اتصالات البيانات: استخدام تقنيات جديدة للاتصال البيانات

اتصال البيانات: استخدام تقنيات جديدة للاتصال البيانات!

يتم تطوير الشبكات باستخدام تقنية اتصالات البيانات. يتكون نظام اتصالات بيانات الأعمال من أجهزة الكمبيوتر والمطاريف ووصلات الاتصالات وينقل أنواعًا مختلفة من البيانات مثل الأرقام والنصوص والرسوم والصور والصوت وما إلى ذلك.

الصورة مجاملة: einstein.stanford.edu/highlights/sb2-060706-new_moc.jpg

يتم إنشاء وصلات الاتصال من خلال مختلف المعدات والبرمجيات. تعتمد متطلبات المعدات والبرمجيات ، إلى حد كبير ، على نوع الإشارة ، قناة الاتصالات ، طوبولوجيا الشبكات ، إلخ.

الإشارات التناظرية والرقمية:

يمكن أن تكون الإشارة الكهرومغناطيسية المستخدمة في نقل البيانات من نوعين ، هما التناظرية والرقمية. الإشارات التناظرية هي إشارات مستمرة لأن شدتها تختلف في شكل سلس مع مرور الوقت. من ناحية أخرى ، تعتبر الإشارات الرقمية إشارات منفصلة يتم فيها الحفاظ على شدة الإشارة عند مستوى ثابت لبعض الوقت والتغييرات إلى مستوى ثابت آخر خلال الفترة الزمنية التالية.

تُعتبر الإشارة الصوتية مثالاً نموذجياً للإشارة التناظرية ، في حين أن النبضات الرقمية 'on off' التي تمثل البيانات الثنائية هي أمثلة للإشارات الرقمية. يتم إنشاء الإشارات الثنائية عن طريق أجهزة الكمبيوتر والمحطات الطرفية ومعدات معالجة البيانات الأخرى.

تكون الإشارات الرقمية أقل تكلفة في الإرسال وتكون أكثر عرضة للضوضاء والتداخل ، وبالتالي فإن طول القناة يمثل مشكلة خطيرة بالنسبة للبيانات الرقمية. إن عمليات نقل البيانات الرقمية عبر الأسلاك مشحونة بمشكلة إضعاف الإشارة مع ازدياد المسافة بين أنظمة الاتصال.

لذلك ، من أجل الاتصال عن بعد ، يصبح استخدام خطوط الاتصالات القائمة أمراً حتمياً. خطوط الاتصالات القائمة قادرة على حمل الإشارات التناظرية فقط. لتتمكن من استخدام هذه الخطوط ، يتم تحويل البيانات الرقمية إلى تماثلية وفي نهاية المستقبل ، يتم تحويل البيانات التناظرية إلى بيانات رقمية باستخدام "modem" ، كما هو موضح في الشكل 11.2.

قنوات الاتصال:

يسمى مسار الاتصال بين جهازين يتم من خلالهما نقل البيانات بقناة الاتصال. يمكن قياس قدرتها من حيث عرض النطاق الترددي وسرعة الإرسال.

مطلوب عرض نطاق أكبر لإرسال الفاكس أو الفيديو في حين يتطلب الإرسال البسيط للكلام عرض نطاق 4000 هرتز (هرتز) وهو واحد من الألف من عرض النطاق الترددي المطلوب لنقل الفيديو. يزيد أيضًا معدل عرض النطاق الترددي بالتناسب مع الزيادة في عدد أجهزة المستخدمين في كل مرة.

يتم قياس سرعة الإرسال باستخدام وحدات مختلفة ولكن من وجهة نظر المستخدم ، فإن الإجراء الأكثر فائدة هو الأحرف في الثانية (cps).

يتم تحديد كل من هذه التدابير من خلال مجموعة من العوامل مثل وسيط الإرسال وطول الإرسال وطريقة الإرسال وما إلى ذلك.

يتم تقييم الخيارات فيما يتعلق بهذه العوامل أدناه:

وسيط نقل:

وسيطة الإرسال هي الوصلة المادية بين الإرسال وجهاز الاستقبال. تشتمل الوسائط على أسلاك ، وكابلات محورية ، وأفران ميكروويف ، وأجهزة ليزر ، وألياف ضوئية وشبكات رقمية.

