الحلقة الدراسية 9مكونات الشبكة الواسعة :
اولاً: المودمات ومكررات الاشارة
سنتناول في هذا الدرس ان شاء الله البنود التالية :
1- وصف لكيفية توسيع شبكات LAN لتكوين شبكات النطاق الواسع WAN.
2- وصف لطريقة عمل المودمات.
3- وصف للمودمات المتزامنة Synchronous و المودمات غير المتزامنة Asynchronous .
4- وصف لماهية مكررات الاشارة وذكر مميزاتها و عيوبها.
يمكن باستخدام مكونات اتصال خاصة توسيع الشبكات المحلية للحصول على شبكات تدعم ايصال البيانات عبر مسافات بعيدة، وهذا ما يطلق عليه شبكات النطاق الواسع Wide Area Networks (WAN)
تقوم شبكات WAN عادة بالربط بين شبكات LAN تفصل بينها مسافات شاسعة، وهذه الروابط تتضمن :
1- أسلاك ألياف بصرية .
2- موجات ميكروويف.
3- اتصالات عبر الأقمار الصناعية.
4- أنظمة الأسلاك المحورية.
مع نمو الشركات وتوسعها تنمو معها شبكاتها المحلية ، و هناك بعض المظاهر التي تشير إلى أن شبكتك المحلية أصبحت على حافة الانهيار وأن قدرة استيعابها شارفت على الانتهاء، ومن هذه المظاهر :
1- أن سلك الشبكة أصبح مزدحما بحركة البيانات.
2- مهام الطباعة تحتاج إلى وقت انتظار طويل .
3- تحتاج التطبيقات الى وقت طويل للاستجابة.
ليس من الممكن توسيع الشبكة أو تحسين أداءها بمجرد إضافة بعض الكمبيوترات أو الأسلاك للشبكة.
هناك بعض المكونات التي تستطيع زيادة حجم الشبكة و توسيع قدراتها وذلك بعمل ما يلي :
1- تقسيم الشبكات المحلية الموجودة لدينا الى عدة أقسام بحيث يصبح لكل قسم شبكة محلية خاصة به.
2- ربط شبكتين محليتين منفصلتين معا.
3- ربط شبكة محلية مستقلة بمجموعة من الشبكات المحلية المرتبطة معا لتكوين شبكة كبيرة شاملة .
تتضمن مكونات توسيع الشبكة ما يلي :
1- المودمات Modems.
2- مكررات الإشارة Repeaters.
3- جسور Bridges.
4- الموجهات Routers.
5- الموجهات متعددة البروتوكولات Brouters أو Multiprotocol Routers.
6- البوابات Gateways.
عندما تكون الكمبيوترات أو الشبكات بعيدة عن بعض لدرجة تصعب معها ربطها معا باستخدام أسلاك الشبكة الاعتيادية فإنه من الممكن تحقيق اتصال بينها باستخدام أسلاك الهاتف .
تسمى هذه الاجهزة او المكونات التي تحقق مثل هذا الاتصال Modems ( وهذا الاسم مأخوذ من كلمتين هما Modulator و DEModulator )، فالكمبيوترات بمفردها لا تستطيع بمفردها أن تتبادل البيانات عبر خطوط الهاتف، فالكمبيوترات تتعامل مع البيانات كنبضات الكترونية رقمية بينما خطوط الهاتف لا تحمل سوى النبضات التماثلية.
النبضات الرقمية لها قيمتان فقط صفر أو واحد بينما الاشارات التماثلية هي عبارة منحنى يمكن ان يمثل عددا لا منتهي من القيم.
لنر كيف يعمل المودم :
1- عند الجهاز المرسل يقوم المودم بتحويل اشارات الكمبيوتر الرقمية الى اشارات تماثلية.
2- تنتقل هذت الاشارات التماثلية عبر خطوط الهاتف .
3- عند الجهاز المستقبل يقوم المودم بعملية عكسية فيحول الاشارات التماثلية الى اشارات رقمية يفهمها الكمبيوتر .
تنقسم المودمات الى قسمين :
1- Internal داخلي ويركب داخل جهاز الكمبيوتر .
2- External خارجي ويتصل مع الكمبيوتر باستخدام سلك تسلسلي RS-232.
تتصل المودمات بخط الهاتف باستخدام مشبك RJ-11.
