ارتباط دو کامپیوتر از طریق خط تلفن

 

در این مبحث به آموزش ارتباط دو کامپیوتر که ترجیحا سیستم عامل ویندوز XP را دارند خواهیم پرداخت. در این ارتباط ما از Incoming Dial-Up Connection استفاده می کنیم. یقینا این تنها روش برای ارتباط میان دو سیستم نیست. شما می توانید از کابل link موازی یا سریال، USB، یا حتی تکنولوژی بی سیم مادون قرمز موسوم به Infrared و یا Bluetooth برای ارتباط، استفاده کنید. که در پست های آتی به آن ها پرداخته خواهد شد.

آیا تا به حال برایتان پیش آمده است که خواسته باشید از بیرون از منزل مثلا در اداره به کامپیوتر شخصی خود دسترسی داشته باشید یا حتی برعکس؟ یا مثلا سایتی را طراحی کرده اید و اکنون می خواهید در یک زمان معین بدون انتقال آن به اینترنت، سرعت بارگذاری صفحات آن را به صاحب کار نشان دهید؟ یا از اینترنت دایمی اداره تان استفاده کنید؟ ( که خیلی ها رو دیدم همین کار رو انجام می دن و کلی ذوق می کنند ). یا به طور کلی تر از منابع متصل به سیستم مانند چاپگر یا اسکنر استفاده کنید؟

قبل از این که استارت کار را بزنیم توجه کنید که ویندوز XP در یک زمان از یک اتصال تلفنی و نه بیشتر استفاده می کند. اگر تعداد بیشتری سیستم را می خواهید از این طریق به هم وصل کنید باید سراغ Windows 2000 Server و یاWindows.Net Server 2003 را بگیرید. زیرا این ویندوزها هیچ محدودیتی ندارند و حتی به مراتب کار با آن ها جالب تر است.

بهتر است که بدانید در این وضعیت سرعت انتقال داده ها ما بین 28.8 تا Kbps 33.6 خواهد بود حتی اگر دو کامپیوتر از مودم های 56 Kbps استفاده کنند، چرا که برای سرعت بالاتر باید بین شرکت مخابرات و کامپیوتر سرور خط تلفن دیجیتال E1 و یا در خارج T1 کشیده شده باشد.

البته این عمل ضعف بسیار بالایی دارد و آن هم مسائل امنیتی است که از طریق ترفندهای مختلف قابل حل است. هنگامی که یک Dialup Server را تنظیم می کنید، بصورت پیش گزیده، توانایی استفاده از منابع به اشتراک گذاشته شده تمام شبکه نیز داده می شود، و این موضوع هر چند جالب و مفید است اما می تواند بسیار خطرناک نیز باشد. البته تنها کاربرانی می توانند به یک کامپیوتر Dialup Server متصل شوند که برایشان سطح دسترسی تعریف شده باشد. اما چنان چه اسم و رمز کاربری تصادفا یا عمدا در اختیار یک فرد مشکل دار و با نیت سوء قرار گیرد، قطعا همه شبکه در خطر خواهد بود.

ضمنا سیستم فایل NTFS و تنظیم صحیح حق دسترسی ها می تواند مفید باشد، اما کافی نیست. علاوه بر این که اگر از دیوار آتش استفاده می کنید، کاربرد Dialup Server باعث رد شدن آن خواهد شد و هکرها به راحتی می توانند آن را دور بزنند و به شبکه نفوذ و اعمال خویش را تحقق بخشند. بنابراین در استفاده از آن دقت کنید و در شبکه های وسیع حتی الامکان از انجام آن خودداری کنید.

اما تنظیم سرور و استفاده از باز شماره گیری (Callback): به عنوان یک اصل بدیهی ابتدا از تنظیمات مودمتان و درستی کارکرد آن مطمئن شوید. سپس مراحل زیر را به دقت طی کنید:

1) با یک حساب دارای سطح دسترسی مدیر ( Administrator) وارد ویندوز شوید.
2) به قسمت Network Connections بروید ( به کنترل پانل و از آنجا Network Connections را انتخاب کنید).
3) بر روی Create a new connection که در پانل سمت چپ واقع شده است، کلیک کنید. پنجره اولی که باز می شود برای خوش آمد گویی و معرفی است، کلید Next را بفشارید.
4) در پنجره بعدی که مطابق شکل زیر است گزینه ی آخر یعنی Set up an advanced connection را انتخاب کنید و Next را بفشارید.

5) در پنجره بعد گزینه ی اول را انتخاب و مجددا کلیک Next را بفشارید.

6) در پنجره بعد مودمی را که می خواهید به درخواست های اتصال پا سخگو باشد، انتخاب کنید. دقت کنید که بر اساس تاکید خود مایکروسافت هم تنها یک اتصال همزمان ممکن است. از طریق کلید Properties هم می توانید ویژگی های مودم انتخاب شده را تغییر دهید . پیشنهاد می شود آن ها را در همان حالت دیفالت یا پیش فرض نگه دارید و با فشردن کلید Next به مرحله ی بعدی بروید.

7) در پنجره بعدی باید معلوم کنید که آیا می خواهید VPN -Virtual Private Network را پشتیبانی کنید؟ بهتر است همان حالت دیفالت که No می باشد را انتخاب و به پنجره بعدی بروید.

8) در این پنجره فهرست کاربران ویندوز نمایش داده می شود. می توانید از طریق فشردن کلید Add یک حساب کاربری در ان سیستم برای خود ایجاد کنید . پس از پر کردن فیلدهای کادر New User کلید Ok را بفشارید، هم اکنون حساب کاربرای شما ایجاد شده و در لیست قرار گرفته است به کمک کلید Properties می توانید رمزعبور کاربر را تغییر دهید . اما تب Callback که در این پنجره قرار گرفته برای چیست؟ همان گونه که از اسم آن پیداست اگر شما بازشماره گیری را فعال کنید، پس از اتصال شماره گیرنده به کامپیوتر و بررسی درستی اجازه ورود، ارتباط قطع می شود و Dialup Server با شماره هایی که از شماره گیرنده دریافت کرده است و یا شما تعیین کرده اید، تماس خواهد گرفت.

در این تب سه گزینه رادیویی وجود دارد اولی Do not allow callback که این امکان را غیر فعال می کند و بصورت دیفالت انتخاب شده است. دومی Allow the caller to set the callback number که اگر آن را انتخاب کنید پس از ارتباط پنجره ای ظاهر خواهد شد که تقاضای شماره تلفن می کند. این در مواقعی مفید است که بخواهید هزینه تماس بر عهده Dialup Server باشد.

گزینه سوم یعنی Allow use the following callback number نیز به شما این امکان را می دهد که از قبل شماره را مشخص کنید که از نظر امنیتی اهمیت دارد. در این حالت فقط از یکجا و با یک شماره تلفن می توان تماس گرفت و نه از جای دیگر.

9) در پنجره بعدی گزینه های مربوط به شبکه نشان داده می شود. برای غیر فعال کردن امکان دسترسی به شبکه محلی، بر روی گزینه ی Internet Protocol - TCP/IP دو بار کلیک کنید و در پنجره ای که ظاهر می شود، گزینه Allow Callers to access my local area network را غیر فعال کنید. اگر از برنامه هایی استفاده می کنید که نیاز به دانستن شماره IP کامپیوتر مقابل دارند، مانند بازی های تحت شبکه و یا برنامه VNC می توانید در قسمت TCP/IP شماره IP مشخصی را برای کامپیوتر متصل شده تعیین کنید. در غیر اینصورت شماره به وسیله DHCP برنامه به صورت خودکار داده می شود.

10) در این مرحله کار به اتمام می رسد و با فشار کلید Finish می توانید حاصل کار خود را که ایجاد یه Incoming ساده است در قسمت Network Connections ببینید.

حال شما به سراغ سیستم دیگر بروید و همان گونه که یک کانکشن دیال آپ برای اتصال به اینترت و آی اس پی تان در قبل می ساخته اید، ایجاد کنید. اینبار به جای کلمه عبور و اسم رمز مقادیر قبلی را که در بند 8 ذکر شد وارد کنید و بجای تلفن، شماره تلفن Dialup Server را.

توجه! توجه! اگر پس از اتمام مراحل کار, مودم شما به تماس ها پاسخ نمی دهد به قسمت Properties مودمتان واز آنجا به تب Advanced بروید و در کادر Extra Initialization commands عبارت ats0=x را وارد کنید که در آن x بیانگر تعداد زنگ هایی است که پس از آن مودم به تلفن پاسخ می دهد . برای مثال ats0=1 پس از یک زنگ به تلفن پاسخ می دهد .

در آینده نزدیک سعی می شود . ارتباط میان دو سیستم از روش های دیگر نیز بررسی شود. نظرات خویش را در مورد این مقاله برایمان ارسال کنید

میکرو کنترلر چیست؟

1-  معرفی میکروکنترلرها :

          به آی سی هایی که قابل برنامه ریزی می باشد و عملکرد آنها از قبل تعیین شده میکروکنترلرگویند میکرو کنترل ها دارای ورودی - خروجی و قدرت پردازش می باشد .

2-  بخشهای مختلف میکروکنترلر :

       میکروکنترلر ها از بخشهای زیر تشکیل شده اند

Cpu                                واحد پردازش

Alu                                 واحد محاسبات

I /O                                ورودی ها و خروجی ها

Ram                               حافظه اصلی میکرو

Rom                               حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد

Timer                             برای کنترل زمان ها

          و . . .

3- خانواده های میکروکنترلر

         خانواده : Pic   -  AVR  -  8051  

4- یک میکروکنترلر چگونه برنامه ریزی میشود .

            میکرو کنترلر ها دارای کامپایلرهای خاصی می باشد که با زبان های Assembly basic, c می توان برای آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهی به نام   programmer که در این دستگاه  ای سی  قرار می گیرد و توسط یک کابل به یکی از در گاه های کامپیوتر وصل می شود برنامه نوشته شده روی آی سی  انتقال پیدا میکند و در Rom ذخیره می شود .

5- با میکرو کنترلر چه کارهایی می توان انجام داد .

          این آی سی ها حکم یک کامپیوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند بیشتر این آی سی ها برای کنترل و تصمیم گیری استفاده می شود چون طبق الگوریتم برنامه ی آن عمل می کند این آی سی ها برای کنترل ربات ها  تا استفاده در کارخانه صنعتی کار برد دارد .

6- امکانات میکرو کنترلرها :

           امکانات میکرو کنترلرها یکسان نیست و هر کدام امکانات خاصی را دارا می باشند و در قیمت های مختلف عرضه می شود .

7- شروع کار با میکرو کنترلر:

              برای شروع کار با میکرو کنترلر بهتر است که یک زبان برنامه نویسی مثل   c یا basic  را بیاموزید سپس یک برد programmer  تهیه کرده و برنامه خود را روی میکرو ارسال کنید سپس مدار خود را روی برد برد بسته و نتیجه را مشاهده کنید.   

چنان چه در مدارهای الکترو نیکی تجربه ندارید بهتر است از برنامه های آ موزش استفاده کنید.

8- مقایسه خانواده های مختلف میکرو وکنترلرها:

     خانواده 8051 :

           این خانواده از میکرو کنترولر ها جزو اولین نوع میکرو کنترولر ها یی بود که رایج شده و جزو پیشکسوتان مطرح میشود . معروف ترین کامپایلر برای این نوع میکرو keil یا franklin  می باشد میکرو های این خانواده به نوسان ساز نیاز مند هستند و درمقابل خانواده pic   یا AVR  از امکانات کمتری برخور دار می باشد معروف ترین آی سی ها این خانواده 89S51  یا 89C51  می باشد .

     خانواده AVR : 

           این خانواده از میکرو کنترلرها تمامی امکانات 8051 را دارا می باشد و امکاناتی چون ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) – نوسان ساز داخلی و قدرت و سرعت بیشتر – EEPROM  (حافظه) از جمله مزایای این خانواده می باشد مهم ترین آی سی این خانواده Tiny  و Mega است.

     خانواده pic  :

           این خانواده از نظر امکانات مانند AVR میباشد و در کل صنعتی تر است .

9- مزایای میکرو کنترلر نسبت به مدار های منطقی :

    1- یک میکرو کنترلر را می توان طوری برنامه ریزی کرد که کار چندین گیت منطقی را انجام دهد.

    2- تعداد آی سی هایی که در مدار به کار میرود به حداقل میرسد .

    3- به راحتی می توان برنامه میکرو کنترلر را تغییر داد و تا هزاران بار میتوان روی میکرو  برنامه های جدید نوشت و یا پاک کرد .

    4- به راحتی میتوان از روی یک مدار منطقی کپی کرد و مشابه آن را ساخت ولی در صورتی که از میکرو کنترلر استفاده شود و برنامه میکرو را قفل کرد به هیچ عنوان نمی توان از آن کپی گرفت .

گردآوری و تدوین: ندا باقری

سنسور یا حسگر چیست؟
 

حسگر یا سنسور المان حس کننده ای است که کمیتهای فیزیکی مانند فشار، حرارت،، رطوبت، دما، و ... را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. در واقع آن يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد.

سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک و رباتیک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاهها می شوند.

حسگرهای رطوبت                           حسگر حرکت        

زوج حسگر اولتراسونیک(مافوق صوت)

سنسورهای بدون تماس

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با نزدیک شدن یک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی است که می تواند باعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم گردد.

مثال هایی از کاربرد سنسورها

1-شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی و نوری

2-کنترل حرکت پارچه و ...: سنسور نوری و خازنی

3-کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح

4-تشخیص پارگی ورق: سنسور نوری

5-کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی

6-کنترل تردد: سنسور نوری

7-اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی

8-اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ

مزایای سنسورهای بدون تماس یا همجواری

سرعت سوئیچینگ زیاد:
سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، به طوریکه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا 25KHz کار می کنند.

طول عمر زیاد:
بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار و ... دارای طول عمر زیادی هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار:
با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو و فشار نیازی نیست.

قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری:
سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و ... قابل استفاده می باشند.

عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ:
به دلیل استفاده از نیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم (Bouncing Noise) ایجاد نمی شود.

سنسورهای القائی

سنسورهای القائی سنسورهای بدون تماس هستند که تنها در مقابل فلزات عکس العمل نشان می دهند و می توانند فرمان مستقیم به رله ها، شیرهای برقی، سیستمهای اندازه گیری و مدارات کنترل الکتریکی (مانند PLC) ارسال نمایند.
 

اساس کار و ساختمان سنسورهای القائی

ساختمان این سنسورها از چهار طبقه تشکیل می شود: اسیلاتور، دمدولاتور، اشمیت تریگر، تقویت خروجی.

اسیلاتور:
قسمت اساسی این سنسورها از یک اسیلاتور با فرکانس بالا تشکیل یافته که می تواند توسط قطعات فلزی تحت تاثیر قرار گیرد. این اسیلاتور باعث بوجود آمدن میدان الکترومغناطیسی در قسمت حساس سنسور می شود. نزدیک شدن یک قطعه فلزی باعث بوجود آمدن جریانهای گردابی در قطعه گردیده و این عمل سبب جذب انرژی میدان می شود و در نتیجه دامنه اسیلاتور کاهش می یابد. از آنجا که طبقه دمدلاتور، آشکارساز دامنه اسیلاتور است در نتیجه کاهش دامنه اسیلاتور توسط این قسمت به طبقه اشمیت تریگر منتقل می شود. کاهش دامنه اسیلاتور باعث فعال شدن خروجی اشمیت تریگر گردیده و این قسمت نیز به نوبه خود باعث تحریک طبقه خروجی می شود.

قطعه استاندارد:
یک قطعه مربعی شکل از فولاد ST37 است که از آن به منظور تست فاصله سوئیچینگ استفاده می شود. (استاندارد IEC947-5-2). ضخامت قطعه 1mm و طول ضلع این مربع در اندازه های زیر می تواند انتخاب شود.

1- به اندازه قطر سنسور

2- سه برابر فاصله سوئیچینگ نامی سنسور 3*Sn

ضرایب تصحیح:
فاصله سوئیچینگ با کوچکتر شدن ابعاد قطعه استاندارد و یا با بکارگیری فلز دیگری غیر از فولاد ST37 تغییر خواهد کرد. در زیر ضرایب تصحیح برای فلزات مختلف نشان داده شده است:

ضریب تصحیح (KM) برای فولاد ST37 برابر 1.0
ضریب تصحیح (KM) برای نیکل برابر 0.9
ضریب تصحیح (KM) برای برنج برابر 0.5
ضریب تصحیح (KM) برای مس برابر 0.45
ضریب تصحیح (KM) برای آلومینیوم برابر 0.4

به عنوان مثال هرگاه یک سنسور در مقابل فولاد از فاصله 10mm عمل سوئیچینگ را انجام دهد، همان سنسور در مقابل مس از فاصله 4.5mm عمل خواهد کرد.

