شبكة الهاتف

شبكة الهاتف
بنيت شبكة الهاتف لتسمح بنقل الصوت.
صوت الإنسان يتكون من مجموعة من الترددات 300-3400 هرتز.
نقل المعلومات الرقمية والصور بسرعة منخفضة.

مكونات شبكة الهاتف:
الدائرة المحلية:
* عبارة عن زوج من الأسلاك النحاسية المجدولة تصل بين مقسم الهاتف وهاتف المستخدم.
* ظهرت تقنية جديدة لاسلكية للتغلب على المشاكل الناتجة عن الحفر وتمديد الأسلاك النحاسية وسميت هذه التقنية بالدارة المحلية اللاسلكية WLL.
المقاسم Switches:
هي الطرق التي تقوم بتحويل وتوصيل المكالمات بين المستخدمين
* طرق الربط (التحويل) بين المرسل والمستقبل:
1. تحويل الدارة:
-  يحتاج إلى إنشاء اتصال.
-  المعلومات المنقولة تتبع المسار (الطريق).
- تصل المعلومات بترتيب صحيح.
- تستخدمها شبكة الاتصالات في نقل الصوت.
2. تحويل الحزمة:
- لا تحتاج إلى إنشاء الاتصال.
- المعلومات المنقولة لا تتبع نفس الطريق.
- لا تصل المعلومات بترتيب صحيح.
- تستخدم في نقل المعلومات الرقمية وتنقل البيانات على شكل حزم.
الجذوع Trunks:
* هي خطوط سريعة تصل بين المقاسم المختلفة.
* يمكن تحميل عدد كبير من المكالمات في الوقت نفسه.
* يفضل استخدام الألياف البصرية نظراً لأنها تستطيع نقل عشرات آلاف المكالمات في الوقت نفسه.

خطوات عملية الإرسال (عملية التناوب Multiplexing)
تتم بتعاقب أخذ عينات من كل إشارة (مكالمة).
تجمع هذه العينات لترسل على نفس القناة إلى الجهة الأخرى.
تفرز العينات في المستقبل لإعادة تركيب الإشارة الأصلية.

توزيع أرقام الهاتف وتوجيه المكالمات
تعتمد شبكة الهاتف على المقاسم الموصولة معا لتوجيه المكالمات إلى المقسم المناسب. عندما تقوم بطلب رقم هاتف ما، يصل طلب الهاتف إلى المقسم المتصل بهاتفك مباشرة، والذي يقوم بفحص الرقم المطلوب للمكالمة.
إذا كان الرقم المطلوب متصلاً بالمقسم نفسه، يتم تحويل المكالمة مباشرة إلى هذا الرقم. أما إذا كان الرقم المطلوب مرتبطاً بمقسم آخر، فيتم توجيه الطلب إلى المقسم المناسب ويمكن أن يتم الطلب بعدة مقاسم أخرى حتى يصل على الرقم المطلوب النهائي.

وسائط نقل المعلومات السلكية

وسائط نقل المعلومات
وسائط النقل السلكية: وفيها تنقل المعلومات عبر أسلاك على شكل إشارات وتستعمل وسطا ماديا محسوساً.
أهم وسائط النقل السلكية:
أولا : الأسلاك المجدولة:Twisted Pair
وهي عبارة عن زوج من الأسلاك النحاسية المجدولة والملتفة على بعضها البعض لتقليل التأثيرات الخارجية، ويحتوي السلك المجدول الواحد على أربعة أزواج من الأسلاك النحاسية.
وتنقسم الأسلاك المجدولة إلى قسمين هما
1. الأسلاك المجدولة المحمية (STP) وتكون محاطة بطبقة عازلة.
2. الأسلاك المجدولة الغير محمية (UTP) وهي غير محاطة بطبقة عازلة ومنتشرة بشكل أكبر.
تصنف الأسلاك المجدولة إلى عدة أصناف حيث يعتبر الصنف السادس والسابع أفضل من الصنفين الثالث والخامس في نقل المعلومات، والاختلاف بين هذه الأنواع هو في عدد الجدلات في المتر الواحد.
ملاحظة: كلما زادت عدد الجدلات في المتر الواحد كلما كان أداء السلك أفضل.

عوامل ضعف الإشارة في السلك:
طول المسافة.
نوع وصنف السلك.
سرعة نقل المعلومات.
والبيئة من حيث الطقس والموجات الكهرومغناطيسية.
مميزات الأسلاك المجدولة:
قليلة التكلفة.
سهولة صيانتها وتركبيها.

