اترنت

اکثر افراد امروزه با مفهوم اینترنت آشنا بوده و به نوعی از آن استفاده می کنند. در واقع اینترنت نمونه ی بارزی از یک شبکه کامپیوتری است که در آن میلیون ها کامپیوتر درسرتاسر دنیا به هم متصل شده اند. شبکه های کامپیوتری بر اساس مؤلفه های مختلف دسته بندی های متنوعی دارند که یکی از آن ها "حوزه جغرافیایی" می باشد. در این دسته بندی شبکه های کامپیوتری به دو دسته LAN (Local area network) و WAN (Wide area network) تقسیم می شوند. شبکه اترنت (Ethernet) در واقع همان LAN یا شبکه محلی است که در آن مجموعه ای از دستگاه های موجود در یک مکان جغرافیایی محدود مانند یک اتاق به هم وصل می شوند. امروزه به دلیل استفاده از فیبر نوری با مزیت پهنای باند بالا و نرخ پایین خطا در این شبکه ها، امکان ارتباط چندین دستگاه که در مسافت های دور از هم حتی تا چندین کیلومتر نیز قرار دارند فراهم شده است.

دراواخر دهه 1960 دانشگاه هاوايي يك WAN بنام ALOHA را به وجود آورد. همانطوري كه ميدانيم ، WAN همان تكنولوژي LAN مي باشد كه در يك منطقه جغرافيايي وسيعتر گسترش يافته است. چون دانشگاه هاوايي وسعت زيادي داشت، مسئولين دانشگاه لازم ديدند كه تمام كامپيوترهاي پراكنده در سطح كل دانشگاه به هم مرتبط شوند. يكي از ويژگيهاي كليدي شبكه طراحي شده براي اين دانشگاه استفاده از روش دسترسي CSMA/CD بود.

اين شبكه قديمي، پايه و اساس اترنت هاي امروزي بود. در سال 1972، رابرت متكالف و ديويد باگسل در مركز تحقيقات Xerox PARC يك طرح انتقال سيگنال و كابل كشي را اختراع كردند و در سال 1975 اولين محصول اترنت را معرفي نمودند. نسخة اوليه اترنت به صورت يك سيستم با سرعت 2.94 Mbps براي اتصال بيش از 100 كامپيوتر به يكديگر با كابلي به طول يك كيلومتر طراحي شده بود.

اترنت شركت Xerox آنقدر موفق بود كه شركتهاي Xerox، Intel و Digital

استانداردي را براي سرعت 10 Mbps تعيين كردند. امروزه اين مشخصات روشي را براي اتصال كامپيوترها و سيستمهاي اطلاعاتي به يكديگر و به اشتراك درآوردن كابل معرفي مي كند.

اترنت همان اعمال لايه فيزيكي و لايه اتصال داده ها در مدل OSI را هنگام ارتباطات انجام مي دهد. اين طرح پايه واساس پروژه 3/802 سازمان IEEE است.

ویژگی های اترنت

توپولوژي غالب خطي

ساير توپولوژي ها ستاره اي خطي

نوع معماري baseband

روش دسترسي CSMA/CD

مشخصات 10 يا 100 مگابيت در ثانيه

نوع كابل UTP/Thiet/Thicknet

استاندارد آي ئي ئي ئي 3/802

استاندارد آي ئي ئي ئي 802 مربوط به شبكه هاي محلي سي اس ام اي/ سي دي ماندگار-1 است. هدف آن را يك بار مرور مي كنيم. وقتي ايستگاهي مايل به انتقال باشد به كابل گوش مي كند. اگر كابل اشغال باشد ايستگاه منتظر مي ماند تا آزاد شود وگرنه فوراً عمل انتقال را انجام ميدهد. اگر دو يا چند ايستگاه در كابل بيكار همزمان شروع به انتقال كنند باهم برخورد خواهند كرد. تمام ايستگاههاي برخوردكننده به انتقال خاتمه مي دهند، مدتي منتظر مي مانند و كل فرايند را مجدداً تكرار مي كنند.