فرکانس سوئیچینگ:
حداکثر تعداد قطع و وصل یک سنسور در یک ثانیه می باشد. (بر حسب Hz). این پارامتر طبق استاندارد DIN EN 50010 با شرایط زیر اندازه گرفته می شود:

فاصله سوئیچینگ Switching Distance) S):
فاصله بین قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور به هنگام عمل سوئیچینگ می باشد. (استاندارد EN 50010)

فاصله سوئیچینگ نامی Nominal Switching Distance) Sn):
فاصله ای است که در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهای متغیر از قبیل حرارت، ولتاژ تغذیه و غیره تعریف شده است.

فاصله سوئیچینگ موثر Effective Switching Distance) Sr):
فاصله سوئیچینگ تحت شرایط ولتاژ نامی و حرارت 20 درجه سلسیوس می باشد. در این حالت تلرانسها و پارامترهای متغیر نیز در نظر گرفته شده اند. 0.9Sn

فاصله سوئیچینگ مفید Useful Switching Distance) Su):
فاصله ای است که در محدوده حرارت و ولتاژ مجاز، عمل سوئیچینگ انجام می شود. 0.81Snفاصله سوئیچینگ عملیاتی Operating Switching Distance) Sa):
فاصله ای است که تحت شرایط مجاز، عملکرد سنسور تضمین شده است. 0هیسترزیس H:
فاصله بین نقطه وصل شدن (هنگام نزدیک شدن قطعه به سنسور) و نقطه قطع شدن (هنگام دورشدن قطعه از سنسور) می باشد. حداکثر این مقدار 10% مقدار نامی می باشد. (استاندارد EN 60947-5-2)

قابلیت تکرار Repeatability) R):
قابلیت تکرار فاصله سوئیچینگ مفید تحت ولتاژ تغذیه V و در شرایط زیر اندازه گیری می شود: حرارت محیط: 23 درجه سلسیوس؛ رطوبت محیط: 50 الی 70 درصد؛ زمان تست: 8 ساعت. (مقدار تلرانس برای این پارامتر طبق استاندارد EN 60947-5-2 حداکثر +-0.1Sr می باشد.)

پایداری حرارتی (Temperature Drift):
تغییرات فاصله موثر سوئیچینگ در اثر تغییرات دما طبق استاندارد EN 60947-5-2 و در محدوده دمای 20 درجه سلسیوس زیر صفر تا 60 درجه سلسیوس بالای صفر حداکثر 10% است.

حرارت محیط (Ambient Temperature) Ta:
محدوده حرارتی است که در آن محدوده، عملکرد سنسور تضمین شده است.

کلاس حفاظتی: (IP67 (DIN 40050

نحوه نصب سنسورهای القائی

هرگاه دو یا چند سنسور القائی در مجاورت هم و یا در مقابل هم نصب شوند، شرایط زیر باید رعایت شود:

الف) نحوه نصب سنسورهای القائی Flush:
سنسورهای (Flush (Shielded سنسورهائی هستند که قسمت حساس سنسور توسط پوسته فلزی محصور شده است. هرگاه دو یا چند عدد از این سنسورها همسطح روی بدنه فلزی دستگاه نصب شوند رعایت فواصل نصب الزامی می باشد.

ب) نحوه نصب سنسورهای القائی Non-Flush:
در سنسورهای (Non-Flush (UnShielded قسمت حساس سنسور خارج از پوسته فلزی آن می باشد. فاصله سوئیچینگ این نوع سنسورها بیشتر از سنسورهای Flush می باشد. اما فرکانس سوئیچینگ آن در مقایسه کمتر است.

ج) نحوه نصب سنسورهای القائی در مقابل هم:
هر گاه دو سنسور القائی در مقابل هم نصب شوند رعایت فاصله حداقل 6Sn الزامی می باشد
 

حسگرها در رباتيك

سنسورها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنياي خارج و كسب اطلاعات محيطي و نيز داخلي مي باشند. انتخاب درست حسگرها تأثير بسيار زيادي در ميزان كارايي ربات دارد. بسته به نوع اطلاعاتي كه ربات نياز دارد از حسگرهاي مختلفي مي توان استفاده نمود:

– فاصله
–  رنگ
–  نور
–  صدا
– حركت و لرزش
–  دما
–  دود
–  و...

حس گرهاي مورد استفاده در رباتيك: 

انواع سنسورها در رباتها مورد استفاده قرار می گیرند:

الف) حس گرهاي تماسي ( Contact )

مهمترين كاربردهاي اين حسگرها به اين شرح مي باشد:

1– آشكارسازي تماس دو جسم
2 – اندازه گيري نيروها و گشتاورهايي كه حين حركت ربات بين اجزاي مختلف آن ايجاد مي شود .

در شكل يك ميكرو سوئيچ يا حسگر تماسي نشان داده شده است. در صورت برخورد تيغه فلزي به مانع و فشرده شدن كليد زير تيغه همانند قطع و وصل شدن يك كليد، ولتاژ خروجي سوئيچ تغيير مي كند.

ب) حس گرهاي هم جواري (Proximity  )

آشكارسازي اشيا نزديك به روبات مهمترين كاربرد اين سنسورها مي باشد. انواع مختلفي از سنسورهای هم جواري نظیر: القايي، اثرهال، خازني ، اولتراسونيك ، نوري ممکن است در رباتها مورد استفاده قرار گیرند.

سنسور اثر هال

ج) حسگرهاي دوربرد ( Far away)

كاربرد اصلي اين حسگرها به شرح زير مي باشد:
1– فاصله سنج (ليزو و اولتراسونيك)
2– بينايي (دوربينCCD)

در شكل يك زوج گيرنده و فرستنده اولتراسونيك (ماوراء صوت) نشان داده شده است. اساس كار اين حسگرها بر مبناي پديده داپلر مي باشد.

سنسورهای اولتراسونیک

د) حسگر نوري (گيرنده - فرستنده)

 يكي از پركاربردترين حسگرهاي مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهاي نوري هستند. حسگر نوري گيرنده- فرستنده از يك ديود نوراني (فرستنده) و يك ترانزيستور نوري (گيرنده) تشكيل شده است.

خروجي اين حسگر در صورتيكه مقابل سطح سفيد قرار بگيرد 5 ولت و در صورتي كه در مقابل يك سطح تيره قرار گيرد صفر ولت مي باشد. البته اين وضعيت مي تواند در مدلهاي مختلف حسگر برعكس باشد. در هر حال اين حسگر در مواجهه با دو سطح نوري مختلف ولتاژ متفاوتي توليد مي كند.

 سنسور زوج نوری

در زير يك نمونه مدار راه انداز زوج حسگر نوري گيرنده فرستنده نشان داده شده است. مقادير مقاوتهاي نشان داده شده در مدلهاي متفاوت متغيير است و با مطالعه ديتا شيت آنها مي توان مقدار بهينه مقاومت را بدست آورد.

انواع حسگرها

زوج حسگر مافوق صوت

حسگر يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنياي خارج و كسب اطلاعات محيطي و نيز داخلي مي باشند. انتخاب درست حسگرها تأثير بسيار زيادي در ميزان كارايي ربات دارد. بسته به نوع اطلاعاتي كه ربات نياز دارد از حسگرهاي مختلفي مي توان استفاده نمود:  

–        فاصله

–         رنگ

–         نور

–         صدا

–        حركت و لرزش

–         دما

–         دود

–         و...

اما چرا از حسگرها استفاده مي كنيم ؟ همانطور كه در ابتداي اين گفتار اشاره شد حسگرها اطلاعات مورد نياز ربات را در اختيار آن قرار مي دهند و كميتهاي فيزيكي يا شيميايي موردنظر را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي كنند.مزاياي سيگنالهاي الكتريكي را مي توان بصورت زير دسته بندي كرد:

            –       پردازش راحتتر و ارزانتر

            –         انتقال آسان

            –         دقت بالا

            –         سرعت بالا

            –         و...

حسگرهاي مورد استفاده در رباتيك: 

در يك دسته بندي كلي حسگرهاي مورد استفاده در رباتها را مي توان در يک دسته خلاصه كرد: 

  –     حسگرهاي تماسي ( Contact ) 
مهمترين كاربردهاي اين حسگرها به اين شرح مي باشد: 

 –      آشكارسازي تماس دو جسم

 –      اندازه گيري نيروها و گشتاورهايي كه حين حركت ربات بين اجزاي مختلف آن ايجاد مي شود .

در شكل يك ميكرو سوئيچ يا حسگر تماسي نشان داده شده است. در صورت برخورد تيغه فلزي به مانع و فشرده شدن كليد زير تيغه همانند قطع و وصل شدن يك كليد ولتاŽ خروجي سوئيچ تغيير مي كند.

       –  حسگرهاي هم جواري (Proximity  )

آشكارسازي اشيا نزديك به روبات مهمترين كاربرد اين حسگرها مي باشد.
انواع مختلفي از حسگرهاي هم جواري در بازار موجود است از جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود:

–        القايي

–         اثرهال

–        خازني

–        اولتراسونيك

–        نوري

–    حسگرهاي دوربرد ( Far away)

كاربرد اصلي اين حسگرها به شرح زير مي باشد:

              –       فاصله سنج (ليزو و اولتراسونيك)

              –        بينايي (دوربينCCD)

در شكل يك زوج گيرنده و فرستنده اولتراسونيك (ماورا صوت) نشان داده شده است. اساس كار
اين حسگرها بر مبناي پديده داپلر مي باشد.

-  حسگر نوري (گيرنده-فرستنده)

 يكي از پركاربردترين حسگرهاي مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهاي نوري هستند. حسگر نوري گيرنده- فرستنده از يك ديود نوراني (فرستنده) و يك ترانزيستور نوري (گيرنده) تشكيل شده است.

خروجي اين حسگر در صورتيكه مقابل سطح سفيد قرار بگيرد 5 ولت و در صورتي كه در مقابل يك سطح تيره قرار گيرد صفر ولت مي باشد. البته اين وضعيت مي تواند در مدلهاي مختلف حسگر برعكس باشد. در هر حال اين حسگر در مواجهه با دو سطح نوري مختلف ولتاژ متفاوتي توليد مي كند.

در زير يك نمونه مدار راه انداز زوج حسگر نوري گيرنده فرستنده نشان داده شده است. مقادير مقاوتهاي نشان داده شده در مدلهاي متفاوت متغيير است و با مطالعه ديتا شيت آنها مي توان مقدار بهينه مقاومت را بدست آورد.

اساس کار انواع سنسورها (نیمه هادیها و گاز)
تاریخ : دوشنبه، 23 مهر، 1386
موضوع : الكترونيك

همه نیمه هادیها به نوعی عملکردی سنسور گونه دارند. تغییرات موبیلیتی حاملهای اقلیت با دما در نیمه هادیها کاملا شناخته شده است. لذا می توان از این اصل کمک گرفت و یک سنسور حرارت ساخت و آنرا در رنج مشخصی کالیبره نمود. بنابراین با نگاهی دقیق به عملکرد نیمه هادی و بکمک مواد جدید می توان سنسورهایی با قابلیت بمراتب بهتر ساخت. سنسورهای آکوستیک برای تعیین دامنه ، فاز، میزان پلاریزاسیون، طیف و سرعت امواج بکار می روند. از سنسورهای مغناطیسی و الکتریکی میتوان برای کنترل موقعیت، تشخیص میدان مغناطیسی، بار ، جریان، پتانسیل ، شار ، رسانایی و نفوذ پذیری مغناطیسی کمک گرفت.

 

شکل 1: نمونه ای از طرز کار یک سنسور آکوستیک

همنطور كه در شکل یک ملاحضه مي كنيد ، موج صوتی دریافتی از منبع صوت توسط سنسور به المان ابزار دقیقی آکوستیک اعمال میشود و سپس اندازه گیری ، ثبت ، تفسیر، و ارزیابی میگردد.

شکل دو: سونار سنسور Sonar Sensor

در شکل دو نمونه ای از کاربرد سنسورهای آکوستیک را ملاحضه مي كنيد. اصطلاحا به سنسورهایی که برای ردیابی زیردریایی ها استفاده میشود سونار سنسور Sonar Sensor گفته میشود. 

سنسورهای مکانیکی  برای تشخیص موقعیت، سرعت ، شتاب (خطی و زاویه ای)، نیرو، کشش و تنش Strain and Stress، چگالی جرم، گشتاور پیچشی و چرخشی، سرعت سیال، شکل ، سختی، زبری، جهت، ویسکوزیتی Viscosity ، سفتی ، و ساختار مواد بکار میروند. ازسنسورهای نوری در سیستمهای دید در شب Night-Vision و در وسایلی نظیر دوربینهای فیلم برداری و عکاسی استفاده میشود. همچنین این سنسورها کاربرد وسیعی در اندازه گیری های دقیق و تعیین موقعیت و فاصله دارند.

شکل سه: یک سنسور شار الکتریکی

شکل سه سنسور شار الکتریکی است كه بر اساس تئوری معادلات مغناطیسی قادر به تشخیص میزان شار الکتریکی در ناحیه ی اندازه گیری است.

و بهمین ترتیب سایر سنسورها نظیر سنسورهای حرارتی و شیمیایی که دومی در سیستمهای تشخیص بیولوژیکی و بایومس Biomass کاربرد زیادی دارد.
همچنین در حال حاضر سازندگان و محققان در حوزه سنسور توجه بسیار زیادی را به قطعات حساس به گازهای موجود در محیط اطراف معطوف داشته اند. حساسیت به این حوزه از وجود گازهای سمی و خطرناک و نیز لزوم کنترل و ایمنی آنها نشأت میگیرد. همچنین تقاضای زیادی از سوی سازندگان وسایل نقلیه برای بهینه سازی مصرف سوخت درون موتور ، یکی دیگر از علل این توجه شده است. این سنسورها بعلاوه قادر به تشخیص میزان و نوع گازهای تولید شده در کوره ها بوده و در نتیجه می توانند در پروسه کنترل سوخت و جلوگیری از خروج گازهای مضر نقشی فعال ایفا کنند.
 

سنسورهای گاز از نظر تکنولوژی ساخت و عملکردشان به سه دسته تقسیم می شوند:

• سنسورهای نیمه هادی (Solid State)
• سنسورهای طیف نگار (Spectroscopic)
• سنسورهای نوری (Optics)

از نظر کارکرد، سیستمهای اسپکتروسکوپیک آنالیز مستقیمی از جرم مولکولی و طیف ارتعاشی روی گاز هدف - گازی که باید تشخیص داده شود-  صورت می دهند. این سیستمها قادر به اندازه گیری کیفی و کمی ترکیبات گازهای مختلف با دقت بسیار خوب هستند. طیف سنج جرمی Mass Spectroscopy  و کروماتوگرافی جرمی Mass Chromatography از مهمترین گونه های سیستمهای اسپکتروسکوپی هستند.

شکل چهار: یک سیستم طیف سنج جرمی و شتاب مولکولهای گاز

یک سیستم طیف سنج جرمی ابتدا مولکولهای گاز ورودی را یونیزه کرده و به آنها شتاب یکسان می دهد (شكل چهار). یونهای شتابدار بر حسب سبکی و سنگینی در حضور میدان مغناطیسی منحرف و جدا میشوند. یونهای سبکتر بیشتر منحرف میشوند و اثر این انحراف بصورت نمودار میزان فراوانی جرم بر بار الکتریکی  نمایش داده میشود.

شکل پنج: نمونه ای از گراف طیف سنج جرمی.

 

سنسورهای نوری، طیف جذبی (Absorption Spectrum) یا طول موج نور منبع را بعد از اینکه گاز هدف توسط نور تهییج شد را اندازه گیری می کنند. آنها نیاز به یک سیستم پیچیده اندازه گیری شامل یک منبع محرک نور تک رنگ و یک سنسور نوری برای آنالیز طول موج طیف جذب شده دارند.

تکنیکهای تحلیلی پرهزینه مثل اسپکتروسکوپی مادون قرمز، لامپهای فلورسنت ماورای بنفش، کروماتوگرافی و ... از جمله روشهایی هستند که بجای سنسورهای شیمیایی گاز مورد استفاده قرار می گیرند.

شکل شش

در شکل شش گاز هدف باعث تغییر در طول موج نور منبع می شود. این تغییرات موج متناسب با نوع و میزان گاز موجود در محیط است.

شکل هفت: سیستم کامل تشخیص آلاینده های موجود در احتراق موتور

شکل هفت سیستم کامل تشخیص آلاینده های موجود در احتراق موتور را نشان مي دهد. دیودهای لیزری بعنوان منبع نور تک رنگ بکار گرفته شده اند. طول سیستم ۱۳۰ سانتیمتر است

همه این تکنیکها بسیار دقیق و خبره هستند و نیاز به تکنسین های بسیار ماهر برای کار با دستگاه دارند. از طرف دیگر این سیستمها بسیار گرانقیمت بوده و بدلیل فضای بسیار زیادی که اشغال می کنند قابل استفاده در سیستمهای کوچک نظیر موتور اتومبیلها نیستند.

از این رو تکنولوژی ارزان قیمت نیمه هادی با خصوصیات : قابلیت حمل آسان، کوچکی، توان مصرفی کم، ارزان قیمت، و با قابلیت کار آنلاین که می توانند درکنار سیستمهای دیگر بخدمت گرفته شوند؛ خود نمایی می کنند.
سنسورهای نیمه هادی گاز بر اساس تغییر در خواص فیزیکی و/یا شیمیایی مواد حسگرشان کار می کنند. این تغییرات در نتیجه حضور گازهای مختلف صورت می پذیرد. در مقایسه با دو سیستم اول تنها معایب این نوع سنسورها فقدان قابلیت تشخیص همزمان چند نوع گاز با هم و پایداری و تثبیت زمانی آنهاست.

در سال ۱۹۳۸ "واگنر" و "هاوف" Wagner, Hauffe کشف کردند که اتمها و مولکولها با سطح نیمه هادی واکنش نشان داده و باعث تاثیر خواص سطحی نظیر رسانایی و پتانسیل سطحی در آنها می شوند. بعدها در ۱۹۵۳ ، ۱۹۵۴ و ۱۹۵۵ بترتیب توسط "براتین" و "باردین" Brattain and Bardeen ، "هیلند" Heiland، و "موریسون" Morrison تاثیر اتمسفر محیط بر روی رسانایی الکتریکی نیمه هادی تشریح شد.

در ۱۹۶۲ توسط "سیاما" Seiyama و بعد در ۱۹۷۰ بوسیله "تاگوچی" Taguchi این کشفیات بصورت آشکارساز گاز با تولید اولین سنسورهای گاز نیمه هادی مقاومتی-شیمیایی Chemo-Resistive Semiconductor Gas Sensors کامل شد. و بدین ترتیب اولین نسل سنسورهای گاز حالت جامد متولد شدند.

مناسبترین ماده برای این نوع سنسورها اکسید فلز است. بر خلاف سایر نیمه هادیها که در زمان طولانی یا گرم شدن در هوای معمولی تبدیل شیمیایی غیرقابل بازگشتی را با تشکیل لایه های پایدار اکسید تحمل می کنند، اکسیدهای فلزی با اکسیژن واکنش برگشت پذیر صورت می دهند. سنسورهای اکسید فلزی بصورت تجاری برای مدتهاست که دربازار یافت می شوند. معروفترین شرکت سازنده و در واقع "لیدر" Leader سنسورهای گاز اکسید فلزی ، شرکت مهندسی فیگارو Figaro Engineering در ژاپن است. سنسورهایی که توسط این شرکت ارائه می شود به نام "سنسور تاگوچی" Taguchi Sensor عرضه میشود که به نام اولین ارائه دهنده ی سنسور اکسید قلع است. سنسورهای اکسید فلزی بر اساس کاهش مقاومت لایه سرامیک اکسید قلع در حضور یک گاز در دمای مناسب کار می کنند. برای دیدن تاریخچه کامل شرکت فیگارو اینجا را کلیک کنید. 

بعد از نمایش یک انیمیشن کوتان به صفحه بالا می‌رسیم. چهار انتخاب در این صفحه وجود دارد, نصب برنامه که با آن می توانیم برنامه را روی کامپیوتر خودتان نصب کنید. گزینه اجرای برنامه که با آن می توانید مستقیما از روی سی دی و بدون نیاز به نصب برنامه آن را اجرا کنید، گزینه راهنمای ساخت و گزینه خروج.
گزینه نصب برنامه را انتخاب کنید:

شما می توانید در هنگام نصب برنامه آدرسی که می خواهید برنامه روبورو در آن ذخیره شود را انتخاب کنید. بعد از نصب برنامه یک آیکن روبورو روی دسک تاپ شما قرار می گیرد و همچنین در گزینه start ویندوز و در کنار باقی برنامه ها در programs, روبورو هم برای خودش جایی باز می کند ... شماا از آنجا هم می توانید به برنامه روبورو و همچنین help روبورو دسترسی داشته باشید:

حالا از اینجا برنامه روبورو را اجرا کنید تا ببینیم چه کارهایی می توانیم با آن انجام دهیم:

برنامه روبورو همانطور که توی شکل هم می بینید دارای سه دکمه و یک جهت نما است به علاوه یک فلش که به نظر چیز بی‌خودی می‌رسد ولی در اصل مهمترین جای برنامه روبورو همان فلش کوچک قرمز است!
وقتی برنامه روبورو را اجرا می کنید ممکن است به error زیر بر بخورید:

این اشکال نشان دهنده دو - سه چیز است!
اول اینکه ممکن است شما از هول حلیم توی دیگ افتاده باشید و دو تا (و یا حتی سه تا!) برنامه روبورو را با هم اجرا کرده باشید! همیشه به خاطر داشته باشید که بر روی یک کامپیوتر فقط می شود یک برنامه روبورو اجرا کرد نه بیشتر!
دوم اینکه ممکن است کامپیوتر شما دارای پورت com1 نباشد. حالا اصلا این پورت com1 چی هست؟ ... اگر به پشت کامپیوتر خودتان دقت کنید کنار پورت پیرینتر یک یا دو تا پورت 9 سیخک می بیند که اصطلاحا به آنها پورت com می گویند. اگر شما از رایانه های قابل حمل (همان لبتاپ خودمان!) استفاده می کنید ممکن است با این اشکال مواجه شوید که اصلا پورت کام نداشته باشید!
سوم اینکه ممکن است قبل از اجرای برنامه روبورو برنامه دیگیر پورت کام یک شما را اشغال کرده باشد. مثلا اگر شما از موس های قدیمی استفاده می کنید که به پورت کام وصل می شوند احتمالا با این اشکال مواجه خواهید شد.
با این پنجره می توانید مشخص کنید که حالا که پورت com1 شما به هر حالتی اشغال است چه کار باید بکنید. مثلا می توانید پورت com2 یا com3 را انتخاب کنید (در لبتاپ های که پورت کام ندارند می توانید با استفاده از تبدیل usb به com که توی بازار پیدا می شود یک پورت کام برای کامپیوتر مهیا کنید, این پورت یک اسمی به خودش می گیرد که شما باید توی این پنجره انتخابش کنید.)

بگذریم ... انشالله که شما هنگام راه انداختن برنامه روبورو با این error روبه رو نخواهید شد!
برویم سر ادامه بحث.
در این مرحله باید سیم روبورو را به پشت کامپیوتر وصل کنید. نگران هم نباشید که ممکن است اشتباه کنید! چون این سیم فقط در جای درست خودش فرو می رود! از بین دو تا پورت 9 سیخکی که پشت کامپیوتر شما قرار دارد ( احتمالا 2 تا) آن که بالاتر است com1 و پایینی com 2 است. سیم را به بالایی وصل کنید . بعد آن را به روبورو هم وصل کنید. روبورو را روشن کنید.
ار با فشار دادن دکمه on تمام چراغ های روبورو روشن شد و با فشار دادن دکمه off همه آن ها خاموش شد شما صاحب یک روبوروی خیلی شنگول و تازه نفس هستید! ... مبارک باشد!
شما می توانید با کمک دکمه های جهت روی کی بورد یا با کمک موس و با فشار دادن دکمه های جهت برنامه، ربوروی خود را کنترل کنید ... و از سلامت بودن تمامی قسمتهای آن مطمئن شوید!

اما اگر چراغ ها روشن نشد باید ببینیم علت چی هست:
1 – روبورو خاموش است! ... طبیعی است که روبوروی خاموش چراغ هایش هم خاموش باشد! ... روبورو را با کمک کلید زیر آن روشن کنید!
2 – سیم روبورو به پورت مناسب متصل نیست ... یک بار دیگر ببینید که پورت کام یک را انتخاب کرده اید یا نه!
3 – سیم به روبورو وصل نیست! .. درست است که این مشکل خیلی مسخره است اما باید اعراف کنم که من خودم بار ها و بار ها دچار این اشتباه شده ام! کمی دقت کنید و هول نشوید!
4 – سیم روبورو قطع است و یا بورد روبورو آسیب دیده است.
در این صورت بایدئ با بخش خدمات پس از فروش شرکت نادکو(www.nad-co.com) تماس بگیرید تا شما را راهنمایی کنند.

خوب حالا که روبوروی شما فعال است و کار می کند نوبت این است که برای آن بنشینیم و برنامه بنویسیم. یادتان می آید گفتم که مهمترین بخش نرم افزار روبورو همان فلش کوچک قرمز است؟ ... حالا می توانید بر روی آن فلش کلیک کنید تا بخش برنامه نویسی باز شود:

در این بخش شما می توانید برای روبورو برنامه بنویسید، هر برنامه ای که دلتان می خواهد! یواش یواش دارد هیجان انگیز می شود نه؟
توضیحات مفصل این بخش را در مطلب بعدی با هم می خوانیم ...

* *  *  *  *  *  *  *  *  * *

مسابقه: من خیلی علاقه دارم که سر از چیز هایی که نمی شناسم در بیاورم! ... شما هم احتمالا این علاقه را دارید وگرنه الان به جای حضور در صفحه تکنولوژی مدرسه اینترنتی جای دیگری بودید ... مثلا داشتید چت می کردید!...

برای ارضای این خواسته شما یک مسابقه دارم:
بیاید با کمک نرم افزار روبورو (که احتمالا برایتان نا آشنا است!) برای چراق های آن یک برنامه "رقص نور" بنویسیم. برنامه را بنویسید و آن را save کنید. فایل nad ذخیره شده را برای ما ایمیل کنید تا برنده های را مشخص کنیم ... هر کسی که رقص نور خوشگل تری و با نمک تری نوشته باشد جایزه دارد! ... متظر جواب های شما هستم!
 

حالا نوبت آن فلش کوچک قرمز است که با فشار دادن آن صفحه برنامه نویسی را باز کنید:

خوب برویم سراغ نوشتن یک برنامه ساده. قبل از اینکه برنامه نویسی را یاد بگیریم بهتر است بدانیم قرار است دارای چه توانایی هایی بشویم... نه؟
بیایید یک برنامه بنویسیم که موتور سمت راست را به حرکت در آورد و یکی از چراغ های روبورو را نیز روشن کند:

1 – توی پنجره برنامه نویسی، آنجایی که نوشته شده است:command ، لیست دستورات را باز کنید

2 – از توی دستورات دستور Motor را انتخاب کنید

3- با انتخاب این دستور دو لیست دیگر زیر کلمه Parameter ظاهر می شوند:

4 – در اولین لیست شما می توانید به یکی از موتور های چپ یا راست روبورو اشاره کنید و در دومی هم می توانید جهت حرکت را مشخص کنید. هر موتور می تواند سه حالت به خودش بگیرد، جلو برود، عقب برود و یا هیچ حرکتی نکند.

5 – بعد از اینکه موتور و جهت حرکتش را انتخاب کردید می توانید با فشار دادن دکمهADD دستور را به لیست دستورات خود زیر کلمه Program اضافه کنید. روبورو بعدا این لیست دستورات را مو به مو اجرا خواهد کرد!

6 – حالا برویم سراغ چرق های روبورو، از لیست دستورات دستور LED را انتخاب کنید.

7 – با این انتخاب این بار سه لیست پارامتر ظاهر می شود. اولی رنگ چراغ، دومی مکان چراغ روی بورد روبورو ( سمت چپ یا سمت راست) و سومی هم حالت چراغ، روشن یا خاموش بودن:

8 – باز با فشار دادن دکمه ADD دستور را به لیست دستورات اضافه کنید.

****

در اینجا باید چند تا کلمه انگلیسی را ترجمه کنم. درست است که احتمالا همه شما این کلمه ها را بلد هستید اما بالاخره یک متن کامل باید ترجمه این کلمه ها را هم داشته باشد!:

Yellow = زرد
Green = سبز
Right = سمت راست
Left = سمت چپ
ON = روشن
OFF = خاموش

****

9 – حالا که برنامه تمام شده است باید دکمه Load را فشار دهید. اما قبل از این کار ابتدا سیم رابط بین روبورو و کامپیوتر را وصل کنید و بعد هم روبورو را روشن کنید. اگر سیم وصل نباشد یا روبورو خاموش باشد برنامه ای که نوشته اید به روبات منتقل نمی شود و در نتیجه روبات هم حرف شما را گوش نمی کند!

با فشار دادن دکمه Load پیغام زیر ظاهر می شود:

ترجمه: برنامه شما 4 بایت است و 0% فضای حافظه را اشغال کرده است!

تعجب نکنید! صفر در صد به آن معنی نیست که برنامه شما درست به روبورو منتقل نخواهد شد، بلکه یعنی برنامه شما خیلی کوچولو می باشد!

اشکال ندارد ... در هفته های آینده یاد می گیریم که چطور برنامه های بزرگ بنویسیم! ... اعتماد به نفس خودتان را حفظ کنید!


خوب، حالا علیرغم اشتباهی که این پیغام کرده بود با آن موافقت کنید و دکمه ok را فشار دهید. پیغام بعدی به شما یادآوری می کند که باید روبورو را به کامپیوتر وصل کنید و آن را روشن نمایید. بعد از موافقت با پیغام دوم روبورو مشغول دریافت اطلاعات می شود.

وقتی پیغام FINISH! بر روی مانیتور ظاهر شد یعنی اطلاعات به روبورو منتقل شده و او الان آماده اجرای برنامه شما است. برای اینکه روبورو شروع به اجرای برنامه کند دو راه وجود دارد:

1 – بدون اینکه سیم روبورو را قطع کنید، دکمه Start را فشار دهید تا برنامه اجرا شود.
2 – می توانید یک بار روبات را خاموش کنید و دوباره آن را روشن کنید. همیشه با این کار روبورو به سراغ برنامه ای که آخرین بار در حافظه اش قرار گرفته می رود و شروع به اجرای آن می کند.

با این، موتور سمت راست شما باید به حرکت در بیاید و چراغ زرد همان سمت هم باید روشن شود.
مبارک است ... شما صاحب یک روبوروی خوب و سر حال هستید که حرفتان را هم گوش می کند!

حالا بیایید چند خط دیگر به برنامه اضافه کنیم تا بعد از چند ثانیه اجرای برنامه روبورو دوباره خاموش شود. برای این کار:
1 - به سراغ لیست دستورات می رویم و دستور Wait را انتخاب می کنیم. این دستور یعنی "صبر کن"!
با انتخاب آن یک پنجره در لیست پارامتر ها ظاهر می شود که باید میزان صبر کردن روبورو را در آن بنویسیم. این عدد باید بر حسب "میلی ثانیه" باشد، یعنی یک هزارم ثانیه. توی این پنجره عدد 1000 را بنویسید. به این ترتیب این دستور باعث می شود روبورو 1 ثانیه ( 1000 میلی ثانیه) صبر کند و در هر حالتی که بود بماند. چون قبل از این دستور ما دو تا دستور داریم پس روبورو با رسیدن به این دستور اثر آن دو دستور را برای 1 ثانیه به یادش نگه می دارد!

2 – با کمک دستور Motor و دستور LED موتور سمت راست را خاموش (Stop ) و چراغ زرد همان طرف را هم خاموش کنید:

خوب این دستورات چه کار می کنند؟

ابتدا یک موتور و یک چراغ روشن می شود، بعد یک ثانیه صبر می کنیم و بعد از آن هم موتور و چراغ را خاموش می کنیم!

حالا این یکی برنامه را Load کنید و آن را اجرا کنید.
فقط اگر با خاموش و روشن کردن روبورو قصد اجرای برنامه ها را دارید به خاطر داشته باشید که وقتی روبورو را خاموش می کنید باید آن قدر صبر کنید تا چراغ قرمز رنگ روی بورد کاملا خاموش شود .... اگر در این کار عجله کنید ممکن است روبورو کلا قاطی کند و برنامه شما از روی حافظه اش پاک شود!

*****

خوب حالا می رسیم به مسابقه این هفته:

برنامه ای بنویسید که روبورو 2 ثانیه به جلو حرکت کند، بعد 2 ثانیه هم دور خودش بچرخد و بعد از آن بایستد!

منتظر جوابهای شما هستیم....

*****

نکته آخر:
اگر روبورو در اجرای برنامه ها مشکلی داشت اول از همه به این شک کنید که برنامه ای که نوشته اید اشتباه است، نه اینکه روبورو خراب است! ... چرا که اگر یک برنامه روی روبورو درست اجرا شود برنامه های دیگر هم باید درست اجرا شوند ...
 اما اگر هیچ برنامه ای درست اجرا نمی شود می توانید با بخش خدمات پس از فروش شرکت نادکو تماس بگیرید.

