وسائط نقل البيانات. أنواع وسائط نقل البيانات من خطوط الاتصال مصطلح متوسط ​​أداء نقل البيانات

تنقسم خطوط الاتصال حسب وسيلة نقل البيانات إلى ما يلي:

• سلكي (هوائي) ؛
• كابل (النحاس والألياف البصرية)؛
• القنوات الراديوية للاتصالات الأرضية والفضائية.

خطوط الاتصال السلكية (العلوية).هي أسلاك بدون أي تجديل عازل أو تدريعي، توضع بين أعمدة وتعلق في الهواء. تحمل خطوط الاتصال هذه تقليديًا إشارات الهاتف أو التلغراف، ولكن في حالة عدم وجود خيارات أخرى، تُستخدم هذه الخطوط أيضًا لنقل بيانات الكمبيوتر. إن مناعة السرعة والضوضاء لهذه الخطوط تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. اليوم، يتم استبدال خطوط الاتصال السلكية بسرعة بخطوط الكابلات.

خطوط الكابلاتهي هياكل معقدة للغاية. يتكون الكابل من موصلات محاطة بعدة طبقات من العزل: الكهربائية والكهرومغناطيسية والميكانيكية وربما المناخية أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجهيز الكابل بموصلات تتيح لك توصيل المعدات المختلفة به بسرعة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الكابلات المستخدمة في شبكات الكمبيوتر: الكابلات النحاسية المزدوجة الملتوية، والكابلات النحاسية المحورية، وكابلات الألياف الضوئية.

يسمى زوج ملتوي من الأسلاك الزوج الملتوي.الزوج الملتوي موجود في نسخة محمية (الزوج الملتوي المحمي، STP)،عندما يتم لف زوج من الأسلاك النحاسية في درع عازل، وغير محمي (زوج ملتوي غير محمي، UTP)،عندما يكون الغلاف العازل مفقودًا. يؤدي لف الأسلاك إلى تقليل تأثير التداخل الخارجي على الإشارات المفيدة المنقولة عبر الكابل. كابل متحد المحورذو تصميم غير متماثل ويتكون من قلب نحاسي داخلي وجديلة، مفصولة عن القلب بطبقة عازلة. هناك عدة أنواع من الكابلات المحورية، تختلف في الخصائص ومجالات التطبيق - للشبكات المحلية، والشبكات واسعة النطاق، وتلفزيون الكابل، وما إلى ذلك. كابل الألياف الضوئيةيتكون من ألياف رفيعة (5-60 ميكرون) تنتقل من خلالها الإشارات الضوئية. هذا هو النوع الأعلى جودة من الكابلات - فهو يوفر نقل البيانات بسرعات عالية جدًا (تصل إلى 10 جيجابت/ثانية وأعلى)، علاوة على ذلك، فهو أفضل من الأنواع الأخرى من وسائط النقل، ويحمي البيانات من التداخل الخارجي.

القنوات الإذاعية الأرضية والفضائيةيتم تشكيلها باستخدام جهاز إرسال واستقبال موجات الراديو. هناك عدد كبير من الأنواع المختلفة لقنوات الراديو، والتي تختلف في نطاق التردد المستخدم وفي نطاق القناة. توفر نطاقات الموجات القصيرة والمتوسطة والطويلة (KB وCB وLW)، والتي تسمى أيضًا نطاقات تعديل السعة (AM) بعد نوع طريقة تعديل الإشارة المستخدمة فيها، اتصالات بعيدة المدى، ولكن بمعدل نقل بيانات منخفض. أسرع القنوات هي تلك التي تعمل في نطاق الموجات القصيرة جدًا (VHF)، والتي تتميز بتعديل التردد (FM)، وكذلك في نطاق الترددات العالية جدًا (موجات الميكروويف). في نطاق الموجات الدقيقة (أعلى من 4 جيجا هرتز)، لم تعد الإشارات تنعكس بواسطة الغلاف الأيوني للأرض ويتطلب الاتصال المستقر رؤية مباشرة بين المرسل والمستقبل. ولذلك، يتم استخدام هذه الترددات إما عن طريق القنوات الفضائية أو قنوات الترحيل الراديوي، حيث يتم استيفاء هذا الشرط.

