الكلية الجامعية للعلوم التطبيقية COMP 3306 مبادئ الشبكات محاضرة (4) م. هالة محمد العزازي الكلية الجامعية للعلوم التطبيقية 2011-2012 1

الطبقة الفيزيائية الهدف من هذه الطبقة نقل البيانات من جهاز إلى آخر عبر الشبكة من خلال قناة اتصال. شكل البيانات : بت

وسائط النقل المسيرة الوسائط المغناطيسية Magnetic Media الأزواج المجدولة Twisted Pair الكابلات المحوريةCoaxial Cable الألياف البصرية/ الألياف الضوئية Fiber Optics

الوسائط المغناطيسية الطريقة التقليدية في نقل البيانات من جهاز حاسوب لأخر. تكتب البيانات على شرائط مغناطيسية وقابلة للإزالة من الحاسوب DVD, Disks, Tabes ذات تكلفة عالية عندما يكون عرض حزم البيانات كبير أو عندما يكون عامل الزمن مهم. لاتزال ذات أهمية في عمل النسخ الإحتياطية زمن النقل يقاس بالدقائق والساعات وهو كبير جداَ.

الأزواج المجدولة Twisted Pair Category 5 UTP cable with four twisted pairs

الأزواج المجدولة Twisted Pair (a)Category 3 UTP. (b)Category 5 UTP.

الأزواج المجدولة Twisted Pair يتكون من سلكين نحاسيين معزولين ومجدولين، عادة بسمك 1mm. تستخدم في أسلاك الهاتف يمكن مدها إلى عدة كيلومترات يستخدم المكرر Repeater في المسافات الأطول تستخدم في نقل كلٍ من الإشارات التشابهية والإشارات الرقمية. أدائها مناسب وتكلفتها منخفضة وبالتالي استخدامها شائع جداَ

أنواع الأسلاك المجدولة Category 3 يتألف من 4 أزواج من الأسلاك كل زوج عبارة عن سلكين معزولين ومجدولين جيداً انتشر قبل عام 1988 عرض الحزمة يصل إلى 16 MHz

أنواع الأسلاك المجدولة Category 5 توجد جدلات أكثر في كل سنتيمتر. أي تداخل أقل وجودة أعلى للإشارة. مناسب للمسافات الطويلة مناسب للحاسبات عالية السرعة عرض الحزمة يصل إلى 100MHz

أنواع الأسلاك المجدولة Category 6 عرض الحزمة يصل إلى 250MHz Category 7 عرض الحزمة يصل إلى 600MHz

أنواع الأسلاك المجدولة أسلاك مجدولة محمية Shielded twisted pair (STP) أسلاك مجدولة غير محمية Unshielded twisted pair (UTP)

الكابلات المحورية كابل محوري

الكابلات المحورية Coaxial Cables يتألف من سلك نحاسي قاسي، يشكل النواة، محاطاً بمادة عازلة. المادة العازلة مغلفة بموصل أسطواني على شكل شبكة منسوجة. الموصل الخارجي مغطى بغلاف بلاستيكي. يجمع بين عرض الحزمة المرتفع والمقاومة الجيدة للضجيج. عرض الحزمة يقترب من 1GHz تستخدم مع أنظمة الهاتف وخاصة التي تمتد لمسافات طويلة تستبدل غالباً بالألياف الضوئية تستخدم على نطاق واسع مع تلفزيون الكابل والشبكات المدنية MAN

الألياف الضوئية (a)Side view of a single fiber. (b)End view of a sheath with three fibers.

الألياف الضوئية Fiber Optics تقنية تتسارع في التطور قد يتجاوز عرض الحزمة في السنوات القادمة إلى 50Tbps حالياً يصل عرض الحزمة ل 10 Gbps تشبه في تركيبها الكابلات المحورية، إلا أنها لا تحتوي على الشبكة المنسوجة النواة من الزجاج، بقطر 50 ميكرون من الألياف المتعددة الأنماط (ما يعادل سمك شعرة من رأس الإنسان) تحاط النواة بطبقة كاسية زجاجية يحيط بالطبقة الزجاجية غلاف رفيع من البلاستيك