مركز اطلاعات و مدارك علمي ايران

شماره دوم دوره چهارم

قالب PDF  بازگشت  مجله الكترونيكي صفحه اصلي

زير نظر: مهندس نادر نقشينه
گردآوري مطالب: مريم ناخدا- نيكل آران
تنظيم مطالب فصل اول: نيكل آران
تنظيم مطالب فصل دوم: مريم ناخدا

چکيده
فصل اول
شبکه کامپیوتری چیست ؟
مدل های شبکه
اجزا ءشبکه
انواع شبکه از لحاظ جغرافیایی
ریخت شناسی شبکه
پروتکل های شبکه
مدل Open System Interconnection OSI
ابزارهای اتصال دهنده
فصل دوم
مفاهيم مربوط به ارسال سيگنال و پهناي باند
كابل شبكه
كارت شبكه
عملكردهاي اساسي كارت شبكه
نصب كارت شبكه
تنظيمات مربوط به ويندوز براي ايجاد شبكه
شبكه هاي بي سيم
مفاهيم و تعاريف
پارامترهاي مؤثر در انتخاب و پياده‌سازي يك سيستم WLAN
جمع‌بندي
فهرست منابع فصل اول و دوم
 

چکيده

استفاده از شبکه های کامپیوتری در چندین سال اخیر رشد فراوانی کرده وسازمانها وموسسات اقدام به برپایی شبکه نموده اند . هر شبکه کامپیوتری باید با توجه به شرایط وسیاست های هر سازمان ، طراحی وپیاده سازی گردد. در واقع شبکه های کامپیوتری زیر ساخت های لازم را برای به اشتراک گذاشتن منابع در سازمان فراهم می آورند؛در صورتیکه این زیر ساختها به درستی طراحی نشوند، در زمان استفاده از شبکه مشکلات متفاوتی پیش آمده و باید هزینه های زیادی به منظور نگهداری شبکه وتطبیق آن با خواسته های مورد نظر صرف شود.
در زمان طراحی یک شبکه سوالات متعددی مطرح می شود:
-برای طراحی یک شبکه باید از کجا شروع کرد؟
-چه پارامترهایی را باید در نظر گرفت ؟
-هدف از برپاسازی شبکه چیست ؟
- انتظار کاربران از شبکه چیست ؟
- آیا شبکه موجود ارتقاء می باید ویا یک شبکه از ابتدا طراحی می شود؟
-چه سرویس ها و خدماتی برروی شبکه ارائه خواهد شد؟
بطور کلی قبل از طراحی فیزیکی یک شبکه کامپیوتری ، ابتدا باید خواسته ها شناسایی وتحلیل شوند، مثلا در یک کتابخانه چرا قصد ایجاد یک شبکه را داریم واین شبکه باید چه سرویس ها وخدماتی را ارائه نماید؛ برای تامین سرویس ها وخدمات مورد نظر اکثریت کاربران ، چه اقداماتی باید انجام داد ؛ مسائلی چون پروتکل مورد نظر برای استفاده از شبکه ، سرعت شبکه واز همه مهمتر مسائل امنیتی شبکه ، هریک از اینها باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. سعی شده است پس از ارائه تعاریف اولیه ، مطالبی پیرامون کاربردهای عملی آن نیز ارائه شود تا  در تصمیم گیری بهتر یاری کند.
این مطلب در اصل بعنوان یک پروژه کارشناسی ارشد در زمینه آسان سازی مفهومهای شبکه برای دانشجویان در دانشگاه تهران در سال 1382 اجرا شد.
 

شبکه کامپیوتری چیست ؟
اساسا یک شبکه کامپیوتری شامل دو یا بیش از دو کامپیوتر وابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها ومانند اینها هستند که بطور مستقیم بمنظور استفاده مشترک از سخت افزار ونرم افزار، منابع اطلاعاتی ابزارهای متصل ایجاده شده است توجه داشته باشید که به تمامی تجهیزات سخت افزاری ونرم افزاری موجود در شبکه منبع1(Source) گویند.
در این تشریک مساعی با توجه به نوع پیکربندی کامپیوتر ، هر کامپیوتر کاربر می تواند در آن واحد منابع خود را اعم از ابزارها وداده ها با کامپیوترهای دیگر همزمان بهره ببرد.
" دلایل استفاده از شبکه را می توان موارد ذیل عنوان کرد2" :
1 - استفاده مشترک از منابع :
استفاده مشترک از یک منبع اطلاعاتی یا امکانات جانبی رایانه ، بدون توجه به محل جغرافیایی هریک از منابع را استفاده از منابع مشترک گویند.
2 - کاهش هزینه :
متمرکز نمودن منابع واستفاده مشترک از آنها وپرهیز از پخش آنها در واحدهای مختلف واستفاده اختصاصی هر کاربر در یک سازمان کاهش هزینه را در پی خواهد داشت .
3 - قابلیت اطمینان :
این ویژگی در شبکه ها بوجود سرویس دهنده های پشتیبان در شبکه اشاره می کند ، یعنی به این معنا که می توان از منابع گوناگون اطلاعاتی وسیستم ها در شبکه نسخه های دوم وپشتیبان تهیه کرد ودر صورت عدم دسترسی به یک از منابع اطلاعاتی در شبکه " بعلت از کارافتادن سیستم " از نسخه های پشتیبان استفاده کرد. پشتیبان از سرویس دهنده ها در شبکه کارآیی،، فعالیت وآمادگی دایمی سیستم را افزایش می دهد.
4 - کاهش زمان :
یکی دیگر از اهداف ایجاد شبکه های رایانه ای ، ایجاد ارتباط قوی بین کاربران از راه دور است ؛ یعنی بدون محدودیت جغرافیایی تبادل اطلاعات وجود داشته باشد. به این ترتیب زمان تبادل اطلاعات و استفاده از منابع خود بخود کاهش می یابد.
5 - قابلیت توسعه :
یک شبکه محلی می تواند بدون تغییر در ساختار سیستم توسعه یابد وتبدیل به یک شبکه بزرگتر شود. در اینجا هزینه توسعه سیستم هزینه امکانات وتجهیزات مورد نیاز برای گسترش شبکه مد نظر است.
6 - ارتباطات:
کاربران می توانند از طریق نوآوریهای موجود مانند پست الکترونیکی ویا دیگر سیستم های اطلاع رسانی پیغام هایشان را مبادله کنند ؛ حتی امکان انتقال فایل نیز وجود دارد".
در طراحی شبکه مواردی که قبل از راه اندازی شبکه باید مد نظر قرار دهید شامل موارد ذیل هستند:
1 - اندازه سازمان
2 - سطح امنیت
3 - نوع فعالیت
4 - سطح مدیریت
5 - مقدار ترافیک
6 - بودجه
مفهوم گره " Node" وایستگاههای کاری " Work Stations "]1] :
" هرگاه شما کامپیوتری را به شبکه اضافه می کنید ، این کامپیوتر به یک ایستگاه کاری یا گره تبدیل می شود.
یک ایستگاه کاری ؛ کامپیوتری است که به شبکه الصاق شده است و در واقع اصطلاح ایستگاه کاری روش دیگری است برای اینکه بگوییم یک کامپیوتر متصل به شبکه است. یک گره چگونگی وارتباط شبکه یا ایستگاه کاری ویا هر نوع ابزار دیگری است که به شبکه متصل است وبطور ساده تر هر چه را که به شبکه متصل والحاق شده است یک گره گویند".
برای شبکه جایگاه وآدرس یک ایستگاه کاری مترادف با هویت گره اش است.

مدل های شبکه[2]:

در یک شبکه ، یک کامپیوتر می تواند هم سرویس دهنده وهم سرویس گیرنده باشد. یک سرویس دهنده (Server) کامپیوتری است که فایل های اشتراکی وهمچنین سیستم عامل شبکه که مدیریت عملیات شبکه را بعهده دارد - را نگهداری می کند.
برای آنکه سرویس گیرنده " Client" بتواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کند ، ابتدا سرویس گیرنده باید اطلاعات مورد نیازش را از سرویس دهنده تقاضا کند. سپس سرویس دهنده اطلاعات در خواست شده را به سرویس گیرنده ارسال خواهد کرد.
سه مدل از شبکه هایی که مورد استفاده قرار می گیرند ، عبارتند از :
1 - شبکه نظیر به نظیر " Peer- to- Peer "
2 - شبکه مبتنی بر سرویس دهنده " Server- Based "
3 - شبکه سرویس دهنده / سرویس گیرنده " Client Server"
مدل شبکه نظیر به نظیر:
در این شبکه ایستگاه ویژه ای جهت نگهداری فایل های اشتراکی وسیستم عامل شبکه وجود ندارد. هر ایستگاه می تواند به منابع سایر ایستگاه ها در شبکه دسترسی پیدا کند. هر ایستگاه خاص می تواند هم بعنوان Server وهم بعنوان Client عمل کند. در این مدل هر کاربر خود مسئولیت مدیریت وارتقاء دادن نرم افزارهای ایستگاه خود را بعهده دارد. از آنجایی که یک ایستگاه مرکزی برای مدیریت عملیات شبکه وجود ندارد ، این مدل برای شبکه ای با کمتر از 10 ایستگاه بکار می رود .

مدل شبکه مبتنی بر سرویس دهنده :
در این مدل شبکه ، یک کامپیوتر بعنوان سرویس دهنده کلیه فایل ها ونرم افزارهای اشتراکی نظیر واژه پرداز ها، کامپایلرها ، بانک های اطلاعاتی وسیستم عامل شبکه را در خود نگهداری می کند. یک کاربر می تواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کرده وفایل های اشتراکی را از روی آن به ایستگاه خود منتقل کند
مدل سرویس دهنده / سرویس گیرنده :
در این مدل یک ایستگاه در خواست انجام کارش را به سرویس دهنده ارائه می دهد وسرویس دهنده پس از اجرای وظیفه محوله ، نتایج حاصل را به ایستگاه در خواست کننده عودت می دهد. در این مدل حجم اطلاعات مبادله شده شبکه ، در مقایسه با مدل مبتنی بر سرویس دهنده کمتر است واین مدل دارای کارایی بالاتری می باشد.

هر شبکه اساسا از سه بخش ذیل تشکیل می شود[3]:
ابزارهایی که به پیکربندی اصلی شبکه متصل می شوند بعنوان مثال : کامپیوتر ها ، چاپگرها، هاب ها " Hubs "
سیم ها ، کابل ها وسایر رسانه هایی که برای اتصال ابزارهای شبکه استفاده می شوند.
سازگار کننده ها" Adaptor"]4] :
که بعنوان اتصال کابل ها به کامپیوتر هستند . اهمیت آنها در این است که بدون وجود آنها شبکه تنها شامل چند کامپیوتر بدون ارتباط موازی است که قادر به سهیم شدن منابع یکدیگر نیستند . عملکرد سازگارکننده در این است که به دریافت وترجمه سیگنال ها ی درون داد از شبکه از جانب یک ایستگاه کاری وترجمه وارسال برون داد به کل شبکه می پردازد.

اجزا ءشبکه :
اجزا اصلی یک شبکه کامپیوتری عبارتند از :
1 - کارت شبکه : " NIC- Network Interface Card]5]" :
برای استفاده از شبکه وبرقراری ارتباط بین کامپیوتر ها از کارت شبکه ای استفاده می شود که در داخل یکی از شیارهای برد اصلی کامپیوتر های شبکه " اعم از سرویس دهنده وگیرنده " بصورت سخت افزاری وبرای کنترل ارسال ودریافت داده نصب می گردد.
2 - رسانه انتقال " Transmission Medium "]6]:
رسانه انتقال کامپیوتر ها را به یکدیگر متصل کرده وموجب برقراری ارتباط بین کامپیوتر های یک شبکه می شود . برخی از متداولترین رسانه های انتقال عبارتند از : کابل زوج سیم بهم تابیده " Twisted- Pair" ، کابل کواکسیال " Coaxial" وکابل فیبر نوری "Fiber- Optic" .
سیستم عامل شبکه " NOS- Network Operating System"]7] :
سیستم عامل شبکه برروی سرویس دهنده اجرا می شود و سرویس های مختلفی مانند: اجازه ورود به سیستم "Login" ، رمز عبور "Password" ، چاپ فایل ها " Printfiles" ، مدیریت شبکه " Net work management " را در اختیار کاربران می گذارد.

انواع شبکه از لحاظ جغرافیایی:
نوع شبکه توسط فاصله بین کامپیوتر های تشکیل دهنده آن شبکه مشخص می شود:


شبکه محلی " LAN= Local Area Network"]8] :
ارتباط واتصال بیش از دو یا چند رایانه در فضای محدود یک سازمان از طریق کابل شبکه وپروتکل بین رایانه ها وبا مدیریت نرم افزاری موسوم به سیستم عامل شبکه را شبکه محلی گویند. کامپیوتر سرویس گیرنده باید از طریق کامپیوتر سرویس دهنده به اطلاعات وامکانات به اشتراک گذاشته دسترسی یابند. همچنین ارسال ودریافت پیام به یکدیگر از طریق رایانه سرویس دهنده انجام می گیرد. از خصوصیات شبکه های محلی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
1 - اساسا در محیط های کوچک کاری قابل اجرا وپیاده سازی می باشند.
2 - از سرعت نسبتا بالایی برخوردارند.
3 - دارای یک ارتباط دایمی بین رایانه ها از طریق کابل شبکه می باشند.
اجزای یک شبکه محلی عبارتند از :
الف - سرویس دهنده
ب - سرویس گیرنده
ج - پروتکل
د- کارت واسطه شبکه
ط - سیستم ارتباط دهنده
شبکه گسترده " WAN = Wide Area Network" ]9]:
اتصال شبکه های محلی از طریق خطوط تلفنی ، کابل های ارتباطی ماهواره ویا دیگر سیستم هایی مخابراتی چون خطوط استیجاری در یک منطقه بزرگتر را شبکه گسترده گویند. در این شبکه کاربران یا رایانه ها از مسافت های دور واز طریق خطوط مخابراتی به یکدیگر متصل می شوند. کاربران هر یک از این شبکه ها می توانند به اطلاعات ومنابع به اشتراک گذاشته شده توسط شبکه های دیگر دسترسی یابند. از این فناوری با نام شبکه های راه دور " Long Haul Network" نیز نام برده می شود. در شبکه گسترده سرعت انتقال داده نسبت به شبکه های محلی خیلی کمتر است. بزرگترین ومهم ترین شبکه گسترده ، شبکه جهانی اینترنت می باشد.

ریخت شناسی شبکه " Net work Topology" ]10]:
توپولوژی شبکه تشریح کننده نحوه اتصال کامپیوتر ها در یک شبکه به یکدیگر است. پارامترهای اصلی در طراحی یک شبکه ، قابل اعتماد بودن ومقرون به صرفه بودن است. انواع متداول توپولوژی ها در شبکه کامپیوتری عبارتند از :
1 - توپولوژی ستاره ای " Star" ]11]:
در این توپولوژی ، کلیه کامپیوتر ها به یک کنترل کننده مرکزی با هاب متصل هستند. هرگاه کامپیوتری بخواهد با کامپیوتر ی دیگری تبادل اطلاعات نماید، کامپیوتر منبع ابتدا باید اطلاعات را به هاب ارسال نماید. سپس از طریق هاب آن اطلاعات به کامپیوتر مقصد منتقل شود. اگر کامپیوتر شماره یک بخواهد اطلاعاتی را به کامپیوتر شماره 3 بفرستد ، باید اطلاعات را ابتدا به هاب ارسال کند، آنگاه هاب آن اطلاعات را به کامپیوتر شماره سه خواهد فرستاد.
نقاط ضعف این توپولوژی آن است که عملیات کل شبکه به هاب وابسته است. این بدان معناست که اگر هاب از کار بیفتد، کل شبکه از کار خواهد افتاد . نقاط قوت توپولوژی ستاره عبارتند از:
* نصب شبکه با این توپولوژی ساده است.
* توسعه شبکه با این توپولوژی به راحتی انجام می شود.
* اگر یکی از خطوط متصل به هاب قطع شود ، فقط یک کامپیوتر از شبکه خارج می شود.

