محیط های انتقال یا مدیای انتقال

محیط انتقال عامل اصلی ارتباط بین 2 نود در یک شبکه می باشد. در واقع برای آن که ایستگاه های مختلف بتوانند با یکدیگر ارتباط بر قرار کنند نیاز به یک محیط انتقال همانند یک قطعه سیم دارند.

انواع محیط انتقال :

سیم مسی

کابل های شبکه به دو دسته تقسیم می شوند که یکی کابل کواکسیال و دیگری کابل زوج در هم پیچیده یا Twisted Pair گفته می شود. کابل کواکسیال از یک مغزی که مس بوده تشکیل شده و هسته در داخل یک روکش از جنس PVC می باشد و بر روی روکش یک سیم بافته شده از جنس مس روی آن قرار گرفته است تا از اطلاعات عبوری از هسته در مقابل امواج الکترومغناطیسی جلوگیری می کند. این کابل به دو دسته تقسیم می شود که از این دسته بندی بر اساس قطر هسته در کابل می باشد. نوع اول از نوع thin بوده که دارای قطر 6.5 میلی متر و مقاومت 50 اهمی می باشد و نوع دیگر thick که دارای قطر 13 میلی متر و مقاومت 75 اهمی است. از قرار گیری چند رشته سیم مسی در کنار یکدیگر که رسانای سیگنال الکتریکی می باشد استفاده می شود. دارای انواع و اقسام مختلف می باشند.در ساده ترین شکل این کابل از يک زوج سيم مسی TP شبيه سيم تلفن تشکيل شده اند، اما کابل هايی که در شبکه رايانه ها مورد استفاده قرار می گيرند شامل چهار زوج سيم می باشند. علت تابيده بودن سيم ها به هم آن است که اولاً ميدان مغناطيسی در اطراف خود بر اثر القاء به وجود نياورند و ثانياً اثرات نويز القاء شده روی خود را تا اندازه ای خنثی نمايند.

فیبر نوری

از چند رشته تار نازک از جنس ترکیبات مخصوص مانند پلاستیک فشرده یا سیلیس که ضریب شکستی نزدیک به ضریب شکست شیشه دارد ، استفاده می شود. فیبر نوری از سه قسمت تشکیل شده است. هسته یا Core که یک تار بازتاب کننده نور از شیشه خالص در مرکز فیبر استفاده می شود که سیگنال های نوری در آن حرکت می کنند. هسته در بعضی از کابل ها از پلاستیک کاملا بازتابنده ساخته می شود که هزینه ساخت را پایین می آورد. قطر هسته در فیبر نوری 5 تا 500 میکرون است. قسمت بعدی روکش فیبر یا Cladding می باشد که بخش بیرونی فیبر است که دور تا دور هسته را پوشانده و باعث برگشت نور منعکس شده به هسته می گردد. ایم روکش از جنس پلاستیک می باشد. قسمت آخر تشکیل دهنده فیبر نوری بافر رویه یا Buffer coating می باشد. این روکش در مقابل مواردی همچون رطوبت ، ضربه و … از فیب محافظت می کند. جنس این روکش از تفلون یا PVC می باشد.

عملکرد فیبر نوری

با توجه به شکل وقتی یک پالس نوری از ابتدای خط ارسال می شود به دلیل اختلاف مسیر در شعاع های مختلف نور ، پالس خروجی به همان شکل نبوده و کمی تغییر شکل می دهد.

حال فرکانس را بالا می بریم. در این حالت پالس های خروجی با یکدیگر همپوشانی دارند که باعث به وجود آمدن پدیده ای به نام Overlapping یا هم پوشانی می شود که خود باعث خطا در داده مورد نظر می باشد. برای بر طرف کردن این مشکل سه راه حل وجود دارد :

• ضخامت Core را طوری نازک کنیم که مجموعه محدودتری از شعاع های نوری را هدایت کند.
• از عدسی یا آینه برای هدایت مستقیم نورفرستنده به ورودی کابل استفاده کنیم.
• استفاده از نور لیزر.

 

فیبر نوری به 5 نوع تقسیم می شود: فیبرنوری بر اساس اشعه گذرنده از آن ، فیبر نوری بر اساس ساختار ماده ،فیبر نوری بر اساس ترکیب مواد مربوط به هسته ، فیبر نوری بر اساس محیط.

فیبر نوری تک حالته دارای هسته های کوچک با قطر 9 میکرون می باشند و می توانند نور لیزر مادون قرمز با طول موج 1300 تا 1550 نانو متر را از خود عبور دهند.

فیبر نوری چند حالته دارای هسته بزرگتری است و چندین شعاع نوری در زوایای مختلف را از خود عبور می دهد و دارای قطری نزدیک به 62.5 میکرون می باشد و نور مادون قرمز گسیل شده از دیودهای نوری موسوم به LED ها با طول موج 850 تا 1300 نانومتر را از خود عبور می دهند.

