رسانه غیر هدایت شده، کاربرد، ویژگی‌ها، مزایا و معایب – آموزش شبکه درس 15

یک رسانه غیر هدایت شده (UnGuided Transmission) برای ایجاد ارتباط میان دو دیوایس رایانه ای از امواج الکترومغناطیسی استفاده می‌کند. در اینجا از هیچ رسانه انتقال فیزیکی (یا کابل) استفاده نمی‌شود. به همین خاطر در برخی از مواقع به آن «رسانه بیسیم، Wireless transmission» نیز گفته می‌شود.

رسانه‌های غیر هدایت شده می‌توانند از میان هدف استفاده کنند و از انرژی الکترومغناطیسی برای ایجاد ارتباط بهره بگیرند.

رسانه‌های غیرهدایت شده به سه دسته‌بندی عمده تقسیم می‌شوند:

رسانه غیر هدایت شده : امواج رادیویی

امواج رادیویی، امواج الکترومغناطیسی هستند که می‌توانند هم از فضای آسمان و هم از فضای خالی عبور کنند. امواج رادیویی در همه جهات حرکت می‌کنند و به همین خاطر در زمان انتشار می‌توان آن را از هر سو دریافت کرد.

فرکانسی که با کمک امواج رادیوی می‌تواند ارسال کرد از 3KHz تا 1MHz را پوشش می‌دهد. در زمانی که امواج رادیویی ارسال می‌شود، همه آنتن‌هائی که در یک منطقه قرار داشته باشند می‌توانند آن را دریافت کنند.

در تصویر زیر نمونه ای از امواج FM نشان داده شده است.

نمونه ای از رسانه غیر هدایت شده برای امواج رادیویی FM

کاربرد امواج رادیویی:

امواج رادیویی برای انتشار چندبخشی (Multicasting) در شبکه که یک طرف ارسال کننده و یک طرف دریافت کننده دارند، بسیار مناسب هستند.

ایستگاه‌های رادیو FM، ایستگاه‌های تلویزیونی، تلفن‌های بیسیم از نمونه مواردی هستند که از امواج رادیویی بهره می‌برند.

مزایای استفاده از انتقال رادیویی

انتقال رادیویی اساساً برای ناحیه‌های بزرگ از شبکه، شبکه‌های تلفن سلولی (شبکه‌های تلفن همراه) به کار می‌روند.

امواج رادیویی در اینجا می‌توانند یک ناحیه بزرگ را پوشش دهند، آن‌ها می‌توانند به راحتی از دیوارها نیز عبور کنند. امواج رادیوی امکان انتقال داده با نرخ بسیار بالا را دارا هستند.

رسانه غیر هدایت شده : امواج ماکروویو (Microwave)

امواج ماکروویو به دو دسته‌بندی کلی تقسیم می‌شوند:

• امواج ماکروویو زمینی (Terrestrial Microwave)؛
• امواج ماکروویو ماهواره ای (Satellite Microwave)؛

انواع امواج ماکروویو زمینی و ماهواره ای

امواج ماکروویو زمینی (Terrestrial Microwave)

امواج ماکروویو زمینی فناوری است که متمرکز بر یک شعاع مشخص از سیگنال‌های رادویی است که از یک آنتن زمینی به سمت آنتن دیگر ارسال می‌شود. امواج ماکروویو جزء امواج الکترومغناطیسی دسته‌بندی می‌شوند و دارای رنجی بین 1GHz تا 1000GHz را پوشش می‌دهند.

امواج ماکروویو می‌توانند به صورت یک جهته حرکت کنند و از سمت آنتن فرستنده به سمت آنتن گیرنده بروند. به همین خاطر آنتن‌هائی که در اینجا به کار گرفته می‌شوند، بسیار کوچک و محدود هستند.

در زمان استفاده از امواج مایکروویو آنتن در یک نقطه بالای شهر نصب می‌شود، و امواج را به سمت دیگر ارسال می‌کند. این آنتن‌ها می‌توانند امواج را به صورت مستقیم و در راستای دید خود ارسال کنند. در صورتی که مانعی در این میان باشد، امکان عبور امواج از آن وجود ندارد.

