شبكات الكمبيوتر- الجزء الثانى

الوحدة الأولى مفاهيم تقنية المعلومات والإتصالات   Concepts of Information and Communication Technology - ICT  شبكات الكمبيوتر- الجزء الثانى شرح عرض النطاق الترددي وإرسال البيانات:

النطاق الترددي (Bandwidth) هومقدار من البيانات يُمكن إرساله خلال فترة زمنية محددة. فعند إرسال البيانات عبر شبكة كمبيوتر، فإنها تنقسم إلى مجموعات صغيرة يطلق عليها الحزم (packet). وتحتوي كل حزمة على رؤوس (Headers). والرأس (Header) عبارة عن معلومات تضاف إلى كل حزمة وتحتوي على مصدر الحزمة ووجهتها. كما يحتوي الرأس على معلومات تصف كيفية تجميع الحزم مرة أخرى في الوجهة. ويحدد حجم النطاق الترددي (Bandwidth) كمية المعلومات التي يمكن نقلها. كما يقاس النطاق الترددي (Bandwidth) بالبت في الثانية وعادة ً ما يرمز إليه بإحدى وحدات القياس التالية: bps - بت في الثانية Kbps - كيلوبت في الثانية Mbps - ميجابت في الثانية ملاحظة: البايت الواحد يساوي 8 بت، ويشار إليه اختصارًا بالحرف B. إذن 1 ميجابايت يساوي 8 ميجابت في الثانية تقريبًا(1 مضروب فى 8) . وتقاس سرعة الإتصال بالإنترنت بتلك الوحدات فكل مشترك له سرعة محددة له حسب نوع اشتراكه  ويوضح الشكل كيفية مقارنة النطاق الترددي في شبكة بالطريق السريع. في مثال الطريق السريع، ترمز السيارات والشاحنات إلى البيانات. ويرمز عدد الممرات الموجودة على الطريق السريع إلى عدد السيارات التي يمكنها السير على الطريق السريع في نفس الوقت. يمكن للطريق السريع المكون من ثمانية ممرات استيعاب أربعة أضعاف عدد السيارات التي يمكن للطريق السريع المكون من ممرين استيعابها. ويمكن أن تتدفق البيانات التي يتم نقلها عبر الإنترنت باستخدام واحد من ثلاثة أوضاع: الإرسال أحادي الاتجاه (simplex) ومزدوج الاتجاه غير المتزامن (half-duplex) أو مزدوج الاتجاه المتزامن (full-duplex). أحادي الاتجاه (simplex) وهو نقل مفرد للبيانات في اتجاه واحد. ومن أمثلته الإشارة المرسلة من محطة بث تلفزيوني إلى التلفاز المنزلي. مزدوج الاتجاه غير المتزامن (half-duplex) عند تدفق البيانات في اتجاه واحد في المرة الواحدة، فإن هذا يعرف بالنقل مزدوج الاتجاه غير المتزامن. باستخدام النقل مزدوج الاتجاه غير المتزامن، تتيح قنوات الاتصال تبديل النقل في اتجاهين، ولكن ليس في كلا الاتجاهين في نفس الوقت. وتعمل الأجهزة اللاسلكية مزدوجة الاتجاه - مثل الأجهزة اللاسلكية المحمولة التي تُستخدم في اتصالات الشرطة أو الطوارئ - بطريقة الإرسال مزدوج الاتجاه غير المتزامن. فعند الضغط فوق الزر على الميكروفون لبدء النقل، يتعذر عليك سماع الشخص الموجود على الطرف الآخر. أما إذا حاول الأشخاص على كلا الطرفين التحدث في نفس الوقت، فلن يتم إرسال أية إشارة إلى أي منهما. مزدوج الاتجاه المتزامن (full-duplex) عند تدفق البيانات في كلا الاتجاهين في نفس الوقت، فهذا يعرف بالنقل مزدوج الاتجاه المتزامن. وعلى الرغم من تدفق البيانات في كلا الاتجاهين، فإن النطاق الترددي يقاس في اتجاه واحد فقط. حيث أن النطاق الترددي لكبل شبكة ـ سرعته 100 ميجابت في الثانية ـ يكون في النقل مزدوج الاتجاه المتزامن 100 ميجابت في الثانية. وتعتبر المحادثات الهاتفية مثالاً على الاتصال مزدوج الاتجاه المتزامن. حيث يمكن لكلا الشخصين التحدث وسماع بعضهما البعض في نفس الوقت. تساعد تقنية الشبكات الإرسال مزدوج الاتجاه المتزامن في زيادة أداء الشبكة وذلك لإمكانية إرسال البيانات واستقبالها في آن واحد. تتيح تقنيات النطاق الترددي للعديد من الإشارات الانتقال على نفس السلك في نفس الوقت. تقنيات النطاق الترددي ـ مثل خط المشترك الرقمي (DSL) والكبل ـ تعمل في وضع النقل مزدوج الاتجاه المتزامن. مع اتصال DSL (خط المشترك الرقمي) - على سبيل المثال - يمكن للمستخدمين تنزيل البيانات على أجهزة الكمبيوتر والتحدث عبر الهاتف في نفس الوقت.