استاندارد 3/802 داستان جالبي دارد. شروع واقعي آن با سيستم الوها بود كه براي ارتباط راديويي بين ماشينهايي كه در جزيره هاوايي متفرق بودند ساخته شد. بعداً امكان تشخيص وضعيت حامل اضافه شد و زيراكس پي آي آرسي سيستم سي اس ام اي/سي دي، Mbps94/2 را ساخت تا بالغ بر 100 ايستگاه كاري شخصي را روي كابل 1 كيلومتري به هم متصل كند (متكالف و باگز، 1976). اين سيستم به خاطر اتردرخشان كه تصور مي شد تابش الكترومغناطيسي از طريق آن انتشار مي يابد اترنت ناميده شد. در قرن نوزدهم، وقتي جيمز كلارك ماكسول فيزيكدان انگليسي، كشف كرد كه الكترومغناطيس را ميتوان توسط معادله موج توصيف كرد، دانشمندان تصور كردند فضا بايد از ماده اتري پر شده باشد تا تابش بتواند از طريق آن انتشار يابد (پس از انجام آزمايش مايكلسون- مورلي در سال 1887 بود كه فيزيكدانان دريافتند تابش الكترومغناطيس در خلا نيز انتشار مي يابد).

اين استاندارد مبنايي براي 3/802 شد. تفاوت استاندارد 3/802 و مشخصه اترنت، آن است كه كل خانواده سيستمهاي سي اس ام اي/سي دي ماندگار-1 را كه با سرعتي از 1 تا Mbps10 روي رسانه هاي مختلف كار مي كنند توصيف مي كند. فيلد سرآيند درآنها نيز باهم متفاوت است (فيلد طول در 3/802 براي نوع بسته در اترنت به كار مي رود). استاندارد اوليه پارامترهاي سيستم باند پايه Mbps10 را كه از كابل هم محور 50اهمي استفاده مي كند مشخص مي نمايد. پارامترهاي ديگري نيز براي رسانه ها و سرعتهاي ديگر درنظر گرفته شده است.

استاندارد های 10MBPS IEEE

اين بخش نگاهي به چهار نوع توپولوژي اترنت 10 Mbps مي اندازد كه عبارتند از:

¨ 10 BaseT

¨ 10 Base2

¨ 10 Base5

¨ 10 BaseFL

10 BaseT

در سال 1990، كميته IEEE مشخصات 3/802 را براي راه اندازي اترنت با كابل زوج تابيده منتشر كرد. 10 BaseT (با سرعت انتقال 10 Mbps معماري baseband و كابل زوج تابيده) نوعي شبكة اترنت است كه از كابل زوج تابيده بدون شيلد (UTP) براي اتصال كامپيوترها استفاده مي كند. با وجود اينكه در اين شبكه اغلب كابل UTP بكار مي رود، ولي ميتوان از كابل STP بدون نياز به تغيير هيچ يك از پارامترهاي 10 BaseT نيز استفاده كرد.

اغلب اين نوع شبكه ها در ظاهر به صورت ستاره اي پيكربندي مي شوند، اما درداخل مانند ساير شبكه هاي اترنت از سيستم انتقال خطي سيگنال استفاده مي كنند.

هاب شبكه 10 BaseT به عنوان يك تكراركننده چنددرگاهه عمل مي كند و اغلب هم در جعبه سيم كشي ساختمان قرار داده مي شود. هر كامپيوتري كه درانتهاي يك كابل قرار گيرد به هاب متصل مي شود. از طرفي هر كامپيوتر داراي دو جفت سيم است كه يك جفت از آنها براي دريافت داده ها و جفت ديگر براي ارسال داده ها مورد استفاده قرار مي گيرد.

طول هر قطعه كابل در شبكه 10 BaseT حداكثر 100 متر (328 فوت) است. براي افزايش اين طول و گسترش شبكه مي توان از تكراركننده ها استفاده كرد. طول كابل ميان 2 كامپيوتر حداقل 5/2 متر (حدود 8 فوت) است. يك شبكه 10 BaseT مي تواند تا 1024 كامپيوتر را پشتيباني كند.

