جزوه انتقال داده
دانلود جزوه
پارسه فروزان خلاصه کتاب انتقال داده پیام نور استالینگز فرشاد صفایی مدرسان شریف دانشگاه علمی کاربردی فیروزبخت دکتر کاظمیتبار از دانشگاه نوشیروانی بابل دانشگاه
:
• • • ( ( • () ( ( ( ( 
-•
:
(
) :
چراکه اگر در نقطه ای سیم A به منبع نویز نزدیکتر باشد مقداری جلوتر به علت پیچش سیم ، حال سیم B بـه منبـع نـویز نزدیکتـر شده است .
کابلهای TP به دو دسته کلی تقسیم میگردند که عبارتند از :
۱. Unshielded Twisted-Pair که با نام اختصاری UTP هم شناخته میشـوند. ایـن نـوع کابلهـا دارای شیلد نیستند و انواع مختلفی دارند .
CAT1,CAT2 .I که برای انتقال Voice به کار میرود
CAT3 .II دارای عرض باند تا ۶۱ مگاهرتز است و برای انتقال Voice و همچنین پیکربنـدی شبکه های( LAN ( 10Mbps هم به کار میرود. طـول پـیچش ایـن خـانواده ۵,۷ تـا ۰۱
سانتی متر است.
CAT4 .III در شبکه های ( Token Ring ( 16Mbps به کار میرود و دارای عـرض بانـد
۰۲ مگاهرتز است.
CAT5 .IV معمولا از این کابل برای پیکربندی یک شبکه LAN در اداره ها و مراکـز دولتـی استفاده میشود و دارای عرض باند ۰۰۱ مگاهرتز است . در شبکه های Fast Ethernet تـا سرعت 100Mbps استفاده میشود و طول پیچش آن ۶,۰ تا ۵۸,۰ سانتی متر است.
CAT5e .V در واقــــع همــــان کابــــل CAT5 اســــت کــــه توســــعه یافتــــه اســــت ( Enhanced CAT5 ) و دارای عرض باند ۰۰۲ مگاهرتز است
CAT6 .VI و CAT7
از CAT6 به بالا استاندارد خاصی وجود ندارد و عموما برای شبکه های High Speed استفاده میشود.
۲. Shielded Twisted Pair که با نام اختصاری STP هم شناخته میشوند. این نوع کابلهـا دارای یک شیلد ( پوسته ) در دور جزوه انتقال داده خود میباشند ، این پوسته در کاهش اثر نویز بسیار موثر است بنابر این از این کابل بیشتر در محیطهای پر نویز استفاده میشود.
مزایا و معایب کابلهای TP
o اگر از کابل TP برای انتقال سیگنال آنـالوگ اسـتفاده شـود هـر ۵ تـا ۶ کیلـومتر احتیـاج بـه یـک تقویت کننده ( ( Amplifier دارد.
o در انتقال دیتای دیجیتال هر ۲ یا ۳ کیلومتر احتیاج به یک Repeater دارد o تعداد تکرار کننده ها نیز محدود است..
o فاصله بین فرستنده و گیرنده محدود است . o عرش باند محدودی دارد ( ۱ مگاهرتز )
o نرخ انتقال دیتا نیز محدود است ( ۰۰۱ مگا هرتز ) o میدان های مغناطیسی بر روی آن اثر میگذارند. o ارزان و نصب ساده
کاربردهای کابلهای TP
o معمول ترین رسانه انتقال دیتا است.
o در شبکه تلفن شهری از این نوع کابل استفاده میشود.
o در مراکز سانترال داخلی (PBX) نیز از این سیم استفاده میشود.
o در شبکه های محلی 10Mbps – 100Mbps هم دانلود جزوه انتقال داده از این سیم استفاده میشود. o در شبکه های Giga Ethernet هم میتوان از این رسانه استفاده کرد.