طرق الإتصال بالإنترنت:

هناك العديد من الطرق المستخدمة للاتصال بالإنترنت. حيث تعرض شركات الهواتف وشركات الاتصالات الخاصة السلكية
واتصالات الأقمار الصناعية اتصالات الإنترنت لشركات الأعمال والاستخدام المنزلي.
ففي فترة التسعينيات، كان الإنترنت يستخدم بشكل نموذجي لنقل البيانات. وكانت سرعات الإرسال بطيئة مقارنة ً بالاتصالات عالية السرعة المتوفرة في هذه الآونة. كما كانت غالبية توصيلات الإنترنت عبارة عن أجهزة مودم تمثيلية تستخدم "خدمة الهاتف القديم البسيط  Plain Old Telephone Service - POTS" لإرسال البيانات واستقبالها. وفي السنوات الأخيرة، قامت العديد من شركات الأعمال ومستخدمي المنازل بالتحويل إلى اتصالات الإنترنت عالية السرعة. والتي يتميز فيها النطاق الترددي الإضافي بإتاحة إمكانية إرسال الصوت والفيديو وكذلك البيانات.
لذا ينبغي لك التعرف على كيفية اتصال المستخدمين بالإنترنت ومزايا أنواع الاتصالات المختلفة وعيوبها.
بعد إكمال هذا القسم سيكون بمقدورك تحقيق الأهداف التالية:

• وصف تقنيات الهواتف المستخدمة للإتصال بالإنترنت.
• تعريف النطاق الترددي الواسع.

وصف تقنيات الهواتف:

تتوفر العديد من حلول الشبكة الواسعة ((Wide Area Network (WAN) للاتصال بين المواقع أو للاتصال بالإنترنت. وتوفر خدمات اتصال الشبكة الواسعة (WAN) سرعات ومستويات مختلفة من الخدمة. وقبل الالتزام بأي نوع من اتصالات الإنترنت، يتعين عليك البحث في كافة الخدمات المتوفرة لتحديد الحل الأمثل :- الهاتف التمثيلي (Analog Telephone) (لا تستخدم الأن وذلك لقلة سرعتها ولتكلفتها العالية) هذه التقنية تستخدم خطوط الهاتف الصوتي القياسية. حيث إن هذا النوع من التقنية يستخدم المودم( المودم هو جهاز إلكتروني يقوم بنقل البيانات بين كمبيوتر وآخر باستخدام الإشارات التمثيلية عبر خط الهاتف.) لإرسال مكالمة هاتفية إلى مودم آخر في موقع بعيد لنقل البيانات ، مثل موفر خدمة الإنترنت (Internet Service Provider - ISP) كما فى الصورة . ويوجد عيبان رئيسيان لاستخدام خط الهاتف مع مودم تمثيلي. أولهما أن خط الهاتف لا يمكن استخدامه للمكالمات الصوتية عندما يكون المودم قيد الاستخدام. الثاني أن النطاق الترددي الذي توفره خدمة الهاتف التمثيلي محدود. فيبلغ الحد الأقصى لعرض النطاق الذي يستخدم مودم تمثيليًا 56 كيلوبت، لكنه في حقيقة الأمر أقل بكثير من ذلك في العادة. لذلك لا يعتبر المودم التمثيلي حلا ً جيدًا لسد متطلبات الشبكات المكتظة. شبكة الخدمات المتكاملة الرقمية (ISDN) (لا تستخدم فى مصر) كان التطور الطبيعي التالي لخدمة الشبكات الواسعة WAN هو شبكة ISDN. حيث إن ISDN معيار لإرسال الصوت والفيديو والبيانات عبر أسلاك الهواتف العادية. وتستخدم تقنية ISDN أسلاك الهاتف كخدمة هاتف تمثيلي. إلا إن ISDN تستخدم التقنية الرقمية لحمل البيانات. ونظرًا لأنها تستخدم تقنية رقمية، فإن ISDN توفر صوتـًا عالي الجودة ونقلا ً للبيانات بسرعة أكبر عن خدمة الهواتف التمثيلية التقليدية. خط المشترك الرقمي (Digital Subscriber Line (DSL (هذه التقنية تستخدم فى مصر) أما DSL فهو تقنية "التشغيل الدائم بلا توقف". وهذا يعني أنه لا يلزم طلب الرقم في كل مرة تقوم فيها بالاتصال بالإنترنت. ويستخدم DSL خطوط الهاتف النحاسية الموجودة لتوفير اتصال بيانات رقمية عالي السرعة بين المستخدمين وشركات الهواتف. وعلى خلاف ISDN - التي حلت فيها اتصالات البيانات الرقمية محل الاتصالات الصوتية التمثيلية - فإن DSL يقوم بمشاركة خط الهاتف مع الإشارات التمثيلية.وتستخدم هذه التقنية DSL Modem مودم دى اس ال يتم توصيل به خط التليفون الأرضى بعد ذلك يتم توصيل جهاز الكمبيوتر بهذا المودم عن طريق كابل شبكة للوصول الى الانترنت كما فى الشكل . وتقيد شركة الهاتف النطاق الترددي للصوت التمثيلي على الخطوط. وهذا القيد يمكـِّن خط المشترك الرقمي (DSL) من وضع بيانات رقمية على سلك الهاتف في المقطع غير المستخدم من النطاق الترددي. وهذه المشاركة تتيح إمكانية إجراء مكالمات صوتية أثناء إجراء اتصال DSL بالإنترنت. يوجد اعتباران رئيسيان عند اختيار خط DSL. أن خط DSL به قيود تتعلق بالمسافة. أن خطوط الهاتف التي تستخدم مع خط DSL تم تصميمها لحمل معلومات تمثيلية. لذلك فإن الطول الذي يمكن إرسال الإشارة الرقمية عبره محدود ولا يمكن أن تمر عبر أي شكل من أشكال المُجمِّع (multiplexer) المستخدم مع خطوط الهاتف التمثيلية. والاعتبار الآخر هو أن المعلومات والبيانات الصوتية التي يتم حملها عن طريق خط DSL لا بد أن تكون منفصلة عند موقع العميل. حيث يقوم جهاز يسمى المُقسِّم (splitter) بفصل الاتصال بالهواتف عن الاتصال بأجهزة الشبكة المحلية. خط المشترك الرقمي غير المتماثل (ADSL) (تقنية DSL الأكثر استخدامًا) يعد خط ADSL في الوقت الحالي تقنية DSL الأكثر استخدامًا. حيث يتضمن خط ADSL قدرات نطاق ترددي مختلفة في كل اتجاه. ويتميز خط ADSL بسرعة تنزيل عالية؛ تبلغ بشكل نموذجي 1.5 ميجابت في الثانية. والتنزيل فهو عملية نقل البيانات من الخادم إلى المستخدم. وهذا الأمر مفيد للمستخدمين الذين يقومون بتنزيل كميات كبيرة من البيانات. أما معدل التحميل عالي السرعة لـ ADSL فهو بطيء. لا يقدم ADSL أداءً جيدًا عند استضافة خادم ويب أو خادم FTP، حيث ينطوي كل منهما على أنشطة إنترنت ذات معدل تحميل كثيف.ويتم توصيل ال اى دى اس ال ADSL خط المشترك الرقمي غير المتماثل كما بالشكل