ویژگی امواج ماکروویو

• طیف فرکانسی: فرکانس امواج ماکروویو زمینی می‌تواننداز 4 تا 23 گیگاهرتر باشند؛
• پهنای باند: پهنای باندی که در اینجا پشتیبانی می‌شود از یک تا 10 مگابیت بر ثانیه است؛
• فاصله کوتاه: این سری از آنتن‌ها گران هستند و می‌توانند تنها در راستای دید خودشان امواج را انتقال دهند.
• فاصل بلند: استفاده از این نمونه از آنتن‌ها بسیار گران تمام می‌شود و بعد از نصب در نقطه نسبتاً بلند می‌توانند امواج را به نقاط دورتر نیز انتقال دهند.
• میرایی (Attenuation): میرایی به معنا از دست رفتن قدرت سیگنال بعد از ارسال آن است. این موضوع می‌تواند بر روی کیفیت پیام دریافتی تاثیر داشته باشد. امواج ماکروویو زمینی اغلب در فاصله‌های بلند دچار میرایی می‌شوند.

مزایای استفاده از ماکروویو

• ماکروویو می‌تواند به نسبت کابل کشی هزینه کمتری داشته باشد؛
• در زمان استفاده از ماکروویو زمینی نیازی به اجاره زمین و یا تصاحب و تخریب مسیر کابل کشی نیست.
• انتقال به وسیله ماکروویو می‌تواند یک راه ارتباطی آسان برای هر منطقه ای باشد که نصب و حفظ کابل‌های ارتباطی بسیار مشکل است.
• ارتباطات در سطح اقیانوس‌ها و یا در مناطق دشت می‌تواند با استفاده از مایکرویوو زمینی انجام شود.

معایب استفاده از انتقال مایکروویو

• امکان شنود (Eavesdropping): مشکل شنود می‌تواند ارتباطات را نا امن کند. هر خرابکاری می‌تواند به راحتی سیگنالها را در هوا بزند و با استفاده از یک آنتن به اطلاعات آن دسترسی پیدا کند.
• سیگنال‌های خارج فاز (Out of phase signal): یک سیگنال می‌تواند با استفاده از انتقال مایکروویو به خارج از فاز خودش حرکت کند.
• تاثیر پذیری از شرایط آب و هوائی: امواج مایکروویو نسبت به تغییرات جوی آسیب پذیر هستند. این موضوع به معنای آن است که تغییرات محیطی مانند بارش باران و یا وزش باد می‌تواند سبب تخریب سیگنال‌های ارسال شود.
• پهنای باند محدود: اختصاص پهنای باند در اینجا به صورت محدود است و نمی‌توان به راحتی باندی را به یک کانال انتقال داده اختصاص داد.

رسانه غیر هدایت شده : امواج مایکروویو ماهواره ای (Satellite Microwave Communication)

ماهواره یا Satellite در واقع یک شی فیزیکی است که در اطراف زمینی و در ارتفاع بسیار بالا گردش می‌کند.

ارتباطات ماهواره ای این روزها خواهان بسیاری دارد. زیرا انعطاف پذیری بسیار خوبی داشته و سریعتر از کابل کشی‌های زمینی می‌تواند مناطق مختلف را تحت پوشش خود در آورد.

ما می‌توانیم با استفاده از ارتباطات ماهواره ای در هر نقطه از زمین که بخواهیم با ماهواره‌ها ارتباط داشته باشیم.

ماهواره‌ها چطور کار می‌کنند؟

ماهواره‌ها سیگنال‌هائی را از ایستگاه زمینی دریافت می‌کنند، و سپس آن‌ها را تقویت کرده و باز ارسال می‌کنند. امواج تقویت شده می‌توانند با این طریق از یک ایستگاه زمینی به ماهواره و سپس به ایستگاه زمینی مقصد ارسال شوند.

مزایای استفاده از ارتباطات ماکرویوو ماهواره ای

• مناطق تحت پوشش ماهواره‌ها بسیار گسترده است و مناطق گسترده تر از ایستگاه زمینی را پوشش می‌دهند.
• هزینه انتقال ماهواره ای بسته به فاصله ماهواره از ایستگاه زمینی و نیز ناحیه تحت پوشش آن متفاوت است.
• ارتباطات ماهواره ای می‌تواند برای شبکه‌های موبایل و سایر کاربردهای ارتباطی بیسیم به کار گرفته شود.
• نصب و به کارگیری از امواج ارسالی آسان است.
• از ماهواره‌ها برای طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می‌شود که برای مثال می‌توان به پیش بینی وضع هوا، انتشار سیگنال‌های رادیو و تلویزیونی، ارتباطات تلفنی و سایر موارد اشاره کرد.