Near End Crosstalk
اگر به یاد داشته باشید قبلا در مورد نویز Cross Talk صحبت کردیم استانداردی که برای رفع این نـویز بـه کار میرود به نحوه چیدمان ذوج سیم ها کنار هم مربوط میشود . در شبکه هـای 10Mbps ایـن نـویز چنـدان اهمیتی ندارد.
• Coaxial Cable
این کابل دارای عرض باند 100KHz – 500MHx میباشد. امکان هر دو نوع انتقال آنالوگ و دیجیتـال را فراهم میکند .
در انتقال آنالوگ از کابل کواکس ۵۷ اهمی استفاده میشود و در هر چند کیلومتر نیاز به تقویت کننـده دارد و در انتقال دیجیتال در هر یک کیلومتر نیاز به Repeater دارد.
کاربردهای کابل Coax
o در تلوزیون های کابلی از این کابل استفاده میشود.
o در ارتباط راه دور مراکز تلفن نیز به کار میرود و میتواند تا ۰۰۰۰۱ کانال Voice را همزمـان انتقـال دهد.
o در شبکه های LAN و توپولوﮊی های باس بـا سـرعت 10Mbps نیـز بـه کـار میـرود. علـت ایـن محدودیت سرعت ساختار این نوع شبکه LAN است.
• Optical Fiber
فیبر نوری نوع جدیدی از رسانه های هادی است که محیط بسیار عالی را برای انتقال دیتا فراهم میکند. جزوه انتقال داده عملکرد این نوع رسانه پدیده شکست نور میباشد. هنگـامی کـه نـور از یـک محـیط وارد محـیط دیگـر میشود دچار پدیده شکست میشود ، حال اگر زاویه شکست از حد خاصـی بیشـتر باشـد نـور از محـیط خـارج نمیشود و دوباره به محیط اولیه خود باز میگردد کـه بـه آن Reflection گفتـه میشـود بنـا بـراین اگـر یـک سیگنال نوری را بتوانیم در یک محیط باشرایط فوق ارسال کنیم انتقال دیتا صورت گرفته است.
ساختار یک فیبر نوری را در شکل زیر مشاهده میکنید :
مزایای فیبر نوری
o نرخ انتقال دیتا میتواند تا حد چند صد گیگابایت بر ثانیه برسد. o حجم و اندازه فیبر نوری کوچک است.
o تضعیف اطلاعات در این رسانه بسیار کم است.
o نسبت به امواج الکترومغناطیس ایزوله است زیرا فتون ذره ای بـدون بـار اسـت بنـابر ایـن نـه میـدانی بوجود می آورد و نه سیگنالهای دیگر روی آن اثر میگذارند.
o فاصله بین Repeater ها میتواند تا ده ها کیلومتر باشد.
مشکلات فیبر نوری
آنکه بتوانیم از فیبر نوری به عنوان رسانه انتقال دیتا استفاده کنیم باید برای ارسال اطلاعات از یک مبـدل سیگنال دیجیتالی به سیگنالهای نوری مانند لیزر اسـتفاده کنـیم و در گیرنـده هـم بـه یـک تشـخیص دهنـده ) Detector ) نیاز داریم.
فیبرهای نوری با توجه به قطر هسته و Cladding به موارد زیر تقسیم میشوند :
در این مدل قطر Core بسیار کمتر از قطر Cladding است بنابر این فقط یـک پرتـوی نـوری میتوانـد از آن عبور کند این ویژگی در فیبر نوری بسیار مهم است چرا که در ) Multiple Mode کـه جلـوتر گفتـه شـده است ) به علت پراکنده شدن پرتونر سیگنالهای نوری دچار اعوجاج میشوند .