تعريف النطاق الترددي الواسع (Broadband ):

النطاق الترددي الواسع (Broadband) هو تقنية تستخدم لإرسال العديد من الإشارات باستخدام العديد من الترددات عبر كبل واحد. على سبيل المثال، فإن الكبل المستخدم لاستقبال البث التليفزيوني الكبلي إلى منزلك يمكنه أيضًا أن يحمل إرسالات الشبكة بجهاز الكمبيوتر في نفس الوقت. ونظرًا لأن كلا نوعي النقل يستخدمان ترددات مختلفة، فإنهما لا يتداخلان بعضهما مع بعض. النطاق الترددي الواسع عبارة عن طريقة لإرسال الإشارات تستخدم نطاقـًا واسعًا من الترددات التي يمكن تقسيمها أيضًا إلى قنوات. أما في مجال الشبكات، فإن مصطلح "النطاق الترددي الواسع" يستخدم لوصف طرق الاتصال التي تقوم بنقل إشارتين أو أكثر في نفس الوقت. حيث يؤدي نقل إشارتين أو أكثر في نفس الوقت إلى زيادة معدل الإرسال. ومن اتصالات شبكة النطاق الترددي الواسع(Broadband ) الشائعة الكبلات وخط DSL وخط ISDN والأقمار الصناعية. الكبل Cable Modem (لا تستخدم فى مصر) تتوفر هذه الخدمة في الدول التي تنتشر فيها خدمة تلفزيون الكبل نظرا لوجود البنية التحتية اللازمة و هي تستخدم الكبل المحوري (كابل الدش المستخدم فى التلفزيون) في نقل المعلومات و يتم تزويد المستخدم بمقسم (Splitter) و يتم تمديد كبل اضافي لجهاز (الكيبل مودم) الخارجي Cable Modem (جهاز يستخدم لتوصيل الانترنت) و الذي بدوره يتصل بكارت الانترنت الموجود في جهاز الكمبيوتر عن طريق كبل انترنت كما فى الشكل و تنتهي العملية بتزويد الكبل الخاص بالتلفزيون بفلتر لمنع تشويش الصورة وتعتبر هذه الطريقة أرخص طرق الإتصال السريعة ولكن يعيبها أن السرعة غير ثابتة و تعتمد على عدد المشتركين في منطقتك لأنها تعتمد على تقنية نقاط(عقدة) التوزيع لكل حي أو مجموعة سكنية و هي في الغالب تسع لألف مشترك ولذلك اذا ماقامت مجموعة كبيرة من المشتركين بالدخول الى الإنترنت تنخفض السرعة بشكل كبير وكذلك تعاني هذه الطريقة من التباين الحاد بين سرعة التنزيل من الشبكة و سرعة التحميل الى الشبكة و ذلك لأن هذه التقنية قديمة و هي مخصصة أساسا لتنزيل اشارات البث التلفزيوني عند المستخدم و ليس لتحميل الإشارات من طرف المستخدم . DSL الخط الرقمي (تم شرحها سابقا وسوف نذكر هنا مزيد من المعلومات عنها) تتوفر هذه الخدمة في كثير من الدول و هي تكنولوجيا تسمح بإستخدام نفس خط الهاتف المنزلي للإتصال على الشبكة بسرعة أعلى من المودم العادي وذلك نتيجة لإستغلال نفس شبكة الهاتف في ارسال و استقبال المعلومات بتردد أعلى من تردد المحادثات الهاتفية العادية ذات الترددات المنخفضة و بذلك