توپولوژی حلقوی " Ring " ]12]:
این توپولوژی توسط شرکت IBM اختراع شد وبهمین دلیل است که این توپولوژی بنام IBM Tokenring " مشهور است.
در این توپولوژی کلیه کامپیوتر ها به گونه ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را می سازد. کامپیوتر مبدا اطلاعات را به کامپیوتری بعدی در حلقه ارسال نموده وآن کامپیوتر آدرس اطلاعات رابرای خود کپی می کند، آنگاه اطلاعات را به کامپیوتر بعدی در حلقه منتقل خواهد کرد وبهمین ترتیب این روند ادامه پیدا می کند تا اطلاعات به کامپیوتر مبدا برسد. سپس کامپیوتر مبدا این اطلاعات را از روی حلقه حذف می کند.
نقاط ضعف توپولوژی فوق عبارتند از:
*اگر یک کامپیوتر از کار بیفتد ، کل شبکه متوقف می شود.
* به سخت افزار پیچیده نیاز دارد " کارت شبکه آن گران قیمت است ".
* برای اضافه کردن یک ایستگاه به شبکه باید کل شبکه را متوقف کرد.
نقاط قوت توپولوژی فوق عبارتند از :
* نصب شبکه با این توپولوژی ساده است.
* توسعه شبکه با این توپولوژی به راحتی انجام می شود.
* در این توپولوژی از کابل فیبر نوری میتوان استفاده کرد.

توپولوژی اتوبوسی " BUS"]13]:
در یک شبکه خطی چندین کامپیوتر به یک کابل بنام اتوبوسی متصل می شوند. در این توپولوژی ، رسانه انتقال بین کلیه کامپیوتر ها مشترک است. یکی از مشهورترین قوانین نظارت بر خطوط ارتباطی در شبکه های محلی اترنت است. توپولوژی اتوبوس از متداوالترین توپولوژی هایی است که در شبکه محلی مورد استفاده قرار می گیرد. سادگی ، کم هزینه بودن وتوسعه آسان این شبکه ، از نقاط قوت توپولوژی اتوبوسی می باشد. نقطه ضعف عمده این شبکه آن است که اگر کابل اصلی که بعنوان پل ارتباطی بین کامپیوتر های شبکه می باشد قطع شود، کل شبکه از کار خواهد افتاد.

توپولوژی توری " Mesh"]14] :
در این توپولوژی هر کامپیوتری مستقیما به کلیه کامپیوترهای شبکه متصل می شود. مزیت این توپولوژی آن است که هر کامپیوتر با سایر کامپیوتر ها ارتباطی مجزا دارد. بنابراین ، این توپولوژی دارای بالاترین درجه امنیت واطمینان می باشد. اگر یک کابل ارتباطی در این توپولوژی قطع شود ، شبکه همچنان فعال باقی می ماند.
از نقاط ضعف اساسی این توپولوژی آن است که از تعداد زیادی خطوط ارتباطی استفاده می کند، مخصوصا زمانیکه تعداد ایستگاه ها افزایش یابند. به همین جهت این توپولوژی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. برای مثال ، در یک شبکه با صد ایستگاه کاری ، ایستگاه شماره یک نیازمند به نود ونه می باشد. تعداد کابل های مورد نیاز در این توپولوژی با رابطه N(N-1)/2
محاسبه می شود که در آن N تعداد ایستگاه های شبکه می باشد.

توپولوژی درختی " Tree" ]15] :
این توپولوژی از یک یا چند هاب فعال یا تکرار کننده برای اتصال ایستگاه ها به یکدیگر استفاده می کند. هاب مهمترین عنصر شبکه مبتنی بر توپولوژی در ختی است : زیرا کلیه ایستگاه ها را به یکدیگر متصل می کند. وظیفه هاب دریافت اطلاعات از یک ایستگاه و تکرار وتقویت آن اطلاعات وسپس ارسال آنها به ایستگاه دیگر می باشد.

توپولوژی ترکیبی " Hybrid"
این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام استخوان بندی " Back bone" به یکدیگر مرتبط شده اند . هر شبکه توسط یک پل ارتباطی " Bridg" به کابل استخوان بندی متصل می شود.
پروتکل[16] :
برای برقراری ارتباط بین رایانه ها ی سرویس گیرنده و سرویس دهنده قوانین کامپیوتری برای انتقال ودریافت داده مشخص شده اند که به قرارداد یا پروتکل موسومند. این قرارداد ها وقوانین بصورت نرم افزاری در سیستم برای ایجاد ارتباط ایفای نقش می کنند. پروتکل با قرارداد ، در واقع زبان مشترک کامپیوتری است که برای درک وفهم رایانه بهنگام در خواست وجواب متقابل استفاده می شود. پروتکل تعیین کننده مشخصه های شبکه ، روش دسترسی وانواع فیزیکی توپولوژی ها ، سرعت انتقال داده ها وانواع کابل کشی است .

پروتکل های شبکه :
ما در این دستنامه تنها دو تا از مهمترین پروتکل های شبکه را معرفی می کنیم:
" پروتکل کنترل انتقال / پروتکل اینترنت
"l/ Inernet Protocol Tcp / ip= Transmission Control Protoc"
پروتکل فوق شامل چهار سطح است که عبارتند از :
الف - سطح لایه کاربرد " Application "
ب - سطح انتقال " Transporter"
ج - سطح اینترنت " Internet"
د - سطح شبکه " Net work"]17]:
" از مهمترین ومشهورترین پروتکل های مورد استفاده در شبکه اینترنت است این بسته نرم افزاری به اشکال مختلف برای کامپیوتر ها وبرنامه ها ی مختلف ارائه می گردد. Tcp/ip از مهمترین پروتکل های ارتباطی شبکه در جهان تلقی می شود ونه تنها برروی اینترنت وشبکه های گسترده گوناگون کاربرد دارد، بلکه در شبکه های محلی مختلف نیز مورد استفاده قرار می گیردو در واقع این پروتکل زبان مشترک بین کامپیوتر ها به هنگام ارسال و دریافت اطلاعات یا داده می باشد. این پروتکل به دلیل سادگی مفاهیمی که در خود دارد اصطلاحا به سیستم باز مشهور است ، برروی هر کامپیوتر وابر رایانه قابل طراحی وپیاده سازی است. از فاکتورهای مهم که این پروتکل بعنوان یک پروتکل ارتباطی جهانی مطرح می گردد، به موارد زیر می توان اشاره کرد:
1 - این پروتکل در چار چوب UNIX Operating System ساخته شده وتوسط اینترنت بکار گرفته می شود.
2 - برروی هر کامپیوتر قابل پیاده سازی می باشد.
3 - بصورت حرفه ای در شبکه های محلی وگسترده مورد استفاده قرار می گیرد.
4 - پشتیبانی از مجموعه برنامه ها وپروتکل های استاندارد دیگر چون پروتکل انتقال فایل " FTP " وپروتکل دو سویه " Point to point Protcol = PPP " .
بنیاد واساس پروتکل Tcp/ip آن است که برای دریافت و ارسال داده ها یا پیام پروتکل مذکور ؛ پیام ها وداده ها را به بسته های کوچکتر وقابل حمل تر تبدیل می کند ، سپس این بسته ها به مقصد انتقال داده می شود ودر نهایت پیوند این بسته ها به یکدیگر که شکل اولیه پیام ها وداده ها را بخود می گیرد ، صورت می گیرد.
یکی دیگر از ویژگی های مهم این پروتکل قابلیت اطمینان آن در انتقال پیام هاست یعنی این قابلیت که به بررسی وبازبینی بسته ها ومحاسبه بسته های دریافت شده دارد. در ضمن این پروتکل فقط برای استفاده در شبکه اینترنت نمی باشد. بسیاری از سازمان وشرکت ها برای ساخت وزیر بنای شبکه خصوصی خود که از اینترنت جدا می باشد نیز در این پروتکل استفاده می کنند. [18]
- پروتکل سیستم ورودی وخروجی پایه شبکه " [19]Net work basic input/ output System= Net Bios" واسطه یا رابطی است که توسط IBM بعنوان استانداردی برای دسترسی به شبکه توسعه یافت . این پروتکل داده ها را از لایه بالاترین دریافت کرده وآنها را به شبکه منتقل می کند. سیستم عاملی که با این پروتکل ارتباط برقرار می کند سیستم عامل شبکه "NOS" نامیده می شود کامپیوتر ها از طریق کارت شبکه خود به شبکه متصل می شوند. کارت شبکه به سیستم عامل ویژه ای برای ارسال اطلاعات نیاز دارد. این سیستم عامل ویژه را Net BIOS می نامند که در حافظه ROM کارت شبکه ذخیره شده است.
Net BIOS همچنین روشی را برای دسترسی به شبکه ها با پروتکل های مختلف مهیا می کند . این پروتکل از سخت افزار شبکه مستقل است . این پروتکل مجموعه ای از فرامین لازم برای در خواست خدمات شبکه ای سطح پایین را برای برنامه های کاربردی فراهم می کند تا جلسات لازم برای انتقال اطلاعات در بین گره ها ی یک شبکه را هدایت کنند.
در حال حاضر وجود " Net BIOS Net BEUI= Net BIOS Enhansed User Interface" امتیازی جدید می دهد که این امتیاز درواقع ایجاد گزینه انتقال استاندارد است و Net BEUI در شبکه های محلی بسیار رایج است. همچنین قابلیت انتقال سریع داده ها را نیز دارد . اما چون یک پروتکل غیر قابل هدایت است به شبکه های محلی محدود شده است.

مدل Open System Interconnection OSI"]20]:
این مدل مبتنی بر قراردادی است که سازمان استانداردهای جهانی ایزو بعنوان مرحله ای از استاندارد سازی قراردادهای لایه های مختلف توسعه دارد . نام این مدل مرجع به این دلیل ا اس آی است چونکه با اتصال سیستم های باز سروکار دارد وسیستم های باز سیستم هایی هستند که برای ارتباط باسیستم های دیگر باز هستند . این مدل هفت لایه دارد که اصولی که منجر به ایجاد این لایه ها
شده اند عبارتند از :
1 - وقتی نیاز به سطوح مختلف از انتزاع است ، لایه ای باید ایجاد شود.
2 - هر لایه باید وظیفه مشخصی داشته باشد.
3 - وظیفه هر لایه باید با در نظر گرفتن قراردادهای استاندارد جهانی انتخاب گردد.
4 - مرزهای لایه باید برای کمینه کردن جریان اطلاعات از طریق رابط ها انتخاب شوند.
اکنون هفت لایه را به نوبت از لایه پایین مورد بحث قرار می دهیم:

1 - لایه فیزیکی :
به انتقال بیتهای خام برروی کانال ارتباطی مربوط می شود. در اینجا مدل طراحی با رابط های مکانیکی ، الکتریکی ، ورسانه انتقال فیزیکی که زیر لایه فیزیکی قراردارند سروکار دارد.
2 - لایه پیوند ها:
مبین نوع فرمت هاست مثلا شروع فریم ، پایان فریم، اندازه فریم وروش انتقال فریم . وظایف این لایه شامل موارد زیر است :
مدیریت فریم ها ، خطایابی وارسال مجدد فریم ها، ایجاد تمایز بین فریم ها داده وکنترل وایجاد هماهنگی بین کامپیوتر ارسال کننده ودریافت کننده داده ها. پروتکل های معروف برای این لایه عبارتند از :
الف - پروتکل SDLC که برای مبادله اطلاعات بین کامپیوتر ها بکار می رود و اطلاعات را به شکل فریم سازماندهی می کند.
ب - پروتکل HDLC که کنترل ارتباط داده ای سطح بالا زیر نظر آن است وهدف از طراحی آن این است که با هر نو ع ایستگاهی کارکند از جمله ایستگاههای اولیه ، ثانویه وترکیبی.
3 - لایه شبکه :
وظیفه این لایه ، مسیر یابی می باشد ، این مسیر یابی عبارتست از : تعیین مسیر متناسب برای انتقال اطلاعات . لایه شبکه آدرس منطقی هر فریم را بررسی می کند . و آن فریم را بر اساس جدول مسیر یابی به مسیر یاب بعدی می فرستد . لایه شبکه مسئولیت ترجمه هر آدرس منطقی به یک آدرس فیزیکی را بر عهده دارد. پس می توان گفت برقراری ارتباط یا قطع آن ، مولتی پلکس کردن از مهمترین وظایف این لایه است. از نمونه بارز خدمات این لایه ، پست الکترونیکی است.
4 - لایه انتقال :
وظیفه ارسال مطمئن یک فریم به مقصد را برعهده دارد. لایه انتقال پس از ارسال یک فریم به مقصد ، منتظر می ماند تا سیگنالی از مقصد مبنی بر دریافت آن فریم دریافت کند. در صورتیکه لایه محل در منبع سیگنال مذکور را از مقصد دریافت نکند. مجددا اقدام به ارسال همان فریم به مقصد خواهد کرد.

5 - لایه اجلاس :
وظیفه برقراری یک ارتباط منطقی بین نرم افزار های دو کامپیوتر ی که به یکدیگر متصل هستند به عهده این لایه است. وقتی که یک ایستگاه بخواهد به یک سرویس دهنده متصل شود ، سرویس دهنده فرایند برقراری ارتباط را بررسی می کند، سپس از ایستگاه ، درخواست نام کاربر، ورمز عبور را خواهد کرد. این فرایند نمونه ای از یک اجلاس می باشد.
6 - لایه نمایش :
این لایه اطلاعات را از لایه کاربرد دریافت نموده ، آنها را به شکل قابل فهم برای کامپیوتر مقصد تبدیل می کند . این لایه برای انجام این فرایند اطلاعات را به کدهای ASCII ویا Unicode تبدیل می کند.
7 - لایه کاربرد :
این لایه امکان دسترسی کاربران به شبکه را با استفاده از نرم افزارهایی چون E-mail- FTP و.... فراهم می سازد.

ابزارهای اتصال دهنده : " Connectivity Devices" :
ابزارهای اتصال به یک شبکه اضافه می گردند تا عملکرد وگستره شبکه وتوانایی های سخت افزاری شبکه را ارتقاء دهند . گستره وسیعی از ابزارهای اتصال در شبکه وجود دارند اما شما احتمالا برای کار خود به ابزارهای ذیل نیازمند خواهید بود:
1 - کنترل کننده ها" Reapeaters " ]21]:
تکرار کننده وسیله ای است که برای اتصال چندین سگمنت یک شبکه محلی بمنظور افزایش وسعت مجاز آن شبکه مورد استفاده قرار می گیرد . هر تکرار کننده از درگاه ورودی " Port " خود داده ها را پذیرفته وبا تقویت آنها ، داده ها را به درگاهی خروجی خود ارسال می کند. یک تکرار کننده در لایه فیزیکی مدل OSI عمل می کند.
هر کابل یا سیم بکار رفته در شبکه که بعنوان محلی برای عبور ومرور سیگنال هاست آستانه ای دارد که در آن آستانه سرعت انتقال سیگنال کاهش می یابد ودر اینجا تکرار کننده بعنوان ابزاری است که این سرعت عبور را در طول رسانه انتقال تقویت می کند.

2 - هاب ها " Hubs"]22] :
ابزاری هستند در شبکه که برای اتصال یک یا بیش از دو ایستگاه کاری به شبکه مورد استفاده قرار می گیرد ویک ابزار معمول برای اتصال ابزارهای شبکه است . هابها معمولا برای اتصال سگمنت های شبکه محلی استفاده می شوند. یک هاب دارای در گاهی های چند گانه است. وقتی یک بسته در یک درگاهی وارد می شود به سایر در گاهی ها کپی می شود تا اینکه تمامی سگمنت های شبکه محلی بسته ها را ببینند. سه نوع هاب رایج وجود دارد:

الف - هاب فعال :
که مانند آمپلی فایر عمل می کند و باعث تقویت مسیر عبور سینگال ها می شود واز تصادم وبرخورد سیگنال ها در مسیر جلوگیری بعمل می آورد . این هاب نسبتا قیمت بالایی دارد.
ب - غیر فعال :
که بر خلاف نوع اول که در مورد تقویت انتقال سیگنال ها فعال است این هاب منفعل است.
ج - آمیخته :
که قادر به ترکیب انواع رسانه ها " کابل کواکسیال نازک ،ضخیم و....." وباعث تعامل درون خطی میان سایر ها بها می شود.