معایب استفاده از ارتباطات مایکروویو ماهواره ای

• طراحی و توسعه ماهواره‌ها نیازمند صرف زمان و هزینه‌های زیادی است؛
• ماهواره‌ها نیازمند نظارت و کنترل شدن دائمی هستند تا بتوانند به درستی در مدار خودشان باقی بمانند؛
• ماهواره‌ها می‌توانند در حدود 12 الی 15 سال در مدار خودشان باقی بمانند. به همین خاطر همیشه باید برای شلیک ماهواره‌های بعدی برنامه ریزی داشت. زیرا بعد از این مدت ماهواره کاملا غیر قابل استفاده خواهد شد.

رسانه غیر هدایت شده : امواج مادون قرمز (Infrared)

انتقال با استفاده از امواج مادون قرمز یکی دیگر از تکنولوژی‌های وایرلس به حساب می‌آید که برای ارتباطات کوتاه برد از آن استفاده می‌شود.

طیف فرکانسی که در اینجا باید استفاده شود از 300GHz تا 400THz است.

از این شیوه می‌توان برای ارتباطات کوتاه برد و انتقال اطلاعات بین دو دستگاه (برای مثل تلفن، کنترل تلویزیون و انتقال داده میان دو سلول رایانه ای) استفاده کرد. هر دو این دستگاه‌ها باید در نزدیکی هم باشند و در خط انتشار امواج نیز نباید هیچ مانع فیزیکی وجود داشته باشد.

ویژگی امواج مادون قرمز

• این امواج می‌توانند برای ارتباطات با پهنای باند بالا به خدمت گرفه شوند، این امر به خاطر توانائی آنها در انتقال طیف گسترده فرکانسی است؛
• امواج مادون قرمز نمی‌توانند از دیوار و یا حفاظ‌های فیزیکی عبور کنند. به همین خاطر ارتباطات مادون قرمز اغلب محدود به فضای اتاق و یا فاصله‌های بسیار نزدیک است.
• ارتباطات مادون قرمز به خاطر عدم انتشار و پراکندگی موجی در محیط بسیار امن هستند و تقریبا هیچ شنود و یا اختلالی بر روی آن‌ها کارگر نیست.
• در صورتی که از امواج مادون قرمز در فضای باز استفاده کنیم، ممکن است که اشعه‌های خورشیدی و یا سایر انتشار دهنده‌های مادون قرمز بر روی سیگنال‌های ارسال تاثیر گذار باشند و سبب اختلال در تماس ما شوند.
•  رسانه غیر هدایت شده، انواع، کاربرد، ویژگی‌ها، مزایا و معایب – آموزش شبکه درس 15

  یک رسانه غیر هدایت شده (UnGuided Transmission) برای ایجاد ارتباط میان دو دیوایس رایانه ای از امواج الکترومغناطیسی استفاده می‌کند. در اینجا از هیچ رسانه فیزیکی (یا کابل) استفاده نمی‌شود. به همین خاطر در برخی از مواقع به آن «رسانه بیسیم، Wireless transmission» نیز گفته می‌شود.

  رسانه‌های غیر هدایت شده می‌توانند از میان هدف استفاده کنند و از انرژی الکترومغناطیسی برای ایجاد ارتباط بهره بگیرند.

  رسانه‌های غیرهدایت شده به سه دسته‌بندی عمده تقسیم می‌شوند:

  رسانه غیر هدایت شده : امواج رادیویی

  امواج رادیویی، امواج الکترومغناطیسی هستند که می‌توانند هم از فضای آسمان و هم از فضای خالی عبور کنند. امواج رادیویی در همه جهات حرکت می‌کنند و به همین خاطر در زمان انتشار می‌توان آن را از هز سو دریافت کرد.

  فرکانسی که با کمک امواج رادیوی می‌تواند ارسال کرد از 3KHz تا 1MHz را پوشش می‌دهد. در زمانی که امواج رادیویی ارسال می‌شود، همه آنتن‌هائی که در یک منطقه قرار داشته باشند می‌توانند آن را دریافت کنند.

  در تصویر زیر نمونه ای از امواج FM نشان داده شده است.

  کاربرد امواج رادیویی:

  امواج رادیویی برای انتشار چندبخشی (Multicasting) در شبکه که یک طرف ارسال کننده و یک طرف دریافت کننده دارند، بسیار مناسب هستند.

  ایستگاه‌های رادیو FM، ایستگاه‌های تلویزیونی، تلفن‌های بیسیم از نمونه مواردی هستند که از امواج رادیویی بهره می‌برند.

  مزایای استفاده از انتقال رادیویی

  انتقال رادیویی اساساً برای ناحیه‌های بزرگ از شبکه، شبکه‌های تلفن سلولی (شبکه‌های تلفن همراه) به کار می‌روند.