يتم تجنب التداخل و تتوفر هذه الخدمة بعدة أشكال و سرعات مختلفة تتباين من شركة الى اخرى و من أنواعها ADSL , SDSL و مهما تعددت الأنواع أو السرعة المقدمة عن طريق الشركات المزودة لهذه الخدمة الا انها جميعا أسرع من المودم العادي حيث تصل سرعة انزال البيانات و المعلومات من الشبكة 6 ميجابت في الثانية الواحدة و سرعة ارسال المعلومات الى الشبكة 384 كيلو بايت في الثانية الواحدة والسرعات أصبحت أكثر من ذلك الأن لكن السرعة الأكثر انتشارا في التحميل و تنزيل المعلومة هي 1.5 ميجابت في الثانية الواحدة ملاحظة : تعاني هذه الخدمة من مشكلة تقنية و تتمثل في ضعف القدرة على تناقل المعلومات بالسرعة المطلوبة كلما ابتعدت عن مركز مقدم الخدمة و تبدأ بفقدان الإشارة حال ابتعادك عن المركز لأكثر من 7 كيلومترات ولذلك عليك بالتأكد من هذه النقطة قبل الشروع في الإشتراك ولنفس السبب فإن هذه الخدمة لن تكون متوفرة لمن يسكن في الضواحي أو أطراف المدن. ISDN (تم شرحها سابقا وسوف نذكر هنا مزيد من المعلومات عنها) يعد ISDN (شبكة الخدمات الرقمية المتكاملة) مثالا ً آخر على النطاق الترددي الواسع (Broadband). ويستخدم ISDN قنوات متعددة كما يمكنه حمل أنواع مختلفة من الأجهزة، لذلك فإنه يعتبر أحد أنواع النطاقات الترددية الواسعة. ويمكن لـ ISDN حمل الصوت والفيديو والبيانات. القمر الصناعي Satellite (لا تستخدم فى مصر وتكلفتها عالية) يعد القمر الصناعي ذو النطاق الترددي الواسع حلا ً بديلا ً للعملاء الذين لا يمكنهم الحصول على اتصالات كبلية أو اتصالات DSL. ولا يتطلب الاتصال عبر الأقمار الصناعية خط هاتف أو كبلا ً، لكنه يستخدم طبق قمر صناعي (دش) للاتصال ثنائي الاتجاه كما فى الشكل. وتصل سرعات التنزيل بشكل نموذجي إلى 500 كيلوبت في الثانية؛ بينما تصل سرعات التحميل إلى ما يقارب 56 كيلوبت في الثانية. حيث يستغرق الأمر بعض الوقت لتمرير الإشارة القادمة من طبق قمر صناعي إلى موفر خدمة الإنترنت (ISP) من خلال القمر الصناعي الذي يدور حول الأرض. وعادة ً ما يستخدم الأشخاص الذين يعيشون في المناطق الريفية النطاق الترددي للقمر الصناعي لحاجتهم إلى اتصال أسرع من الطلب الهاتفي مع عدم توفر اتصال نطاق ترددي آخر. - وفيما يلى سنتعرف على المقصود بمعدل نقل البيانات على الانترنت ومعنى التنزيل Download من الشبكة والتحميل إليها Upload ,وسوف نقوم ايضا  بتلخيص طرق الإتصال بالإنترنت السابقة :- نتمنى أن يكون هذا الدرس مفيد وواضح لكم وفى انتظار اى اسئلة أو تعليقات والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته