آموزشگاه کامپیوتر شریف سیستم

ايده های اوليه   

ايده مبادله اطلاعات به صورت ديجيتال ، تفکری جديد در عصر حاضر محسوب می گردد. درسال 1844 فردی با نام "ساموئل مورس"   ، يک پيام را  از Washington D.C به Baltimore و با استفاده از اختراع جديد خود (تلگراف)، ارسال نمود . با اين که از آن موقع زمانی زيادی گذشته است و ما امروزه شاهد شبکه های کامپيوتری بزرگ و در عين حال پيچيده ای می باشيم ولی می توان ادعا نمود که اصول کار ، همان اصول و مفاهيم گذشته است .

 کابل کواکسيال coaxial

این نوع کابل امروزه به عنوان بیشترین کابل استفاده شده در شبکه ها به حساب می آید و دلایل زیادی برای استفاده وسیع از آن وجود دارد. کابل coaxial تقریبا گران، سبک، انعطاف پذیر و برای کار کردن بسیار آسان می باشد و آن قدر معمول است که به عنوان یک استاندارد محبوب در آمده است. در ساده ترین شکل آن کابل coaxial تشکیل شده است از یک هسته ساخته شده از مس خالص که توسط روکشی پوشیده شده است، یک روکش فلزی توری مانند و یک روکش بیرونی. همچنین نمونه ۴ روکشی آن نیز برای محیط هایی با ارتباطات بالاتر موجود می باشد. هسته کابل coaxial حامل سیگنالهای الکتریکی می باشد که درواقع همان اطلاعات ما را تشکیل می دهد. این هسته سیمی می تواند تک رشته ای یا به صورت چند رشته ای باشد. اگر به صورت تک رشته ای باشد معمولا جنس آن از مس است.هسته توسط یک عایق پوشیده شده است که آن را از توری سیمی موجود در کابل جدا می نماید. توری سیمی زمین مدار می باشد. و سیگنالهای الکترونیکی گذری از هسته را در مقابل noise و crosstalk محافظت می نماید.

Crosstalk: عبارت است از سیگنالی که به علت عبور جریان از سیمهای اطراف در هسته ایجاد می شود. همواره هسته و توری سیمی باید توسط عایق از همدیگر جدا گردند، در صورتی که در نقطه ای از سیم همدیگر را لمس کنند. کابل اتصال کوتاه شده است و noise به درون سیم مسی هسته راه پیدا می کند که این باعث تخریب اطلاعات می گردد.کل این مجموعه توسط یک روکش بیرونی غیر هادی که معمولا از پلاستیک یا تفلون ساخته می شود پوشیده می گردد. کابل coaxial مقاومت بیشتری در مقابل افت سیگنال نسبت به کابلهای twisted-pair دارد. به دلیل مقاومت کابل coaxial این کابل انتخاب خوبی برای فاصله های دورتر و سرعتهای بالاتر انتقال اطلاعات توسط دستگاههای ارتباطی میباشند.

انواع کابل coaxial

دو نوع کابل coaxial موجود است:  
نازک (thin net) ضخیم (thick net) این که شما چه نوعی را انتخاب می کنید بستگی به خاص شما دارد.

کابل نوع thin net:

Thin net یک کابل coaxial انعطاف پذیر به ضخامت 25/0 اینچ می باشد. بخاطر انعطاف و سادگی استفاده، تقریبا در نصب هر نوع شبکه ای می توان از آن استفاده کرد. در شبکه هایی از thin net استفاده می کنند که کابل شبکه مستقیما به کارت شبکه متصل می شود.این نوع کابل می تواند سیگنال را تقریبا ۱۸۵ متر بدون اینکه شروع به افت دامنه شود حمل نماید. کارخانه های کابل سازی قرار دادهایی برای تولید انواع مختلف کابل دارند. کابل thin net در خانواده ای از کابلها بنام۵۸ RG- قرار دارد و امپدانس معادل ۵۰ اهم دارا می باشد. امپدانس مقاومت سیم می باشد که برحسب اهم اندازه گیری شده است. اختلاف اصلی در کابلهای خانواده۵۸RG- هسته کابل می باشد که ممکن است به شکل تک رشته یا چند رشته باشد.

کابل نوع thick net:

Thick net یک کابل coaxial ضخیم به قطر 5/0 اینچ می باشد.هرچه هسته مس ضخیم تر باشد به همان اندازه کابل می تواند سیگنال را به فاصله طولانی تر حمل کند این بدین معناست که کابلهای Thick net سیگنال را بیشتر از کابلهای Thin net میتوانند حمل کنند.کابل Thin net می تواند سیگنال را تا ۵۰۰ متر حمل کند. به دلیل این که این کابل می تواند پشتیبان انتقال اطلاعات صحیح به فاصله های دورتر باشد معمولا از آن به عنوان ستون فقرات و ارتباط دهنده چندین شبکه محلی با کابل Thin net استفاده می کنند. دستگاهی بنام Transceiver کابل هم محور Thin net را به کابل هم محور بزرگتر Thick net اتصال می دهد.