في شبكات الكمبيوتر اليوم، يتم استخدام جميع الأنواع الموصوفة تقريبًا من وسائط نقل البيانات المادية، ولكن أكثرها واعدة هي الألياف الضوئية. واليوم، تم بناء كل من العمود الفقري للشبكات الإقليمية الكبيرة وخطوط الاتصال عالية السرعة للشبكات المحلية عليها. يعد الزوج الملتوي أيضًا وسيلة شائعة تتميز بنسبة ممتازة من الجودة إلى التكلفة وسهولة التثبيت. باستخدام الكابلات المزدوجة الملتوية، عادةً ما يتم توصيل المستخدمين النهائيين للشبكات على مسافات تصل إلى 100 متر من المركز. تُستخدم القنوات الفضائية والاتصالات اللاسلكية في أغلب الأحيان في الحالات التي لا يمكن فيها استخدام اتصالات الكابل - على سبيل المثال، عندما تمر قناة عبر منطقة ذات كثافة سكانية منخفضة أو للتواصل مع مستخدم شبكة الهاتف المحمول، مثل سائق شاحنة أو طبيب يقوم بجولة ، إلخ.

الكابل هو منتج معقد إلى حد ما، "يتكون من الموصلات وطبقات التدريع والعزل. في بعض الحالات، يتضمن الكبل موصلات تربط الكبلات بالجهاز. بالإضافة إلى ذلك، لضمان إعادة التوصيل السريع للكابلات والمعدات، يتم استخدام أجهزة كهروميكانيكية مختلفة تسمى المقاطع العرضية أو الصناديق المتقاطعة أو الخزانات.

تستخدم شبكات الكمبيوتر كابلات تتوافق مع معايير معينة، مما يجعل من الممكن بناء نظام كابلات الشبكة من الكابلات وأجهزة التوصيل من مختلف الشركات المصنعة. اليوم، المعايير الأكثر استخدامًا في الممارسة العالمية هي التالية.

• المعيار الأمريكي EIA/TIA-568A، والذي تم تطويره بشكل مشترك من قبل العديد من المنظمات: ANSI وEIA/TIA وUnderwriters Labs (UL). يعتمد معيار EIA/TIA-568 على الإصدار السابق من معيار EIA/TIA-568 والإضافات إلى هذا المعيار TSB-36 وTSB-40A).
• المواصفة الدولية ISO/IEC 11801.
• المعيار الأوروبي EN50173.

هذه المعايير قريبة من بعضها البعض وتفرض في كثير من النواحي متطلبات متطابقة على الكابلات. ومع ذلك، هناك أيضًا اختلافات بين هذه المعايير، على سبيل المثال، يتضمن المعيار الدولي 11801 والمعيار الأوروبي EN50173 بعض أنواع الكابلات التي لم يتم تضمينها في معيار EIA/TAI-568A.

قبل ظهور معيار EIA/TIA، لعب المعيار الأمريكي دورًا رئيسيًا أنظمة فئة الكابلاتتم تطوير Underwriters Labs بالاشتراك مع Anixter. أصبح هذا المعيار لاحقًا جزءًا من معيار EIA/TIA-568.

بالإضافة إلى هذه المعايير المفتوحة، قامت العديد من الشركات في وقت واحد بتطوير معايير الملكية الخاصة بها، والتي لا يزال هناك واحد منها فقط ذو أهمية عملية - معيار IBM.

تم اعتماد نهج مستقل عن البروتوكول عند توحيد الكابلات. وهذا يعني أن المواصفة تحدد الخصائص الكهربائية والضوئية والميكانيكية التي يجب أن يستوفيها نوع معين من الكابلات أو منتج التوصيل - الموصل، وصندوق التقاطع، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن المواصفة القياسية لا تحدد البروتوكول المخصص لهذا الكابل. لذلك، لا يمكنك شراء كابل لبروتوكول Ethernet أو FDDI، كل ما تحتاجه هو معرفة أنواع الكابلات القياسية التي تدعم بروتوكولي Ethernet وFDDI.

حددت الإصدارات المبكرة من المعايير فقط خصائص الكابلات، دون موصلات. في أحدث الإصدارات من المعايير، ظهرت متطلبات ربط العناصر (الوثائق TSB-36 وTSB-40A، والتي تم تضمينها لاحقًا في المعيار 568A)، وكذلك خطوط (قنوات) ،تمثل مجموعة نظام كابلات نموذجية تتكون من سلك من محطة العمل إلى المنفذ، والمنفذ نفسه، والكابل الرئيسي (يصل طوله إلى 90 مترًا للزوج الملتوي)، ونقطة انتقالية (على سبيل المثال، منفذ آخر أو توصيل متقاطع صلب ) وسلك للمعدات النشطة، مثل لوحة الوصل أو المفتاح.

سنركز فقط على المتطلبات الأساسية للكابلات نفسها، دون النظر في خصائص عناصر التوصيل والخطوط المجمعة.