در شبكه 10 BaseT جابجايي كامپيوترها آسان است. زيرا فقط با تعويض محل اتصال كابلها روي patch panel ميتوان كامپيوترها را جابجا كرد. با جابجايي كابلها هيچ دستگاهي در شبكه تحت تاثير اين تغيير قرار نمي گيرد.

Patch panel براي سرعتهاي بيش از 10 Mbps بايد آزمايش شوند. هاب هاي جديد امكان اتصال به كابلهاي Thiet و Thicknet را فراهم مي كنند. دراين روش پياده سازي، تبديل كابل thicknet به 10 BaseT نيز آسان مي باشد زيرا فقط كافي است يك ترنسيور 10 BaseT را به درگاه AUI كارت شبكه متصل كنيد.

نكاتي در مورد كارايي اترنت

اترنت مي تواند از چند پروتكل ارتباطي استفاده كند، مانند TCP/IP كه در محيط UNIX خوب عمل مي نمايد. اين امر باعث مطلوب بودن اترنت براي محيطهاي دانشگاهي و عملي شده است.

قطعه قطعه كردن

عملكرد و كارآيي اترنت را مي توان با تقسيم يك قطعه كابل متراكم به دو قطعه كابل با تراكم كمتر و پيوند آنها به يكديگر با استفاده از پل يا مسيرياب بهبود بخشيد. اين عمل باعث كاهش ترافيك درهر قطعه از كابل مي شود و از آنجا كه در هر قطعه كامپيوترهاي كمتري سعي در ارسال اطلاعات مي كنند، زمان دسترسي بهبود مي يابد.قطعه قطعه كردن شبكه براي مواقعي كه تعداد كامپيوترهاي يك شبكه افزايش مي يابد يا برنامه هاي كاربردي پرحجم، مانند پايگاه داده ها و برنامه هاي گرافيكي در شبكه استفاده مي شوند، سياست خوبي است.

سيستم عامل شبكه در اترنت

اترنت با اغلب سيستم عاملهاي رايج زير كار مي كند:

¨ Microsoft Windows 95

¨ Microsoft Windows NT Workstation

¨ Microsoft Windows NT Server

¨ Microsoft LAN Manager

¨ Microsoft Windows for Workgroups

¨ Novell Netware

¨ IBM LAN Server

¨ AppleShare

وقتی یک گره اطلاعاتی را منتشر می کند گره های دیگر از آن مطلع می گردند که به آن دستیابی چندگانه گفته می شود.

برای درک بهتر مثالی را در نظر بگیرید: فرض کنید سگمنت مشابه یک میز گرد باشد. چندین نفر (نظیر گره) دور تا دور میز نشسته و مشغول گفتگو هستند. یک نفر شروع به صحبت می کند و بقیه به حرف های وی گوش می دهند (دستیابی چندگانه).

مقایسه اینترنت، اترنت، اینترانت و اکسترانت

تمامی این اصطلاحات در کلمات خود دارای شباهت و اشتراک می باشند. دانستن شباهت ها و تفاوت های آن ها می تواند در استفاده صحیح و مناسب آن ها مفید باشد.
از جمله شباهت های اینترنت، اترنت، اینترانت و اکسترانت می توان به این موضوع اشاره کرد که تمامی آن ها بر اساس ضوابط و معیارهای مشخصی مبتنی بر TCP/IP بوده و از برنامه های مشترکی استفاده می کنند. هم چنین با استفاده از IP می توانند ارتباط و اتصال بین دستگاه های مختلف را ایجاد نمایند.
برای درک بهتر تفاوت ها بهتر است تعریف کلی آن ها را بدانیم. همان طور که در ابتدای این مقاله اشاره شد، اینترنت عمومی ترین شبکه متشکل از میلیون ها کامپیوتر در سرتاسر دنیا می باشد که به هم متصل شده اند. اترنت بخش کوچک تری از اینترنت و شبکه ای محدود به یک مکان جغرافیایی است که دستگاه های موجود در آن مکان را به هم وصل می کند. اینترانت در اصل یک شبکه خصوصی برای یک مکان است که ارتباط آن با خارج قطع بوده و فقط اطلاعاتی که در آن قرار داده شده برای کسانی که از آن استفاده می کنند قابل دسترسی می باشند و اکسترانت نوع بزرگ تری از اینترانت است که برای گسترش آن این امکان وجود دارد تا بعضی از کاربران به صورت محدود و ایمن به اینترنت وصل شوند.

معایب و مزایای اترنت برای دوربین مداربسته در فواصل طولانی

در ادامه به بررسی دقیق تر معایب و مزایای اترنت برای دوربین مداربسته در فواصل طولانی می پردازیم.

مزایای اترنت برای دوربین مداربسته

از مهم ترین مزایای اترنت برای دوربین مداربسته می توانیم به نکات زیر اشره نماییم:

1. دوام زیادتر و بیشتر برای دوربین مدار بسته های بی سیم
2. به دلیل اینکه کابل ها در زمین قرارگرفته می شوند درشرایط آب و هوایی و یا اختلالاتی که ممکن است صورت گیرد این روش تحت تاثیر قرار نخواهد گرفت .
3. مطابق کیفیت سیمها تجهیزات سرعت را وفق می دهند .
4. باعث صرفه جویی درزمان و هزینه می گردد

معایب اترنت برای دوربین مداربسته

از مهم ترین مزایای اترنت برای دوربین مداربسته می توانیم به نکات زیر اشره نماییم:

1. این امکان وجود دارد که پهنای باند کند باشد.
2. همانند فیبر با آینده منطبق نیست.
3. رهگیری آن بسیار آسان می باشد .

عناصر اترنت

اجزا شبکه های اترنت شامل نود ها ( گره ) و مدیای ( رسانه ) رابط آن ها می باشند.

نود ها

در دو گروه زیر کلاس گذاری می شوند.

1. Data terminal equipment ) DTE):شامل نقاط مبدا و یا مقصد فریم های دیتا بوده.که نوعا گروه pc ها و سرور ها را در بر میگرند.و غالبا به آن ها نقاط انتهایی شبکه گفته می شود.
2. Data communication equipment) DCE):مربوط به تجهیزات واسط شبکه می باشد که مسئولیت دریافت و انتقال فریم ها را در طول شبکه دارند.که شامل سوییچ ها و روتر ها و مودم ها می باشند.

مدیا اترنت

مدیا های مورد استفاده در اترنت زوج سیم و یا فیبر نوری می باشند .که در حالت زوج سیم، به طور معمول در دونوع زوج سیم شیلد دار (stp) و یا زوج سیم بدون شیلد (utp) موجودند.

محدودیت های اترنت

یك شبكه اترنت دارای محدودیت های متفاوت از ابعاد گوناگون (بكارگیری تجهیزات ) است .طول كابلی كه تمام ایستگاهها بصورت اشتراكی از آن بعنوان محیط انتقال استفاده می نمایند یكی از شاخص ترین موارد در این زمنیه است . سیگنال های الكتریكی در طول كابل بسرعت منتشر می گردند. همزمان با طی مسافتی، سیگنال ها ضعیف می گردند. وچود میدان های الكتریكی كه توسط دستگاههای مجاور كابل نظیرلامپ های فلورسنت ایجاد می گردد ، باعث تلف شدن سیگنال می گردد. طول كابل شبكه می بایست كوتاه بوده تا امكان دریافت سیگنال توسط دستگاه های موجود در دو نقطه ابتدائی و انتهائی كابل بصورت شفاف و با حداقل تاخیر زمانی فراهم گردد. همین امر باعث بروز محدودیت در طول كابل استفاده شده، می گردد

