर्तमान देखभाल-पते तक पैकेट टनल करता है, प्रेषक को पारदर्शी रूप से।
- सेलुलर टोपोलॉजी अ-निकटवर्ती सेलों में आवृत्तियाँ पुनःउपयोग करती है, उपयोगकर्ता के सेल-सीमाएँ पार करने पर हैंडऑफ़ क्रियाविधि चाहती हुई; GPRS GSM पर पैकेट-स्विच्ड, सदा-चालू आँकड़ा जोड़ता है; SMS संकेतन-चैनल पर सवार होती है।
- IaaS/PaaS/SaaS इसमें भिन्न हैं कि ग्राहक बनाम प्रदाता कितना प्रबंधित करता है; सार्वजनिक/निजी/संकर अंतर्निहित अवसंरचना के स्वामित्व व साझाकरण का वर्णन करते हैं।
- मानक IoT स्टैक में प्रत्यक्षण, नेटवर्क व अनुप्रयोग स्तर होते हैं, अधिकांश IoT वास्तुकलाओं में सामान्य निम्न-शक्ति प्रोटोकॉल व क्लाउड-आधारित प्रक्रमण सहित।
अभ्यास प्रश्न (8)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
GSM की तुलना में, CDMA इससे कई उपयोगकर्ताओं को वर्णक्रम साझा करने देता है:
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उत्तर: A — प्रत्येक उपयोगकर्ता को अद्वितीय प्रसार-कूट सौंपकर, जबकि सभी उसी आवृत्ति व समय पर प्रेषित करें
हर CDMA उपयोगकर्ता उसी बैंड व समय पर एक साथ प्रेषित करता है; प्राप्तकर्ता उस उपयोगकर्ता के अपने लगभग-लंबकोणीय कूट से सहसंबंधित कर संयुक्त मिश्रण से एक उपयोगकर्ता का संकेत पृथक करता है, GSM के स्पष्ट समय/आवृत्ति-विभाजन के विपरीत।मोबाइल IP में, जब मोबाइल होस्ट किसी विदेशी नेटवर्क में जाता है, यह जो अस्थायी पता पंजीकृत करता है उसे कहा जाता है:
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उत्तर: A — देखभाल-पता
स्थायी गृह-पता कभी नहीं बदलता; गृह-अभिकर्ता के साथ पंजीकृत अस्थायी देखभाल-पता ही वह है जो गृह-पते को संबोधित पैकेटों को होस्ट जहाँ भी वर्तमान में हो वहाँ तक आगे टनल करने देता है।सेलुलर नेटवर्क में, अ-निकटवर्ती सेलों में उन्हीं आवृत्तियों का पुनःउपयोग किया जाना कहा जाता है:
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उत्तर: A — आवृत्ति-पुनःउपयोग
आवृत्ति-पुनःउपयोग ही ठीक वह है जो छोटे, स्थिर वर्णक्रम-आवंटन को बड़े भौगोलिक क्षेत्र में विशाल संख्या में उपयोगकर्ताओं की सेवा करने देता है, इस लागत पर कि उपयोगकर्ता की कॉल सेल-सीमाएँ पार करने पर हैंडऑफ़ क्रियाविधि चाहिए।IaaS/PaaS/SaaS क्लाउड सेवा-प्रतिरूपों में, IaaS से SaaS की ओर जाने का अर्थ है:
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उत्तर: A — ग्राहक क्रमशः कम प्रबंधित करता है, व प्रदाता क्रमशः अधिक
IaaS ग्राहक को सबसे अधिक प्रबंधित करने को देता है (OS से ऊपर) जबकि प्रदाता केवल आभासीकृत हार्डवेयर सँभालता है; SaaS विपरीत छोर है, जहाँ प्रदाता सब कुछ प्रबंधित करता है व ग्राहक केवल अपना आँकड़ा/विन्यास।मानक IoT वास्तुकला का प्रत्यक्षण स्तर इसके लिए उत्तरदायी है:
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उत्तर: A — परिवेश से भौतिक आँकड़ा एकत्रित करते संवेदक व चालक
प्रत्यक्षण स्तर वह है जहाँ भौतिक संवेदन/चालन होता है; एकत्रित आँकड़ा संचरित करना नेटवर्क स्तर का काम है, व उस पर प्रक्रमण/कार्य करना अनुप्रयोग स्तर का — मानक स्टैक में तीन पृथक उत्तरदायित्व।मूल परिपथ-स्विच्ड GSM ध्वनि-नेटवर्क की तुलना में GPRS के विषय में निम्नलिखित में कौन सत्य हैं? (एक से अधिक विकल्प सही हो सकते हैं।)
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उत्तर: A — यह पैकेट-स्विच्ड आँकड़ा-सेवा जोड़ती है; B — उपयोगकर्ताओं से संयोजन-समय के बजाय आँकड़ा-आयतन से बिल लिया जाता है; C — संयोजन 'सदा-चालू' है, प्रति-सत्र डायल होने के बजाय
GPRS GSM की मूल ध्वनि-सेवा के साथ पैकेट-स्विच्ड, सदा-चालू, आयतन-बिल्ड आँकड़ा-स्तर जोड़ती है — यह ध्वनि-कॉलिंग को बदलने के बजाय संवर्धित करती है।उस संविदात्मक दस्तावेज़ का नाम बताइए जो ग्राहक हेतु क्लाउड प्रदाता के प्रतिबद्ध अपटाइम, प्रदर्शन व समर्थन-स्तर निर्दिष्ट करता है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: SLA
सेवा-स्तर संविदा (SLA) वह ठोस प्रतिबद्धता है जिस पर ग्राहक वस्तुतः प्रदाता को बाँध सकता है, क्लाउड सेवा के विपणन-वर्णन से पृथक।सार्वजनिक क्लाउड की तुलना में, निजी क्लाउड का सर्वोत्तम वर्णन है:
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उत्तर: A — एकल संगठन हेतु समर्पित अवसंरचना, उच्चतर लागत पर अधिक नियंत्रण देते हुए
निजी क्लाउड की अवसंरचना केवल एक संगठन की सेवा करती है, सार्वजनिक क्लाउड की साझा-अवसंरचना की मितव्ययिता का व्यापार अधिक नियंत्रण व अनुकूलन से करते हुए, सामान्यतः उच्चतर लागत पर।