أنواع أوساط الإرسال في أنظمة الاتصالات - Types of Transmission Media

في مصطلحات اتصالات البيانات، يُعد وسيط الإرسال مساراً مادياً بين المرسل والمستقبل ممّا يعني أنّه القناة التي يتم من خلالها إرسال البيانات من مكان إلى آخر. يتم تصنيف وسائط النقل على نطاق واسع إلى الأنواع التالية:

• وسائل الإعلام الموجهة (Guided Media).
  
• وسائط غير موجهة (Unguided Media).
  

وسائل الإعلام الموجهة (Guided Media): 

يشار إليها أيضًا باسم وسائط النقل السلكية أو المحدودة، يتم توجيه الإشارات التي يتم إرسالها وحصرها في مسار ضيق باستخدام الروابط المادية، ومن ميزاتها:

• السرعة العالية.
  
• آمنة.
  
• تستخدم لمسافات أقصر نسبياً.
  

1. كيبل الزوج الملتوي (Twisted Pair Cable):

يتكون من سلكين موصلين منفصلين معزولين ملفوفين حول بعضهما البعض وبشكل عام، يتم تجميع العديد من هذه الأزواج معاً في غلاف واقي، ويُعد من أهم وسائط الإرسال الأكثر استخداماً، ويتكون الزوج الملتوي من نوعين:

• زوج ملتوي غير محمي (UTP): هذا النوع من الكابلات لديه القدرة على منع التداخل ولا يعتمد على درع مادي لهذا الغرض يتم استخدامه للتطبيقات الهاتفية، ومن مزاياه أنه:
  
  • الأرخص.
    
  • سهل التنصيب.
    
  • سعة عالية السرعة.
    
  • عرضة للتدخل الخارجي.
    
  • قدرة وأداء أقل مقارنة بـ (STP).
    
  • نقل لمسافات قصيرة بسبب التوهين.
    

• زوج ملتوي محمي (STP): يتكون هذا النوع من الكابلات من غلاف خاص لمنع التداخل الخارجي، يتم استخدامه في إيثرنت (Ethernet) سريع معدل البيانات وفي قنوات الصوت والبيانات لخطوط الهاتف، ومن مزاياه:
  
  • أداء أفضل بمعدل بيانات أعلى مقارنة بـ (UTP).
    
  • يزيل الحديث المتبادل.
    
  • نسبياً أسرع.
    
  • يصعب نسبياً التركيب والتصنيع.
    
  • أغلى.
    
  • ضخم.
    

2. الكيبل المحوري (Coaxial Cable):

يتكون من غطاء بلاستيكي خارجي يحتوي على موصلين متوازيين لكل منهما غطاء حماية معزول منفصل، ينقل الكيبل متحد المحور المعلومات في وضعين: وضع النطاق الأساسي (النطاق الترددي للكابل المخصص) ووضع النطاق العريض (يتم تقسيم عرض النطاق الترددي للكابل إلى نطاقات منفصلة)، تستخدم أجهزة التلفزيون الكابلي وشبكات التلفزيون التناظرية الكابلات المحورية على نطاق واسع، ومن عيوبه أنه يمكن أن يؤدي فشل كابل واحد إلى تعطيل الشبكة بالكامل، ومن مزاياه:

• عرض النطاق الترددي العالي.
  
• أفضل مناعة ضد الضوضاء.
  
• سهل التركيب والتوسيع.
  
• غير مكلف.
  

3. كيبل الألياف الضوئية (Optical Fiber Cable):

يُستخدم مفهوم انعكاس الضوء من خلال لب مصنوع من الزجاج أو البلاستيك، واللب محاط بزجاج أقل كثافة أو غطاء بلاستيكي يسمّى الكسوة، يتم استخدامه لنقل كميات كبيرة من البيانات، يمكن أن يكون الكبل أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه، يدعم تقسيم الطول الموجي (WDM) وضعين وهما: وضع أحادي الاتجاه وثنائي الاتجاه، ومن مزاياه:

• زيادة السعة والنطاق الترددي.
  
• وزن خفيف.
  
• توهين أقل للإشارة.
  
• مناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي.
  
• مقاومة المواد المسببة للتآكل.
  

أمّا عيوبه فهي:

• صعوبة تركيبها وصيانتها.
  
• التكلفة العالية.
  
• الهشوشية.
  

وسائط غير موجهة (Unguided Media):

يشار إليها أيضاً باسم وسائط الإرسال اللاسلكية أو غير المحدودة، لا يلزم وجود وسيط مادي لنقل الإشارات الكهرومغناطيسية، ومن ميزاته:

• تبث الإشارة عبر الهواء.
  
• أقل أمناً.
  
• تُستخدم لمسافات أكبر.
  

1. موجات الراديو (Radio Waves):

هذه الموجات سهلة التوليد ويمكن أن تخترق المباني ولا يلزم محاذاة هوائيات الإرسال والاستقبال، نطاق التردد بين (3 كيلو هرتز – 1 جيجا هرتز)، تستخدم أجهزة الراديو (AM وFM) والهواتف اللاسلكية الموجات الراديوية للإرسال، وكما تم تصنيفها أيضاً على أنها أرضية وقمر صناعي.

2. موجات المايكرويف (Micro Waves):

إنّه خط إرسال بصري، أي أنّ هوائيات الإرسال والاستقبال تحتاج إلى محاذاة بشكل صحيح مع بعضها البعض، والمسافة التي تغطيها الإشارة تتناسب طردياً مع ارتفاع الهوائي، نطاق التردد بين (1 جيجا هرتز – 300 جيجا هرتز) وهذه الموجات تستخدم بشكل رئيسي لاتصالات الهاتف المحمول وتوزيع التلفزيون.

3. الأشعة تحت الحمراء (Infrared):

تُستخدم موجات الأشعة تحت الحمراء للاتصال لمسافات قصيرة جداً ولا يمكنهم اختراق العقبات، هذا يمنع التداخل بين الأنظمة، مدى التردد بين (300 جيجا هرتز – 400 جيجا هرتز) وهذه الموجات يتم استخدامها في أجهزة التحكم عن بُعد في التلفزيون والماوس اللاسلكي ولوحة المفاتيح والطابعة.

تقاس الكمية الإجمالية للمعلومات الرقمية التي يمكن إرسالها عبر أي وسيط اتصالات بوحدة بت في الثانية (bps)، يلزم تغيير إشارة واحدة أو دورة واحدة لإرسال بت واحد أو عدة بتات، لذلك فإنّ سعة الإرسال لكل نوع من وسائط الاتصالات هي دالة لترددها، ويتم قياس عدد الدورات في الثانية التي يمكن إرسالها عبر هذا الوسيط بالهرتز (فالهرتز الواحد يساوي دورة واحدة من الوسيط).

نطاق الترددات التي يمكن استيعابها على قناة اتصالات معينة يسمّى عرض النطاق الترددي الخاص بها، عرض النطاق الترددي (هو الفرق بين الترددات الأعلى والأدنى التي يمكن استيعابها على قناة واحدة) فكلما زاد نطاق الترددات زاد عرض النطاق الترددي وزادت سعة إرسال القناة.