أ) يتم استخدام أسلاك الزنزانة الملتوية بشكل شائع كوسط إرسال للإشارات التناظرية بالإضافة إلى الإشارات الرقمية ، وبالتالي العثور على التطبيقات في أنظمة الهاتف (أنظمة EPBX). لديه سرعة نقل تصل إلى 10،000 حرف في الثانية. هذا أقل تكلفة ووسيلة سهلة الاستخدام. ولكن مع زيادة المسافة بين المرسل والمستقبل ، يصبح هذا الوسيط أكثر عرضة للتداخل والضوضاء.

صلاتهم أكثر هشاشة وبالتالي فهي صعبة الصيانة. ونتيجة لذلك ، تُستخدم الأسلاك الملتوية بشكل رئيسي في الشبكات التي تقع فيها المطاريف قريبة جداً من بعضها البعض و / أو لاعتبارات التكلفة.

مع التقدم في تكنولوجيا الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة (ISDN) ، نجد أن أسلاك الأسلاك الملتوية تجد إمكانية مقبولة حتى بالنسبة لنقل البيانات لمسافات طويلة. الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة (ISDN) هي في الأساس مكالمة هاتفية رقمية ، أو خدمة اتصالات رقمية عالية السرعة تنقل الصوت والبيانات في وقت واحد عبر أنظمة الكبلات الهاتفية المزدوجة الموجودة.

تصل سرعة نقل البيانات في هذه الحالة إلى 250،000 حرف في كل ثانية مع مرفق ضغط البيانات. تعتبر الشبكة الرقمية المتكاملة (ISDN) الأنسب لإرسال ملفات بيانات كبيرة على فترات زمنية خلال اليوم وليس عبر اتصالات تفاعلية للغاية. تقبل خدمات ISDN على نطاق واسع بين شركات الرعاية الصحية والخدمات المالية التي تتطلب نقل البيانات بالجملة على دفعات.

ب) تتكون الكابلات المحورية من أسطوانات موصلة بسلك في المركز. وتستخدم هذه الكابلات لنقل الإشارات الرقمية وكذلك الإشارات التناظرية. وهي أسرع (سرعة نقل تصل إلى مليون حرف في الثانية) من أسلاك الزوج الملتوية في سرعة الإرسال. كما أنها أقل عرضة للضوضاء والتداخل بسبب تركيبها المحمي والمركزي. فهي سهلة التركيب والصيانة. ومع ذلك ، فهي أغلى قليلا من أسلاك زوج الملتوية.

ج) تتكون كابلات الألياف الضوئية من خيوط رقيقة من الزجاج أو البلاستيك قادرة على إجراء الأشعة البصرية بسرعة أقرب إلى سرعة الضوء. تشغل كابلات الألياف الضوئية مساحة أقل لقدرة النقل المكافئة لأنها رقيقة جدًا.

لديهم ميزة أخرى كوسيلة اتصال. هم معزولون عن المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية. يدعمون الصوت والفيديو والبيانات في وقت واحد بسبب عرض النطاق الترددي العالي وسرعة أعلى للإرسال (تصل إلى 5 ملايين حرف في الثانية) مع الحد الأدنى من فقدان الإشارة.

وجدوا التطبيقات في جذوع لمسافات طويلة ، جذوع المترو ، والتبادلات الريفية والشبكات المحلية. ومع ذلك ، فهي مكلفة وتتطلب التركيب والصيانة الماهرة.

د) يستخدم الإرسال بالموجات الصغرية تردد راديوي عالي ويتطلب معدات خاصة للإرسال والاستقبال (هوائي طبق مكافئ مكافئ نموذجي). تنقل هذه الأنظمة البيانات على "مسار خط البصر" باستخدام هوائيات على برج ترحيل عالية بما يكفي لتكون قادرة على الإرسال عبر العقبات المتداخلة.

مع تزايد الطلب على إرسال الموجات الصغرية ، هناك احتمال للاكتظاظ في الترددات مما يؤدي إلى التداخل والتداخل. لذلك ، يتم تنظيم تخصيصات نطاقات التردد بدقة. وتتراوح الترددات المستخدمة عادةً لمثل هذا الإرسال بين 2 و 40 GHz.