ثانيا: الأسلاك المحورية Coaxial Cable
هي عبارة عن سلك نحاسي في المركز محاط بمادة عازلة يليها شبك نحاسي وأخيرا غلاف بلاستيكي لحماية السلك.
تستعمل الأسلاك المحورية لتوصيل البث التلفازي من اللاقط الهوائي إلى التلفاز.
تقسم الأسلاك المحورية إلى قسمين هما:
50 أوم : وهو يستخدم لنقل الإشارات والمعلومات الرقمية (0،1). (الدش الرقمي).
75 أوم: وهو يستخدم لنقل الإشارات والمعلومات التماثلية مثل أمواج التلفاز.

مميزات الأسلاك المحورية:
عازل جيد للمؤثرات الخارجية.
تنقل المعلومات بسرعة كبيرة ولمسافات بعيدة.

عيوب الأسلاك النحاسية (المجدولة، المحورية):
يمكن معرفة المعلومات المنقولة عبرها مما يشكل خطرا على أمن المعلومات وسلامتها، لأنها تعمل على توليد مجال كهرومغناطيسي حول الأسلاك يمكن قياسه بواسطة  أجهزة معينة وبالتالي معرفة المعلومات المنقولة.

ثالثا: الألياف البصرية Fiber Optic
هي عبارة عن خيوط رفيعة مصنوعة من الزجاج النقي يتم من خلالها نقل المعلومات ، حيث تنقل المعلومات في الألياف البصرية عن طريق أشعة ضوئية باستخدام خاصية الانعكاس الكلي الداخلي.
مكونات نظام الألياف البصرية:
مصدر ضوئي: لتحويل الإشارة الكهربائية إلي إشارة ضوئية.
ألياف بصرية: تنقل من خلالها المعلومات.
مجس ضوئي: لتحويل الأشعة الضوئية إلى إشارات كهربية.
تستعمل الألياف البصرية بصيغتين وهما:
الصيغة الفردية: وفيها يتم نقل المعلومات باستخدام حزمة شعاع واحدة.
الصيغة المتعددة: وفيها يتم نقل المعلومات باستخدام عدد من الحزم الشعاعية.

مميزات الألياف البصرية:
السرعة العالية في نقل المعلومات.
المحافظة على سرية المعلومات وأمنها.
نقل المعلومات لمسافات بعيدة دون الحاجة إلى تقويتها.
لا تتأثر بالعوامل الخارجية.
خفيفة الوزن.

عيوب الألياف البصرية:
غالية الثمن.
صعوبة صيانتها وتركيبها.
تحتاج إلى معدات خاصة.

وسائل الاتصال السلكية

وسائل الاتصالات السلكية

1)      التلغراف (مورس) – Telegraph
      أول اتصال سلكي
* tele  = بعيد ، graph = يكتب ، بمعني يكتب عن بعد.
* 1844 نقل مورس أول رسالة بواسطة التلغراف.
* الفكرة الأساسية استخدام شيفرة عرفت فيما بعد بشيفرة مورس.
* مبدأ العمل: تحويل الأحرف إلى إشارات كهربائية طويلة تمثل بـ (-) أو قصيرة تمثل بـ (.) وذلك حسب الضغط على المفتاح الكهربائي في الطرف المرسل ويستقبل الإشارات مغناطيس كهربائي في الطرف المستقبل.
* تكون مجموعة من الإشارات حرف.
* 1866 ربط أمريكيا بأوربا بواسطة سلك طوله 3700كم ووزنه 4000 طن ممتد في قاع المحيط.

 الهاتف:
* 1876 اخترع الكسندر بل أول هاتف.
* يتكون الهاتف من ميكروفون يحول الموجات الصوتية إلى إشارات كهربائية تنتقل عبر زوج من الأسلاك النحاسية وسماعة تحول الإشارات الكهربائية إلى موجات صوتيه يمكن سماعها في الطرف المستقبل بوجود مصدر كهربائي يغذيهما.
* قام جراهام بل بإنشاء مقاسم الاتصال للتغلب على كثرة الأسلاك الممتدة.
* 1889 قام ستراوجر باختراع المقسم الآلي الذي يسمح بإجراء المكالمات دون الحاجة لموظفي الاتصالات.

الاتصالات Telecommuniction

الاتصالات في حياتناTelecommunication

تعريف الاتصالات: هي عبارة عن عملية نقل وتبادل للمعلومات بين طرفين احدهما مرسل والأخر مستقبل عبر وسط ناقل.

