الموارد الأولية والمتطلبات التشغيلية للاتصالات في الشبكات

أصبح النقل الإلكتروني للمعلومات عبر المسافات والذي يسمّى الاتصالات السلكية واللاسلكية غير قابل للفصل فعلياً عن أجهزة الكمبيوتر حيث أن أجهزة الكمبيوتر والاتصالات السلكية واللاسلكية تخلق قيمة معاً.

مكونات شبكة الاتصالات:

الاتصالات السلكية واللاسلكية هي وسيلة النقل الإلكتروني للمعلومات عبر المسافات، وقد تكون المعلومات في شكل مكالمات هاتفية صوتية أو بيانات أو نصوص أو صور أو فيديو، أمّا اليوم تُستخدم الاتصالات السلكية واللاسلكية لتنظيم أنظمة الكمبيوتر البعيدة بشكل أو بآخر في شبكات الاتصالات، يتم تشغيل هذه الشبكات نفسها بواسطة أجهزة الكمبيوتر وشبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية هو ترتيب الحوسبة وموارد الاتصالات السلكية واللاسلكية لنقل المعلومات بين مواقع بعيدة، وتتضمن شبكة الاتصالات المكونات التالية:

• محطات الوصول إلى الشبكة.
  
• أجهزة الكمبيوتر التي تعالج المعلومات والمترابطة بواسطة الشبكة.
  
• روابط الاتصالات السلكية واللاسلكية التي تشكل قناة يتم من خلالها نقل المعلومات من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال.
  
• أجهزة اتصالات تسهل نقل المعلومات.
  
• برنامج اتصالات يتحكم في إرسال الرسائل عبر الشبكة.
  

روابط الاتصالات:

يمكن تنفيذ وصلات الاتصالات السلكية واللاسلكية مع وسائط اتصال مختلفة ومع مجموعة متنوعة من الخصائص المقابلة، والسمة الرئيسية للوسيط هي سرعة الإرسال المحتملة والمعروفة أيضاً بسعة القناة، والتي يتم التعبير عنها لأغراض نقل البيانات بالبتات في الثانية (bps)، أمّا مقياس بديل لسعة قناة الإرسال هو عرض النطاق الترددي أي نطاق ترددات الإشارة التي يمكن إرسالها عبر القناة.

أنواع روابط الاتصال:

• الأسلاك الملتوية: هو زوج وسيط اتصالات يتكون من زوج من الأسلاك.
  
• الكيبل المحوري: هو وسيط اتصالات يتكون من موصل مركزي سميك نسبيًا محمي بعدة طبقات من العزل والموصل الثاني أسفل غلاف الكابل مباشرةً.
  
• وسيط اتصالات عالي السعة من الألياف الضوئية يتكون من العديد من خيوط الزجاج النقي مع قلب يحمل البيانات في المنتصف ومحاطاً بطبقة عاكسة وغمد واقي.
  
• اتصالات بعيدة المدى تعمل بالموجات الدقيقة الأرضية عن طريق إشارات الميكروويف المنتقلة على سطح الأرض.
  
• شكل الإرسال عبر الأقمار الصناعية لإرسال الميكروويف حيث يتم إرسال الإشارة بواسطة محطة أرضية إلى قمر صناعي يقوم بإعادة بث الإشارة إلى محطة الاستقبال.
  
• تقنية الاتصالات اللاسلكية للإرسال اللاسلكي التي تنقل الصوت أو البيانات عبر الهواء باستخدام نطاق تردد أقل من الموجات الدقيقة.
  ملاحظة: تستمر سرعات النقل في الارتفاع، خاصةً في مجال الألياف الضوئية والعالم يتحرك الآن نحو بنية تحتية عالمية من وصلات الألياف الضوئية بسرعة جيجابت تعتمد على الإرسال الرقمي، وفي بيئة الوسائط المتعددة هذه تنتقل البيانات والنصوص والصوت والصور والفيديو بسرعات بلايين البتات في الثانية.
  

كيفية تقليل تكاليف مضاعفة الاتصالات وضغط الإشارة:

مع التوزيع الجغرافي لأنظمة المعلومات وزيادة حجم الإرسال والانتقال إلى الوسائط المتعددة، أصبحت تكاليف الاتصالات السلكية واللاسلكية مصدر قلق كبير للأعمال، وهناك طريقتان رئيسيتان لخفض هذه التكاليف هما:

• تعدد الإرسال حيث تقاسم ارتباط عالي السعة بعدد من عمليات الإرسال.
  
• ضغط الإشارة حيث استخدامت الروابط بشكل أكثر كفاءة عن طريق إزالة التكرار من الإشارة.
  