تنص معايير الكابلات على الكثير من الخصائص، وأهمها مذكورة أدناه (تمت مناقشة الأولين منها بالفعل بشيء من التفصيل).

ينصب تركيز المعايير الحديثة على الكابلات المزدوجة الملتوية وكابلات الألياف الضوئية.

تساعد المعايير المختلفة، مثل سرعة البيانات والتكلفة، في تحديد وسيلة نقل البيانات الأكثر ملاءمة. يحدد نوع المادة المستخدمة في الشبكة لتوفير الاتصالات معلمات مثل سرعة نقل البيانات وحجم البيانات. العامل الآخر الذي يؤثر على اختيار نوع وسيلة نقل البيانات هو تكلفتها.

لتحقيق الأداء الأمثل، من الضروري التأكد من أن الإشارة تضعف بأقل قدر ممكن عند الانتقال من جهاز إلى آخر. يمكن أن يحدث توهين الإشارة بسبب عدة عوامل. كما سيتم مناقشته لاحقًا، تستخدم العديد من الوسائط التدريع والحلول التقنية لمنع توهين الإشارة. ومع ذلك، فإن استخدام التدريع يزيد من تكلفة الكابل وقطره، كما أنه يزيد من تعقيد تركيبه.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الأصداف في بيئات نقل بيانات الشبكة. عادةً ما تكون الغلاف، وهو الغطاء الخارجي للكابل، مصنوعًا من البلاستيك أو طلاء غير لاصق أو مادة مركبة. عند تصميم شبكة محلية، يجب أن نتذكر أن الكابل الموضوع بين الجدران، أو في عمود المصعد، أو الذي يمر عبر مجرى الهواء لنظام التهوية يمكن أن يصبح شعلة تساهم في انتشار الحريق من جزء واحد من المبنى إلى آخر. بالإضافة إلى ذلك، قد يسبب الغلاف البلاستيكي دخانًا سامًا إذا اشتعلت فيه النيران. لتجنب مثل هذه المواقف، هناك قوانين البناء ذات الصلة، وقوانين مكافحة الحرائق، وقوانين السلامة التي تحدد أنواع أغلفة الكابلات التي يمكن استخدامها. لذلك، عند تحديد نوع وسيلة نقل البيانات المستخدمة عند إنشاء شبكة محلية، يجب أيضًا أخذ هذه المعايير في الاعتبار (جنبًا إلى جنب مع عوامل مثل قطر الكابل وتكلفته وتعقيد التثبيت).

يحدد نوع وسيط النقل المستخدم لإنشاء الشبكة حجم وسرعة نقل البيانات.

طبقة وصل البيانات

يتم إرسال جميع البيانات الموجودة على الشبكة بواسطة المصدر وتتحرك نحو الوجهة. وظيفة الطبقة المادية هي نقل البيانات. بمجرد إرسال البيانات، توفر طبقة ارتباط البيانات الخاصة بالنموذج المرجعي OSI الوصول إلى وسائط الشبكة والنقل المادي في وسط يسمح للبيانات بتحديد وجهتها على الشبكة. طبقة ارتباط البيانات مسؤولة أيضًا عن إصدار رسائل الخطأ، وحساب طوبولوجيا الشبكة، والتحكم في تدفق البيانات.

في النموذج المرجعي OSI، يكون رابط البيانات والطبقات المادية متجاورتين. تضمن طبقة ربط البيانات النقل الموثوق للبيانات عبر الطبقة المادية. يستخدم هذا المستوى العنوان التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC).كما ذكرنا سابقًا، تتعامل طبقة ربط البيانات مع مشكلات العنونة المادية (على عكس الشبكة أو العنونة المنطقية)، وطوبولوجيا الشبكة، ونظام الارتباط (كيف يجب أن يستخدم النظام النهائي رابط الشبكة)، وإخطار الأخطاء، وترتيب الإطارات، وتدفق المعلومات يتحكم. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم طبقة الارتباط عنوان MAC كوسيلة لتحديد جهاز أو عنوان رابط، مما يسمح لمحطات متعددة بمشاركة نفس وسيط نقل البيانات وفي نفس الوقت التعرف على بعضها البعض بشكل فريد. لكي يتم تبادل حزم البيانات بين الأجهزة المتصلة فعليًا والتي تنتمي إلى نفس الشبكة المحلية، يجب أن يكون لكل جهاز إرسال عنوان MAC، والذي يمكنه استخدامه كعنوان الوجهة.

عناوين ماك

كل كمبيوتر، سواء كان متصلاً بشبكة أم لا، لديه عنوان فعلي فريد. لا يوجد عنوانان فعليان متماثلان. العنوان الفعلي (أو عنوان MAC) مشفر على اللوحة محول الشبكة(الشكل 2.7).

