تحقیق مقاله شبکه های کامپیوتری

مقدمه:

در دهه‌های اخیر، ظهور"شبکه‌های دیتا"، تحولی عظیم درحوزه فناوری اطلاعات و ارتباطات به وجود آورده است؛ مقرون به صرفه بودن، فراگیر بودن، در دسترس بودن و قابلیت توسعه و تنوع سرویس‌هایی که روی این بستر کار می‌کنند، تقاضا برای استفاده از آن را روز به روز افزایش می‌دهد.
از طرف دیگر، وجود سرویسهایی که به پهنای باند زیاد برای انتقال دیتا نیاز دارند، ارایه‌کنندگان سرویس‌های اینترنت را برای تخصیص پهنای باند مورد نیاز کاربران و همچنین کیفیت سرویسهای ارایه شده، با چالش جدی مواجه کرده است.

مقایسه راه ‌‌حل‌های گوناگون:

در سالهای اخیر، انواع راه‌حلهای مختلف از طرف سازندگان تجهیزات شبکه جهت تخصیص پهنای باند بالا به مشترکین ارایه شده است؛ اما این راه‌حلها دارای مشکلات جدی بوده است که از اهم آن می‌توان به عدم مدیریت صحیح روی زیرساخت و همچنین هزینه بالای آن‌ اشاره کرد که هر مشترکی قادر به پرداخت آن نمی‌باشد. از این رو اکثر سازندگان تجهیزات شبکه، بر آن هستند که علاوه بر ارایه راه‌حل‌هایی که نیاز پهنای باند مشترکین را برطرف می‌نماید، بتوانند مدیریت مناسبی را روی زیرساخت اعمال کنند.
از مهمترین تکنولوژی‌هایی که در سالهای اخیر برای پاسخ به این نیاز ظهور کرده، می‌توان به مودم‌های کابلی، TI و E1 اشاره کرد که توانسته‌اند با بکارگیری تکنولوژی‌های پیشرفته در انتقال اطلاعات، سرعت تبادل اطلاعات را تا حد بسیار خوبی بالا ببرند. اما مشکل این روش‌ها، هزینه بالای آنهاست که باعث می‌شود مشترکان نتوانند به آن دسترسی داشته باشند و فقط ارایه‌کنندگان سرویس، یعنی ISP ها قادر به پرداخت این هزینه هستند.
از طرف دیگر، اگر تکنولوژی ISDN را که در چند سال اخیر به عنوان یک سرویس مناسب در اختیار کاربران قرار گرفت، مورد ارزیابی قرار دهیم، متوجه می‌شویم که این تکنولوژی با اینکه پهنای مناسبی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد، به دلیل عدم استفاده بهینه از پهنای باند زیرساخت شبکه دیتا، نتوانست به روند رو به رشد خود ادامه دهد. بر همین اساس، سازندگان تجهیزات شبکه با توجه به تقاضای روزافزون پهنای باند، که باید ارتباط بین مشترکین و مراکز مخابراتی و همچنین مراکز مخابراتی و زیرساختار شبکه دیتا را برقرار سازد، به تازگی تکنولوژی DSL را برای حل این مشکلات معرفی کرده‌اند. با استفاده از تکنولوژی DSL ، مشکل پهنای باند کاربر و ISP بخوبی حل می‌شود و از طرفی با توجه به سادگی نصب تجهیزات و کم بودن هزینه استفاده از این سرویس، به نظر می‌آید در کشور ما هم مانند اکثر نقاط دنیا، استقبال عمومی از این سرویس خوب باشد.

در ابتدا بهتره با خوده تکنولوژی آشنا بشین:

اصلا DSL چیه؟
DSL مخفف Digital Subseriber Line است.یک فناوری مخابراتیه که با استفاده زوج سیم مسی تلفنی(همین دو رشته سیمی که تو خونه هامون کشیده شده) می تونه اطلاعات و داده ها رو با سرعت بالا در باند پهن ((BandWidth توسط خطوط تلفن معمولی انتقال بده.توجه کنین که کار این گونه خطوط تلفن رسوندن امواج صوتی به مقصد است.این گونه خطوط(زوج سیمی) که به PSTN (Public Switched Telephone Network ) نیز نامیده میشن فقط با سرعت 4 کیلوهرتز می تونه صداها و امواج رو انتقال بده.