عناصر عملية الاتصال: تقوم عملية الاتصال على أربعة عناصر رئيسية هي:

1-    المرسل: وهو مصدر المعلومات المراد نقلها إلى المستقبل.

2-    المستقبل: وهو الشخص الذي سيتلقى المعلومات من المرسل.

3-    المعلومات: وهي البيانات المراد نقلها من المرسل إلى المستقبل، وقد تكون هذه البيانات رقمية أو تماثلية.

4-    الوسط الناقل:وهو الوسط أو الوسيلة التي تنقل من خلالها المعلومات، وقد يكون هذا الوسط الناقل سلكياُ أو لاسلكياُ.

ملاحظات:

• ينتقل الصوت على شكل موجات صوتية في الهواء.
• تبلغ سرعة الصوت في الهواء 340م/ث.
• كلما زادت المسافة بين المرسل والمستقبل ضعف الاتصال حتى يتلاشى مع زيادة المسافة.

مراحل تطور عملية الاتصال

مرت عملية الاتصال بعدة مراحل منذ القدم إلى يومنا هذا أهمها:

1. قديما (قبل اكتشاف الكهرباء): مثل الدخان المتقطع والحمام الزاجل والطبول ودمي السيمافور.
2. حديثا ( بعد اكتشاف الكهرباء): مثل التلغراف والهاتف ومحطة البث الإذاعي والهاتف المتنقل والانترنت والجيل الثالث من الهواتف النقالة.

الشيفرة – ترميز المعلومات:

من طرق حماية المعلومات،   وهي عملية تتم على المعلومات لحمايتها والحفاظ على سريتها أثناء نقلها عبر الشبكات حيث يتم تحويل النص العادي إلى نص غير مفهوم لكل من ينظر إليه عدا المستقبل المعني.

التشفير في شبكة الحاسوب:

1. التعويض: أبسط طرق التشفير، ويعتمد على استبدال حرف في الرسالة بحرف آخر. مثل كلمة (هيثم) تصبح (واسن) عند استبدال كل حرف بالحرف الذي يليه في ترتيب الحروف الهجائية العربية.
2. التعمية: أسلوب أكثر تطوراً، يستخدم فيه علم الأرقام في الرياضيات لتصميم أنظمة تشفير تعتمد عل مفتاح (هو عبارة عن رقم ثنائي كبير (128 بت أو 256 بت)). ويصعب جداً فك التشفير حتى على أكثر الحواسيب تطوراً إذا لم يكن لديها المفتاح اللازم.
• من أهم النظم المستخدمة لتنفيذ عمليات التعمية هو نظام التعمية المعياري.

أنواع المفاتيح المستخدمة لتشفير وفك الرسائل:

1. نظام المفتاح الواحد:
• يتشارك المرسل والمستقبل في المفتاح نفسه.
• ما يشفر بالمفتاح عند المرسل يفك بالمفتاح نفسه عند المستقبل.
• مشكلة هذا النظام تعدد المفاتيح، حيث يحتاج المتراسل لمفتاح مشترك مختلف مع كل مستقبل، (لماذا؟) لأنه إذا تشارك مستقبلان مثلاً بالمفتاح نفسه مع المرسل فإن المستقبل الثاني يمكنه فك تشفير الرسالة الخاصة بالمستقبل الأول والعكس صحيح، وقد تكون هذه الحالة غير مقصود حدوثها.)
2. نطام المفتاح العام:

o        يوفر هذا النظام لكل مستخدم سواء كان مرسلاً أو مستقبلاً مفتاحان: أحدهما خاص لا يعرفه سوى صاحبه، وآخر عام يعرفه كل المهتمين.

o        كل ما يشفر بالمفتاح العام لشخص ما، يمكن فكه فقط بالمفتاح الخاص لذلك الشخص. وكل ما يشفر بالمفتاح الخاص لشخص ما، يمكن فكه فقط بالمفتاح العام لذلك الشخص.

o        لا يتشارك المرسل والمستقبل في المفاتيح الخاصة.

أنظمة الاتصال والقانون:

·         يعد وجود نظام اتصالات في الدولة من سمات تطورها، وأحد العناصر التي تدفع عجلة الازدهار إلى الأمام.

·         كل دولة مؤتمنة على أنظمة الاتصالات والمعلوماتية الموجودة لديها، ومن واجبها حماية الحرية الشخصية لجميع مواطنيها.

·         يقع على الدولة مسؤولية تنظيم عمل الجهات والشركات المشغلة لأنظمة الاتصال فيها.