كليات
بشر امروزي در
دوره اي زندگي مي كند كه عصر ارتباطات ناميده مي شود. در اين دوره بيشترين فعاليت
هاي بشري بر پايه ارتباطات و انتقال اطلاعات از طريق شبكه هايي كه تمام دنيا را به
يكديگر متصل كرده بنا شده است. اين ارتباط در سطح وسيع خود شبكه جهاني اينترنت و
در سطح كوچك تر خود شبكه هاي محلي هستند كه در ساختمان هاي كوچك و بزرگ از جمله
مراكز اقتصادي و شركت ها گسترده شده اند. هدف از برقراري چنين ارتباطي دسترسي سريع
به اطلاعات مورد نياز و انتقال آن است. اهميت اين ارتباط به قدري است كه در
دانشگاه ها دوره اي به نام فناوري اطلاعات براي تربيت متخصصين آن برگزار مي شود.
اين متخصصين براي هدايت و راهبري شبكه ها در ابتدا بايد با اصول و مقدمات طراحي و
پياده سازي شبكه آشنا شوند.
در اين راستا در
واحد كار اول با پاره اي از مفاهيم و اصول اوليه راه اندازي شبكه از قبيل آشناي با
سيستم هاي انتقال ديجيتال، روش هاي انتقال اطلاعات، سرعت انتقال و توپولوژي هاي
شبكه آشنا مي شويد.
فراگير پس از
مطالعه اين واحد كار مي تواند قسمت فيزيكي يك شبكه اعم از نوع شبكه، نوع كابل آن و
تجهيزات مورد نياز براي برقراري ارتباط بين كامپيوترهاي يك ساختمان را طراحي و
پياده سازي كند.
1-1-
سيستم هاي انتقال ديجيتال
پس از اتصال
فيزيكي دو كامپيوتر توسط كابل شبكه يا وسايل ارتباطي ديگر، مهم ترين مسأله نحوه
برقراري ارتباط بين آنهاست. منظور از برقراري ارتباط اين است كه اطلاعات به چه
ترتيبي ارسال شوند. مي توان اين پرسش ها را مطرح كرد كه آيا روش ارسال به صورت بيت
به بيت و جداگانه باشد يا گروهي از اطلاعات با هم و به صورت گروهي ارسال شوند، يا
اين كه آيا فرستنده آن ها را همانند يك ايستگاه فرستنده راديويي ارسال نمايد يا از
روشي كه در مخابرات براي انتقال صوت به كار مي رود، استفاده شود. جواب اين پرسش ها
اين است كه اطلاعات در شبكه به صورت كدهاي دودويي ارسال مي شوند در سيستم دودويي
فقط از دو كد صفر و يك استفاده مي شود كه در كامپيوتر مقصد از تركيب اين كدها،
اعداد، حروف و كاراكترهاي ويژه به دست مي آيد. ارسال اطلاعات به صورت دودويي مي
تواند به صورت parallel ( يا موازي) يا به صورت سريال ( پشت سر هم) انجام شود. در روش
موازي تعدادي از بيت ها با هم و به صورت گروهي ارسال مي شوند ولي در روش سريال،
بيت ها تك به تك و پشت سر هم ارسال مي شوند. نحوه ارسال به صورت موازي فقط يك شيوه
دارد، در صورتي كه در ارسال سريال از دو روش ارسال هم زمان (synchronous) و غير هم زمان ( Asynchronoous) استفاده مي
شود.
1-1-1-
ارسال موازي (parallel)
در اين روش،
اطلاعات قبل از ارسال تبديل به كدهاي باينري شده و يك به يك ارسال مي شوند. براي
مثال مي توان گفت كه اين عمل مانند اين است كه يك نامه را تبديل به حروف تشكيل
دهنده آن كرده و حروف را يك به يك ارسال كنيم.
حال تعدادي كد
باينري داريم كه مي خواهيم ارسال كنيم، اگر تعدادي از آن ها را تبديل به گروه كرده
و با هم بفرستيم ارسال سريع تر انجام مي شود و اين چيزي است كه در ارسال موازي
اتفاق مي افتد. در اين روش تعدادي كاراكتر از طريق چند خطي ارتباطي و به صورت هم
زمان با هم ارسال مي شوند، اين خطوط مي توانند در دورون يك كابل شبكه يا يك شبكه
بي سيم بنا شده باشند.
به صورت پيش فرض
8 خط براي ارسال موازي در نظر گرفته شده است يعني
مي توانيم حداكثر 8 كد را هم زمان ارسال كنيم.