به علت ویژگی بیان شده این نوع فیبر بسیار گران قیمت تـر از نـوع Multiple Mode میباشـد و تجهیـزات استفاده از آن نیز پیچیده تر هستند
Multiple Mode
بر خلاف Single Mode در این نوع فیبر نوری قطر Core نزدیـک بـه قطـر Cladding اسـت بنـابر ایـن هنگامی که یک پرتو نور به داخل آن تابیده میشود ( خصوصا اگر پرتو تابیده شده پرتو لیزر نباشـد ) در طـول مسیر پخش میشود و به علت تفاوت در زمان رسیدن هر یک از این پرتو های پراکنده شده ، در گیرنده بجـای یک پرتو ، چندین پرتو با فاصله زمـانی هـای نزدیـک بـه هـم دریافـت میشـود و درنتیجـه اطلاعـات تخریـب میگردد.
این اتفاق بیشتر در مورد کابلهای دانلود جزوه انتقال داده Single Index رخ میدهـد و آن بـه دلیـل یکنواخـت بـودن جـنس هسته است
در Graded Index جنس هسته تغییراتی اعمال میکنند کـه هرچـه بـه سـمت Cladding نزدیـک میشـود
ظریب شکست اش به ظریب جزوه انتقال داده Cladding نزدیک شود بنابراین پرتو نور تابیده شـده بـه داخـل هسـته کم کم شکسته میشود و بنابر این با تاخیر کمتری به گیرنده میرسد .
در این نوع انتقال دیتا محیط غیر هادی است و انتقال ( شامل ارسال و دریافت ) از طریق آنتن انجام میشود . آنتن میتوانـد به دو صورت باشد :
Directional که در این صـورت دو آنـتن فرسـتنده و گیرنـده بایـد دقیقـا در جهـت یکـدیگر بـوده و یکدیگر را ببینند . این تنظیم دقیق باعث افزایش دقت ارسال میگردد و کیفیـت و عـرض بانـد را افـزایش میدهد.
Omni-Directional در این حالت دیازی به تنظیم آنتن گیرنده نیست چراکه لینگونه آنتنهـا سـیگنال را در تمام جهات ارسال میکنند بنابراین چندین گیرنده میتوانیم داشته باشیم.
طیف الکترو مغناطیس به صورت زیر تقسیم بندی میشود که از این بین در انتقال بیسـیم محـدوده ELF تـا EHF مـورد استفاده قرار میگیرد .
Surface سیگنال بر روی کره پخش میشود . دکل ها باید همدیگر را ببینند (در زاویه دید هم باشند. ) چون مستقیم تابیده میشود و زمین گرد است ، برد محدود میشود . ارتفاع آنتن در اینجا مشکل ساز است. برای بخشی از امواج رادیویی که در سطح تابانیده میشوند ، امواج با فرکانس کم استفاده میشود.
Tropospheric سیگنال به جو تابیده شده و به زمین باز میگردد و گیرنده سیگنال را دریافت میکند . در این روش برد بسیار بیشتر میشود.
Ionospheric مانند تروپوسفریک است با این تفاوت که دیگر دو آنتن فرسـتنده و گیرنـده همـدیگر را نمیبینند.
Line of Sight دقیقا دو آنتن هم هستند و سیگنالها را بین هم منتقل .
Space سیگنال به هوا پرتاب دانلود جزوه انتقال داده و گیرنده در فضا سیگنال را میگیرد . کاربرد این روش در ماهواره است.
AM را داریم. جذب این سیگنال در روز بسیار بیشتر از شب است . برای افـزایش قـدرت آن از روش انتشـار
Line of Sight استفاده میشود.
d) HF ( High Frequency )
پهنای باند 3M – 30M هرتز.
انتشار این امواج از طریق Ionospheric است و برد نسبتا خوبی دارد. کـاربرد آن بیشـتر در رادیـو آمـاتوری است .در ارتباط بین کشتی ها نیز به کار میرود.