اما این اتصال باید توسط کارت یکی از دستگاههای~ رایانه : Computer ~متصل به کابل Thin net انجام گیرد. بدین صورت که دربالای قطعه Transceiver نواری بنام Vampire وجود دارد که از درون با هسته سیم Thick net مرتبط می باشد و برای تبادل اطلاعات از یک کابل مجزای چند رشته ای بنام کابل Transceiver استفاده می شود که یک سر آن به قطعه Transceiver و سر دیگر آن به پورتی از کارت شبکه بنام AUI متصل می گردد. نام دیگر این پورت DIX میباشد زیرا توسط شرکتهای Digital Intel Xerox طراحی شده است.

Thin net در مقایسه با Thick net  

به عنوان یک قاعده کلی هر چه کابل ضخیم تر باشد کارکردن با آن مشکل تر میگردد. کابل نازک انعطاف پذیر، برای نصب آسان و تقریبا ارزان می باشد. کابل ضخیم براحتی خم نمی شود و برای کار مشکل تر می باشد. بنابراین در هنگام کار و عبور دادن سیم از محلهای تنگ و پرپیچ و خم باید این مسائل را مد نظر قرار داد. در ضمن کابل ضخیم گران تر از کابل نازک می باشد، اما می تواند سیگنالهای را به فاصله دورتری هدایت کند. هم کابل Thin net و هم کابل Thick net قطعات اتصالی به نام (British Naval Connector) BNC را برای ارتباط با قطعات دیگر استفاده میکنند. برای ارتباط دادن کابل با کامپیوترها قطعات مهم و مختلفی از خانواده اتصالی BNC به شرح زیر موجود می باشد:  

نکات قابل توجه در مورد کابل coaxial
معمولا از کابل coaxial وقتی استفاده می کنید که به موارد زیر نیاز داشته باشید: رسانه ای که می بایست صدا، تصویر متحرک و داده را انتقال دهد. انتقال اطلاعات به فواصل دور با کمترین هزینه داشتن سطح قابل قبولی از امنیت داده ها در مقابل Noise می باشد.

مزايای کابل های کواکسيال :

        قابليت اعتماد بالا

        ظرفيت بالای انتقال ، حداکثر پهنای باند 300 مگاهرتز

        دوام و پايداری خوب

        پايطن بودن مخارج نگهداری

        قابل استفاده در سيستم های آنالوگ و ديجيتال

        هزينه پائين در زمان توسعه

        پهنای باند نسبتا" وسيع که مورد استفاده اکثر سرويس های مخابراتی از جمله تله کنفرانس صوتی و تصويری است .

معايب کابل های کواکسيال :

        مخارج بالای نصب

        نصب مشکل تر نسبت به کابل های بهم تابيده

        محدوديت فاصله

        نياز به استفاده از عناصر خاص برای انشعابات

از کانکتورهای BNC)Bayone -Neill - Concelman) بهمراه کابل های کواکسيال استفاده می گردد.  اغلب کارت های شبکه دارای کانکتورهای  لازم در اين خصوص می باشند.

کابل های بهم تابيده

متداولترين نوع کابلی که در انتقال اطلاعات استفاده می گردد ، کابل های بهم تابيده می باشند. اين نوع کابل ها دارای دو رشته سيم به هم پيچيده بوده که هر دو نسبت زمين  دارای يک امپدانش يکسان می باشند. بدين ترتيب امکان تاثير پذيری اين نوع کابل ها از کابل های مجاور و يا ساير منابع خارجی کاهش خواهد يافت . کابل های بهم تابيده دارای دو مدل متفاوت : Shielded ( روکش دار ) و Unshielded ( بدون روکش ) می باشند. کابل UTP نسبت به کابل STP بمراتب متداول تر بوده و در اکثر شبکه های محلی استفاده می گردد.کيفيت کابل های UTP متغير بوده و از کابل های معمولی استفاده شده برای تلفن تا کابل های با سرعت بالا را شامل می گردد. کابل دارای چهار زوج  سيم بوده ودرون يک روکش قرار می گيرند. هر زوج  با تعداد مشخصی پيچ تابانده شده ( در واحد اينچ ) تا تاثير پذيری آن از ساير زوج ها و ياساير دستگاههای الکتريکی  کاهش يابد.

کابل های UTP ( (Unshielded Twisted Pair

کابل UTP يکی از متداولترين کابل های استفاده شده در شبکه های مخابراتی و کامپيوتری است . از کابل های فوق ، علاوه بر شبکه های کامپيوتری در سيستم های تلفن نيز استفاده می گردد ( CAT1 ). شش نوع کابل UTP  متفاوت وجود داشته که می توان با توجه به نوع شبکه و اهداف مورد نظر از آنان استفاده نمود . کابل CAT5 ، متداولترين نوع کابل UTP محسوب می گردد .

مشخصه های کابل UTP

با توجه به مشخصه های کابل های UTP ، امکان استفاده ، نصب و  توسعه سريع و آسان آنان ، فراهم می آورد . جدول زير انواع کابل های UTP را نشان می دهد :

            توضيحات :

·       تقسيم بندی هر يک از گروه های فوق بر اساس نوع کابل مسی و  Jack انجام شده است .

