محیط های انتقال داده در شبکه های کامپیوتری

در ترمینولوژی ارتباطات داده، یک مدیوم در واقع مسیر فیزیکی میان مخابره کننده و دریافت کننده است که به نام «کانال- Channel» نیز شناخته می‌شود و داده از طریق آن از مکانی به مکان دیگر می‌رود. انتقال رسانه – Transmission Media – به شکل گسترده به صورت‌های زیر طبقه بندی می‌شود:

1- رسانه هدایت شده

این عبارت به عنوان رسانه‌های محصور شده (Bounded) یا کابلی (Wired) نیز شناخته می‌شود. سیگنال‌هایی که در این سیستم مخابره می‌شوند، به صورت جهت دارد هستند و در یک مسیر باریک با استفاده از انتقال دهنده‌های فیزیکی انتقال داده می‌شوند.

پیکربندی‌ها:

• سرعت بالا
• امن
• قابل استفاده برای ارتباطات در فاصله‌های کوتاه

در اینجا ما با سه نوع رسانه هدایت شده روبرو هستیم:

۱-۱- کابل‌های جفت تابیده شده

آن شامل دو کابل رسانای عایق جداگانه است که به دور همدیگر پیچیده شده است. به صورت معمول، چند نمونه جفت کابل به همدیگر در میان یک غلاف محافظت شده قرار دارند. این نمونه از کابل‌ها به صورت گسترده برای انتقال رسانه‌ها استفاده می‌شوند. کابل‌های جفت تابیده شده دارای دو نوع هستند:

1. کابل‌های جفت تابیده شده بدون محافظ (UTP) این نوع از کابل‌ها این توانایی را دارند تا اختلالات را بلوکه کرده و نایزمند یک شیلد و علاف محافظتی برای این منظور نیستند. از این نمونه کابل برای کاربردهای مخابرات تلفنی استفاده می‌شود.

مزایا:

1. • بسیار ارزان هستند.
   • به راحتی قابل نصب هستند.
   • ظرفیت سرعت بالایی دارند.
   • حساس به اختلالات خارجی هستند.
   • ظرفیت پایین تر و عملکرد پایین تری نسبت به نمونه STP دارند.
   • به خاطر خاصیت میرایی تنها در فواصل کوتاه قابل استفاده هستند.
2. کابل‌های جفت تابیده شده با محافظ (STP)

این نوع از کابل دارای ژاکت‌های ویژه ای هستند که اختلالات خارجی را بلوکه می‌کنند. آن‌ها برای اترنت با نرخ داده سریع و در کانال‌های صوتی و داده خطوط تلفن به کار برده می‌شود.

مزایا:

1. • از نظر عملکرد و نرخ داده نسبت به کابل‌های جفت تابیده شده بدون محافظ (UTP) بسیار بهتر عمل می‌کنند.
   • می توانند از ایجاد مکالمه متقابل (Crosstalk) جلوگیری کنند.
   • به صورت قابل توجهی سریعتر هستند.
   • به نسبت نصب و تولید سخت تری دارند.
   • گرانتر هستند.
   • حجیم تر هستند.

۱-۲- کابل هم محور

آن‌ها دارای یک پوشش پلاستیکی هستند که در درون خودشان ۲ رسانا دارند که هر کدام از آن‌ها نیز از محافظ عایق جداگانه استفاده می‌کند. کابل‌های هم محور برای انتقال داده‌ها در دو نمونه ساخته می‌شوند: حالت باندپایه (که در آن پهنای باند کابل به صورت اختصاصی است) و حالت باند پهن (که در آن پهنای باند کابل به رنج گوناگون تقسیم می‌شود). کابل‌های تلوزیونی، و شبکه‌های تلوزیونی آنالوگ به صورت گسترده ای از کابل‌های هم محور استفاده می‌کنند.

مزایا:

• پهنای باند بالایی دارند.
• مصونیت نسبت به نویز بهتری دارند.
• به راحتی قابل نصب و توسعه هستند.
• گران هستند.

معایب:

• خرابی یک کابل می‌تواند سبب اختلال در کل شبکه شود.

۱-۳- کابل‌های فیبر نوری

در این کابل‌ها از مفهوم بازتابش نور در درون یک هسته شفاف از جنس شیشه و یا پلاستیک استفاده شده است. هسته یک شیشه و یا پلاسیتک کم چگالی است که با یک پوشش به نام آب فلز (Cladding) پوشیده شده است. آن‌ها برای انتقال حجم گسترده ای از اطلاعات استفاده می‌شوند.