درسال منتهی به ژوئن 2004 ، مشترکین سرویسهای DSL به 78 میلیون رسیده که نرخ رشد آن دوبرابرفن آوریهای دیگر Broadband است ویافته های تحلیل گران نشان می دهد که رشد نصب سرویسهای DSL بدلیل قیمت مناسب ، سادگی وآسانی نصب وبهره برداری وپیشرفت فنی وتکنیکی آن می باشد .

این تحقیقات نشان میدهد که رشد استفاده ازسرویسهای DSL در راس فن آوریهای Broadband می باشد .

نحوه کار DSL:
سرویس تلفنی قدیم(POTS) منزل یا شرکت شما را با سیم های مسی به مرکز تلفن متصل می کند.در این سرویس ، اطلاعات صوتی پس از تبدیل به سیگنال الکتریکی به صورت آنالوگ منتقل می شود.به همین دلیل چون روش ارسال آنالوگ است ، کامپیوتر شما برای انتقال اطلاعات از طریق خط تلفن نیاز به مودم دارد تا اطلاعات دیجیتال را به آنالوگ تبدیل کند و بالعکس.اما ارسال آنالوگ تنها بخش کوچکی از پهنای باندی که سیم مسی در اختیارما می گذارد را استفاده می کند به عبارت دیگر انتقال آنالوگ یک گلوگاه برای پهنای باند است.
 با فن آوری DSL نیازی نیست که اطلاعات دیجیتال به آنالوگ تبدیل شود و برعکس. اطلاعات دیجیتال به شکل دیجیتال منتقل می شود بنابراین محدودیتهای موجود در خطوط ارتباطی مسی را جهت برقراری ارتباط از طریق این خطوط مرتفع می سازد .
DSL متدهای پیچیده مدولاسیون را برای قرار دادن دیتا در سیمهای تلفن موجود (POTS) به کار می گیرد. نیازی نیست که شما یک خط تلفن دیگر نصب کنید چون خط موجود شما جداسازی می شود طوری که سرویس تلفن و سرویس مودم DSL را با هم حمل کند.
لازم به ذکر است که این تکنولوژی فقط برای اتصالات مرکز سوئیچینگ تلفن به یک خانه یا شرکت به کار می رود نه بین ایستگاه های سوئیچینگ.
در واقع این تکنولوژی بدلیل استفاده از خطوط تلفنی موجود وافزایش باز دهی آنها وحذف محدودیتهای سیستم آنالوگ مورد توجه خاصی قرارگرفته است.

DSL چگونه کار می‌کند؟

همانطور که در شکل(1) مشاهده می‌گردد، تمام زوج‌سیمها از محل مشترکین به مراکز مخابراتی کشیده می‌شود. این خطوط هرچه به CO ها ( Central Office ) نزدیکتر می‌گردند، مجموعه بزرگتری از زوج سیمها را پدید می آورند.