ﻫ) نظام الاتصالات الساتلية الذي يستخدم ساتل الاتصالات VSAT هو محطة ترحيل للموجات الميكروويف موضوعة في مدارات ثابتة تبلغ تقريباً 35784 كم. فوق خط الاستواء. يشغل ساتل الاتصالات عدداً من نطاقات التردد تسمى المرسلات المستجيبات.

يمتلك جهاز مرسل مستجيب نموذجي نطاق ترددي من 36 إلى 76 ميغاهيرتز. وقد يوفر وصلة من نقطة إلى نقطة أو وصلة إذاعية للمستقبلات. يعرض الشكل 11.3 مخططًا تخطيطيًا لنظام الاتصالات الساتلية.

يتم توصيل عقد المحطة الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جداً (VSAT) معاً باستخدام هوائي مثبت على ساتل القرطاسية الجغرافية كما هو موضح أعلاه. ويعمل الهوائي كمكرر ، وتضخّم المحطة الأرضية الرئيسية الإشارة وتحتفظ أيضاً بحساب تدفق البيانات.

وبما أن السواتل تقع على ارتفاعات عالية ، فإن فرص التداخل من الظروف الجوية تُزال تماماً. ومع ذلك ، قد يتداخل ساتلان متموضعان بالقرب من بعضهما البعض ويستخدمان نفس نطاق التردد مع بعضهما البعض.

وبالتالي ، فإن عدد السواتل التي يمكن وضعها قرب بعضها البعض محدود. في حالة انخفاض حجم حركة المرور نسبياً ، تسجل السواتل عبر الاتصالات القائمة على الألياف البصرية. كما أنه يتميز بميزة البث غير الموجودة في حالة الألياف البصرية.

هذه التكنولوجيا تجد تطبيقاتها في الشركات الراغبة في ربط مكاتبها المتناثرة جغرافيا ، والمستودعات ، والتجار ، والبائعين ، إلخ. هذه التكنولوجيا تحظى بشعبية كبيرة في قطاعات الخدمات المصرفية والمالية ، وصناعة التوزيع ، وصناعة السيارات ، والسياحة ، والتصنيع متعدد المواقع ، الحكومي.

هناك خياران لإعداد شبكة VSAT:

شبكة خاصة:

في الهند ، لا تملك سوى حفنة من الشركات الكبيرة الترخيص لإنشاء شبكتها الخاصة. تمتلك البورصة الوطنية واحدة من أكبر بورصات VSAT في العالم ، وربما أكبر شبكة خاصة VSAT لديها أكثر من 2000 محطة VSAT مثبتة بالفعل في جميع أنحاء البلاد مع مركزها الموجود في مومباي.

تمكن هذه الشبكة الوسطاء من تقديم الطلبات ، وعرض معلومات السوق عبر الإنترنت وتنفيذ المعاملات مباشرة من مكاتبهم الموجودة في مدن مختلفة. تيسر الشبكة 99.7٪ ووقت استجابة موحد أقل من 1.5 ثانية للوسطاء مع عامل خطأ 1 في 10 مليون بت.

خدمات Hub المشتركة:

يقدم عدد من شركات الاتصالات خدمات لمشاركة المحور مع الآخرين. يمكن للشركات التي تتطلب عددًا محدودًا من مواقع VSAT توفير التكاليف الأولية للاستثمار والتشغيل من خلال الاستعانة بخدمات مقدمي الخدمة هؤلاء.

و) الليزر يوفر إمكانات كبيرة لنقل البيانات دون ربط الترددات المكتظة. ولكن مشاكل مثل استخدام التردد البصري والحاجة إلى مسار خط البصر تجعل الاتصال بالليزر مناسبًا فقط لروابط المسافات القصيرة.

على الرغم من أن كل وسيط إرسال يحتوي على مناطق خاصة به للتطبيق نظرًا لمزاياه وقيوده ، يجب أن يستخدم نظام اتصال البيانات النموذجي مزيجًا مناسبًا من أنواع مختلفة من الوسائط.

تقنيات نقل البيانات:

يتطلب أي نقل ناجح للمعلومات بين جهازين بضع آليات بالإضافة إلى وسيط الإرسال والأجهزة. يمكن الإشارة إلى أن الكمبيوتر يولد إشارات رقمية بشكل عام ، وبالتالي يمكن أن يحدث الاتصال بين جهازي كمبيوتر دون تغيير الإشارة.