هناك نوعان من خطوط الهاتف يمكن استخدامها مع المودمات :
1- Dial-up network lines وهي خطوط الهاتف الاعتيادية.
2- leased lines الخطوط المؤجرة.
مع النوع الاول أي خطوط الهاتف الاعتيادية فان على المستخدم ان يجري اتصالا في كل مرة يريد فيها استخدام المودم، و تعتبر هذه الطريقة بطيئة وغير فعالة في ارسال البيانات و اكبر سرعة ممكن الحصول عليها لا تتجاوز 56 كيلوبت في الثانية .
بينما النوع الثاني او الخطوط المؤجرة فهي جاهزة طوال 24 ساعة ولا تحتاج لإجراء أي اتصال مع كل استخدام للمودم، كما ان جودة هذه الخطوط اكبر من جودة خطوط الهاتف المخصصة لنقل الصوت، اما سرعتها فهي تتراوح ما بين 64 كيلو بت في الثانية و 45 ميجا بت في الثانية او اكثر .
تقاس سرعة المودم بالبت في الثانية أو بمقياس آخر يسمى باودBaud في الثانية ، يمكن فهم الباود بانه سرعة تذبذب موجة الصوت التي تحمل البت من البيانات عبر خطوط الهاتف، في بداية الثمانينات كان معدل البت في الثانية ومعدل الباود في الثانية متساويين فكل قمة موجة او قاعها كانت قادرة على حمل بت واحد من البيانات، أما الآن ومع تطورات تقنية ضغط البيانات فان كل قمة او قاع موجة تستطيع حمل اكثر من بت واحد فمثلا حاليا اذا كانت سرعة المودم تساوي 28.800 باود في الثانية فانه يستطيع ارسال البيانات بسرعة قد تصل الى 115.200 بت في الثانية .
في نهاية الثمانينات قام الاتحاد الدولي للاتصالاتthe ( ITU International Telecommunications Union) بتطوير معايير لضغط البيانات ليتم دعمها من قبل مصنعي المودمات ، وتعرف هذه المواصفات بسلسلة V وتتكون من رقم يحدد المعيار المطلوب، وتتضمن هذه المعايير مايلي:
1- V.22 bis -2400 bps
2- V.32 – 9600 bps
3- V.32 bis – 14.400 bps
4- V.32 terbo – 19.000 bps
5- V.34 -28.800 bps
6- V.34bis - 33.600 bps
7- V.90 - 57.000 bps-
هناك طريقتان لأرسال البيانات تستخدمها المودمات وفقا لبيئة الاتصال التي تعمل فيها :
1- غير متزامنة asynchronous .
2- متزامنة .synchronous
في الاتصالات غير المتزامنة ترسل البيانات على شكل تيار متتابع ومستمر من الاشارات ويتم تحويل كل رمز او حرف او رقم الى سلسلة من البتات ويتم الفصل بين كل سلسلة و التي تليها ببت يشير الى بداية السلسلة Start Bit وبت يشير الى نهاية السلسلة Stop Bit ، و يجب على كل من المودم المرسل و المستقبل ان يتفقا على تتابع بت البداية و النهاية، وهذه الاتصالات تسمى غير متزامنة لأنها لا تستخدم أي نظام للتوقيت لتنسيق الارسال بين الجهاز المرسل والجهاز المستقبل، فالجهاز الاول ببساطة يرسل البيانات و الجهاز الثاني بنفس البساطة يستقبلها ثم يجري عليها اختبارا ليتأكد من تطابق البيانات المرسلة والمستقبلة ويكون ربع البيانات المرسلة عبارة عن معلومات تحكم ونظرا لاحتمال حدوث اخطاء فان البيانات المرسلة تكون تحتوي على بت خاص يسمى Parity Bit يستخدم لغرض فحص البيانات والتأكد من خلوها من اخطاء وذلك بالتأكد من تساوي عدد البتات المرسلة والمستقبلة.
تصل سرعة ارسال البيانات باستخدام الاتصالات اللامتزامنة الى 33.400بت في الثانية وباستخدام تقنيات الضغط تصل السرعة الى 115.200 بت في الثانية.
يعتمد اداء الاتصالات اللامتزامنة على عاملين :
1- Channel Speed او سرعة القناة وهو العامل الذي يصف مدى سرعة وضع البتات من البيانات على قناة الاتصال.