رادیو آماتوری : در گذشته که اینترنـت وجـود نداشـت یـک گـروه از افـراد متخصـص علـم مخـابرات بـرای خودشان سیستمی را به نام رادیو آماتوری پیاده سازی کرده بودند که از طریق آن بتواننـد بـه تبـادل اطلاعـات بین یکدیگر بپردازند و البته امروزه هم فعال هستند. ( ( CB Radio
در این باند بحث International Broad Casting مطرح میشود.
از این محدوده فرکانسی برای ارتباط بین ماهواره ها استفاده میشود همچنین رادارها در این رنج فرکانسی کـار میکنند. به علت فرکانس بسیار بالا قطعا آنتن گیرنده باید تنظیم و Align دقیقی شده باشد. انتشـار ایـن امـواج بیشتر به روش Space است
در ماهواره فرکانس ارسال و دریافت با هم متفاوت است و تجهیزاتی کـه بـرای ارسـال دیتـا نیـاز اسـت بسـیار گران تر از تجهیزات لازم برای دریافت دیتا میباشد.
h) EHF ( Extremely High Frequency )
پهنای باند 30G – 300G هرتز.
از این محدوده فرکانسی برای ارسال امواج مایکروویو استفاده میشود.
در ماهواره ها مداری به نام Geosynchronous وجود دارد که باعث میشود همواره محل ماهواره نسبت به زمی ثابت باقی بماند. در یک مدار Geosynchronous به کمک سه ماهواره میتوان کل کـره زمـین را پوشـش داد امـا در ایـن
حالت ماهواره ها از سطح زمین دور هستند و برای انتقال دیتا مجبور به اسـتفاده از امـواج SHF هسـتند ولـی اگـر تعـداد ماهواره ها را افزایش دهیم ( جهت حفظ پوشش زمـین ) و آنهـا را بـه زمـین نزدیـک کنـیم در آن صـورت مـاهواره هـا میتوانند برای انتقال دیتا از محدوده فرکانسی UHF یا VHF استفاده کنند که بنابراین سیگنالهای آنها توسط یک آنـتن گیرنده تلوزیون قابل دریافت میگردند.
از مزایای ماهواه میتوان به این نکته دانلود جزوه انتقال داده کرد که به فاصله ربطی ندارد ولی مشکل آن تاخیر در رسیدن دیتا به ماهواره میباشد. تقریبا زمان رسیدن دیتا به ماهواره و دریافت آن 270*2 میلی ثانیه طول میکشد چون محیط اشتراکی است بحث امنیت در ماهواره ها بسیار جدی مطرح میشود.
در انتقال آنالوگ امکان ارسال کانالهای زیادی وجود ندارد ولی در دیجیتال این مشکل برطرف شده است.
چند فرمول
نسبت کاهش توان سیگنال بر فاصله معادل است :
از ویژگی های امواج این است که در تمامی جهات پخش .
برای کاهش پراکندگی و افزایش توان از آنتن استفاده میکنیم .
از آنتن برای تمرکز استفاده میکنیم.
که در این روابط λ طول موج و F فرکانس کار گیرنده و فرستنده برحسب MHz و d فاصله بین فرستنده و گیرنده برحب Km میباشد.PR توان ( قدرت ) دریافتی و PT توان ( قدرت ) ارسالی است.
نکته : بهره جهتی آنتن = بهره با آنتن تقسیم بر بهره بدون آنتن
مثال ) در یک سیستم ماهواره ای ، اگر ماهواره در فاصله ۰۰۰۶۳ کیلومتری زمین بوده و فرکانس عمل آن ۴ گیگاهرتز باشد در صورتی که بهره آنتن فرستنده 15db و بهره گیرنده 45db باشد ، مطلوب است الف ) FSL
ب) قدرت دریافتی را محاسبه کنید اگر قدرت دانلود جزوه پایگاه داده پیشرفته ۰۰۲ وات باشد .
مثال ) فرض کنید دو آنتن ارتفاع ۰۰۱ متر داشته باشند میتوان گفت که حداکثر ۲۸ کیلومتر میتوانند فاصله داشته باشند.