پروتكلCSMA/CD امكان ارسال اطلاعات برای صرفا" یك دستگاه را در هر لحظه فراهم می نماید، بنابراین محدودیت هائی از لحاظ تعداد دستگاههائی كه می توانند بر روی یك شبكه مجزا وجود داشته باشند، نیز بوجود خواهد آمد. با اتصال دستگاه های متعدد (فراوان ) بر روی یك سگمنت مشترك، شانس استفاده از محیط انتقال برای هر یك از دستگاه های موجود بر روی سگمنت كاهش پیدا خواهد كرد. در این حالت هر دستگاه بمنظور ارسال اطلاعات می بایست مدت زمان زیادی را در انتظار سپری نماید .

تولید كنندگان تجهیزات شبكه دستگاه های متفاوتی را بمنظور غلبه بر مشكلات و محدودیت گفته شده ، طراحی و عرضه نموده اند. اغلب دستگاههای فوق مختص شبكه های اترنت نبوده ولی در سایر تكنولوژی های مرتبط با شبكه نقش مهمی را ایفاء می نمایند.

وضعیت فعلی اترنت

از زمان مطرح شدن شبكه های اترنت تاكنون تغییرات فراوانی از بعد تنوع دستگاه های مربوطه ایجاد شده است . در ابتدا از كابل كواكسیال در این نوع شبكه ها استفاده می گردید.امروزه شبكه های مدرن اترنت از كابل های بهم تابیده و یا فیبر نوری برای اتصال ایستگاه ها به یكدیگر استفاده می نمایند. در شبكه های اولیه اترنت سرعت انتقال اطلاعات ده مگابیت در ثانیه بود ولی امروزه این سرعت به مرز 100و حتی 1000 مگابیت در ثانیه رسیده است . مهمترین تحول ایجاد شده در شبكه های اترنت امكان استفاده از سوئیچ های اترنت است .سگمنت ها توسط سوئیچ به یكدیگر متصل می گردند. ( نظیرBridge با این تفاوت عمده كه امكان اتصال چندین سگمنت توسط سوئیچ فراهم می گردد) برخی از سوئیچ ها امكان اتصال صدها سگمنت به یكدیگر را فراهم می نمایند. تمام دستگاههای موجود در شبكه، سوئیچ و یا ایستگاه می باشند . قبل از ارسال فریم های اطلاعاتی برا ی هر ایستگاه ، سوئیچ فریم مورد نظر را دریافت و پس از بررسی، آن را برای ایستگاه مقصد مورد نظر ارسال خواهد كرد . عملیات فوق مشابهBridge است ، ولی در مدل فوق هر سگمنت دارای صرفا" یك ایستگاه است و فریم صرفا" به دریافت كننده واقعی ارسال خواهد شد. بدین ترتیب امكان برقراری ارتباط همزمان بین تعداد زیادی ایستگاه در شبكه های مبتنی بر سوئیچ فراهم خواهد شد.

همزمان با مطرح شدن سوئیچ های اترنت مسئلهFull-duplex نیز مطرح گردید.Full-dulex یك اصطلاح ارتباطی است كه نشاندهنده قابلیت ارسال و دریافت اطلاعات بصورت همزمان است . در شبكه های اترنت اولیه وضعیت ارسال و دریافت اطلاعات بصورت یكطرفه(half-duplex) بود.در شبكه های مبتنی بر سوئیچ، ایستگاهها صرفا" با سوئیچ ارتباط برقرار كرده و قادر به ارتباط مستقیم با یكدیگر نمی باشند. در این نوع شبكه ها از كابل های بهم تابیده و فیبر نوری استفاده و سوئیچ مربوطه دارای كانكنورهای لازم در این خصوص می باشند.. شبكه های مبتنی بر سوئیچ عاری از تصادم بوده و همزمان با ارسال اطلاعات توسط یك ایستگاه به سوئیچ ، امكان ارسال اطلاعات توسط سوئیچ برای ایستگاه دیگر نیز فراهم خواهد شد.

