جلسه نوزده : ایجاد شبکه های فیزیکی اترنت با UTP
در این قسمت میخواهیم به ایجاد شبکه های فیزیکی اترنت با UTP بپردازیم . در واقع این قسمت بیشتر بر روی لینک های فیزیکی بین دو گره اترنت ، به ویژه کابل کشی Unshielded Twisted Pair (UTP) ، تمرکز می کند . قبل از اینکه شبکه اترنت به طور کلی بتواند فریم های اترنت را بین دستگاه های کاربر ارسال کند ، هر گره باید آماده و قادر به ارسال داده از طریق یک لینک فیزیکی باشد .
این قسمت بر سه استاندارد اترنت رایج یعنی 10BASE-T (Ethernet) ، 100BASE-T(Fast Ethernet و FE) و 1000BASE-T(Gigabit Ethernet و GE) تمرکز میکند . به طور خاص ، این قسمت جزئیات ارسال داده ها در دو جهت از طریق کابل UTP ، سپس سیم کشی کابل های UTP مورد استفاده برای 10-Mbps, 100-Mbps و 1000-Mbps را بررسی می کند .
انتقال داده ها با استفاده از Twisted Pairs
درست است که اترنت داده ها را از طریق کابل های UTP ارسال می کند ، اما در واقع اطلاعات با استفاده از الکتریسیته ای که روی سیم های داخل کابل UTP جریان دارد ، منتقل می شود . برای درک بهتر نحوه ارسال داده ها با استفاده از الکتریسیته توسط اترنت ، ایده را به دو قسمت، نحوه ایجاد یک مدار الکتریکی و سپس نحوه برقراری ارتباط این سیگنال الکتریکی با 1 و 0 ها تقسیم میکنیم .
ابتدا ، برای ایجاد یک مدار الکتریکی ، اترنت از دو سیم در داخل یک twisted pair استفاده می کند ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است . توجه کنید که شکل یک کابل UTP بین دو گره را نشان نمی دهد ، اما در عوض دو رشته سیم جداگانه که داخل کابل UTP هستند را نشان می دهد .
یک مدار الکتریکی به یک حلقه کامل نیاز دارد ، بنابراین دو گره ، با استفاده از مدارهای موجود در درگاه های اترنت خود ، رشته های یک جفت از سیم ها را به هم متصل می کنند تا یک حلقه تکمیل شود و اجازه عبور جریان برق را بدهد .
برای ارسال داده ، دو دستگاه از برخی قوانین به نام طرح رمزگزاری (encoding scheme) پیروی می کنند . ایده بسیار شبیه صحبت کردن دونفر با زبان مشترک عمل میکند به این صورت که گوینده برخی کلمات را به زبان خاصی می گوید و شنونده به دلیل داشتن زبان مشترک ، می تواند کلمات گفتاری را درک کند . با encoding scheme ، گره فرستنده سیگنال الکتریکی را در طول زمان تغییر می دهد ، در حالی که گره دیگر (گیرنده) با استفاده از قوانین یکسان ، این تغییرات را به 0 یا 1 ها تفسیر می کند . (به عنوان مثال ، 10BASE-T از یک برنامه رمزگذاری استفاده می کند که یک عدد دودویی را به عنوان گذر از ولتاژ بالاتر به ولتاژ پایین در بازه زمانی 1/10,000,000 ثانیه رمزگذاری می کند)
توجه داشته باشید که در یک کابل UTP واقعی ، سیم ها به جای موازی بودن در هم پیچیده (twisted) هستند (شکل بالا) . twisting یا تابیدن رشته ها به حل برخی از مسائل مهم انتقال فیزیکی کمک می کند . هنگامی که جریان الکتریکی از سیم عبور می کند ، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ایجاد می کند که با سیگنال های الکتریکی سیم های مجاور ، از جمله سیم های همان کابل تداخل ایجاد می کند . (EMI بین رشته های یک جفت سیم در یک کابل ، crosstalk نامیده می شود.) . به هم تاباندن سیم ها به یکدیگر به لغو بیشتر EMI کمک می کند ، بنابراین اکثر لینک های فیزیکی شبکه که از سیم های مسی استفاده می کنند از جفت های به هم تابانده شده (twisted pairs) استفاده می کنند .