3 - مسیر یاب ها " Routers " ]23]:
در شبکه سازی فرایند انتقال بسته های اطلاعاتی از یک منبع به مقصد عمل مسیر یابی است که تحت عنوان ابزاری تحت عنوان مسیر یاب انجام می شود. مسیر یابی یک شاخصه کلیدی در اینترنت
است زیرا که باعث می شود پیام ها از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل شوند. این عملکرد شامل تجزیه وتحلیل مسیر برای یافتن بهترین مسیر است. مسیر یاب ابزاری است که شبکه های محلی را بهم متصل می کند یا به بیان بهتر بیش از دو شبکه را بهم متصل می کند. مسیر یاب بر حسب عملکردش به دونوع زیر تقسیم می شود:
الف - مسیریاب ایستا : که در این نوع ، جدول مسیر یابی توسط مدیر شبکه که تعیین کننده مسیر می باشد بطور دستی مقدار دهی می شود.
ب - مسیر یاب پویا : که در این نوع ، جدول مسیر یابی خودش را، خود تنظیم می کند وبطور اتوماتیک جدول مسیریابی را روز آمد می کند.
4 - دروازه ها "Gateways " ]24]:
دروازه ها در لایه کاربرد مدل ا اس ای عمل می کنند. کاربرد آن تبدیل یک پروتکل به پروتکل دیگر است. هر هنگام که در ساخت شبکه هدف استفاده از خدمات اینترنت است دروازه ها مقوله های مطرح در شبکه سازی خواهند بود.
پل ها " Bridge " ]25]":
یک پل برای اتصال سگمنت های یک شبکه " همگن " به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد. یک پل در لایه پیوند داده ها " Data link" عمل می کند.
پل ها فریم ها را بر اساس آدرس مقصدشان ارسال می کنند. آنها همچنین می توانند جریان داده ها را کنترل نموده وخطاهایی را که در حین ارسال داده ها رخ می دهد.
عملکرد این پل عبارتست از تجزیه وتحلیل آدرس مقصد یک فریم ورودی واتخاذ تصمیم مناسب برای ارسال آن به ایستگاه مربوطه . پل ها قادر به فیلتر کردن فریم ها می باشند. فیلتر کردن فریم برای حذف فریم های عمومی یا همگانی که غیر ضروری هستند مفید می باشد، پل ها قابل برنامه ریزی هستند ومی توان آنها را به گونه ای برنامه ریزی کرد که فریم های ارسال شده از طرف منابع خاصی را حذف کنند.
با تقسیم یک شبکه بزرگ به چندین سگمنت واستفاده از یک پل برای اتصال آنها به یکدیگر ، توان عملیاتی شبکه افزایش خواهد یافت . اگر یک سگمنت شبکه از کار بیفتد ، سایر سگمنت ها ی متصل به پل می توانند شبکه را فعال نگه دارند ، پل ها موجب افزایش وسعت شبکه محلی می شوند.
سوئیچ ها" Switches " ]26].:
سوئیچ نوع دیگری از ابزارهایی است که برای اتصال چند شبکه محلی به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد که باعث افزایش توان عملیاتی شبکه می شود. سوئیچ وسیله ای است که دارای درگاه های متعدد است که بسته ها را از یک درگاه می پذیرد، آدرس مقصد را بررسی می کند وسپس بسته ها را به درگاه مورد نظر " که متعلق به ایستگاه میزبان با همان آدرس مقصد می باشد" ارسال می کند. اغلب سوئیچ های شبکه محلی در لایه پیوند داده های مدل ا اس آی عمل می کند.
سوئیچ ها بر اساس کاربردشان به متقارن "Symmetric" ونامتقارن " Asymmetric" تقسیم می شوند.
در نوع متقارن ، عمل سوئیچینگ بین سگمنت هایی که دارای پهنای باند یکسان هستند انجام می دهد یعنی 10mbps به 10mbps و.... سوئیچ خواهد شد. اما در نوع نامتقارن این عملکرد بین سگمنت هایی با پهنای باند متفاوت انجام می شود.

دو نوع سوئیچ وجود دارد که عبارتند از :
1 - سوئیچ Cut - through : این نوع سه یا چهار بایت اول یک بسته را می خواند تا آدرس مقصد آنرا بدست آورد ، آنگاه آن بسته را به سگمنت دارای آدرس مقصد مذکور ارسال می کند این در حالی است که قسمت باقی مانده بسته را از نظر خطایابی مورد بررسی قرار نمی دهد.
2 - سوئیچ Store- and - forward : این نوع ابتدا کل بسته را ذخیره کرده سپس آن را خطایابی می کند ، اگر بسته ای دارای خطا بود آن بسته را حذف می کند ، در غیر اینصورت آن بسته را به مقصد مربوطه ارسال خواهد کرد. این نوع برای شبکه محلی بسیار مناسبتر از نوع اول است زیرا بسته های اطلاعاتی خراب شده را پاکسازی می کند و بهمین دلیل این سوئیچ باعث کاهش بروز عمل تصادف خواهد شد.


 

مفاهيم مربوط به ارسال سيگنال و پهناي باند
پهناي باند (Bandwidth) به تفاوت بين بالاترين و پايين‌ترين فركانسهايي كه يك سيستم ارتباطي مي‌تواند ارسال كند گفته مي‌شود. به عبارت ديگر منظور از پهناي باند مقدار اطلاعاتي است كه مي‌تواند در يك مدت زمان معين ارسال شود. براي وسايل ديجيتال، پهناي باند برحسب بيت در ثانيه و يا بايت در ثانيه بيان مي‌شود. براي وسايل آنالوگ، پهناي باند، برحسب سيكل در ثانيه بيان مي‌شود.
دو روش براي ارسال اطلاعات از طريق رسانه‌هاي انتقالي وجود دارد كه عبارتند از: روش ارسال باند پايه (Baseband) و روش ارسال باند پهن (Broadband).]27]
در يك شبكه LAN، كابلي كه كامپيوترها را به هم وصل مي‌كند، فقط مي‌تواند در يك زمان يك سيگنال را از خود عبور دهد، به اين شبكه يك شبكه Baseband مي‌گوئيم. به منظور عملي ساختن اين روش و امكان استفاده از آن براي همه كامپيوترها، داده‌اي كه توسط هر سيستم انتقال مي‌يابد، به واحدهاي جداگانه‌اي به نام Packet شكسته مي‌شود. در واقع در كابل يك شبكه LAN، توالي Packetهاي توليد شده توسط سيستم‌هاي مختلف را شاهد هستيم كه به سوي مقاصد گوناگوني در حركت‌اند.شكلي كه در ادامه خواهد آمد، اين مفهوم را بهتر نشان مي‌دهد.

2-1عملكرد يك شبكه packet-switching
براي مثال وقتي كامپيوتر شما يك پيام پست الكترونيكي را انتقال مي‌دهد، اين پيام به Packetهاي متعددي شكسته مي‌شود و كامپيوتر هر Packet را جداگانه انتقال مي‌دهد. كامپيوتر ديگري در شبكه كه بخواهد به انتقال داده بپردازد نيز در يك زمان يك Packet را ارسال مي‌كند. وقتي تمام Packetهايي كه بر روي هم يك انتقال خاص را تشكيل مي‌دهند، به مقصد خود مي‌رسند، كامپيوتر دريافت كننده آنها را به شكل پيام الكترونيكي اوليه بر روي هم مي‌چيند. اين روش پايه و اساس شبكه‌هاي Packet-Switching مي‌باشد.
در مقابل روش Baseband، روش Broadband قرار دارد. در روش اخير، در يك زمان و در يك كابل، چندين سيگنال حمل مي‌شوند. از مثالهاي شبكه Broadband كه ما هر روز از آن استفاده مي‌كنيم، شبكه تلويزيون است. در اين حالت فقط يك كابل به منزل كاربران كشيده مي‌شود، اما همان يك كابل، سيگنالهاي مربوط به كانالهاي متعدد تلويزيون را بطور همزمان حمل مي‌نمايد. از روش Broadband به طور روز افزوني در شبكه‌هاي WAN استفاده مي‌شود.
از آنجائيكه در شبكه‌هاي LAN در يك زمان از يك سيگنال پشتيباني مي‌شود، در يك لحظه داده‌ها تنها در يك جهت حركت مي‌كنند. به اين ارتباط half-duplex گفته مي‌شود. در مقابل به سيستم‌هايي كه مي‌توانند بطور همزمان در دو جهت با هم ارتباط برقرار كننده full-duplex گفته مي‌شود. مثالي از اين نوع ارتباط شبكه تلفن مي‌باشد. شبكه‌هاي LAN با داشتن تجهيزاتي خاص بصورت full-duplex عمل كنند.

كابل شبكه
پيش از اينكه در مورد انواع كابل‌ها و پهناي باند مربوط به آنها، به بحث بپردازيم، ذكر اين نكته ضروري است كه نوع كابل انتخابي شما بطور مستقيم به توپولوژي شبكه تان وابسته است. در اين قسمت سعي گرديده توپولوژي مناسب با هر نوع كابل ذكر شود.
كابل شبكه، رسانه اي است كه از طريق آن، اطلاعات از يك دستگاه موجود در شبكه به دستگاه ديگر انتقال مي يابد.انواع مختلفي از كابلها بطور معمول در شبكه هاي LAN استفاده مي شوند. در برخي موارد شبكه تنها از يك نوع كابل استفاده مي كند، اما گاه انواعي از كابلها در شبكه به كار گرفته مي شود. غير از عامل توپولوژي، پروتكل و اندازه شبكه نيز در انتخاب كابل شبكه مؤثرند. آگاهي از ويژگيهاي انواع مختلف كابلها و ارتباط آنها با ديگر جنبه هاي شبكه براي توسعه يك شبكه موفق ضروري است.[28]
امروزه سه گروه از كابل‌ها، در ايجاد شبكه مطرح هستند:

كابلهاي Coaxial زماني بيشترين مصرف را در ميان كابلهاي موجود در شبكه داشت. چند دليل اصلي براي استفاده زياد از اين نوع كابل وجود دارد:[29]
1- قيمت ارزان آن.
2- سبكي و انعطاف‌پذيري.
3- اين نوع كابل به نسبت زيادي در برابر سيگنالهاي مداخله‌گر مقاومت مي نمايد.
4- مسافت بيشتري را بين دستگاههاي موجود در شبكه، نسبت به كابل UTP پشتيباني مي‌نمايد.
در شكل زير ساختار كابل Coaxial مشاهده مي‌شود:[30]

(1) Conducting Core يا هسته مركزي كه معمولاً از يك رشته سيم جامد مسي تشكيل مي‌گردد.
(2) Insulation يا عايق كه معمولاً از جنس PVC يا تفلون است.
(3) Copper Wire Mesh كه از سيم‌هاي بافته شده تشكيل مي‌شود و كار آن جمع‌آوري امواج الكترومغناطيسي است.
(4) Jacket كه جنس آن اغلب از پلاستيك بوده و نگهدارنده خارجي سيم در برابر خطرات فيزيكي است.
كابل Coaxial به دو دسته تقسيم مي‌شود:[31]
1- Thin net: كابلي است بسيار سبك، انعطاف‌پذير و ارزان قيمت، قطر سيم در آن 6 ميليمتر معادل 25/0 اينچ است. مقدار مسيري كه توسط آن پشتيباني مي‌شود 185 متر است.
2- Thick net: اين كابل قطري تقريباً 2 برابر Thin net دارد. كابل مذكور، پوشش محافظي را(علاوه بر محافظ خود) داراست كه از جنس پلاستيك بوده و بخار را از هسته مركزي دور مي‌سازد.
رايج‌ترين نوع اتصال دهنده (connector) مورد استفاده در كابل coaxial، Bayonet-Neill-Concelman (BNC) مي‌باشد. انواع مختلفي از سازگار كننده‌ها برايBNCها وجود دارند شامل:Tconnector , Barrel connector وTerminator.
تصوير زير يك BNC connector را نشان مي دهد:[32]

2-3 يك BNC connector

در شبكه هايي با توپولوژي اتوبوسي از كابلcoaxial استفاده مي‌شود. شكل زير نمونه استفاده از اين نوع كابل در شبكه اتوبوسي است:[33]

2-4 استفاده از كابل coaxial در شبكه اتوبوسي
بايد دانست كه از عبارتهايي مانند "10Base5 " براي توضيح اينكه چه كابلي در ساخت شبكه بكار رفته استفاده مي‌گردد. عبارت مذكور بدان معناست كه از كابل coaxial و از نوع Thicknet استفاده شده، علاوه بر آن روش انتقال در اين شبكه، روش Baseband است و نيز سرعت انتقال 10 مگابيت در ثانيه ((mbps مي‌باشد. همچنين "10Base2" يعني اينكه از كابل Thinnet استفاده شده، روش انتقال Baseband و سرعت انتقال 10 مگابيت در ثانيه است.
در طراحي جديد شبكه معمولاً از كابلهاي Twisted Pair استفاده مي‌گردد. قيمت آن ارزان بوده و از نمونه‌هاي آن مي‌توان به كابل تلفن اشاره كرد. اين نوع كابل كه از چهار جفت سيم بهم تابيده تشكيل مي‌گردد، خود به دو دسته تقسيم مي‌شود:[34]
1-(Unshielded Twisted Pair)UTP: كابل ارزان قيمتي است كه نصب آساني دارد و براي شبكه‌هاي LAN سيم بسيار مناسبي است، همچنين نسبت به نوع دوم كم‌وزن‌تر و انعطاف‌پذيرتر است. مقدار سرعت ديتاي عبوري از آن 4 مگابيت در ثانيه تا 100 مگابيت در ثانيه مي‌باشد. اين كابل مي‌تواند تا مسافت حدوداً 100 متر يا 328 فوت را بدون افت سيگنال انتقال دهد. كابل مذكور نسبت به تداخل امواج الكترومغناطيس (Electrical Magnatic Interference) حساسيت بسيار بالايي دارد و در نتيجه در مكانهاي داراي امواج الكترومغناطيس، امكان استفاده از آن وجود ندارد.
در سيم تلفن كه خود نوعي از اين كابل است از اتصال دهنده RJ11 استفاده مي‌شود، اما در كابل شبكه اتصال دهنده‌اي با شماره RJ45 بكار مي‌رود كه داراي هشت مكان براي هشت رشته سيم است. در شكل زير يك connector RJ45 ديده مي‌شود.(برگرفته از پانويس قبلي)

2-5. connector RJ45

كابل UTP داراي پنج طبقه مختلف است (كه البته امروزه CAT6 و CAT7 هم اضافه شده است):
- CAT1 يا نوع اول كابل UTP براي انتقال صدا بكار مي‌رود، اما CAT2‌تا CAT5 براي انتقال ديتا در شبكه‌هاي كامپيوتري مورد استفاده قرار مي‌گيرند و سرعت انتقال ديتا در آنها به ترتيب عبارتست از: 4 مگابيت در ثانيه، 10مگابيت در ثانيه،‌ 16مگابيت در ثانيه و 100مگابيت در ثانيه.
براي شبكه‌هاي كوچك و خانگي استفاده از كابل CAT3‌توصيه مي‌شود.[35]

2-6 كابل UTP

2- (Shielded Twisted Pair)STP : در اين كابل سيم‌هاي انتقال ديتا مانند UTP‌ هشت سيم و يا چهار جفت دوتايي هستند. بايد دانست كه تفاوت آن با UTP‌ در اين است كه پوسته‌اي به دور آن پيچيده شده كه از اثرگذاري امواج بر روي ديتا جلوگيري مي‌كند. از لحاظ قيمت،‌ اين كابل از UTP گرانتر و از فيبر نوري ارزان‌تر است. مقدار مسافتي كه كابل مذكور بدون افت سيگنال طي مي كند برابر با 500 متر معادل 1640 فوت است.
در شبكه‌هايي با توپولوژي اتوبوسي و حلقه‌اي از دو نوع اخير استفاده مي‌شود. گفته شد كه در اين نوع كابل، 4 جفت سيم بهم تابيده بكار مي‌رود كه از دو جفت آن يكي براي فرستادن اطلاعات و ديگري براي دريافت اطلاعات عمل مي‌كنند.
در شبكه‌هايي با نام اترنت سريع١ (Fast Ethernet) دو نوع كابل به چشم مي‌خورد:
- 100Base TX: يعني شبكه‌اي كه در آن از كابل UTP نوع Cat5 استفاده شده و عملاً دو جفت سيم در انتقال ديتا دخالت دارند (دو جفت ديگر بيكار مي‌مانند)، سرعت در آن 100 مگابيت در ثانيه و روش انتقال Baseband است.
- 100Base T4: تنها تفاوت آن با نوع بالا اين است كه هر چهار جفت سيم در آن بكار گرفته مي‌شوند.
كابل فيبر نوري كاملاً متفاوت از نوع Coaxial و Twisted Pair عمل مي‌كند. به جاي اينكه سيگنال الكتريكي در داخل سيم انتقال يابد، پالسهايي از نور در ميان پلاستيك يا شيشه انتقال مي‌يابد. اين كابل در برابر امواج الكترومغناطيس كاملاً مقاومت مي‌كند و نيز تأثير افت سيگنال بر اثر انتقال در مسافت زياد را بسيار كم در آن مي‌توان ديد. برخي از انواع كابل فيبر نوري مي‌توانند تا 120 كيلومتر انتقال داده انجام دهند. همچنين امكان به تله انداختن اطلاعات در كابل فيبر نوري بسيار كم است. كابل مذكور دو نوع را در بر مي‌گيرد:[36]
1- Single Mode: كه دراين كابل ديتا با كمك ليزر انتقال مي‌يابد و بصورت 8.3/125 نشان داده مي‌شود كه در آن 8.3 ميكرون قطر فيبر نوري و 125 ميكرون مجموع قطر فيبر نوري و محافظ آن مي‌باشد. اين نوع كه خاصيت انعطاف‌پذيري كم و قيمت بالايي دارد براي شبكه‌هاي تلويزيوني و تلفني استفاده مي‌گردد.
2- Multi Mode: كه در آن ديتا بصورت پالس نوري انتقال مي‌يابد و بصورت 62.5/125 نشان داده مي‌شود كه در آن 62.5 ميكرون قطر فيبر نوري و 125 ميكرون مجموع قطر فيبر نوري و محافظ آن مي‌باشد. اين نوع مسافت كوتاهتري را نسبت به Single Mode طي مي‌كند و قابليت انعطاف‌پذيري بيشتري دارد. قيمت آن نيز ارزان‌تر است و در شبكه‌هاي كامپيوتري استفاده مي‌شود. بطوركلي كابل فيبر نوري نسبت به دو نوع Coaxial و Twisted pair قيمت بالايي دارد و نيز نصب آن نياز به افراد ماهري دارد. شبكه‌هاي 100Base FX، شبكه‌هايي هستند كه در آنها از فيبر نوري استفاده مي‌شود، سرعت انتقال در آنها 100 مگابيت در ثانيه بوده و روش انتقال Baseband مي‌باشد. امروز، با پيشرفت تكنولوژي در شبكه‌هاي فيبر نوري مي‌توان به سرعت 1000 مگابيت در ثانيه دست يافت. در شكل صفحه بعد يك كابل فيبر نوري مشاهده مي‌شود.[37]

2-7. فيبر نوري

بطور كلي توصيه‌هايي در مورد نصب كابل شبكه وجود دارد:[38]
- هميشه بيشتر از مقدار مورد نياز كابل تهيه كنيد.
- هر بخشي از شبكه را كه نصب مي‌كنيد، آزمايش نماييد. ممكن است بخشهايي در شبكه وجود داشته باشند كه خارج ساختن آنها پس از مدتي دشوار باشد.
- اگر لازم است بر روي زمين كابل‌كشي نماييد، كابلها را بوسيله حفاظت‌كننده‌هايي بپوشانيد.
- دو سر كابل را نشانه‌گذاري كنيد.