2-1-1- ارسال
سريال
در ارسال سريال،
بيت ها به دنبال هم و به صورت سري انتقال مي يابند، به اين ترتيب كه بيت ها پشت سر
هم قرار گرفته و يك رشته را مي سازند و اين رشته به كامپيوتر مقصد ارسال مي شود.
در حين ارسال ممكن است عوامل مختلفي مثل نويز و هم شنوايي كه در همين واحد كار در
مورد آن ها توضيح داده شده است، روي اطلاعات اثر گذاشته و آن ها را خراب كنند.
براي كنترل بيت ها و كمك به ارسال عاري از اشكال، ابتدا و انتهاي بيت ها با يك سرس
علامت به نام هاي بيت شروع و بيت پايان؟ مشخص مي شود كه در روش هاي مختلف ارسال
سريال محل قرار گيري اين علامت ها و محتواي آن ها متفاوت است. ارسال سريال به دو
روش امكان پذير است.
الف- ارسال
سريال غير هم زمان
دليل نام گذاري
اين روش به غير هم زمان اين است كه زمان بندي در هنگام ارسال اطلاعات مهم نيست و
زمان بندي بين دو واحد فرستنده و گيرنده انجام مي شود.
در اين روش
انتقال اطلاعات بر اساس الگوهاي ارسال و دريافت كه از قبل مشخص شده است. انجام مي
شود و تا وقتي اين الگوها رعايت شوند ارسال بدون وقفه انجام مي پذيرد. در اين روش
هر 8 بيت اطلاعات تبديل به يك رشته شده و قبل از هر رشته يك Start Bit و پس از هر رشته يك Stop Bit قرار مي گيرد.
در صورتي كه هر كدام از بيت ها هنگام ارسال آسيب ببينند، آن بيت مشخص شده و دوباره
ارسال مي شود. در ارسال غير هم زمان 25% از كل ظرفيت خط ارتباط صرف كنترل ترافيك
شده و تنها از 75% ظرفيت براي انتقال اطلاعات استفاده مي شود.
توانايي
كامپيوترها در ارسال و دريافت اطلاعات از نظر سرعت متفاوت است، بنابراين ممكن است
يك كامپيوتر بتواند در واحد زمان، مقدار بيشتري اطلاعات به سمت كامپيوتر مقصد
ارسال كند. بديهي است در چنين حالتي، كامپيوتر گيرنده كه با سرعت كمتري كار مي كند
نمي تواند تمامي اطلاعات ارسال شده را دريافت نمايد، در نتيجه مقداري از اين
اطلاعات در شبكه از بين مي رود، بنابراين در كامپيوترها عملي به نام كنترل ترافيك
براي جلوگيري از بروز اين مشكل انجام مي شود. كامپيوترهايي كه در حال تبادل
اطلاعات هستند، همواره سرعت ارسال و دريافت
را با هم چك كرده و در صورت لزوم سرعت ارسال را كم يا زياد مي كنند. در روش
انتقال غير هم زمان هيچ زمان بندي براي ارسال يا دريافت صورت نمي گيرد و كنترل
ترافيك به صورت لحظه اي انجام مي شود. به همين دليل در روش انتقال غير هم زمان 75%
ظرفيت خط انتقال صرف كنترل ترافيك مي شود. منظور از ظرفيت خط انتقال همان پهناي
باند است كه در همين واحد كار توضيح داده شده است.
ب- ارسال سريال
هم زمان
در روش ارسال هم
زمان همانند روش ارسال غير هم زمان اطلاعات ابتدا به كدهاي دودويي تبديل مي شوند،
سپس تعدادي بيت كه حاوي اطلاعات ارسالي هستند در امتداد يكديگر قرار گرفته و يك
رشته را تشكيل مي دهند، اين رشته ها همانند رشته هايي كه در روش ارسال غير هم زمان
ساخته مي شوند، به وجود مي آيند، سپس تعدادي از آن ها به هم متصل شده و رشته
طولاني تري را پديد مي آورند، پس از آن ابتدا و انتهاي اين رشته توسط بيت شروع و
بيت پايان مشخص مي شود، در اين لحظه قبل از شروع ارسال، دو كامپيوتر توسط سيستم
زمان بندي داخلي، خود را با هم هماهنگ مي كنند سپس كامپيوتر ارسال كننده، ارسال را
شروع كرده و كامپيوتر گيرنده اطلاعات را دريافت مي كند. زمان ارسال يا دريافت
اطلاعات توسط سيستم زمان بندي براي هر دو كامپيوتر مشخص مي شود، در نتيجه هيچ گاه
كامپيوترها ارسال اطلاعات را هم زمان با يكديگر انجام نمي دهند و عمل انتقال
اطلاعات به صورت نوبتي انجام مي شود.