نکته : تضعیف در مایکروویو به صورت خطی است و نه به صورت لگاریتمی.
نکته : AM دارای برد زیاد ولی کیفیت پایین است ولی FM دارای برد کم وکیفیت بالا است.ضمن چون امواج AM
به کمک لایه یونیسفر جو گسترش پیدا میکند ، امواج AM در شب گیرندگی بهتری دارند ( لایه یونیسفر در روز امواج AM را جذب خود میکند.
فرآیند ترکیب یک سیگنال ورودی با یک موج حامل به فرکانس .fc را مدولاسیون میگویند ، دلاعل استفاده از مدولاسطون عبارتند از :
.I برای سهولت انتشار اطلاعات
.II کاهش نویز و تداخل
.III تخصیص فرکانس
.IV جبران محدودیتهای مخابراتی
انواع کدگذاری عبارتند از :
• تبدیل دیجیتال به دیجیتال
• تبدیل آنالوگ به دیجیتال
• تبدیل دیجیتال به آنالوگ
• تبدیل آنالوگ به آنالوگ
( مانند پورت LPT در کامپیوتر ) ( مانند مودم ) ( مانند مودم ) ( مانند تلفن )
عواملی که بر انتقال صحیح اطلاعات تاثیر دارند عبارتند از :
.I نسبت سیگنال به نویز : هرچه بیشتر باشد باعث کاهش خطا در گیرنده میشود.
.II هرچه نرخ انتقال اطلاعات بیشتر باشد کارایی بیشتر میشود.
.III پهنای باند : افزایش پهنای باند باعث افزایش کارایی میشود.
رمزگذاری صحیح نیز برروی انتقال درست اطلاعات تاثیر میگذارد .
مدولاسیون دیجیتال به دیجیتال
در این نوع کد گذاری اطلاعات دانلود جزوه انتقال داده ( بـاینری ) بـه سـیگنالهای دیجیتـال تبـدیل میشـوند ، بـه علـت سـاده بـودن و بطورکلی عدم پیچیدگی استفاده زیادی دارد و نمونه این روش را میتوان در مدارهای الکترونیکی ساده یـا PC مشـاهده کرد.
در این روش پارامترهای زیر اهمیت دارند :
• نرخ انتقال بر حسب بیت بر ثانیه است R = bps
• طول هر بیت یعنی مدت زمانی که یک بیت باید روی خط باشـد تـا گیرنـده بتوانـد آنـرا تشـخیص دهـد. ایـن پارامتر عکس R میباشد. t 1R
• نرخ مدولاسیون یا ) Signal Rate نرخ سیگنال ) از رابطه زیر محاسبه میگردد : ( M تعداد سمبولها اسـت )
همانطور که مشاهده میشود میتوان با افزایش تعداد سمبولها ، نرخ انتقال اطلاعات را افزایش داد.
سه روش کدگذاری وجود دارد :
Uni-Polar .I
در این روش به ازائ هر ۰ سطح منطقی صفر و به ازائ هر ۱ سطح منطقی یک ( به عنوان مثال ۵ ولت ) در نظر گرفته میشود.
مشکل این روش آن است که امکان تشخیص اینکه در حال حاظر سیگنال مربوط به ۰ رسیده و یا اینکه خط ارتباطی قطع است وجود ندارد.
این روش خود به چندین روش دیگر تقسیم میگردد :
دو روش NRZ-L , NRZ-I در زیر نشان داده شده اند :
در روش NRZ-L به ازاﺀ بیت ۰ سیگنال در سطح یک منطقی قرار میگیرد و به ازاﺀ بیت یک سیگنال به سطح منطقی صفر تغییر وضعیت میدهد.