  امواج رادیویی در اینجا می‌توانند یک ناحیه بزرگ را پوشش دهند، آن‌ها می‌توانند به راحتی از دیوارها نیز عبور کنند. امواج رادیوی امکان انتقال داده با نرخ بسیار بالا را دارا هستند.

  رسانه غیر هدایت شده : امواج ماکروویو (Microwave)

  امواج ماکروویو به دو دسته‌بندی کلی تقسیم می‌شوند:

  • امواج ماکروویو زمینی (Terrestrial Microwave)؛
  • امواج ماکروویو ماهواره ای (Satellite Microwave)؛

  امواج ماکروویو زمینی (Terrestrial Microwave)

  امواج ماکروویو زمینی فناوری است که متمرکز بر یک شعاع مشخص از سیگنال‌های رادویی است که از یک آنتن زمینی به سمت آنتن دیگر ارسال می‌شود. امواج ماکروویو جزء امواج الکترومغناطیسی دسته‌بندی می‌شوند و دارای رنجی بین 1GHz تا 1000GHz را پوشش می‌دهند.

  امواج ماکروویو می‌توانند به صورت یک جهته حرکت کنند و از سمت آنتن فرستنده به سمت آنتن گیرنده بروند. به همین خاطر آنتن‌هائی که در اینجا به کار گرفته می‌شوند، بسیار کوچک و محدود هستند.

  در زمان استفاده از امواج مایکروویو آنتن در یک نقطه بالای شهر نصب می‌شود، و امواج را به سمت دیگر ارسال می‌کند. این آنتن‌ها می‌توانند امواج را به صورت مستقیم و در راستای دید خود ارسال کنند. در صورتی که مانعی در این میان باشد، امکان عبور امواج از آن وجود ندارد.

  ویژگی امواج ماکروویو

  • طیف فرکانسی: فرکانس امواج ماکروویو زمینی می‌تواننداز 4 تا 23 گیگاهرتر باشند؛
  • پهنای باند: پهنای باندی که در اینجا پشتیبانی می‌شود از یک تا 10 مگابیت بر ثانیه است؛
  • فاصله کوتاه: این سری از آنتن‌ها گران هستند و می‌توانند تنها در راستای دید خودشان امواج را انتقال دهند.
  • فاصل بلند: استفاده از این نمونه از آنتن‌ها بسیار گران تمام می‌شود و بعد از نصب در نقطه نسبتاً بلند می‌توانند امواج را به نقاط دورتر نیز انتقال دهند.
  • میرایی (Attenuation): میرایی به معنا از دست رفتن قدرت سیگنال بعد از ارسال آن است. این موضوع می‌تواند بر روی کیفیت پیام دریافتی تاثیر داشته باشد. امواج ماکروویو زمینی اغلب در فاصله‌های بلند دچار میرایی می‌شوند.

  مزایای استفاده از ماکروویو

  • ماکروویو می‌تواند به نسبت کابل کشی هزینه کمتری داشته باشد؛
  • در زمان استفاده از ماکروویو زمینی نیازی به اجاره زمین و یا تصاحب و تخریب مسیر کابل کشی نیست.
  • انتقال به وسیله ماکروویو می‌تواند یک راه ارتباطی آسان برای هر منطقه ای باشد که نصب و حفظ کابل‌های ارتباطی بسیار مشکل است.
  • ارتباطات در سطح اقیانوس‌ها و یا در مناطق دشت می‌تواند با استفاده از مایکرویوو زمینی انجام شود.

  معایب استفاده از انتقال مایکروویو

  • امکان شنود (Eavesdropping): مشکل شنود می‌تواند ارتباطات را نا امن کند. هر خرابکاری می‌تواند به راحتی سیگنالها را در هوا بزند و با استفاده از یک آنتن به اطلاعات آن دسترسی پیدا کند.
  • سیگنال‌های خارج فاز (Out of phase signal): یک سیگنال می‌تواند با استفاده از انتقال مایکروویو به خارج از فاز خودش حرکت کند.
  • تاثیر پذیری از شرایط آب و هوائی: امواج مایکروویو نسبت به تغییرات جوی آسیب پذیر هستند. این موضوع به معنای آن است که تغییرات محیطی مانند بارش باران و یا وزش باد می‌تواند سبب تخریب سیگنال‌های ارسال شود.
  • پهنای باند محدود: اختصاص پهنای باند در اینجا به صورت محدود است و نمی‌توان به راحتی باندی را به یک کانال انتقال داده اختصاص داد.