الشكل 2.7. العنوان الفعلي للكمبيوتر محمي

على لوحة محول الشبكة

وبالتالي، في الشبكة، تكون بطاقة محول الشبكة هي التي تربط الجهاز بوسيط نقل البيانات. كل بطاقة محول شبكة تعمل في طبقة ارتباط البيانات الخاصة بالنموذج المرجعي OSI لها عنوان MAC الفريد الخاص بها.

في الشبكة، عندما يريد أحد الأجهزة إرسال البيانات إلى جهاز آخر، يمكنه إنشاء قناة اتصال مع ذلك الجهاز الآخر باستخدام عنوان MAC الخاص به. تحتوي البيانات المرسلة من المصدر على عنوان MAC للوجهة.

أثناء انتقال الحزمة عبر وسيط البيانات، تقوم محولات الشبكة لكل جهاز على الشبكة بمقارنة عنوان MAC الوجهة الموجود في حزمة البيانات بالعنوان الفعلي الخاص بها. إذا لم تتطابق العناوين، فسيتجاهل محول الشبكة الحزمة وتستمر البيانات في الوصول إلى الجهاز التالي.

في حالة تطابق العناوين، يقوم محول الشبكة بعمل نسخة من حزمة البيانات ويضعها على مستوى ارتباط البيانات بالكمبيوتر. بعد ذلك، تستمر حزمة البيانات الأصلية في التحرك عبر الشبكة، ويقوم كل محول شبكة لاحق بتنفيذ إجراء مقارنة مماثل.

محولات الشبكة

تقوم محولات الشبكة بتحويل حزم البيانات إلى إشارات للإرسال عبر الشبكة. أثناء التصنيع، تقوم الشركة المصنعة بتعيين عنوان فعلي لكل محول شبكة، والذي يتم إدخاله في شريحة خاصة مثبتة على لوحة المحول. في معظم محولات الشبكة، تتم برمجة عنوان MAC في ذاكرة القراءة فقط (ROM). عند تهيئة المحول، يتم نسخ هذا العنوان إلى ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر. نظرًا لأنه يتم تحديد عنوان MAC بواسطة محول الشبكة، فعند استبدال المحول، سيتغير العنوان الفعلي للكمبيوتر أيضًا؛ وسوف يتطابق مع عنوان MAC الخاص بمحول الشبكة الجديد.

على سبيل المثال، دعونا نتخيل فندقا. لنفترض أيضًا أن الغرفة 207 بها قفل يمكن فتحه بالمفتاح A، والغرفة 410 بها قفل يمكن فتحه بالمفتاح F. تم اتخاذ القرار بتغيير الأقفال في الغرفتين 207 و410. بعد التغيير، المفتاح سيفتح A الغرفة 410، وسيفتح المفتاح F الغرفة 207. ب في هذا المثال، تلعب الأقفال دور محولات الشبكة، وتلعب المفاتيح دور عناوين MAC. إذا تم تبديل المحولات، فستتغير عناوين MAC أيضًا.

ملخص

وظيفة الطبقة المادية هي نقل البيانات.

يمكن استخدام عدة أنواع من وسائط نقل البيانات لتوصيل أجهزة الكمبيوتر.

كبل متحد المحور يتكون من موصل أسطواني خارجي مجوف يحيط بموصل داخلي واحد.

كابل مزدوج مجدول غير محمي، يستخدم في العديد من الشبكات ويتكون من أربعة أزواج من الأسلاك الملتوية معًا.

كابل مزدوج ملتوي محمي يجمع بين تقنيات التدريع وقمع الضوضاء ولف الأسلاك.

كابل الألياف الضوئية هو حامل قادر على حمل إشارة ضوئية معدلة.

يمكن استخدام معايير مختلفة، مثل سرعة البيانات والتكلفة، لتحديد النوع الأكثر ملاءمة لوسيلة الاتصال.

توفر طبقة ارتباط البيانات الخاصة بالنموذج المرجعي OSI إمكانية الوصول إلى وسيط نقل البيانات ونقل البيانات الفعلية نفسها، حيث تتمتع البيانات بالقدرة على تحديد موقع المستلم على الشبكة.

تضمن طبقة ارتباط البيانات نقلًا موثوقًا للبيانات عبر قناة اتصال فعلية.

يستخدم هذا المستوى عنوان MAC - وهو عنوان فعلي، توجد معلومات عنه على لوحة محول الشبكة.

تقوم محولات الشبكة بتحويل حزم البيانات إلى إشارات يتم إرسالها إلى الشبكة.

يتم تعيين عنوان فعلي لكل محول من قبل الشركة المصنعة.

أسئلة التحكم

1. ما هي أسماء جميع المواد التي توفر الاتصالات المادية في الشبكة؟

أ. بيئة التطبيق.

ب. بيئة التعلم.

مفهوم وسيلة نقل البيانات

ينبغي فهم وسيلة نقل البيانات على أنها مجموعة من المعدات المستخدمة

وهو التفاعل الذي يتم بين المشاركين في الاتصال داخل الإطار

جلسة التواصل.

وفي أبسط الحالات، يمكن تنفيذ وسط النقل على شكل كابل

(فردي أو كجزء من مجموعة) و/أو استخدم أيًا من الأنواع

التقنيات اللاسلكية.

لاستخدام كبل في شبكة كمبيوتر، يجب وصف ما يلي بوضوح:

نوع نظام الكابلات وخصائصه الفيزيائية؛

أشكال ومستويات إشارة المعلومات؛

طرق تفرع وسط الإرسال والاتصال به؛

متطلبات معدات الشبكة.

عند استخدام التقنيات اللاسلكية، هناك المزيد من القيود والمتطلبات،

نظرًا لأن كل بيئة من هذه البيئات لها طرق خاصة للتشفير وفك التشفير

تطبيقات الإشارة في البيئة.

عادةً ما يعمل وسيط النقل في أحد الأوضاع التالية:

انتقال البسيط. قناة أحادية الاتجاه، تمر عبرها الإشارات دائمًا

فقط في اتجاه واحد.

نصف الإرسال المزدوج. يمكن إرسال الإشارات في كلا الاتجاهين عبر

قناة اتصال واحدة، ولكن في أي وقت يتم إرسال الإشارات فقط

طريقة واحدة.

انتقال مزدوج. تنفذ هذه الطريقة اتصالًا كاملاً ثنائي الاتجاه عبر

قناة التواصل الوحيدة .

تحدد خصائص وسيط الإرسال مستوى حماية الإشارات المرسلة منه

التشوش. هناك الأنواع التالية من التداخل:

يمثل التداخل الكهرومغناطيسي تطفلاً من قبل شخص خارجي

إشارة كهرومغناطيسية تشوه شكل الإشارة المفيدة. عندما تكون مفيدة

تتم إضافة الإشارة عن طريق التداخل الخارجي، ولا يتمكن الكمبيوتر المتلقي من ذلك بشكل صحيح

تفسير الإشارة.

يتكون تداخل الترددات الراديوية من إشارات من أجهزة إرسال الراديو وغيرها

الأجهزة التي تولد إشارات على ترددات الراديو. وتشمل هذه أيضا

معالجات الكمبيوتر وشاشات العرض. يعتبر التردد الراديوي كهرومغناطيسي

الإشعاع بترددات من 10 كيلو هرتز إلى 100 جيجا هرتز. الانبعاثات على ترددات من 2 إلى 10 جيجا هرتز

ويسمى أيضًا الميكروويف.

يتم التخلص من تأثير تداخل الترددات الراديوية باستخدام مرشحات الضوضاء،

تستخدم في أنواع مختلفة من الشبكات.

الحديث المتبادل. يتضمن هذا النوع من التداخل الإشارات السلكية،

تقع على مسافة عدة ملليمترات من بعضها البعض. تتدفق من خلال

يخلق التيار الكهربائي في السلك مجالًا كهرومغناطيسيًا يتولد

إشارات في سلك آخر يقع في مكان قريب. في كثير من الأحيان، عندما نتحدث

على الهاتف، يمكنك سماع محادثات الآخرين المكتومة. السبب في ذلك

هناك الحديث المتبادل.

يتم تقليل التداخل بشكل كبير عن طريق لف سلكين معًا مثل هذا

مصنوعة في زوج ملتوي. كلما زاد عدد اللفات لكل وحدة طول، قل عدد اللفات

تأثير التدخل.

توهين الإشارة. المرور عبر الكابلات والإشارات الكهربائية والضوئية

لقد أصبحوا أضعف. كلما زادت المسافة إلى المصدر، ضعفت الإشارة.

ويسمى هذا الضعف في الإشارة مع المسافة بتوهين الإشارة. التوهين

هذا هو السبب في مواصفات مختلف بنيات الشبكة

يحدد الحد الأقصى لطول الكابل. إذا تم استيفاء هذا القيد، ثم

لن يؤثر تأثير التلاشي على التشغيل العادي لقناة الاتصال.

أنظمة الكابلات المختلفة لها تفاوتات مختلفة في نطاق التردد

ومعدل توهين الإشارة (الشكل 1).

كلما زاد التردد، يزداد التوهين لأنه كلما زاد التردد

كلما زادت كثافة تبديد طاقتها الكهرومغناطيسية في المناطق المحيطة

فضاء. مع زيادة التردد، يتحول السلك نفسه من حامل الإشارة

في هوائي يبدد طاقته في الفضاء.

يتم وصف جميع المعايير المتعلقة بوسيط نقل البيانات على المستوى المادي

مستوى نموذج OSI

تُفهم وسيلة نقل البيانات على أنها مادة مادية يتم من خلالها إرسال الإشارات الكهربائية، وتستخدم لنقل بعض المعلومات المقدمة في شكل رقمي.

يمكن أن تكون وسيلة نقل البيانات طبيعية أو اصطناعية. البيئة الطبيعية هي البيئة الموجودة في الطبيعة؛ في أغلب الأحيان، تكون البيئة الطبيعية لنقل الإشارات هي الغلاف الجوي للأرض، ولكن من الممكن أيضًا استخدام بيئات أخرى - الفضاء الخالي من الهواء، والمياه، والتربة، وهيكل السفينة، وما إلى ذلك. وبناءً على ذلك، فإن مصطلح "الاصطناعي" يعني الوسائط التي تم تصنيعها خصيصًا لاستخدامها كوسيلة لنقل البيانات. ممثلو البيئة الاصطناعية هم، على سبيل المثال، الكابلات الكهربائية والألياف الضوئية (البصرية).

البيئات الاصطناعية. التصنيف والتطبيق

الممثلون النموذجيون والأكثر شيوعًا لوسيلة نقل البيانات الاصطناعية هم الكابلات. عند إنشاء شبكة نقل البيانات، يتم الاختيار من بين الأنواع الرئيسية التالية من الكابلات: الألياف الضوئية (الألياف)، والمحورية (المحورية) والزوج الملتوي (الزوج الملتوي). في هذه الحالة، يستخدم كل من الكابل المحوري (الكبل المحوري) والزوج الملتوي موصلًا معدنيًا لنقل الإشارات، ويستخدم كابل الألياف الضوئية دليلًا ضوئيًا مصنوعًا من الزجاج أو البلاستيك.

عند اختيار الكابل، وخاصة الكهربائي، هناك تناقض بين تحقيق سرعات نقل عالية وتغطية مسافات طويلة. الحقيقة هي أنه يمكنك زيادة معدل نقل البيانات، ولكن هذا يقلل من المسافة التي يمكن أن تنتقل عبرها البيانات دون استرداد (التجديد

كابل متحد المحور

تستخدم شبكات النطاق العريض وتلفزيون الكابل ميزة مهمة للكابل المحوري - وهي قدرته على إرسال العديد من الإشارات في نفس الوقت. وتسمى كل إشارة من هذا القبيل قناة. جميع القنوات منظمة على ترددات مختلفة، بحيث لا تتداخل مع بعضها البعض.

يحتوي الكابل المحوري على نطاق ترددي واسع؛ وهذا يعني أنه يمكنه نقل حركة المرور بسرعات عالية. كما أنه مقاوم للتداخل الكهرومغناطيسي (مقارنة بالزوج الملتوي) وقادر على نقل الإشارات عبر مسافات طويلة.

هناك عدة أحجام من الكابلات المحورية. هناك كابلات محورية سميكة (قطرها 0.5 بوصة) ورقيقة (قطرها 0.25 بوصة). يعد الكابل المحوري السميك أقوى وأكثر مقاومة للتلف ويمكنه نقل البيانات عبر مسافات أطول، ولكن عيب هذا الكابل هو صعوبة توصيله.

الزوج الملتوي

الزوج الملتوي (TP - الزوج الملتوي) هو كبل يتم فيه لف زوج من الموصلات المعزولة بعدد صغير من اللفات لكل وحدة طول. في السنوات القليلة الماضية، تعلمت الشركات المصنعة للأزواج الملتوية نقل البيانات عبر كبلاتها بسرعات عالية وعلى مسافات طويلة. أتاحت التطورات الحديثة نقل البيانات عبر كبل مزدوج مجدول بسرعة 1 جيجابت/ثانية (250 ميجابت/ثانية في كل من الأزواج الأربعة).

بالمقارنة مع كابلات الألياف الضوئية والكابلات المحورية، فإن استخدام الكابلات المزدوجة الملتوية له عدد من المزايا المهمة. هذا الكابل أرق وأكثر مرونة وأسهل في التثبيت. كما أنها غير مكلفة. ونتيجة لذلك، يعد الكابل المزدوج الملتوي وسيلة مثالية لنقل البيانات للمكاتب أو مجموعات العمل حيث لا يوجد أي تداخل كهرومغناطيسي.

ومع ذلك، فإن الكابل المزدوج الملتوي له العيوب التالية: التعرض القوي للتداخل الكهرومغناطيسي الخارجي، وإمكانية تسرب المعلومات والتوهين القوي للإشارة. بالإضافة إلى ذلك، تخضع الموصلات الزوجية الملتوية لتأثير الجلد - عند الترددات الحالية العالية، يتم إزاحة التيار الكهربائي من مركز الموصل، مما يؤدي إلى انخفاض في المنطقة المفيدة للموصل وتوهين إضافي للإشارة.

كابل الألياف البصرية

تم وصف كابل الألياف الضوئية كحل لجميع المشاكل التي تسببها الكابلات النحاسية. يحتوي هذا الكابل على نطاق ترددي هائل ويمكنه نقل إشارات الصوت والفيديو والبيانات عبر مسافات طويلة جدًا. نظرًا لأن كابلات الألياف الضوئية تستخدم نبضات الضوء بدلاً من الكهرباء لنقل البيانات، فهي محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي. السمة المميزة لكابلات الألياف الضوئية هي أنها توفر أمانًا أعلى للمعلومات مقارنة بالكابلات النحاسية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الدخيل لا يمكنه التنصت على الإشارات، ولكن يجب عليه الاتصال فعليًا بخط الاتصال. ومن أجل الوصول إلى المعلومات المنقولة عبر مثل هذا الكابل، يجب توصيل الجهاز المناسب، وهذا بدوره سيؤدي إلى انخفاض في شدة الإشعاع الضوئي. تشمل عيوب كابلات الألياف الضوئية التكلفة العالية وعدد مرات إعادة التوصيل الممكنة أقل مقارنة بالكابلات الكهربائية، حيث تظهر شقوق صغيرة أثناء عمليات إعادة التوصيل في موقع التبديل، مما يؤدي إلى تدهور جودة الألياف الضوئية.

يمكن أن يكون كابل الألياف الضوئية أحادي الوضع أو متعدد الأوضاع. يحتوي الكبل أحادي الوضع على قطر ليفي أصغر (5-10 ميكرون) ويسمح فقط بالانتشار المستقيم لإشعاع الضوء (على طول الوضع المركزي). في قلب الكابل متعدد الأوضاع، يمكن للضوء أن ينتشر ليس فقط في خط مستقيم (عبر عدة أوضاع). كلما زاد عدد الأوضاع، أصبحت سعة الكابل أضيق. بالنسبة للكابل أحادي الوضع، يكون مصدر الضوء هو الليزر، أما بالنسبة للكابل متعدد الأوضاع فهو LED.

يتمتع الكبل أحادي الوضع بأفضل أداء، ولكنه أيضًا الأغلى. يعد الكابل متعدد الأوضاع المصنوع من البلاستيك هو الأرخص، ولكنه يتميز بأسوأ الخصائص.

البيئات الطبيعية

وبالنظر إلى وسائط نقل البيانات الطبيعية، فسوف نقوم بالافتراضات التالية: 1) بما أن الوسيط الطبيعي الأكثر استخدامًا هو الغلاف الجوي (الطبقة السفلية بشكل أساسي - التروبوسفير)، وتنتشر الإشارات المختلفة في الغلاف الجوي بطرق مختلفة، فعند النظر في هذه البيئة سننظر في أنواع مختلفة من الإشارات بشكل منفصل؛ 2) نظرًا لأن البيئة الخالية من الهواء في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لا تفرض أي قيود على الإشارة التي تمر عبرها، وتواجه إشارة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الصعوبات الرئيسية عند المرور عبر الغلاف الجوي، فلن نفكر في البيئة الخالية من الهواء بشكل منفصل.

أَجواء

تعد الموجات الكهرومغناطيسية أكثر حاملات البيانات استخدامًا في الغلاف الجوي. وتجدر الإشارة هنا إلى أن طبيعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الغلاف الجوي تعتمد على طول الموجة. وينقسم طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى الإشعاع الراديوي، والأشعة تحت الحمراء، والضوء المرئي، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية، وأشعة جاما.

موجات الراديو

في شبكات نقل البيانات، تم استخدام موجات الراديو VHF، والتي تنتشر خطيًا ولا تنعكس بواسطة الغلاف الأيوني (مثل HF) ولا تلتف حول العوائق التي تواجهها (مثل LW أو SW). ولذلك، فإن الاتصالات في شبكات البيانات المبنية على أجهزة الراديو VHF محدودة المسافة (تصل إلى 40 كم). للتغلب على هذا القيد، عادة ما يتم استخدام أجهزة الراسبين.

يمكن أن تكون شبكات نقل البيانات ضيقة النطاق (عادةً ما تكون أحادية التردد) وعريضة النطاق (عادةً ما يتم تنظيم النطاق العريض على ترددات غير مرخصة). يمكن لشبكات النطاق العريض استخدام إما الوصول المتعدد بتقسيم كود التسلسل المباشر (DS-CDMA، DFM) أو الوصول المتعدد بتقسيم كود قفز التردد (FH-CDMA، FHM).

تجدر الإشارة إلى أنه عند استخدام موجات الراديو بأطوال موجية ملليمترية أو أقل، سيتعين عليك مواجهة حقيقة أن جودة الاتصال اللاسلكي ستعتمد على حالة الغلاف الجوي (الضباب والدخان وما إلى ذلك).

يمكن أن تكون وسائط نقل البيانات:

1. الكابلات النحاسية الكهربائية:

-، يتكون من نواة مركزية عازلة لها، وكل هذا يوضع في جديلة من سلك نحاسي رفيع أو ورق الألمنيوم أو النحاس. تم تصميم الجديلة لحماية النواة المركزية من التداخل وتقليل انبعاث إشارة مفيدة بها. في نهايات مقاطع الكابلات المحورية، يتم تثبيت موصلات تسمى CP-50؛ بي ان سي. في شبكات الكمبيوتر، يتم استخدام الكابلات المحورية ذات التوصيل الأساسي 50 أوم. يمكن أن يكون الكابل المحوري في نسختين: رفيع بقطر خارجي يبلغ 5-6 مم. وسميكة بقطر 12-14؛ مم.

يتكون من 8 أسلاك ملتوية في أزواج ومغلفة بالعزل. تتميز الأزواج الملتوية باللون: برتقالي - أبيض برتقالي؛ أزرق - أبيض-أزرق؛ البني - الأبيض والبني. أخضر - أبيض-أخضر. يتم تثبيت موصل في نهايات الأجزاء المصنوعة على زوج ملتوي RJ45. في تشغيل الشبكات المحلية، يشارك زوجان، متصلان على التوالي بجهات الاتصال الأولى والثانية والثالثة والسادسة للموصل RJ45(إذا نظرت إلى الموصل بحيث ينخفض ​​الكبل ويكون المزلاج خلف الموصل). يتم إجراء تجعيد الأسلاك لتحسين مناعة الضوضاء واتساق مكونات الشبكة. يُسمح بتطوير أسلاك زوجية ملتوية أثناء التثبيت بطول 1 سم. يتوفر سلك زوج ملتوي في نسختين: UTP - زوج ملتوي غير محمي؛ STP - محمية.

2. - له نوعان من الإرسال:
- في المتعدديستخدم الإرسال مصدر ضوء في الطيف المرئي. تنعكس الأشعة بشكل عشوائي من جدران دليل الضوء.
- في وضع فردييستخدم ناقل الحركة شعاع ليزر يتحرك على طول محور دليل ضوئي أرق. جودة الإرسال ونطاقه مع الإرسال أحادي الوضع أعلى بكثير. يتم توصيل الأدلة الضوئية بأجهزة تقوم بتحويل الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية والعكس (المودم)

3. الأشعة تحت الحمراء:
السمة الرئيسية للإرسال باستخدام الأشعة تحت الحمراء هي الحاجة إلى ضمان خط الرؤية ومسافة قصيرة بين جهازي مودم IR.

4. موجات الراديو:
ميزات مرور موجات الراديو هي كما يلي:
يعكس الغلاف الأيوني المحيط بالأرض موجات الراديو الطويلة والمتوسطة والقصيرة المدى. تخترق موجات الراديو VHF (التردد العالي جدًا) طبقة الأيونوسفير وتذهب إلى الفضاء، لذلك يتم استخدام نطاق الموجات الدقيقة للتواصل مع القمر الصناعي. كما يتم استخدام نطاق الموجات الدقيقة لبناء شبكات الكمبيوتر باستخدام التكنولوجيا واي فاي. ومن الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن موجات الراديو الميكروية ليس لديها القدرة على الانحناء حول العوائق وأي عائق يعترض طريقها يمتصها. ولذلك فإن الشرط الرئيسي ل واي فايشبكات الرؤية المباشرة بين