برای آن که ایستگاه‌های مختلف در یک شبکه بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند نیاز به یک «محیط انتقال» مانند یک قطعه سیم دارند.
تعریف محیط انتقال
به هر رسانه‌ای که بتواند اطلاعات را به گردش درآورده و هدایت کند اصطلاحاً محیط انتقال می‌گوییم.
با ذکر چند مثال محیط انتقال را توضیح می‌دهیم.
مثال ۱: وقتی صحبت می‌کنیم، امواج صوتی از طریق هوا بین گوینده و شنونده انتقال می‌یابد.
در این مثال «هوا» به عنوان محیط انتقال محسوب می‌شود.
مثال ۲: یک فرستنده تلویزیونی، امواج الکترومغناطیسی را از طریق آنتن در فضای اطراف خود پخش می‌کند و این امواج با سرعتی تقریباً معادل با سرعت نور به اطراف انتقال پیدا می‌کنند لذا «فضای مادی» به عنوان محیط انتقال محسوب می‌شود.
مثال ۳: اطلاعاتی را با روشن و خاموش کردن یک منبع تولید نور از طریق یک رشته کابل نوری که از ترکیبات فشرده مخصوص ساخته شده است و نور را هدایت می‌کند ارسال می‌کنیم. کابل نوری در این جا به عنوان محیط انتقال محسوب می‌شود.
مثال ۴: وقتی به وسیله گوشی آیفون با فردی که کنار در ورودی ایستاده صحبت می‌کنید صدای شما تبدیل به انرژی الکتریکی شده و به وسیله الکترون‌ها از طریق سیم مسی جریان می‌یابد در این صورت «سیم مسی» به عنوان محیط انتقال محسوب می‌شود.
برای جابجا شدن داده‌ها در شبکه، به بستری نیاز می‌باشد که به آن محیط انتقال می‌گویند. محیط انتقال به دو دسته کلی سیم یوبی‌سیم تقسیم می‌شود.
محیط انتقال بی‌سیم (Wireless)
در انتقال بی‌سیم از فضای مادی به عنوان محیط انتقال استفاده می‌شود که برای انتقال از سه روش استفاده می‌شود:
اشعه مادون قرمز (Infra red) در این فناوری از امواج مادون قرمز برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود در شبکه کامپیوتری مادون قرمز حداکثر فاصله رایانه ها یا وسایل جانبی ۵ متر می‌باشد. هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده مجهز به این فناوری باید در دید مستقیم یکدیگر باشند (مانند کنترل تلویزیون) سه فناوری مادون قرمز در شبکه‌های محلی وجود دارد.
- IrDA2: مادون قرمز با سرعت کم (Slow speed Infrared) که سرعت انتقالی معادل ۱۱۵ کیلوبیت بر ثانیه دارد.
- MIR IrDA: مادون قرمز با سرعت متوسط (Medium speed Infrared) که سرعت انتقالی معادل ۱۵ / ۱ مگابیت بر ثانیه دارد.
- FIR IrDA: مادون قرمز با سرعت بالا (Fast speed Infrared) که سرعت انتقالی معادل ۴ مگابیت بر ثانیه دارد.
نور لیزر (Laser)
شبیه مادون قرمز بوده ولی برای فاصله بیشتر استفاده می‌شود. شکل زیر نمونه‌ای شماتیک از ارتباط دو رایانه با استفاده نور لیزر را نشان می‌دهد.
امواج رادیویی (Radio waves)
در فرکانس‌های مختلف که بیشترین کاربرد را در بین شبکه‌های بی‌سیم دارد یکی از مزایای استفاده از امواج رادیویی برای انتقال داده، توانایی عبور امواج رادیویی از موانع فیزیکی می‌باشد (البته مقداری از پهنای باند کاهش می‌یابد).
محیط انتقال سیمی (کابلی) Wired
محیط انتقال سیمی خود به دو دسته تقسیم می شود:
الف) کابل مسی: که از یک یا چند رشته سیم مسی برای انتقال سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌شود.
ب) کابل فیبر نوری: که از چند رشته تار نازک از جنس ترکیبات مخصوص مانند پلاستیک فشرده یا سیلیس که ضریب شکستی نزدیک به ضریب شکست شیشه دارند، استفاده می‌شود.
در محیط انتقال سیمی (کابلی) Wired سه نوع کابل متداول وجود دارد:
- کابل هم محور Coaxial مانند کابل آنتن تلویزیون رنگی
- کابل «زوج به هم تابیده» (Twisted Pair) مانند سیم تلفن
- کابل «فیبر نوری»
الف) کابل هم محور Coaxial
در واقع ترکیبی از Co و Axial به معنی هم‌محور می‌باشد و از چهار بخش تشکیل شده است.
- مغز مسی (Copper Core) که وظیفه آن هدایت سیگنال الکتریکی می‌باشد که می‌تواند تک‌رشته‌ای یا چند رشته‌ای باشد.
- عایق داخلی(Inner Insulator): عایق بین مغز مسی و محافظ سیمی (توری) است.
- محافظ توری (بافته شده) سیمی (Shielding Wire Mesh) از سیگنال‌های انتقالی در مقابل نویز حفاظت می‌کند.
- عایق بیرونی (Outer Insulator).
نکته: از کابل کواکسیال در توپولوژی خطی استفاده می‌شود.