مميزاتها الحاجة للمكررات تكون كل 50 كيلومتر بدلاً من 5 كيلومترات كما في الأسلاك النحاسية لا تتأثر بارتفاعات وانخفاضات الطاقة المفاجئة ولا بالتداخل الكهرومغناطيسي أو انقطاعات الطاقة أو بالمواد الكيميائية الآكلة الموجودة في الهواء أرفع وأخف من الأسلاك النحاسية تكاليف تمديدها منخفضة

عيوبها تتطلب مهارات لا يجيدها كل المهندسين سريعة التلف إذا ما تعرضت للحني أكثر من اللازم نقاط الإتصال مع الألياف البصرية تكلف أكثر من نقاط الإتصال مع الأسلاك النحاسية

النقل اللاسلكي بدأت في جزر هاواي حيث لم يكن نظام الهاتف التقليدي مناسباً. الطيف الكهرومغناطيسي Electromagnetic Spectrum أجزاء الطيف الكهرومغناطيسي النقل بالأمواج الراديوية النقل بالأمواج الميكروية Microwaves الأمواج تحت الحمراء النقل بالأمواج الضوئية

الطيف الكهرومغناطيسي تحرك الإلكترونات، ينشئ أمواجاَ كهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ Maxwell, Hertz التردد (frequency): عدد الإهتزازات الذي تقوم به الموجه الكهرومغناطيسية في الثانية تقاس بالهرتز المسافة الفاصلة بين قمتين أو قاعين متتاليين للموجة تسمى بطول الموجه

الطيف الكهرومغناطيسي عند اتصال هوائي ذو حجم مناسب مع دائرة كهربائية يمكن بث الأمواج الكهرومغناطيسية واستقبالها بواسطة مستقبل يبعد مسافة معينة جميع الإتصالات اللاسلكية مبنية على هذا المبدأ جميع أجزاء الطيف الكهرومغناطيسي: كالأمواج الراديوية، الميكروية، الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئيٍ؛ يمكن استخدامها في نقل المعلومات بعد اجراء عمليات تعديل على التردد.

الطيف الكهرومغناطيسي

الطيف الكهرومغناطيسي الأشعة الفوق بنفسجية وأشعة X وأشعة جاما، أفضل نظراً لتردداتها المرتفعة، إلا أنها صعبة التوليد والتعديل. ولا تنتشر جيداً خلال الأبنية وتشكل خطراً على الكائنات الحية. كمية المعلومات التي تستطيع موجه كهرومغناطيسية حملها تعتمد على عرض حزمتها. يمكن تشفير عدة بتات في كل هرتز عند الترددات المنخفضة. عند الترددات العالية يرتفع العدد إلى 8 بتات في كل هرتز؛ لذلك الكابل المحوري ذو عرض الحزمة 750 MHz يستطيع أن يحمل عدة جيجابايت في الثانية

الطيف الكهرومغناطيسي معظم عمليات نقل البيانات تستخدم حزم ترددية ضيقة للحصول على أفضل استقبال ممكن في حال استخدام الحزم العريضة فهي تنقسم إلى نوعين: 1- الطيف المنتشر المتغير التردد - يقوم المرسل بالقفز من تردد إلى آخر مئات المرات في الثانية - شاع استخدامه في الإتصالات العسكرية لأنه يجعل عملية النقل صعبة الإكتشاف ومستحيلة الإعتراض. - يؤدي إلى التخلص من مشكلة التداخل بين الإشارات المباشرة والمنعكسة.

الطيف الكهرومغناطيسي لأن الإشارة المباشرة تصل دائماً إلى المستخدم أولاً بينما الإشارة المنعكسة تسلك مساراً أطول وتصل متأخرة ويكون المستقبل قد غير التردد حينها ولم يعد يستقبل الإشارات بالتردد السابق. طبقت هذه التقنية تجارياً IEEE 802.11 الشبكة المحلية اللاسلكية Bluetooth

الطيف الكهرومغناطيسي الطيف المنتشر مباشر التتابع يقوم بنشر الإشارة على حزمة ترددية واسعة شائع جداً في الأوساط التجارية تستخدمه هواتف الجيل الثاني والثالث له عدة مميزات أهمها مقاومة الضجيج