در روش ارسال هم
زمان علاوه بر استفاده از سيستم انتقال سريع تر، عمل كنترل ترافيك نيز انجام نمي
شود و از تمام ظرفيت خط انتقال براي ارسال و دريافت استفاده مي شود، به همين دليل
سرعت انتقال به مراتب بالاتر از روش غير هم زمان است.
2-1 جهت انتقال
اطلاعات
بين واحد
فرستنده و گيرنده هميشه اطلاعاتي در حال جابه جا شدن است كه در محيط هاي مختلف جهت
آن متفاوت است. ارتباط بر اساس جهت هاي انتقال به سه گروه تقسيم مي شوند:
1-
يك طرفه
2-
دو طرفه غير هم زمان
3-
دو طرفه هم زمان
1-2-1 ارتباط يك
طرفه
در اين روش يك
فرستنده و يك گيرنده ثابت وجود دارد و هيچ گاه جاي اين دو عوض نمي شود. در روش يك
طرفه، اطلاعات توسط فرستنده ارسال و توسط گيرنده دريافت مي شود. براي مثال مي توان
به راديو يا تلويزيون اشاره كرد. در هر كدام از اين سيستم ها، اطلاعات توسط يك
فرستنده راديويي يا تلويزيوني ارسال و توسط گيرنده كه همان دستگاه راديو يا
تلويزيون است، دريافت مي شود و هيچ گاه جهت ارسال تغيير نمي كند. به اين روش ارسال
يك طرفه مي گويند.
2-2-1 ارتباط
دو طرفه غير هم زمان
در روش دو طرفه
غير هم زمان ارسال دو طرفه ولي غير هم زمان است يعني دو واحد A و B نمي توانند هم زمان براي يكديگر اطلاعات ارسال كنند و اين كار
بايد متناوب انجام شود. در واقع هنگامي كه واحد A در حال ارسال اطلاعات است، واحد B فقط بايد دريافت كننده باشد و برعكس. براي مثال مي توان به واكي-
تاكي يا فرستنده- گيرنده هاي بي سيم اشاره كرد.
3-2-1 ارتباط
دو طرفه هم زمان
در روش دو طرفه
هم زمان هر دو واحد AوB مي توانند به صورت هم زمان فرستنده و گيرنده اطلاعات باشند. به
طور مثال مي توان از طريق دو دستگاه تلفن بدون هيچ مشكلي به صورت هم زمان و دو
طرفه ارتباط برقرار كرد. انتقال اطلاعات در تلفن، نمونه اي از انتقال اطلاعات به
صورت دو طرفه هم زمان است.
3-1 سيگنال هاي
اطلاعات
مفهومي را كه به
انتقال اطلاعات از نقطه اي به نقطه ديگر و هم چنين يكسري از پالس ها در كامپيوتر
اشاره مي كند، سيگنال مي نامند. امواج راديويي و ويديويي نمونه اي از اين سيگنال
ها هستند. شبيه يك موج هستند كه در زمان
هاي مختلف مقادير مختلفي دارند يعني از زمان شروع موج به جلو، در هر لحظه اين موج
مقدار متفاوتي با لحظه قبلي دارد. اين موج را معمولاً به طوري كه در شكل 3-1 (الف)
مي بينيد روي بردار نمايش مي دهند. محور عمودي نمايانگر مقدار عددي موج و محور
افقي نمايانگر زمان است.
صداي شخصي كه در
حال صحبت كردن است، نمونه اي از يك سيگنال آنالوگ مي باشد، به اين صورت كه صدا به
صورت ممتد توليد شده و بلندي صدا دائماً در حال تغيير است.
در مقابل سيگنال ديجيتال فقط دو حالت دارد بدين
مفهوم كه ارزش عددي سيگنال ديجيتال صفر يا يك است، يعني در واحدهاي زماني مختلف
فقط دو ارزش عددي متفاوت داريم. اگر بخواهيم مثالي براي يك سيگنال ديجيتال
بياوريم، مي توانيم به يك لامپ اشاره كنيم كه فقط دو وضعيت خاموش يا روشن دارد.
اين موج را روي بردار به صورتي كه در شكل 3-1 (ب) نمايش داده شده است، مي بينيد.