کابل‌ها می‌توانند به صورت تک جهته و یا دو جهته باشند. WDM (مالتی پلکسر تقسیم کننده طول موج) می‌تواند دو حالت به نام تک جهته (Unidirection) و دو جهته (Bidirectional) را پشتیبانی کند.

مزایا:

• ظرفیت افزایش یافته و پهنای باند.
• سبک وزن بودن.
• عدم میرایی در سیگنال‌ها.
• ایمنی در برابر امواج الکترومغناطیسی
• مقاوم در برابر خوردگی

معایب:

• سختی نصب و نگهداری
• قیمت به نسبت بالاتر
• شکننده بودن

۱-۴- استریپ لاین

استریپ لاین (Stripline) در واقع یک انتقال دهنده الکترومغناطیسی با امواج متقاطع یا عرضی است که توسط رابرت ام.بارت در مرکز تحقیقات نیروی هوایی کمبریج در دهه ۱۹۵۰ ابداع شده است. استریپ لاین در واقع شکل اولیه از خطوط انتقال صفحه ای هستند. آن‌ها از یک ماده رسانا برای انتقال موج‌های با فرکانس بالا استفاده می‌شود که به عنوان موج هدایت شده (Waveguide) نیز شناخته می‌شود. این ماده رسانا میان دو لایه به صورت ساندویچی قرار گرفته اند که سبب ایجاد ایمنی EMI (اختلال فرکانسی امواج) می‌شوند.

۱-۵ – میکرواستریپ لاین

در این بخش، مواد رسانا از طریق صفحه‌هایی که از مواد غیر رسانا تشکیل شده اند، از همدیگر جدا می‌شوند.

2- رسانه‌های غیرهدایت شده

آن‌ها همچنین به مخابرات وایرلس (بی سیم) یا غیرمحدود شده (Unbounded) نیز معروف هستند، در اینجا از هیچ مدیوم فیزیکی برای انتقال سیگنال‌های الکترومغناطیسی استفاده نشده است.

پیکربندی‌ها:

• سیگنال‌ها از طریق هوا منتظر می‌شوند.
• امنیت آن‌ها کمتر است.
• برای فاصل‌های بسیار دور قابل استفاده است.

سه راه برای انتقال داده‌ها برای رسانه‌های غیرهدایت شده از طریق ارسال سیگنال وجود دارد:

۲-۱ امواج رادیویی برای انتقال رسانه

این موارد راحت ترین راه برای تولید هستند، و توانایی نفوذ از میان ساختمان‌ها را نیز دارند. قرارگیری آنتن‌ها فرستنده و گیرنده در اینجا نیازمند هیچ آرایشی نیستند. رنج فرکانسی در اینجا میان ۳KHz تا ۱GHz است. رادیوهای AM و FM و تلفن‌های داخلی بی سیم، از امواج رادیویی برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند.

بخش بندی‌های دیگر در اینجا شامل امواج زمینی (Terrestrial) و ماهواره ای (Satellite) می‌گردد.

۲-۲ ریزموج‌ها برای انتقال رسانه

این روش یک روش انتقال مستقیم است، به اینگونه که آنتن‌های دریافت کننده باید به شکل مناسبی در برابر همدیگر آرایش پیدا کنند. فاصله ای که این موارد پوشش می‌دهند، یک تناسب مستقیم با ارتفاع آنتن‌ها دارد. رنج فرکانسی در اینجا میان ۱GHz تا ۳۰۰GHz است. از این امواج به صورت گسترده ای برای پوشش تلفن‌های همراه و تلوزیون‌ها استفاده می‌شود.

۲-۳ امواج مادون قرمز

امواج مادون قرمز برای ارتباطات در فاصله‌های بسیار کوتاه استفاده می‌شود. آنها نمی توانند از میان اجسام و موانع عبور کنند. این موضوع سبب جلوگیری از ایجاد اختلال در سیستم‌ها می‌شود. رنج فرکانسی در اینجا میان ۳۰۰GHz تا ۴۰۰THz است. از این امواج در ریموت‌های تلوزیون، ماوس، کیبورد و پرینتر‌های وایرلس و موارد دیگر مشابه استفاده می‌شود.