به دلیل اثر مغناطیسی که این خطوط بر روی یکدیگر می‌گذارند، ارسال سیگنالهای دیتا از این خطوط در سرعتهای بالا، به خوبی امکان ندارد. برای رفع این مشکل، از تکنولوژی DSL استفاده می­شود.
از طرف دیگر، با توجه به اینکه مشکل تداخل در نزدیکی CO ها نسبت به محل مشترکین، بسیار حادتر است (تعداد سیمها در CO ها به مراتب بیشتر از محل مشترکین است) و همچنین میزان اطلاعاتی که به سمت مشترکین سرازیر می‌گردد، بسیار بیشتر از اطلاعاتی است که از مشترکین به سمت CO ها ارسال می‌شود، (به علت اینکه کاربر اکثر اوقات با ارسال یک اطلاعات کم، مثلا یک کلیک، حجم وسیعی از اطلاعات را دریافت می‌کند)، طراحان به فکر ساخت سیستمهایی برپایه DSL افتادند که به صورت نامتقارن عمل نمایند؛ یعنی سرعت اطلاعات ارسالی به CO ها، کمتر از اطلاعات دریافتی باشد. به این ترتیب از طرفی به دلیل فرکانس کم اطلاعات ارسالی، تضعیف کمتری در محل CO ها به­وجود می­آید و از طرف دیگر در پهنای باند صرفه‌جویی می‌گرد.
همانطور که در شکل(2) مشاهده می‌شود، در محل کاربر، می‌توان تجهیزات مختلفی را از قبیل تلفن، فاکس و رایانه بر روی خطوط DSL قرار داد. همچنین، می‌توان به جای یک رایانه، تعدادی رایانه را که به یک شبکه محلی متصل هستند، با استفاده از تجهیزاتی بنام سوییچ یا هاب به خط DSL متصل نمود.
اطلاعات تلفنی و فاکس توسط Splitter از اطلاعات دیتا جدا می‌گردد تا درصورت از کار افتادن خط دیتا، خط تلفنی برقرار بماند. هر مشترک برای استفاده از سرویس­های DSL ، باید حداکثر در فاصله 6 کیلومتر از CO قرار داشته باشد.
تمام اطلاعات ارسالی مشترک (شامل دیتا و تلفن)، به سمت CO ارسال می‌گردد و در آنجا از هم جدا می‌گردد؛ اطلاعات صوتی تلفنی به سمت سوییچهای تلفنی هدایت شده و وارد شبکه PSTN می‌گردد و سیگنالهای دیتا از طریق تجهیزات DSLAM ، به سمت ISP ها هدایت شده و از آنجا وارد شبکه اینترنت می‌گردد. به این ترتیب، مشترکین از هر دو سرویس دیتا و تلفن در آن واحد استفاده می‌نمایند.
قابل ذکر است که نصب این تجهیزات نیاز به افراد متخصصی دارد تا به محل مشترک رجوع کرده و سخت‌افزار مورد نظر را نصب کنند.

برخی ویژگی‌ها و کاربردهای DSL:
این تکنولوژی بسیاری از مشکلاتی را که در سیستمهای مشابه وجود دارد، با استفاده از خواص سیستمهای دیجیتال، حل می‌کند

خواص  DSL :

بنا بر آنچه تاکنون بیان شد، می­توان ویژگی­های تکنولوژی DSL را به صورت زیر برشمرد:
 -1 سرویس همیشگی ( Always-on service ) و عدم نیاز به شماره‌گیری
2 - ایجاد بستری پرسرعت برای ارتباط تلفنی/ اینترنتی به طور همزمان
 -3 ارسال اطلاعات، با سرعتی معادل 25 برابر مودم‌های آنالوگ فعلی
 -4 مقرون به صرفه بودن برای مشترکین
5 - قطع نشدن خط درهنگام ارتباط با اینترنت
 -6 قابلیت ارایه به صورت اتصالات و سرعت‌های مجزا (در محدوده Kbps144 تا Mbps1.5 )

معایب  DSL :

البته با وجود مزایای اشاره شده، برخی محدودیت­ها نیز در استفاده از این تکنولوژی وجود دارد:
 -1 محدودیت ارایه مشترکینی که در فواصل بیش از مقدار مجاز قرار دارند
 -2 لزوم نصب تجهیزات خاص در محل مراکز تلفنی
3 - عدم امکان ارایه بهترین شکل صوت روی این بستر در حال حاضر
مقایسه انواع تکنولوژی‌های DSL با سیستمهای قبلی
برای مقایسه ملموس­تر تکنولوژی DSL با سیستم­های قبلی، در جدول زیر به مقایسه زمان انتقال اطلاعات با استفاده از این سیستم پرداخته­ایم:

خوبه با ویژگی ها و معایب شبکه DSL هم آشنا بشین (توضیحات):
1- اولین ویژگی و مهم ترین ویژگی DSL نسبت به دیگر فناوری ها هم رده خودش اینه که زیر ساخت خاصی برای انتقال اطلاعات نمی خواد.بستر یا همون زیر ساختی که DSL برای انتقال اطلاعات استفاده می کند همون زوج سیم مسی است که در همه جا وجود داره ،پس دیگه نیازی به ایجاد زیر ساخت مخابراتی خاصی نیست،چون ایجاد این گونه زیر ساخت ها هزینه های خیلی بالایی داره .
2- دومین ویژگی DSL نسبت به دیگر سیستم ها پهنای باند بالایی است که DSL ارائه میده که از 144 kbps تا 1.5 Mbps است که حداقل در مقایسه با پهنای باند 56 کیلو بایت مودم های آنولوگ چندین برابره.
3- سومین ویژگی اینه که تجهیزات سخت افزاری مورد استفاده در DSL بسیار ارزون قیمته (بر خلاف تجهیزات ماهواره ایی ).
4- چهارمین ویژگیش اینه که اگه از ADSL استفاده کنین شما هم میتونین به اینترنت متصل باشین و هم از تلفن با فاکس خودتون استفاده کنین یعنی خط تلفنتون هیچ وقت اشغال نیست.
و اما معایبش:
مثل هر سیستم دیگه ایی DSL هم عیب داره ،مهمترین و مسئله ساز ترین مشکل DSL اینه که کیفیت و سرعت انتقال اطلاعات بستگی به فاصله کاربر یا همون مشترک از مرکز تلفن داره یعنی اگه خونه شما در حوالی مرکز تلفن باشه سرعت اتصالتون بالاست و بالعکس.این مساله زمانی خودشو نشون میده که فاصله منزل شما از مرکز تلفن بیش از 5 کیلو متر باشه که در این صورت استفاده از DSL غیر ممکن میشه،شما دیگه کیفیت پایین خطوط تلفن و سیم کشی های خونه هامون رو هم حساب کنین.
مختصری درباره تجهیزات DSL :

برای راه اندازی یک شیکه بر اساس تکنولوژی DSL نیاز به این تجهیزات دارید:
1- Switch / Router VDSL
2- Modem CPE VDSL
3- Jack Rj -11
این شبکه چقدر انعطاف پذیری داره ؟
از اونجایی که DSl بروی بستر خطوط تلفن شهری عمل میکنه هر گونه تغییری که شما در ساختار شبکه و یا جابه جایی کامپیوتر ها بدین، مشکل چندانی ایجاد نمیکنه چرا که شما میتونین با تغییر کانکتور ها در ساختمان مخابرات (MDF ) این تغییر ها رو نیز در پورت دستگاه اعمال کنین .
سرویس های مختلفی که بروی شبکه DSL ارائه میشه:
خدماتی که بااستفاده از سبکه DSL میتونه در اختیار کاربر قرار بگیره این جوریه:
1- دسترسی به اینترنت (جزئی،کلی)
2- خدمات صوتی (آنالوگ،T1 ،PBX یا Private Branch Exchange ) این خدمات به صورت Voice Over IP در اختیار کاربران قرار میگیره.
3- خدمات تصویری و Video On demand
4- --- (Virtual Private Network ) ، P2P (Point to Point ) ، ATM (Asynchronous Transfer Mode )،L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol ) ، PPP (Point To Point Tunneling Protocol )
IPSec (IP Security )
5-Framerilaly

انواع تکنولوژی DSL :

تکنولوژیهای مختلف DSL که نام کلی xDSL رامیتوان به آنها اطلاق نمود به دو دسته اصلی زیر تقسیم می شوند .
· سیستم متقارن
· سیستم نامتقارن 
سیستم های متقارن :در این تکنولوژی ، اطلاعات روی دوکانال Upload   و Download باسرعت حداکثر Mbps 3/2 ارسال می شوند . مثالهای بارز این تکنولوژی عبارتند از HDSL و HDSL-2 و SDSL و SHSDSL ، یکسان بودن سرعت ارسال و دریافت این نوع تکنولوژی را جهت کاربرهایی نظیر ویدئو کنفرانس و web hosting مطرح می سازد
سیستم نامتقارن :در این روش جهت کاهش پدیده Cross talk ، ارسال اطلاعات در Upload روی محدوده پائین فرکانسی بین KHZ 138 تا 30 صورت می پذیرد . بهمین دلیل سرعت Download بیش از سرعت Upload خواهد بود .