كارت شبكه (Network Interface Adapter)
كارت شبكه يا NIC ، وقتي كه در شيار گسترش كامپيوتر( expansion slot: سوكتي در يك كامپيوتر كه براي نگهداري بوردهاي گسترش و اتصال آنها به باس سيستم (مسير انتقال داده‌ها) طراحي مي‌شود. شيارهاي گسترش روشي براي افزايش يا بهبود ويژگيها و قابليت‌هاي كامپيوتر هستند)
قرار مي‌گيرد، وسيله‌اي است كه بين كامپيوتر و شبكه‌اي كه كامپيوتر جزئي از آن است، اتصال برقرار مي‌نمايد. هر كامپيوتر در شبكه مي‌بايست يك كارت شبكه داشته باشد كه به باس گسترش سيستم(System's Expansion Bus) اتصال مي‌يابد و براي رسانه شبكه (كابل شبكه) به عنوان يك واسطه عمل مي‌كند. در برخي كامپيوترها، كارت شبكه با مادربورد يكي شده است، اما در بيشتر مواقع شكل يك كارت گسترش (Expansion Card) را به خود مي‌گيرد كه يا به ISA سيستم (Industry Standard Architecture: مجموعه مشخصاتي براي طراحي باس‌ها كه امكان مي‌دهد قطعات بصورت كارت به شيارهاي گسترش استاندارد كامپيوترهاي شخصي آي‌بي‌ام و سازگار با آنها افزوده شوند)، و يا به PCI (Peripheral Component Interconnect: مجموعه مشخصاتي كه توسط شركت اينتل ارائه شده و سيستم باس محلي را تعريف مي‌كند كه امكان نصب حداكثر 10 كارت گسترش سازگار با PCI را فراهم مي‌كند) متصل مي‌گردد.[39]
كارت شبكه به همراه نرم‌افزار راه اندازي (device driver) آن، مسئول اكثر كاركردهاي لايه data-link و لايه فيزيكي مي‌باشد. كارت‌هاي شبكه، بسته به نوع كابلي كه پشتيباني مي‌كنند، اتصال دهنده‌هاي (Connectors) خاصي را مي‌طلبند. (كابل شبكه از طريق يك اتصال دهنده به كارت شبكه وصل مي‌شود) برخي كارت‌هاي شبكه بيش از يك نوع اتصال دهنده دارند كه اين شما را قادر مي‌سازد كه آنها را به انواع مختلفي از كابلهاي شبكه اتصال دهيد.

عملكردهاي اساسي كارت شبكه
كارت شبكه عملكردهاي گوناگوني را كه براي دريافت و ارسال داده‌ها در شبكه حياتي هستند، انجام مي‌دهد كه برخي از آنها عبارتند از:[40]
1- Data encapsulation: كارت شبكه و درايور (راه‌انداز) آن، مسئول ايجاد فريم در اطراف داده توليد شده توسط لاية شبكه و آماده‌سازي آن براي انتقال هستند.
2- Signal encoding and decoding: در واقع كارت شبكه طرح كدگذاري لايه فيزيكي را پياده مي‌كند و داده‌هاي دودويي (binary) توليد شده توسط لايه شبكه را به سيگنال‌هاي الكتريكي قابل انتقال بر روي كابل شبكه تبديل مي‌نمايد. همچنين سيگنال‌هاي دريافتي از روي كابل را براي استفاده لايه‌هاي بالاتر به داده‌هاي دودويي تبديل مي‌سازد.
3- Data transmission and reception: كاركرد اساسي كارت شبكه، توليد و انتقال سيگنال‌هاي متناسب در شبكه و دريافت سيگنال‌هاي ورودي است. طبيعت سيگنال‌ها به كابل شبكه و پروتكل لايه datalink بستگي دارد. در يك LAN فرضي، هر كامپيوتر هم بسته‌هاي عبوري در شبكه را دريافت مي‌كند و كارت شبكه آدرس مقصد لايه datalink را بررسي مي‌كند تا ببيند آيا بسته براي كامپيوتر مذكور فرستاده شده يا خير. در صورت مثبت بودن پاسخ، كارت شبكه بسته را براي انجام پردازش توسط لايه بعدي از كامپيوتر عبور مي‌دهد، در غير اينصورت بسته را به دور مي‌افكند.
كارت شبكه قابل نقل و انتقال (Portable Computer Network Adapters)
بسيار احتمال دارد كه در شبكه شما يك كامپيوتر كيفي و قابل حمل وجود داشته باشد. گستره وسيعي از كارت شبكه‌هاي مناسب اين كامپيوترها قابل دستيابي است. نوعي از كارت شبكه كه در كامپيوترهاي كيفي استفاده مي‌شود عبارتست از: كارت [41]PCMCIA يا همان PC Card.
كارت PC در يك شيار[42] و يا در يك جفت شيار موجود در كناره كامپيوتر كيفي جاي مي‌گيرد. كابل شبكه با استفاده از ابزاري به نام "dongle" به كارت PC متصل مي‌شود. كارتهاي PC جز ابزارهاي "Plug-and-Play" هستند، و نيز مي‌توان در حاليكه كامپيوتر روشن و در حال فعاليت است، آنها را نصب يا خارج نمود و پس از نصب آنها نيازي به restart كردن كامپيوتر نيست.

نصب كارت شبكه
براي نصب كارت شبكه، توصيه مي‌شود كه از دستورالعمل‌هاي همراه كارت شبكه خود پيروي كنيد. سعي كنيد كارت شبكه‌اي را خريداري نمائيد كه اين دستورالعمل‌ها را با خود داشته باشد. اگر قصد داريد از كارتي استفاده كنيد كه آن را از كامپيوتر ديگري بيرون كشيده‌ايد و يا دوستتان آن را به شما داده است، ابتدا در دو روي آن كارت شبكه نام سازنده و شماره محصول را بررسي كنيد. حداقل يافتن نام سازنده - درصورت وجود - آسان است. در درجه دوم،‌ به سايت سازنده در وب مراجعه نموده و اطلاعات فني دربارة‌ آن كارت شبكه جستجو كنيد. سعي كنيد شماره محصول، مدل و شماره سريال‌ها را تطبيق دهيد. راهي ديگر نيز براي شناختن سازندة‌ كارت شبكه وجود دارد. بر روي كارت شبكه يك كد شش رقمي است كه از حروف و عدد تشكيل يافته است (مثل OOAOC9).]43]
شماره مذكور به OUI (Organizationally Unique Identifier) معروف است. در صورت وجود OUI شما قادر هستيد سازنده كارت و نيز درايور مناسب را بيابيد. شماره OUI توسط IEEE (Institute for Electrical and Electronical Engineers) تخصيص داده مي‌شود و از طريق پايگاه داده‌هاي آن مي‌توان به جستجوي نام سازندگان پرداخت. (www.ieee.org) شما مي‌بايست به منظور كاركرد صحيح كارت شبكه در كامپيوترتان، يك درايور[44] براي آن داشته باشيد. اگر كارت شبكه‌اي را از يك توليد كننده معروف در دست داريد، اين شانس وجود دارد كه ويندوز درايور آن را در فايلهاي خود داشته باشد. اما در غير اينصورت يا بايد به دريافت درايور از اينترنت اقدام كنيد و يا ديسكت و يا CD-ROM مربوط به كارت شبكه را در اختيار داشته باشيد.
برخي كارت‌هاي شبكه در ديسكت يا CD-ROM خود،‌ يك نصب نرم‌افزاري را پيش‌بيني مي‌كنند. سعي كنيد اين نصب را پيش از رفتن به مراحل بعدي كامل كنيد. بهترين راه براي پاسخگويي به سؤالاتي كه در حين مراحل نصب ممكن است برايتان پيش بيايد، مراجعه به وب سايت سازنده است.[45]
فرايند نصب كارت شبكه شامل مراحل زير است:[46]
- جايدهي فيزيكي كارت در كامپيوتر.
- پيكربندي (Configuring) كارت براي استفاده از منابع سخت‌افزاري مناسب.
- نصب نرم‌افزاري راه‌اندازي (device driver) كارت.
در مراحل نصب و راه‌اندازي شبكه ابتدا مي‌بايست مسير كابل‌كشي كه بطور فيزيكي كامپيوترهاي شما را به يكديگر متصل مي‌كند مشخص شود. يك روش آسان ولي مؤثر در طراحي مسير جايگيري كابل‌ها، اين است كه با در دست داشتن يك دفترچه يادداشت و يك مداد، از يك مكان دلخواه براي كامپيوتر به سمت مكان ديگر حركت كنيد و بدين شكل يك طرح كلي را از كف خانه خود بدست آوريد؛ همينطور كه پيش مي‌رويد هرگونه مانعي را كه مي‌بايست فكري برايش كرد يادداشت كنيد مثل ديوارها، لوله‌ها، لوازم خانه،‌درخت‌ها و غيره.
اگر قصد داريد كابل‌كشي را بر روي زمين و به موازات لبه‌هاي ديوار انجام دهيد، خوب است كابل‌ها را با استفاده از يك سري نگهدارنده‌هاي پلاستيكي به ديوار محكم كنيد. در هنگام نصب كابل در اطراف مجراهاي گرمايي يا تهويه، سيستم‌هاي خلاء مركزي و يا سيستم‌هاي برق، دقت لازم را به عمل آوريد.
پس از طراحي مسير كابل‌ها، به اندازه‌گيري مسير واقعي آنها بر روي زمين بپردازيد. فراموش نكنيد كه اگر قرار است يك كامپيوتر بر روي ميز قرار گيرد لازم است كه فاصله پشت كيس كامپيوتر را تا زمين اندازه‌ بگيريد. همچنين اندازه‌ گوشه‌ها و زواياي ديوارها را بيفزاييد. پس از پايان اين مرحله مجدداً‌ به اندازه‌گيري مسير كابل‌ها بپردازيد و اندازه‌هاي قبلي خود را بررسي و اصلاح نمائيد. آنگاه همة‌ اندازه‌هاي بدست آمده را براي بدست آوردن كل طول كابل مورد نياز، با هم جمع كنيد. اندازه‌اي حدود ده فوت را به كل اندازه‌ كابل مورد نياز بيفزاييد، اين طول اضافي بابت موانعي است كه به آساني قابل اندازه‌گيري نيستند مثل زوايا و گوشه‌ها و يا پله‌ها.[47]
براي ادامه كار شما به كابل Cat5 به همراه اتصال دهنده‌هاي RJ-45 نياز داريد.
به منظور جايدهي فيزيكي كارت شبكه در كامپيوتر، ابتدا كامپيوتر را خاموش كنيد. سپس كيس كامپيوتر را باز نمائيد و به دنبال يك شيار (slot) آزاد بگرديد. در بازار هر دو نوع كارت شبكه ISA و PCI وجود دارند و شما قبل از انتخاب كارت بايد بررسي كنيد كه كامپيوترتان چه نوع شياري را دارا مي‌باشد. كارت‌هاي ISA براي استفاده‌هاي معمولي شبكه كافي هستند اما امروزه اين نوع باس‌ها با PCI جايگزين شده‌اند. در صورتيكه بخواهيد كامپيوتر خود را به شبكه‌هاي پر سرعت (100-Mbps) وصل كنيد، باس PCI را ترجيح دهيد. پس از خارج ساختن پوشش شيار، كارت را درون شيار جاي دهيد و آن را محكم كنيد.
در مرحله دوم،‌ پيكربندي كارت شبكه به منظور استفاده آن از منابع سخت‌افزاري خاص صورت مي‌گيرد. مثالهايي از اين منابع سخت‌افزاري عبارتند از:[48]
- Interrupt requests (IRQS): يعني خطوط سخت‌افزاري كه وسايل جانبي از آنها براي فرستادن سيگنال‌ها به پردازشگر و درخواست توجه آن، استفاده مي‌كنند.
- Input/Output (I/O) port addresses: اين مكان‌ها در حافظه براي استفاده وسايل خاص و به منظور تبادل اطلاعات با ديگر بخشهاي كامپيوتر، تخصيص داده مي‌شوند.
- Memory addresses: اين مكانها از حافظه توسط وسايل خاص و به منظور نصب BIOS با هدف خاصي استفاده مي‌شوند.
- Direct memory access (DMA) channels: يعني مسيرهاي سيستمي كه وسايل از آنها براي تبادل اطلاعات با حافظه سيستم استفاده مي‌كنند.
كارت‌هاي شبكه معمولاً از آدرسهاي حافظه يا DMA استفاده نمي‌كنند، اما هر كارت شبكه به يك IRQ و نيز آدرس I/O پورت براي برقراري ارتباط با كامپيوتر نياز دارد. وقتي شما كامپيوتر و كارت شبكه‌اي را داشته باشيد كه هر دو از استاندارد "Plug and Play" (يعني توانايي يك سيستم كامپيوتري براي پيكربندي خودكار وسيله‌اي كه به آن افزوده مي‌شود) پشتيباني كنند، فرايند پيكربندي (مرحله دوم) به طور خودكار انجام مي‌گيرد. كامپيوتر كارت شبكه را تشخيص داده،‌آن را شناسايي مي‌كند، همچنين منابع آزاد را مكان‌يابي كرده و به پيكربندي كارت شبكه براي استفاده از آنها اقدام مي‌كند. عدم وجود مكان "Plug and Play" به معني آنست كه شما بايد كارت شبكه را براي استفاده از IRQ خاص و پورت I/O پيكربندي نمائيد و سپس اين تنظيمات را با تنظيمات درايور كارت شبكه تطبيق دهيد. البته اين حالت بيشتر در كارت‌ شبكه‌هاي قديمي اتفاق مي‌افتد. تقريباً از ويندوز 95 به بعد، ابزارهايي به منظور تشخيص برخوردهاي سخت‌افزاري در اختيار كاربران قرار گرفته است. "Device Manager" تنظيمات سخت‌افزاري همه اجزاء را در كامپيوتر فهرست مي‌كند، و هنگاميكه در مورد كارت شبكه‌اي كه به تازگي نصب شده، يك برخورد سخت‌افزاري پيش مي‌آيد، اين ابزار شما را آگاه مي‌سازد. شما مي‌توانيد از "Device Manager" براي تشخيص اينكه كارت شبكه با چه وسيله‌اي برخورد دارد و چه منبعي احتياج به تنظيم دارد، استفاده نمائيد.
مرحله سوم شامل نصب درايو‌هاي كارت شبكه است. نرم‌افزار راه‌اندازي (device driver) بخشي از كارت شبكه است كه كامپيوتر را قادر مي‌سازد با كارت شبكه ارتباط برقرار كرده و كاركردهاي مورد نياز را اجرا كند. در حقيقت تمامي كارت‌هاي شبكه براي پشتيباني از سيستم‌هاي عامل مطرح،‌ با يك نرم‌افزار راه‌اندازي عرضه مي‌شوند، اما در بسياري از موارد، شما حتي به اين نرم‌افزار احتياج پيدا نخواهيد كرد زيرا سيستم‌هاي عاملي مثل ويندوز، مجموعه‌اي از درايوها را براي مدلهاي كارت شبكه پراستفاده و رايج شامل مي‌گردند. با وجود امكان "Plug and Play"، علاوه بر تنظيم پيكربندي منابع سخت‌افزاري كارت شبكه، درايور مناسب نيز نصب مي‌شود. شما مي‌توانيد جديدترين درايورهاي مربوط به كارت شبكه را از سايت سازندة آن بدست آوريد. البته نصب درايور جديد تنها در صورت بروز مشكل ضرورت پيدا مي‌كند.


