اجزاء فیزیکی انتقال داده در شبکه

اجزاء فیزیکی انتقال داده در شبکه

اجزاء فیزیکی انتقال داده در شبکه

هدف اصلی لایه فیزیکی شبکه انتقال یک سری بیت خام از یک ماشین به ماشین دیگر است.
لذا برای انتقال واقعی از رسانه های فیزیکی گوناگون استفاد ه می شود زیرا هر کدام از آنها در دوره هایی بر اساس پهنای باند، تأخیر، هزینه و سهولت در نصب و نگهداری از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده اند. بطور خلاصه رسانه ها به 2 گروه تقسیم می شوند:
1- رسانه های هدایت کننده مانند سیم مسی و فیبر نوری.
2- رسانه های انتقال بی سیم از قبیل رادیو و لیزرها که در هوا وجود دارند.
 

کابل جفت تابیده:

یکی از قدیمی ترین رسانه های انتقال در حال حاضر نیز استفاده می شود کابل جفت تابیده نام دارد، که شامل 2 سیم مسی عایق دار که ضخامت هر کدام از آنها یک میلی متر می باشد و بصورت مارپیچ مانند ملکول DNA به هم تابیده شده اند. علت اصلی تابیدن سیمها به هم کاهش تداخل الکتریکی سیمهای نزدیک بهم است (چون 2 سیم موازی تشکیل آنتن می دهد ولی در جفت تابیده این خاصیت خنثی می شود). متداول ترین کار برد جفت تابیده استفاده آنها در سیم تلفن است. تقریباً تمام تلفن ها با کابل های جفت تابیده به شرکت تلفن متصل اند. لازم به ذکر است که کابل ها ی جفت تابیده تا چندین کیلومتر نیاز به تقویت ندارند اما برای مسافت های طولانی تر نیاز به تقویت و تکرار پیدا می کنند. وقتی جفت تابیده های زیادی برای فاصله های طولانی مانند سیم ه ایی که از مجتمع آپارتمانی به دفتر تقویت تلفن وصل می شود بطور موازی مورد استفاده قرار گرفته و در پوششی محافظه دار به هم بسته می شوند.
برای شبکه های کامپیوتری از کابل های جفت تابیده نوع 3 که شامل 2 سیم عایق دار بهم تابیده هستند استفاده می شود، 4 تا از این کابل ها را بمنظور حفاظت و نگهداری با یکدیگر در یک پوشش پلاستیکی با هم بسته بندی می کنند.
 
کابل شبکه - کابل های جفت تابیده
 
در سال 1988 کابل جفت تابیده نوع 5 معرفی شد. این نوع کابل مشابه کابل های نوع 3 می باشد. اما برای تداخل کمتر، انتقال بهتر سیگنال ها در مسافت های طولانی تر و نیز برای ارتباط مناسبتر کامپیوترها با سرعت بالا و در هر سانتی متر تعداد پیچ ها را بیشتر می کنند.
انواع بعدی کابل نوع 6 و نوع 7 می باشند که سیگنال هایی با پهنای باند 250HZ و 600HZ را منتقل می کنند. کلیه کابل های نام برده شده اغلب به نام UTP خوانده می شوند.
 

کابل هم محور (کواکسیال):

رسانه انتقالی که بطور عمومی استفاده می شود کابل کواکسیال نام دارد. این نوع کابل ها به علت پوشش فلزی می تواند کارایی بیشتری را (از نظر سرعت و فاصله ) نسبت به زوج تابیده فراهم کند. 2 نوع از این کابل ها بطور گسترده ای مورد استفاده است.
کابل 50 اهم که عموماً برای انتقال سیگنال های دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد.
کابل 75 اهم که عموماً برای انتقال سیگنال ها ی آنالوگ و کابل تلویزیون استفاده می شود.
کابل های کواکسیال شامل یک سیم سخت مسی بعنوان هسته هستند که توسط ماده عایقی پوشانده شده است. لازم به ذکر است که این عایق توسط رسانای استوانه ای شکلی که اغلب بصورت شبکه ای توری بافته شده است پوشانده شده و رسانای خارجی نیز با یک لایه محافظ پلاستیکی پوشانده شده است. در عکس زیر نمای بریده کابل کواکسیال را نشان می دهد.
 
کابل هم محور (کواکسیال)
 
ساختمان و حفاظ کابل هم محور باندپایه (کواکسیال) ترکیب بسیار خوبی را از نظر پهنای باند و ایمنی بسیار عالی در برابر اختلال تشکیل می دهد. پهنای باند ممکن است به کیفیت کابل، طول و نسبت سیگنال و اختلال سیگنال داده بستگی داشته باشد. با این وجود کابل های جدید پهنای باندی در حدود 1GHZ دارند. کابل های کواکسیال در فواصل طولانی و در سیستم تلفن مورد استفاده قرار می گیرند ولی در حال حاضر در جاده های طولانی فیبر نوری جایگزین آن شده است.
 