تم تصميم قنوات الاتصال ، والطرق السريعة للاتصال المتاحة في المقام الأول لإرسال إشارات التناظرية. ولحسن الحظ ، لا ينبغي نقل المعلومات الرقمية إلا بمساعدة الإشارات الرقمية.

وبالمثل ، يمكن أيضًا نقل المعلومات التناظرية بعد تحويلها إلى إشارة رقمية. ونظراً لأن النبضات الرقمية لا يمكن نقلها بفعالية عبر خطوط الهاتف المصممة لنقل الصوت ، فإن المعلومات الرقمية التي يمكن نقلها عبر خطوط الهاتف تتمثل في الإشارات التناظرية (المشكّلة) المدرجة على خطوط الهاتف.

في الطرف المستقبل ، يتم تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية (معاد تشكيلها) لتمكين جهاز الاستقبال المستقبل من قبول الإشارة. يسمى الجهاز المسؤول عن التعديل وإزالة التشكيل "modem".

هناك أنواع مختلفة من أجهزة المودم المتاحة في السوق تقدم ميزات مختلفة من حيث السرعة والاتصال. تبلغ السرعة الشائعة 56000 بت في الثانية ، على الرغم من توفر أجهزة مودم أسرع أيضًا اليوم. أجهزة المودم السريعة مكلفة في التثبيت لكنها تقلل تكلفة الإرسال عن طريق تقليل وقت الإرسال. ومع ذلك ، فإن الوقت الإجمالي الذي يستغرقه الإرسال يعتمد أيضًا على سرعة وسيط النقل.

وسائط النقل:

قنوات Simplex و Duplex:

يمكن إرسال الإشارات التناظرية عبر القنوات البسيطة التي تسمح بتدفق البيانات في اتجاه واحد فقط. إن المطراف الموصل بمثل هذه القناة هو إما جهاز إرسال فقط أو استقبال فقط ، ونادراً ما يتم استخدام هذه المطاريف.

تتيح قنوات الإرسال ثنائية الاتجاه المزدوجة إرسال كلا الاتجاهين بشكل بديل. ومع ذلك ، فإن الخطوط المزدوجة الكاملة تكون أسرع لأنها ترسل وتستقبل الإشارات في وقت واحد لأن التأخير يحدث في قنوات نصف مزدوجة في كل مرة يتم فيها تغيير اتجاه الإرسال.

انتقال غير متزامن ومتزامن:

يتضمن استقبال البيانات أخذ عينات من الإشارة الواردة مرة واحدة في كل مرة لتحديد القيمة الثنائية. ولهذا الغرض ، يجب أن يعرف جهاز الاستقبال وقت وصول ومدة كل بت يستقبله ويتعين اتخاذ خطوات لمزامنة المرسل والمستقبل.

هناك طريقتان أساسيتان لتحقيق التزامن المطلوب - الإرسال غير المتزامن والمتزامن. في حالة الإرسال غير المتزامن ، يتم استخدام عناصر البدء والتوقف لكل حرف. يقوم جهاز الاستقبال بإعداد آلية التوقيت الخاصة به عند مواجهة إشارات البدء.

الميزة الأساسية للانتقال غير المتزامن هي أنها بسيطة ورخيصة. ولكن ، تزيد إشارات البدء والإيقاف الإضافية من حجم البيانات المراد نقلها. في حالة الإرسال المتزامن ، من ناحية أخرى ، يتم إرسال دفق مستمر من البيانات دون أي إشارة البدء والتوقف. قد تحتوي كل كتلة من الإشارات على العديد من الأحرف.

ولكن لتجنب أي اختلاف في التوقيت بين جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال ، يجب مزامنة ساعات كل جهاز. بالنسبة إلى كميات كبيرة من البيانات ، يكون الإرسال المتزامن أفضل لأنه لا يتضمن إشارات بدء وإيقاف إضافية تزيد بشكل عام من حجم الإرسال بنسبة 20٪ تقريبًا. ومع ذلك ، يتطلب هذا الإرسال إجراءات التحكم في ارتباط البيانات وبالتالي ارتفاع تكاليف الأجهزة.