تغذیه از طریق کابل شبکه اترنت (POE)

با بکارگیری POE، نیازی به کابل کشی اضافه برای تغذیۀ الکترونیکی نیست و از همان کابل شبکه استفاده می شود ولی سوئیچ ها باید قابلیت پشتیبانی از POE را دارا باشند و بتوانند همراه با انتقال اطلاعات، انرژی تجهیزات متصل شده را نیز تأمین کنند.

نحوۀ کار POE

POE ها بر طبق نوع کاربرد در دو استاندارد IEEE 802.3af و IEEE 802.3at تعریف شده است. در بیشتر دوربین های تحت شبکه استاندارد IEEE 802.3af مورد استفاده قرار می گیرد که قادر به ارسال بیش از 15 وات برق از طریق کابل اترنت می باشد که برای دوربین های ساده با مصرف پایین همچون نوع دام، بولت و صنعتی ثابت این توان کافی است (12 ولت و در نتیجه جریان 25/1 و یا پنج ولت و جریان سه آمپر).

در دوربین های گردان (اعم از PTZ و دام چرخشی و نیز دوربین های دارای مدار گرم کن و فن، نیاز به مصرف توان بیشتری وجود دارد که IEEE 802.3at مورد استفاده قرار می گیرد که در این استاندارد امکان تغذیۀ توان دو برابر یعنی 30 وات از طریق کابل اترنت وجود دارد. البته سوئیچ POE مورد استفاده در این استاندارد متفاوت از نوع اول است. با استفاده از یک POE Splitter می توان برق و دیتای دوربین را جهت دوربین های فاقد امکان POE از هم تفکیک کرد.

تغذیۀ از طریق کابل شبکه به دو طریق امکان پذیر است: سوئیچ های با درگاه های دارای قابلیت ارسال مستقیم توان بر روی کابل شبکه که Endspan نامیده می شوند ویا سوئیچ های واسط Midspan که بین این تجهیزات و سوئیچ های با درگاه معمولی قرار می گیرند. سوئیچ های واسط Midspan در واقع همان منبع انرژی POE هستند که قابلیت ترکیب شدن با یک سوئیچ غیر POE را دارند و با توجه به اینکه به سوئیچ معمولی شبکه مرتبط می شوند و نیاز تجهیزات شبکه به تکنولوژی POE را برآورده می کنند، می توان استفاده از آن را مقرون به صرفه و راهکاری مناسب برای پایین آوردن هزینه ها دانست. تکنولوژی Midspan راه حلی اثبات شده برای عدم از دست دادن یا تخریب داده های شبکه است و بهترین پیشنهاد برای تأمین توان تجهیزات روی درگاه شبکه و تنها راه حل منطقی برای گسترش شبکه هایی است که شامل تجهیزاتی از قبیل تلفن VOIP، Access point های توان بالا و قابل نصب در خارج از ساختمان، دوربین های مداربسته شبکه و تجهیزات خواندن RFID هستند.

امروزه به دلایل بسیاری که در ذیل به برخی از آن ها اشاره شده است، کاربر نهایی برای رفع نیازهای شبکه خود و تبدیل درگاه ها به POE به سمت استفاده از تجهیزات Midspan می باشد.

1. خرید یک Midspan با صدها دلار هزینه با صرفه تر از خرید یک سوئیچ POE با هزاران دلار هزینه است.
2. اگر برق مورد نیاز برای تجهیزات مورد استفاده در شبکه متفاوت باشد، Midspan به راحتی قادر به فراهم کردن آن برای تمام درگاه های موجود است.
3. تکنولوژی Midspan سرعت های 10/100/100 (گیگابایت) را پشتیبانی می کند.
4. Midspan در صورت نیاز به گسترش شبکه برق و یا نیاز به اضافه کردن درگاه POE بر روی شبکه با صرفه تر از هزینه های بالای خرید سوئیچ POE است.
5. سوئیچ Midspan توان بیشتری معادل 2/19 وات (در مقابل 4/15 وات سوئیچ POE) را بر روی هر درگاه می دهد.