ب) کابل «زوج به هم تابیده» (TP)
در ساده‌ترین شکل کابل TP از یک زوج سیم مسی شبیه سیم تلفن تشکیل شده‌اند، اما کابل‌هایی که در شبکه رایانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل چهار زوج سیم می‌باشند. علت تابیده بودن سیم‌ها به هم آن است که اولاً میدان مغناطیسی در اطراف خود بر اثر القاء به وجود نیاورند و ثانیاً اثرات نویز القاء شده روی خود را تا اندازه‌ای خنثی نمایند.
هر زوج برای یک کانال ارتباطی مخابراتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کابل TP در توپولوژی ستاره‌ای و حلقوی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایا و معایب کابل TP
- کابل TP توانایی انتقال بالاتری نسبت به Coaxial دارد.
- نویز اثر بیشتری روی TP دارد.
- مشکل همشنوایی (Cross Talk) در TP وجود دارد.
- کابل TP نسبت به Coaxial ارزان‌تر می‌باشد.
- کابل TP نسبت به Coaxial مقاومت کمتری در مقابل میرایی سیگنال‌ها دارد.
کابل‌های TP در دو نوع محافظ‌دار (Shielded) و بدون محافظ (Unshielded) ساختهمی شوند که به نام‌های STP و UTP در بازار موجود می‌باشند.
نکته: اگر محافظ کابل TP از جنس فویل آلومینیومی باشد به آن FTP می‌گویند.
نکته: اگر هر زوج سیم به طور جداگانه محافظ (فویل آلومینیوم یا سیم بافته شده) داشته و مجموعه آن‌ها نیز محافظ داشته باشند، به آن نوع کابل SSTP می‌گویند که به دوصورت SFTP، FFTP وجود دارند.
کابل TP صرفنظر از UTP یا STP بودن براساس حداکثر سرعت و نوع کاربردی که در شبکه‌های رایانه‌ای دارند، به چند دسته یا Category تقسیم می‌شوند که به صورت عدد + Cat مانند (Cat5) نمایش داده می‌شوند.
| نام گروه | سرعت | فرکانس کار |
|---|---|---|
| Cat 1 | حداکثر 1 Mbps | |
| Cat 2 | حداکثر 4 Mbps | |
| Cat 3 | حداکثر 10 Mbps | 16 MHz |
| Cat 4 | حداکثر 20 Mbps | 20 MHz |
| Cat 5 | حداکثر 100 Mbps | 100 MHz |
| Cat 5e | حداکثر 1000 Mbps | 100 MHz |
| Cat 6 | حداکثر 1Gbps | 200 - 250 MHz |
| Cat 6a | حداکثر 10 Gbps | 500 MHz |
| Cat 7 | حداکثر 10 Gbps | 600 MHz |
ج) کابل «فیبر نوری»
فیبر نوری یکی از محیط‌های انتقال داده با سرعت بالا است. فیبر نوری داده‌های دیجیتال (پالس‌های الکتریکی) را به صورت پالس‌های نور هدایت می‌کند پس در دو انتهای فیبر نوری مبدل‌های پالس الکتریکی به نور و بالعکس وجود خواهد داشت.
یک کابل فیبر نوری از پنج بخش تشکیل شده است:
- هسته (Core): هسته نازک شیشه‌ای در مرکز فیبر که سیگنال‌های نوری در آن حرکت می‌نمایند.
- روکش (Cladding): بخش خارجی فیبر بوده که دورتادور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده به هسته می‌گردد.
- بافر رویه (Buffer Coating): روکش پلاستیکی رنگی که باعث حفاظت و نگهداری فیبر می‌شود و همچنین برای تشخیص فیبر در سر دیگر کابل برای اتصال سوکت‌ها.
- الیاف قوی (Strengthening fibers): برای بالا بردن قدرت کشش کابل فیبر نوری.
- روکش بیرونی کابل (Cable Jacket): روکش پلاستیکی بیرونی کابل فیبر نوری.
از آنجایی که تار فیبر نوری انتقال داده را در یک جهت انجام می‌دهد، به همین منظور برای اتصال کابل فیبر نوری به کارت شبکه از دو تار فیبر نوری استفاده می شود. (یک تار برای ارسال و یک تار برای دریافت).
یک تار فیبر نوری معادل ۹۰۰ زوج سیم مسی قدرت انتقال اطلاعات را دارد.
فیبرهای نوری در دو گروه عمده ارائه می‌گردند:
- فیبرهای تک حالته (Single Mode) یا SM. به منظور ارسال یک سیگنال در هر فیبر استفاده می‌شود.
- فیبرهای چندحالته (Multi Mode) یا MM. به منظور ارسال چندین سیگنال در یک فیبر استفاده می‌شود.
فیبرهای تک حالته (SM) دارای یک هسته کوچک (به قطر ۶ تا ۸ میکرون) بوده، اما فیبرهای چند حالته (MM) دارای هسته بزرگتر (به قطر ۵۰ تا ۱۰۰ میکرون) می‌باشند.
تا فاصله ۱۰ کیلومتر از فیبرهای MM و برای فواصل بیشتر از ۱۰ کیلومتر از فیبرهای SM استفاده می‌گردد.
مزایا و معایب فیبر نوری
فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی دارای مزایای زیر است:
- امکان استفاده در فواصل طولانی‌تر.
- نرخ انتقال بیشتر (پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است).
- عدم نویزپذیری نسبت به میدان‌های مغناطیسی.
- امنیت بیشتر به دلیل عدم امکان انشعاب گرفتن در بین مسیر بدون داشتن امکانات پیشرفته و تخصصی.
- تضعیف ناچیز (تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است).
- عدم اتصالی در فیبر نوری، بر خلاف سیم‌های مسی که با از بین رفتن روکش سیم امکان اتصالی وجود دارد.