خصائص مضاعفة الاتصالات:

• توجد وفورات الحجم في أنظمة الاتصالات، فكلما زادت سعة النظام، انخفضت تكلفة وحدة الإرسال.
  
• يمكن للعديد من عمليات الإرسال الفردية أن تشترك في قناة مادية من خلال مجموعة متنوعة من التقنيات تسمى مجتمعة تعدد الإرسال.
  
• يدمج تعدد الإرسال عدة عمليات إرسال منخفضة السعة في إرسال واحد والذي يتم تقسيمه عند الطرف المستقبل.
  

خصائص ضغط الإشارة في الاتصالات:

• ضغط الإشارة هو تقليل الحاجة إلى سعة القناة عن طريق إزالة التكرار من الإشارة.
  
• لتقليل احتياجات الإرسال، يمكننا إزالة التكرار في موقع المرسل ونقل الإشارة المضغوطة ثم استعادة الإشارة عند الطرف المستقبل.
  
• للضغط تأثير مثير على احتياجات نقل الوسائط المتعددة.
  

نطاق شبكات الاتصالات:

يمكن التمييز بين نوعين رئيسيين من شبكات الاتصالات حسب نطاقها الجغرافي؛ وهما:

1. شبكات المنطقة المحلية -LAN:

شبكة المنطقة المحلية (LAN): هي شبكة مملوكة للقطاع الخاص تربط المعالجات وعادةً ما تكون أجهزة كمبيوتر صغيرة داخل مبنى أو في موقع يتضمن عدة مبانٍ.

خصائص شبكة LAN:

• الشبكات المحلية هي الأداة الرئيسية لحساب مجموعة العمل.
  
• تضمن الشبكات المحلية اتصالاً عالي السرعة ضمن منطقة محدودة وتمكن المستخدمين من مشاركة المرافق (الأجهزة الطرفية) المتصلة بها.
  
• عادةً ما تشتمل على جهاز تخزين ثانوي كبير السعة حيث يتم صيانة برامج قاعدة البيانات والتطبيقات، ويتم إدارتها بواسطة كمبيوتر صغير يعمل كخادم ملفات يقوم بتسليم ملفات البيانات أو البرامج إلى أجهزة كمبيوتر أخرى.
  
• قد تشتمل المرافق أي الأجهزة الطرفية على ذاكرة بصرية لصندوق الموسيقى وطابعات سريعة.
  
• في كثير من الأحيان تكون إحدى المرافق في شبكة (LAN) هي أجهزة وبرامج البوابة التي تمنح مستخدمي الشبكة إمكانية الوصول إلى الشبكات الأخرى.
  
• قد يتصل المزيد من أعضاء المجموعة بالشبكة من مواقع بعيدة باستخدام الاتصالات اللاسلكية.
  
• تعود ملكية وصلات ومعدات (LAN) إلى شركة المستخدم وهذه الشبكات أسرع بكثير من شبكات (WAN).
  
• تتكون الشبكات المحلية بشكل عام من شبكة من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة.
  

2. شبكات المنطقة الواسعة – WAN:

شبكة المنطقة الواسعة (WAN): هي شبكة اتصالات تغطي مساحة جغرافية كبيرة.

خصائص شبكة WAN:

• قد يتم تنظيم نظام المعلومات للمؤسسة بأكملها كتسلسل هرمي وتشبه بنية نظام شبكات (WAN) إلى حد كبير مخططاً هيكلياً.
  
• تقوم شبكات (WAN) بتوصيل جميع أجهزة الكمبيوتر الصغيرة في الأقسام بالإطار الرئيسي للمقر الرئيسي مع مجموعة متنوعة من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة والمحطات الطرفية الموجودة في مواقع بعيدة متصلة، وبدورها بأجهزة الكمبيوتر الصغيرة.
  
• توفر شبكات (WAN) العمود الفقري الذي تتواصل من خلاله جميع العقد الأخرى (أجهزة الكمبيوتر والمحطات الطرفية).
  
• غالباً ما تستخدم روابط ومعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية التي يوفرها بائعون متخصصون ويطلق عليهم شركات النقل المشتركة.
  
• تعمل شبكات (WAN) على ربط عدة شبكات محلية ويمكنها إتاحة موارد محددة لعدد كبير من محطات العمل.
  

3. شبكات مدينية – MAN:

الشبكات مدينية (MAN): هي شبكات اتصالات تربط بين شبكات محلية مختلفة داخل منطقة حضرية أي في نطاق 50 ميلاً تقريباً.