تنظيمات مربوط به ويندوز براي ايجاد شبكه[49]
حال وقت آن است كه در سيستم عامل خود تنظيماتي را انجام دهيد تا كامپيوتر شما بتواند جستجو براي كامپيوترهاي ديگر و گفتگو با آنها را آغاز كند.
نحوه پيكربندي تنظيمات مربوط به ويندوز در كامپيوتر شما، توسط اين مسأله تعيين مي‌شود كه آيا در شبكه شما Internet sharing وجود دارد يا خير. در ادامه بر حسب اين مسأله دستورالعمل‌هاي لازم آورده مي‌شود:
Non-Internet Sharing Windows Settings
در مورد هر كامپيوتر مراحل زير را طي كنيد:
1. بر روي آيكن Network Neighborhood بر روي desktop راست كليك كنيد.
2. Properties را انتخاب كنيد.
3. بر روي Access Control tab كليك كرده و Share level access را انتخاب كنيد.
4. Identification tab را انتخاب كنيد.
در اينجا مي‌توانيد نامي را براي كامپيوتر خود انتخاب كنيد.
5. Configuration tab را انتخاب كنيد. از Primary Network Logon، Client for Microsoft Networks را انتخاب كنيد.
6. سپس يك آدرس IP را به كامپيوتر اختصاص دهيد، مثلاً 192.168.O.X. X در هر كامپيوتر منحصر به فرد است و عددي بين 1 تا 254 مي‌باشد. در اين قسمت عدد Subnet mask را، 255.255.255.0 بنويسيد.
Internet Sharing Windows Setting
در مورد هر كامپيوتر مراحل زير را اجرا كنيد:
- در Control Panel، بر روي آيكن Add/Remove Program دو بار كليك كنيد. بر روي Windows setup tab كليك كنيد.
- پس از گذشت چند لحظه از ليست اجزاء، Internet tools را انتخاب كنيد.
- سپس Internet Connection Sharing را انتخاب كنيد.
- در اينجا CD مربوط به ويندوز مورد نياز است. آنگاه Internet Connection Sharing Wizard اجرا مي‌گردد كه پس از پايان آن، كامپيوتر را Restart نماييد.
- مي‌توانيد از فلاپي ديسكي كه در طي مراحل Wizard ايجاد مي‌كنيد، در مورد كامپيوترهاي ديگر شبكه استفاده كنيد (در منوي Run در هر يك از آنها و پس از گذاشتن فلاپي در كامپيوتر اينگونه تايپ كنيد: a:\icsclset.exe و سپس Enter را فشار دهيد)
لازم به ذكر است در صورتيكه بخواهيد شبكه خود را از طريق يك Proxy Server به اينترنت متصل كنيد مي‌بايست آن را خريداري كرده و تنظيمات مربوطه را انجام دهيد. فراهم كننده خدمات اينترنت (ISP) شما بايد در مورد استفاده از dynamic IP و يا static IP شما را آگاه سازد. در صورت استفاده از static IP، ISP بايد در اختصاص IP به شما كمك كند.


 

شبكه هاي بي سيم WirelessNetworking

مفاهيم و تعاريف

وقتي از شبكه اطلاع‌رساني سخن به ميان مي‌آيد، اغلب كابل شبكه به عنوان وسيله انتقال داده در نظر گرفته مي‌شود. در حاليكه چندين سال است كه استفاده از شبكه سازي بي‌سيم در دنيا آغازگرديده است. تا همين اواخر يك LAN بي‌سيم با سرعت انتقال پايين و خدمات غيرقابل اعتماد و مترادف بود، اما هم اكنون تكنولوژي‌هاي LAN بي‌سيم خدمات قابل قبولي را با سرعتي كه حداقل براي كاربران معمولي شبكه كابلي پذيرفته شده مي‌باشد، فراهم مي‌كنند.
WLANها (يا LANهاي بي‌سيم) از امواج الكترومغناطيسي (راديويي يا مادون قرمز) براي انتقال اطلاعات از يك نقطه به نقطه ديگر استفاده مي‌كنند. امواج راديويي اغلب به عنوان يك حامل راديويي تلقي مي‌گردند، چرا كه اين امواج وظيفه انتقال انرژي الكترومغناطيسي از فرستنده را به گيرنده دورتر از خود بعهده دارند[50]. داده هنگام ارسال برروي موج حامل راديويي سوار مي‌شود و در گيرنده نيز به راحتي از موج حامل تفكيك مي‌گردد. به اين عمل مدولاسيون اطلاعات به موج حامل گفته مي‌شود. هنگاميكه داده با موج راديويي حامل مدوله مي‌شود، سيگنال راديويي داراي فركانس‌هاي مختلفي علاوه بر فركانس اصلي موج حامل مي‌گردد. به عبارت ديگر فركانس اطلاعات داده به فركانس موج حامل اضافه مي‌شود. در گيرنده راديويي براي استخراج اطلاعات، گيرنده روي فركانس خاصي تنظيم مي‌گردد و ساير فركانس‌هاي اضافي فيلتر مي‌شوند.

2-8 تصوير يك WLAN]51]

در يك ساختار WLAN، يك دستگاه فرستنده و گيرنده مركزي، Access Point(AP) خوانده مي‌شود. AP با استفاده از كابل شبكه استاندارد به شبكه محلي سيمي متصل مي‌گردد. در حالت ساده،‌ گيرنده AP وظيفه دريافت، ذخيره و ارسال داده را بين شبكه محلي سيمي و WLAN بعهده دارد. AP با آنتني كه به آن متصل است، مي‌تواند در محل مرتفع و يا هر مكاني كه امكان ارتباط بهتر را فراهم مي‌كند، نصب شود.
هر كاربر مي‌تواند از طريق يك كارت شبكه بي‌سيم (Wireless Adapter) به سيستم WLAN متصل شود. اين كارت‌ها به صورت استاندارد براي رايانه‌هاي شخصي و كيفي ساخته مي‌شوند. كارت WLAN به عنوان واسطي بين سيستم عامل شبكه كاربر و امواج دريافتي از آنتن عمل مي‌كند. سيستم عامل شبكه عملاً درگير چگونگي ارتباط ايجاد شده نخواهد بود.[52]
امروزه استاندارد غالب در شبكه‌هاي WLAN، IEEE802.11 مي‌باشد. گروهي كه بر روي اين استاندارد كار مي‌كند در سال 1990 با هدف توسعه استاندارد جهاني شبكه‌ سازي بي‌سيم با سرعت انتقال 1 تا 2 مگابيت در ثانيه شكل گرفت. استاندارد مذكور با نام IEEE802.11a شناخته مي‌شود. استاندارد IEEE802.11b كه جديدتر است، سرعت انتقال را تا 5/5 و 11مگابيت در ثانيه مي‌افزايد.[53]
WLANها از دو توپولوژي حمايت مي‌كنند:
- ad hoc topology
- infrastructure topology
در توپولوژي ad hoc كامپيوترها به شبكه بي‌سيم مجهز هستند و مستقيماً با يكديگر به شكل
Peer- to- peer ارتباط برقرار مي‌نمايند.
كامپيوترها براي ارتباط بايد در محدوده يكديگر قرار داشته باشند. اين نوع شبكه براي پشتيباني از تعداد محدودي از كامپيوترها، مثلاً در محيط خانه يا دفاتر كوچك طراحي مي‌شود.
"امروزه نوعي از توپولوژي ad hoc به نام "ad hoc peer-to-peer networking" مطرح است. اين نوع شبكه كه به شبكه "‌Mesh" نيز معروف است، شبكه‌اي پويا از دستگاههاي بي‌سيم است كه به هيچ نوع زيرساخت موجود يا كنترل مركزي وابسته نيست. در اين شرايط، دستگاههاي شبكه همچنين به مانند گرههايي عمل مي‌كنند كه كاربران از طريق آنها مي‌توانند داده‌ها را انتقال دهند، به اين معني كه دستگاه هر كاربر بعنوان مسيرياب و تكراركننده(Repeater) عمل مي‌كند. اين شبكه نوع تكامل‌يافته شبكه Point-to-multipoint است كه در آن همه كاربران مي‌بايست براي استفاده از شبكه دسترسي مستقيم به نقطه دستيابي مركزي داشته باشند. در معماري Mesh كاربران مي‌توانند بوسيله
Multi-Hopping، از طريق گرههاي ديگر به نقطه مركزي وصل شوند، بدون اينكه به ايجاد هيچگونه
پيوند مستقيم RF نياز باشد.بعلاوه در شبكه Mesh در صورتيكه كاربران بتوانند يك پيوند فركانس راديويي برقرار كنند، نيازي به نقطه دسترسي(Access Point) نيست و كاربران مي‌توانند بدون وجود يك نقطه كنترل مركزي با يكديگر، فايلها، نامه‌هاي الكترونيكي و صوت و تصوير را به اشتراك بگذارند. اين ارتباط دو نفره، به آساني براي دربرگرفتن كاربران بيشتر قابل گسترش است."[54]
توپولوژي infrastructure اصولاً براي گسترش و افزايش انعطاف‌پذيري شبكه‌هاي كابلي معمولي بكار مي‌رود. بدين شكل كه اتصال كامپيوترهاي مجهز به تكنولوژي بي‌سيم را با استفاده از Access Point به آن امكان مي‌سازد. در برخي موارد، يك AP كامپيوتري است كه كارت شبكه بي‌سيم را كنار كارت شبكه معمولي - كه آن را به يك LAN كابلي متصل مي‌كند - دارا مي‌باشد. كامپيوترهاي بي‌سيم با استفاده از AP به عنوان واسطه با شبكه كابلي ارتباط برقرار مي‌كنند. AP اساساً بعنوان يك Translation Bridge عمل مي‌كند، زيرا سيگنال‌هاي شبكه بي‌سيم را به سيگنال‌هاي شبكه كابلي تبديل مي‌كند. مانند تمام تكنولوژي‌هاي ارتباطي بي‌سيم،‌ شرايط مسافتي و محيطي مي‌توانند بر روي عملكرد ايستگاههاي سيار بسيار تأثير گذار باشند. يك AP مي‌تواند 10 تا 20 كامپيوتر را پشتيباني كند، بسته به اينكه ميزان استفاده آنها از LAN چقدر است. اين پشتيباني تا زماني ادامه دارد كه آن كامپيوترها در شعاع تقريبي 100 تا 200 فوت نسبت به AP قرار داشته باشند. موانع فيزيكي مداخله كننده اين عملكرد را به طرز چشمگيري كاهش مي‌دهند.

Cell
2-9.شبكهWLANبا يكAP((AccessPoint
 

در شكل فوق يك Access Point از طريق يك كابل به شبكه LAN متصل شده است. در اينجا وظيفه يك AP دريافت اطلاعات از سرويس گيرنده‌ها (Clients) از طريق هوا و ارسال آن اطلاعات از طريق يك پورت به hub مي باشد. AP به عنوان يك پل ارتباطي بين شبكه WLAN و شبكه LAN عمل مي‌كند.
ناحيه‌اي كه توسط يك AP تحت پوشش قرار مي‌گيرد سلول (Cell) ناميده مي‌شود. هر ايستگاه در داخل Cell مي‌تواند به AP دسترسي پيدا كند. وظيفه يك AP ايجاد هماهنگي بين سرويس گيرندگان (Clients) شبكه WLAN و يك شبكه LAN مي‌باشد.[55]
به منظور گسترش بخش بي‌سيم و تحت پوشش قرار دادن سرويس گيرندگان بيشتر، مي‌توان از APهاي متعدد در مناطق مختلف استفاده كرد،‌ و يا اينكه يك ٍExtension point را بكار گرفت. Extension point، يك تقويت كننده سيگنال‌هاي بي‌سيم است كه به عنوان ايستگاهي بين سرويس گيرندگان بي‌سيم و AP عمل مي‌كند. استاندارد IEEE 802.11 دو سلول را به عنوان يك BSS (Basic Service Set) در نظر مي‌گيرد. اگر شبكه از چند Access Point استفاده كند، APها با يك ستون فقرات بنام DS (Distribution System) به هم اتصال مي‌يابند. DS معمولاً يك شبكه كابلي است، اما مي‌توان آن را بي‌سيم هم در نظر گرفت.[56]
استاندارد IEEE 802.11 از سه نوع سيگنال در لايه فيزيكي پشتيباني مي‌كند:[57]
- (DSSS) Direct Sequence Spread Spectrum: يك روش انتقال راديويي است كه در آن سيگنال‌هاي خروجي با استفاده از يك كد ديجيتال مدوله مي‌شوند. در نتيجه هر بيت از ديتا به چند بيت تبديل مي‌شود و سيگنال مي‌تواند در فركانس وسيع‌تر پراكنده شود. استفاده از DSSS به همراه روش CCK (Complimentary Code Keying) باعث مي‌شود سيستم‌هاي IEEE 802.11b به سرعت11 مگابيت در ثانيه انتقال دست يابند. در جائيكه شرايط به نحوي است كه امكان تداخل،‌ نويزنپذيري يا وجود دستگاههاي كاري هم‌فركانس در منطقه موجود نباشد يا بسيار كم باشد از شيوه DSSS استفاده مي‌شود. در اين شيوه مي‌توان از تمامي عرض باند موجود در طيف گسترده شده (مثلاً 10MHZ يا بيشتر) بهره جست و لذا به شبكه‌اي با سرعت 10 مگابيت در ثانيه يا بالاتر دست يافت. اما در محيط‌هاي شلوغ به لحاظ ترافيك امواج مثلاً محيط‌هاي شهري بزرگ، بكار بردن اين تكنولوژي عليرغم وجود كدينگ‌هاي پيشرفته و تقسيم‌بندي‌هاي فركانسي، خالي از بروز تداخل‌ها و يا اشكالات احتمالي نخواهد بود.
- (FHSS) Frequency Hopping Spread Spectrum: يك روش انتقال راديويي كه در آن انتقال دهنده به طور مداوم تغييرات سريعي را در فركانس - بر طبق يك الگوريتم موجود - انجام مي‌دهد. دريافت كننده براي خواندن سيگنال‌هاي دريافتي، دقيقاً همان تغييرات را انجام مي‌دهد. در IEEE 802.11a مي‌توان از FHSS استفاده كرد اما سيستم IEEE 802.11b از اين روش حمايت نمي‌كند.
- Infrared: در ارتباطاتinfrared (مادون قرمز) از فركانسهاي بالا - دقيقا زير طيف نور مرئي- استفاده مي‌شود. در اين روش سيگنالها نمي‌توانند از اشياء و ديوارها عبور كنند. اين امر بكارگيري
تكنولوژي مادون قرمز را محدود مي‌سازد. در فناوري مادون قرمز ارسال كننده و دريافت كننده بايد يكديگر را ببينند(در خط ديد يكديگر باشند) همانند يك كنترل كننده راه دور دستگاه تلويزيون. بطور كلي در ارتباطات داخل ساختمان كه فاصله ايستگاهها كم باشد از اين روش استفاده مي‌شود. در اينجا بجاي سيم يا فيبر نوري كه رسانه‌هاي انتقال هستند، از امواج راديويي يا نور مادون قرمز بعنوان رسانه انتقال استفاده مي‌شود. امواج راديويي بخاطر برد، پهناي باند و پوشش مكاني بيشتر، از نور مادون قرمز كاربرد بيشتري دارند.
در اين قسمت به برخي مزاياي يك WLAN نسبت به يك شبكه كابلي مي‌پردازيم. از WLANها مي‌توان در مكانهايي كه امكان كابل‌كشي وجود ندارد استفاده كرد و بدون نياز به كابل‌كشي آنها را گسترش داد. استفاده كننده WLAN مي‌تواند كامپيوتر خود را بدون قطع كابل، به هر نقطه از سازمان منتقل كند. با وجود اينكه سخت‌افزار مورد نياز براي WLAN گرانتر از تجهيزات شبكه سيمي است، ولي بهره‌وري و انعطاف‌پذيري آن باعث مي‌شود كه در طول زمان قيمت تمام شده كمتر شود، بخصوص در محيطهايي كه شبكه مورد نظر پيوسته در حال انتقال و تغيير مداوم است.
سيستمهاي WLAN مي‌توانند با فناوريهاي مختلف شبكه تركيب شوند و شبكه‌هايي با ك