کابل سینگل مود در مقایسه با مالتی مود ارزانتر است اما به دلیل استفاده از لیزر به عنوان منبع نوری در سینگل مود و استفاده از نور LED در مالتی مود تجهیزات ارتباطی سینگل مود گرانتر می باشد.کابل های فیبر نوری در پیکربندی های گوناگونی وجود دارند. در کابل های سینگل مود تنها یک رشته وجود دارد. در کابل های چند تایی 7 تا 24 رشته فیبر موجود می باشد که در یک حفاظ قرار می گیرند. با ترکیب مشخصه های فیبرهای نوری می توان حالت های خاصی از فیبرهای نوری پدید آورد. فیبر نوری مالتی مود با ضریب شکست پله ای یا به اصطلاح Step index multi fiber ابتدا لایه هسته را با ضریب شکست و قطر مشخص می سازند و سپس بر روی آن یک لایه روکش با ضریب شکست کمتر می نشانند. به این ترتیب فیبری پدید می آید که ضریب شکست آن در مرز بین هسته و روکش به صورت ناگهانی (پلکانی) تغییر می کند. در این نوع فیبر مشکل پهن شدگی پالسها به وجود می آید. امروزه این کابل به ندرت و برای کاربدهایی که سرعت پایین نیاز است استفاده می شود.

حالت بعدی فیبر نوری مالتی مود با ضریب شکست مرحله ای یا به اصطلاح Graded Index Multi mode fiber ضریب شکست هسته به آرامی و با دور شدن از مرکز رو به کاهش می گذارد و در مرز 50 تا 62.5 میکرون از مرکز هسته به حداقل خود می رسد. چنین وضعیتی باعث خواهد شد که مرز بین ناحیه هسته و روکش به صورت یک سطح آینه ای عمل نکند بلکه پرتوهای نور همانند پدیده سراب به صورت منحنی وار شکسته شده و پس از رسیدن به زاویه بحرانی مجددا بر روی منحنی مشابه به سوی هسته بازگردند. این نوع از فیبرهای نوری می توانند در سرعت های بالای گیگابیت در مسافت های کوتاه به کار گرفته شوند.

فیبرها از نظر شرایط محیطی نیز دارای تنوع می باشند. برخی از آنها در محیط های بیرونی و برخی در محیط های داخلی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. فیبرهایی که در بیرون ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند جهت برقراری ارتباط بین دو ساختمان و در شرایط محیطی بیرونی هستند. در این نوع کاربرد از فیبر نوری مدل Loose tube بیشتر استفاده می شود. جهت استحکام و محافظت بیشتر از فیبرها از Armored   یا زره استفاده می شود. میزان تحمل پذیری این کابل ها در رطوبت 90 تا 100 درصد و دمای بین 40- تا 80 درجه می باشد. این کابلها دارای مانور زیاد در مقابل خمش می باشند.

فیبرهای نوری در محیط های داخلی نیز به کار می روند. این کابل ها جهت استفاده از Backbone شبکه در داخل ساختمان استفاده می شود و دارای محافظت های فیزیکی مناسبی می باشند.در این نوع فیبر می توان از 6 تا 144 تیوب استفاده کرد که در هر تیوب 24 فیبر نوری قرار دارد. داخل هر تیوب یک ژل بیرنگ قرار دارد تا باعث شود قابلیت انعطاف پذیری فیبر بالا رفته و در برابر ضربه مقاوم شود. ویژگی های عمومی این نوع از کابل عبارتند از : پوششی که در مقابل آتش گرفتن ، گاز سمی از خود متصاعد نکند ، مقاوم در برابر شعله ور شدن ، مقاوم در مقابل خمش و در عین حال ظریف و منعطف

محیط انتقال بی سیم

در این نوع انتقال از فضای مادی به عنوان محیط انتقال استفاده می شود که برای انتقال از سه روش استفاده می شود. استفاده از اشعه مادون قرمز که در این روش با استفاده از فناوری امواج مادون قرمز حداکثر فاصله رایانه ها و یا تجهیزات 5 متر می باشد. هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده باید از این روش پشتیبانی شوند و در معرض دید مستقیم یکدیگر باشند. روش مادون قرمز خود به چند دسته تقسیم می شود که به ترتیب : ارسال با سرعت کم ، ارسال با سرعت متوسط و ارسال با سرعت بالا می باشد.

روش دیگر استفاده از نور لیزر می باشد. این روش همانند روش مادون قرمز می باشد با این تفاوت که این روش در مسافت های طولانی مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین به صورت مرئی می باشد. روش سوم استفاده از تجهیزات رادیویی می باشد تا بتوان اطلاعات را از طریق امواج الکترومغناطیسی منتقل نمود. این روش بسیار پرکاربرد بوده و در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد. رادیوها در فرکانس های مختلفی کار می کنند که پرکاربردترین فرکانس 2.4 تا 5.2 گیگاهرتز می باشد. یکی از مزایای استفاده از رادیو ها این است که در صورت وجود مانع نیز می توانند عمل انتقال را بین فرستنده و گیرنده انجام دهند.

در ارتباطات وایرلس، انتقال اطلاعات از یک نقطه به یک نقطه دیگر به دو صورت زیر انجام می گیرد:

Point to Point

در این نوع لینک ارتباط بین دو نقطه (یا بین دو رادیو) برقرار می شود که در آن یک رادیو در نقش Access Point (سرویس دهنده) و رادیوی دوم در نقش Station (سرویس گیرنده) تنظیم می شود.

Point to Multipoint

در این حالت نحوه ارتباط، از طریق یک رادیو با سایر رادیوهای دیگر است . یک رادیو به عنوان Access Point تنظیم شده و مابقی رادیوها به عنوان Station تنظیم می شوند. ارتباط یک AP با کلاینت های دیگر از قبیل لپ تاپ، موبایل و … نیز از نوع Point to MultiPoint است.