·       از کابل های  CAT1 ، به دليل عدم حمايت ترافيک مناسب،در شبکه های کامپيوتری استفاده نمی گردد .

·    از کابل های گروه   CAT2, CAT3, CAT4, CAT5  و CAT6 در شبکه ها استفاده می گردد .کابل های فوق ،  قادر به حمايت از ترافيک تلفن و شبکه های کامپيوتری می باشند .

·        از کابل های CAT2 در شبکه های Token Ring استفاده شده و سرعتی بالغ بر 4 مگابيت در ثانيه را ارائه می نمايند .

·     در کابل های CAT3 ,CAT4 و CAT5 از چهار زوج کابل مسی استفاده شده است . CAT5 نسبت به CAT3 دارای تعداد بيشتری پيچش در هر اينچ می باشد. بنابراين اين نوع از کابل ها سرعت و مسافت بيشتر ی را حمايت می نمايند .

·       حداکثر مسافت در  کابل های  CAT3 ، يکصد متر است .

·       حداکثر مسافت در کابل های  CAT4 ، دويست متر است .

·    کابل CAT6 با هدف استفاده در شبکه های اترنت گيگابيت طراحی شده است . در اين رابطه استانداردهائی نيز وجود دارد که امکان انتقال اطلاعات گيگابيت بر روی کابل های CAT5 را فراهم می نمايد( CAT5e ) .کابل های CAT6 مشابه کابل های CAT5 بوده و سرعتی بالغ بر يک هزار مگابيت در ثانيه را ارائه می نمايند.

مزايای کابل های بهم تابيده :

   سادگی و نصب آسان

   انعطاف پذيری مناسب

   دارای وزن کم بوده و براحتی بهم تابيده می گردند.

معايب کابل های بهم تابيده :

   تضعيف فرکانس

   بدون استفاده از تکرارکننده ها ، قادر به حمل سيگنال در مسافت های طولانی نمی باشند.

   پايين بودن پهنای باند 

   بدليل پذيرش پارازيت در محيط های الکتريکی سنگين بخدمت گرفته  نمی شوند.

کانکتور استاندارد برای کابل های UTP  ، از نوع  RJ-45 می باشد. کانکتور فوق شباهت زيادی به کانکتورهای تلفن (RJ-11) دارد. هر يک از پين های کانکتور فوق می بايست بدرستی پيکربندی  گردند.

RJ-45 connector

فيبر  نوری

يکی از جديدترين محيط های انتقال در شبکه های کامپيوتری ، فيبر نوری است . فيبر نوری از يک ميله استوانه ای که هسته ناميده می شود و جنس آن از سيليکات است تشکيل می گردد. شعاع استوانه بين دو تا سه ميکرون است . روی هسته ، استوانه ديگری ( از همان جنس هسته ) که غلاف ناميده می شود ، استقرار می يابد. ضريب شکست هسته را با M1 و ضريب شکست غلاف را با M2  نشان داده و همواره M1>M2 است . در اين نوع فيبرها ، نور در اثر انعکاسات کلی در فصل مشترک هسته و غلاف ، انتشار پيدا خواهد کرد. منابع نوری در اين نوع کابل ها ، ديود ليزری و يا ديودهای ساطع کننده نور می باشند.منابع فوق ، سيگنال های الکتريکی را به نور تبديل می نمايند.

Fiber optic cable

برخی دیگر از مزایای فیبر نوری :

   حجم و وزن کم

   پهنای باند بالا

   تلفات  سيگنال کم و در نتيجه فاصله تقويت کننده ها زياد می گردد.

   فراوانی مواد تشکيل دهنده آنها

   مصون بودن از اثرات القاهای الکترو معناطيسی مدارات ديگر

   آتش زا نبودن آنها بدليل عدم وجود پالس الکتريکی در آنها

   مصون بودن در مقابل عوامل جوی و رطوبت

   سهولت در امر کابل کشی و نصب

   استفاده در شبکه های  مخابراتی آنالوگ و ديجيتال

   مصونيت در مقابل پارازيت

معايب فيبر نوری :

  براحتی شکسته شده و می بايست دارای يک پوشش مناسب باشند. مسئله فوق با ظهور فيبر های تمام پلاستيکی و پلاستيکی / شيشه ای کاهش پيدا کرده است .

  اتصال دو بخش از فيبر يا اتصال يک منبع نور به فيبر ، فرآيند دشواری است . در چنين حالتی می توان از فيبرهای ضخيم تر استفاده کرد اما اين مسئله باعث تلفات زياد و کم شدن پهنای باند می گردد.

  از اتصالات T شکل در فيبر نوری نمی توان جهت گرفتن انشهاب استفاده نمود. در چنين حالتی فيبر می بايست بريده شده و يک Detector اضافه گردد. دستگاه فوفق می بايست قادر به دريافت و تکرار سيگنال را داشته باشد.

  تقويت سيگنال نوری يکی از مشکلات اساسی در زمينه فيبر نوری است . برای تقويت سيگنال می بايست سيگنال های توری به سيگنال های الکتريکی تبديل ، تقويت و مجددا" به علائم نوری تبديل شوند.