در روش NRZ-I به ازاﺀ بیت صفر هیچگونه دانلود جزوه انتقال داده در سطح منطقی سیگنال رخ نمیدهد ولی به ازاﺀ هر یک ، یکبار تغییر سطح سیگنال را داریم . همانطور که در مثال مشاهده میکنید صفر هیچ تغییری ایجاد نکرده است ولی ۱ های متوالی دائما باعث تغییر در وضعیت سیگنال شده اند.
مشکل دوروش فوق در Sync بودن فرستنده و گیرنده است ، اگر لحظه به هر دلیلی همزمانی بین فرستنده و گیرنده بهم بخورد هیچ روشی برای Sync شدن مجدد وجود ندارد و درنتیجه احتمال گم شدن دیتا وجود دارد.
در روش RZ به ازاﺀ هر بیت که ارسال میشود سیگنال به گونه ای تغییر وضعیت میدهد که باعث Sync شدن بین فرستنده و گیرنده نیز میشود.همانطور که در شکل زیر مشاهده میشود به ازاﺀ هر ۰ یک تغییر سطح سیگنال از
-1 منطقی به سطح صفر منطقی و به ازاﺀ هر ۱ یک تغییر سطح سیگنال از یک منطقی به سطح صفر داریم.
شکل در صفحه بعد آمده است.
همانطور که مشاهده میکنید از این تغییر سطح ها برای Sync کردن فرستنده و گیرنده هم میتوان استفاده کرد.
در روش Manchester مانند روش RZ عمل میکنیم با این تفاوت که دیگر سطح -1 منطقی نداریم و تغییر وضعیت سیگنال از صفر منطقی ( که برابر با سطح -1 منطقی در روش RZ است ) به یک منطقی یا بلعکس صورت میگیرد .البته این روش معکوس روش RZ است :
مزایا و معایب روش منچستر
– در روش Manchester به دلیل اینکه در هر دوبیت ۰ و ۱ تغییر سطح داریم ، بنابراین هیچ وقت مشکل عدم همزمانی را نداریم . درواقع در این روش همراه دیتا نوعی Clock هم ارسال میگردد به همین دلیل آنرا Self Clock نیز میگویند.
– مزیت دیگر این روش آن است که اگر خطایی رخ دهد ، معلوم میشود ، زیرا همواره تغییر سطح داریم و یک سیگنال در یک سطح ثابت نمیتواند معنی داشته باشد.
– عیب این روش این است که نرخ انتقال اطلاعات نصف میگردد . به عبارت دیگر اگر بخواهیم نرخ انتقال اطلاعات ثابت و مانند قبل باقی بماند باید پهنای باند را دو برابر کنیم. معمولا در شبکه های LAN تا نرخ 10 Mbps از این روش استفاده میگردد.
روش Differential Manchester ترکیبی از دو روش NRZ-I و Manchester است برای فهم بهتر فرض کنید که در ابتدا یک بیت یک میخواهد منتقل شود ، یک سیگنال صفر به یک ارسال میگردد ، بیت بعدی یک بیت ۱ دانلود جزوه انتقال داده بنابراین یک سیگنال یک به صفر ( معکوس قبلی ) ارسال میگردد ، بیت بعدی ۰ است بدون تغییر ، دوباره سیگنال یک به صفر ارسال میگردد و این کار ادامه میابد تا به یک بیت ۱ برسیم دوباره سیگنال تغییر وضعیت میدهد و یک سیگنال صفر به یک ارسال میگردد و به همین ترتیب کلیه اطلاعات ارسال میگردند.
Bi-Polar .III
این روش کد گذاری به انواع زیر تقسیم میگردد :
AMI B8ZS HDB3
در این روش مثبت یا منفی بودن سیگنالهای رسیده دارای مفهوم خاص خودشان هستند و صرفا تغییر وضعیت بیانگر نوع دیتای حمل شده نیست.
در روش AMI به ازاﺀ
:
:
• • ( ( :
* = :
()
) ) ( )
فهرست مطالب