خصائص شبكة MAN:

• الغرض منها هو ربط العديد من الشبكات المحلية داخل منطقة حضرية.
  
• سرعة أجهزة (MANs) تساوي سرعة شبكات (LAN) وهي تستخدم تقنية مماثلة.
  
• نظم المعلومات بين المنظمات ويتم مشاركتها من قبل شركتين أو أكثر.
  

خصائص نظم المعلومات بين المنظمات في الاتصالات:

• تساعد هذه الأنظمة العديد من الشركات على تبادل المعلومات من أجل تنسيق عملها أو التعاون في مشاريع مشتركة أو بيع وشراء المنتجات والخدمات.
  
• برز الإنترنت كشبكة عامة عالمية من الشبكات.
  
• يتم استخدام بعض الأنظمة المشتركة بين المنظمات في العمل المعرفي.
  
• يمكن استخدامها لتوصيل أجهزة كمبيوتر الشركة بأنظمة المعلومات لعملائها ومورديها وشركائها التجاريين كما تُستخدم أيضاً في تنفيذ المعاملات التجارية.
  

معدات الاتصالات السلكية واللاسلكية لشبكات المنطقة الواسعة:

تتضمن شبكات (WAN) المعدات التي تتحكم في نقل الرسائل وتجعل من الممكن مشاركة الروابط بين عدد من عمليات النقل، ومنها:

1. الكمبيوتر المضيف:

يحتوي (WAN) على كمبيوتر مضيف قوي ويدير المضيف برنامج نظام يسمى مراقب الاتصالات والذي يعالج الرسائل الواردة ويمررها إلى برامج التطبيق المناسبة ويقبل الرسائل الصادرة من التطبيقات لنقلها إلى الشبكة.

2. معالج أمامي:

يخفف الكمبيوتر المضيف من معظم المهام التي ينطوي عليها التحكم في الشبكة وتحت سيطرة البرنامج الخاص به فإنّه يقبل المعالج الأمامي الرسائل الواردة من الشبكة ويوجه الرسائل الصادرة إلى وجهاتها، يقوم بإجراء تحويلات التعليمات البرمجية الضرورية ويقوم بتشفير وفك تشفير الرسائل الآمنة ويقوم بفحص الأخطاء بحيث يتعامل المضيف مع الرسائل.

3. وحدة تحكم الكتلة:

يدير العديد من المحطات الطرفية وربطها برابط اتصالات سلكي واحد ويقوم بمهام الاتصال لها، مثل تنسيق الشاشة وتحويل الكود وفحص الأخطاء، قد تسمح وحدة التحكم في الكتلة للمحطات الطرفية بمشاركة طابعة عالية السرعة وقد تتعامل مع البريد الإلكتروني بين محطات المجموعة.

4. معدد:

يجمع البيانات التي ترسلها المحطات إليها عبر روابط محلية منخفضة السرعة في دفق واحد وثم يتم إرسال هذا التدفق عبر قناة اتصالات عالية السرعة ويتم تقسيمه بواسطة معدد إرسال آخر على الطرف المقابل للقناة.

5. مكثف:

يجمع الإرسال من عدة مناطق بطيئة وتعمل في وضع رشقة في تدفق إرسال فردي يتطلب ارتباطاً بسرعة أقل من مجموع سرعات جميع المطاريف مجتمعة حيث يقوم المُركز بتخزين الرسائل من المحطات وإعادة توجيهها عند الضرورة.

6. مفاتيح:

ينشئ اتصالات بين العقد التي تحتاج إلى التواصل.

7. محطات الوصول:

يقوم على تضمين مجموعة متنوعة من المحطات الطرفية الغبية بدون سعة معالجة ومحطات طرفية ذكية ذات سعة معالجة، مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

تتضمن البنية التحتية للشبكات لشركة كبيرة نظام الهاتف التقليدي والاتصالات الخلوية المتنقلة وشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية وأنظمة مؤتمرات الفيديو وموقع ويب الشركة والشبكات الداخلية والشبكات الخارجية ومجموعة من الشبكات المحلية والعريضة، بما في ذلك الإنترنت.

تم تشكيل الشبكات المعاصرة من خلال ظهور حوسبة العميل / الخادم واستخدام تبديل الحزمة واعتماد بروتوكول التحكم في الإرسال / بروتوكول الإنترنت (TCP/IP) كمعيار اتصالات عالمي لربط الشبكات وأجهزة الكمبيوتر المختلفة بما في ذلك الإنترنت كما توفر البروتوكولات مجموعة مشتركة من القواعد التي تتيح الاتصال بين المكونات المتنوعة في شبكة الاتصالات.