  رسانه غیر هدایت شده : امواج مایکروویو ماهواره ای (Satellite Microwave Communication)

  ماهواره یا Satellite در واقع یک شی فیزیکی است که در اطراف زمینی و در ارتفاع بسیار بالا گردش می‌کند.

  ارتباطات ماهواره ای این روزها خواهان بسیاری دارد. زیرا انعطاف پذیری بسیار خوبی داشته و سریعتر از کابل کشی‌های زمینی می‌تواند مناطق مختلف را تحت پوشش خود در آورد.

  ما می‌توانیم با استفاده از ارتباطات ماهواره ای در هر نقطه از زمین که بخواهیم با ماهواره‌ها ارتباط داشته باشیم.

  ماهواره‌ها چطور کار می‌کنند؟

  ماهواره‌ها سیگنال‌هائی را از ایستگاه زمینی دریافت می‌کنند، و سپس آن‌ها را تقویت کرده و باز ارسال می‌کنند. امواج تقویت شده می‌توانند با این طریق از یک ایستگاه زمینی به ماهواره و سپس به ایستگاه زمینی مقصد ارسال شوند.

  مزایای استفاده از ارتباطات ماکرویوو ماهواره ای

  • مناطق تحت پوشش ماهواره‌ها بسیار گسترده است و مناطق گسترده تر از ایستگاه زمینی را پوشش می‌دهند.
  • هزینه انتقال ماهواره ای بسته به فاصله ماهواره از ایستگاه زمینی و نیز ناحیه تحت پوشش آن متفاوت است.
  • ارتباطات ماهواره ای می‌تواند برای شبکه‌های موبایل و سایر کاربردهای ارتباطی بیسیم به کار گرفته شود.
  • نصب و به کارگیری از امواج ارسالی آسان است.
  • از ماهواره‌ها برای طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می‌شود که برای مثال می‌توان به پیش بینی وضع هوا، انتشار سیگنال‌های رادیو و تلویزیونی، ارتباطات تلفنی و سایر موارد اشاره کرد.

  معایب استفاده از ارتباطات مایکروویو ماهواره ای

  • طراحی و توسعه ماهواره‌ها نیازمند صرف زمان و هزینه‌های زیادی است؛
  • ماهواره‌ها نیازمند نظارت و کنترل شدن دائمی هستند تا بتوانند به درستی در مدار خودشان باقی بمانند؛
  • ماهواره‌ها می‌توانند در حدود 12 الی 15 سال در مدار خودشان باقی بمانند. به همین خاطر همیشه باید برای شلیک ماهواره‌های بعدی برنامه ریزی داشت. زیرا بعد از این مدت ماهواره کاملا غیر قابل استفاده خواهد شد.

  رسانه غیر هدایت شده : امواج مادون قرمز (Infrared)

  انتقال با استفاده از امواج مادون قرمز یکی دیگر از تکنولوژی‌های وایرلس به حساب می‌آید که برای ارتباطات کوتاه برد از آن استفاده می‌شود.

  طیف فرکانسی که در اینجا باید استفاده شود از 300GHz تا 400THz است.

  از این شیوه می‌توان برای ارتباطات کوتاه برد و انتقال اطلاعات بین دو دستگاه (برای مثل تلفن، کنترل تلویزیون و انتقال داده میان دو سلول رایانه ای) استفاده کرد. هر دو این دستگاه‌ها باید در نزدیکی هم باشند و در خط انتشار امواج نیز نباید هیچ مانع فیزیکی وجود داشته باشد.

  ویژگی امواج مادون قرمز

  • این امواج می‌توانند برای ارتباطات با پهنای باند بالا به خدمت گرفه شوند، این امر به خاطر توانائی آنها در انتقال طیف گسترده فرکانسی است؛
  • امواج مادون قرمز نمی‌توانند از دیوار و یا حفاظ‌های فیزیکی عبور کنند. به همین خاطر ارتباطات مادون قرمز اغلب محدود به فضای اتاق و یا فاصله‌های بسیار نزدیک است.
  • ارتباطات مادون قرمز به خاطر عدم انتشار و پراکندگی موجی در محیط بسیار امن هستند و تقریبا هیچ شنود و یا اختلالی بر روی آن‌ها کارگر نیست.
  • در صورتی که از امواج مادون قرمز در فضای باز استفاده کنیم، ممکن است که اشعه‌های خورشیدی و یا سایر انتشار دهنده‌های مادون قرمز بر روی سیگنال‌های ارسال تاثیر گذار باشند و سبب اختلال در تماس ما شوند.