فیبرهای نوری:

تکنولوژی فیبر نوری پهنای باندی در حدود 50000Gbps را فراهم می کند، ولی باز هم عده ای بطور جدی بدنبال بهتر کردن وضع از لحاظ تکنولوژی مواد می باشند. علت محدودیت ایجاد شده برای سیگنال دهی فعلی در حدود 10Gbps، عدم توانایی در تبدیل سریع بین سیگنال های الکتریکی و نوری می باشد، با این وجود در آزمایشگاه 100گیگابایت در ثانیه سیگنال های فیبر نوری امکان پذیر است.
سیستم انتقال نور دارای 3 مؤلفه اصلی می باشد:
1- منبع نور
2- رسانه انتقال
3- آشکار ساز
بطور معمول یک پالس نور نشان دهنده بیت 1 و عدم وجود نور نشان دهنده بیت صفر می باشد، رسانه انتقال یک فیبر بسیار نازکتر از شیشه می باشد. وقتی که نور به آشکار ساز برخورد می کند بوسیله وصل کردن یک منبع نور به یک طرف فیبر نوری و یک آشکار ساز به طرف دیگر آن، سیستم انتقال داده یک سویه ای ایجاد می شود که پذیرنده یک سیگنال الکتریکی می باشد که توسط پالسها ی نور آن را تبدیل کرده و منتقل می کند، سپس خروجی یک سیگنال الکتریکی تولید می شود. این سیستم انتقال از خودش نور منتشر کرده و عملاً کاربردی ندارد ولی می توان آن را
بعنوان یک اصل جالب فیزیک پذیرفت. وقتی یک اشعه نور از یک طرف به طرف دیگر رسانه عبور می کند مانند عبور نور از سیلیکای ذوب شده به هوا، پرتو در مرز بین هوا و سیلیکا همانطوری که در عکس زیر نشان داده شده شکسته می شود.
 
شکسته شدن نور در کابل فیبر نوری
 
بسیاری از پرتوهای متفاوت با زاویه های متفاوت نوسان می کنند. یعنی می توان گفت که هر پرتو حالت متفاوتی دارد بنابراین فیبری که دارای این حالت است فیبر چند حالتی نام دارد. با این وجود اگر قطر فیبر به گونه ای باشد که چند موج نور را به یک موج نور کاهش دهد فیبر مانند راهنمای موج عمل می کند و بدون نوسان در یک خط مستقیم انتشار می یابد که به این فیبر، فیبر تک حالته می گویند. فیبرهای تک حالته گرانتر هستند ولی برای مسافت های طولانی بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. فیبرهای تک حالته موجود می توانند داده ها را با سرعت 50 گیگابایت در ثانیه برای 100 کیلومتر انتقال دهند، حتی در آزمایشگاه برای فواصل کوتاهتر سرعتهای بیشتری حاصل شده است.
 

آداپتورهای رابط شبکه

آداپتورهای رابط شبکه (وقتی که روی شیارهای توسعه کامپیوتر نصب می شود به نام NIC شناخته می شود) ابزاری جهت ایجاد ارتباط بین یک کامپیوتر و شبکه ای که این کامپیوتر جزئی از آن است می باشد.
 

هابهای شبکه

یک هاب یا متمرکز کننده (Concentrator) ابزاری جهت اتصال همه کامپیوترهای یک شبکه ستاره ای یا حلقه ای می باشد. از نگاه بیرونی، یک هاب چیزی جز یک جعبه که دارای یک سری از اتصال دهنده های کابل می باشد نیست. هاب ها دارای انواع مختلفی برحسب اندازه آنها از 4 و 5 پورت تا 24 پورتی یا بیشتر می باشند. نصب یک هاب نیز بسیار ساده است و فقط کافیست آن را به برق وصل کرده و کابل ها ی متصل به کارتهای شبکه کامپیوترها را به آن وصل نماییم.
 

هاب های اترنت

یک هاب اترنت تکرارگر چند پورتی نیز نامیده می شود. یک تکرارگر ابزاری است که نخست، سیگنال هایی را که عبور می کنند تقویت می کند. اگر برای نمونه شما دارای یک شبکه اترنت ضعیف با بخشهای کابل بیش از حداکثر معین شده که 185 متر می باشد هستید می توانید با نصب یک تکرار گر در بعضی از نقاط، سیگنال را تقویت کرده و حداکثر مقدار طول هر بخش را افزایش دهید. این نوع از تکرارگرها با دو اتصال دهنده BNC این روزها کمتر دیده می شود، اما هاب هایی که در شبکه های اترنت UTP مورد استفاده قرار می گیرند تکرارگرهای بهتری هستند. این هاب ها دارای پورت های RJ45 بسیاری بجز دو اتصال دهنده BNC هستند.
وقتی داده وارد یکی از پورتهای هاب می شود، هاب سیگنال مورد نظر را نخست تقویت کرده و سپس آن را به همه پورتها انتقال می دهد. این مساله، شبکه ستاره ای را قادر به اشتراک گذاری یک ابزار واحد می کند. حداکثر مقدار هر بخش برای کابل UTP در شبکه اترنت 100 متر می باشد. یک بخش، بصورت فاصله بین دو کامپیوتر که اطلاعات بین آنها منتقل می شود تعریف می گردد. به هرحال بدلیل اینکه هاب بعنوان یک تکرارگر نیز تعریف می شود، هر کابلی که بین کامپیوتر و یکی از پورتهای هاب وصل شود حداکثر می تواند 100 متر باشد.
 
عنوان گروه اندازه نوع فایل دانلود