2- Throughput وهو مقياس لمقدار المعلومات المفيدة التي تعبر قناة الاتصال ومن الممكن زيادة هذا المقدار باستخدام تقنيات الضغط والتي تعمل على ازالة العناصر العاطلة وغير المفيدة او الاجزاء الفارغة من البيانات المرسلة .
وبالتحكم الجيد بالعاملين السابقين من الممكن تحسين الاداء بشكل ملحوظ.
اما الاتصالات المتزامنة فنستخدم نظام توقيت لتنسيق الاتصال بين الجهازين المرسل والمستقبل ، في هذا النوع من الاتصالات فان مجموعة من البتات تسمى اطارات Frames يتم فصلها وارسالها عبر الاسلاك، وحيث ان البتات ترسل وتستقبل في نظام زمني محدد فليس هناك حاجة لاستخدام بت بداية وبت توقففالإرسال يتوقف مع نهاية الاطار ويبدا من جديد مع بداية اطار جديد ، وفي حالة حدوث اخطاء يتم ببساطة اعادة ارسال البيانات وهذا النظام يعتبر اكثر فعالية من النظام السابق.
اما البروتوكولات الاساسية المستخدمة في هذا النوع من الاتصالات فهي :
1- Synchronous Data Link Control (SDLC).
2- High-level Data Link Control (HDLC).
3- Binary Synchronous Communications Protocol (Bisync).
تقوم بروتوكولات الاتصالات المتزامنة بالقيام بمجموعة من المهام لا تستخدم في الاتصالات اللامتزامنة وهي :
1- تقسيم البيانات الى اطارات .
2- اضافة معلومات تحكم .
3- فحص للمعلومات لتوفير تحكم بالإخطاء.
4- تعتبر المودمات المتزامنة أغلى واكثر تكلفة من المودمات اللامتزامنة وذلك لأنها تحتوي على مكونات خاصة لتحقيق التزامن، وتعتبر المودمات غير المتزامنة الأكثر انتشارا.
كما ذكرنا في دروس سابقة فان مكررات الاشارة Repeaters تستخدم لمعالجة مشكلة توهين الاشارة عند انتقالها الى مسافة طويلة فتقوم هذه المكررات باستقبال هذه الاشارات ثم تعيد توليدها وتقويتها ثم ترسلها مرة اخرى مما يسمح لهذه الاشارات بالوصول الى مسافات بعيدة دون ان تضعف او تتلاشى، ويعتبر استخدام مكررات الاشارة وسيلة لتوسيع الشبكات المحلية ولكن مع اشتراط لاستخدام نفس البروتوكولات على كلي الشبكتين الموصولتين بواسطة مكرر الاشارة لهذا فمكرر الاشارات لا يستطيع توفير اتصال بين شبكات اثرنت وشبكات Token Ring ، كما ان مكررات الاشارة لا تستطيع ترجمة او فلترة الاشارات كما ان كلي اقسام الشبكة المتصلة بواسطة مكرر الاشارة يجب ان تستخدم نفس وسيلة الوصول لوسط الارسال Access Method، ولكنها تستطيع الوصل بين انواع مختلفة من وسائط الاتصال مثل الاسلاك المحورية مع اسلاك الالياف البصرية.
تعتبر مكررات الاشارة وسيلة غير مكلفة لتوسيع الشبكات المحلية ولكنها قد تعاني من بعض المشاكل فهي لا تفلتر ولا تمنع تدفق مرور البيانات المعطوبة أو المسببة للمشاكل وبالتالي فان حدثت مشكلة ما في احد اقسام الشبكة فإنها تنتقل الى باقي الاقسام، كما انها ستمرر عاصفة انتشارية Broadcast Storm الى جميع الاقسام و التي تحدث عندما تنتشر على الشبكة الكثير من الرسائل الموجهة الى جميع المستخدمين بحيث يصبح عددها مقاربا للقدرة الاستيعابية للشبكة .
ملخص الدرس :
تنقسم المودمات الى داخلية وخارجية ، ووفقا لنوع الاتصال فإنها تنقسم الى متزامنة وغير متزامنة.
تعتبر مكررات الاشارة وسيلة غير مكلفة لتوسع الشبكات المحلية ولكنها تعاني من بعض المشاكل نظرا لانها لا تقوم بفلترة البيانات التي تمر من خلالها .
يتبع......................................
