CCNA 1 v3.1 Module 3 Networking Media وسائط الشبكات

الذرات والإلكترونات (Atoms and Electrons) تتكون جميع المواد من ذرات. يسرد الجدول الدوري للعناصر جميع الأنواع المعروفة من الذرات وخصائصها. تتكون الذرة من ثلاث جسيمات أساسية:  الإلكترونات – هي جسيمات ذات شحنة سالبة تدور في مدارات حول النواة البروتونات – هي جسيمات ذات شحنة موجبة النيوترونات – هي جسيمات ليس بها شحنات (متعادلة) تنضم البروتونات والنيوترونات معاً في مجموعة صغيرة تدعى النواة. 3.1.1

الذرات والإلكترونات (Atoms and Electrons) يمكن الإشارة إلى الذرات أو مجموعات الذرات التي تسمى الجزيئات على أنها مواد. ويتم تصنيف المواد على أنها تنتمي إلى إحدى ثلاث مجموعات بناءً على سهولة تدفق الكهرباء أو الإلكترونات خلالها. الثلاث مجموعات: المواد العازلة (Insulators). الموصلات (Conductors). اشباه الموصلات (Semiconductors). وأساس جميع الأجهزة الإلكترونية هو معرفة كيفية قيام المواد العازلة والموصلات وأشباه الموصلات بالتحكم في تدفق الإلكترونات والعمل معًا في تجمعات متنوعة. 3.1.1

الجهد الكهربائي ((Voltage يُطلق على الجهد الكهربي أحيانًا اسم القوة المحركة الكهربائية (EMF). وتتعلق قوة EMF (القوة المحركة الكهربائية) بالقوة الكهربائية ـ أو الضغط ـ التي تحدث عند انفصال الإلكترونات عن البروتونات. تقوم القوة الناتجة بالدفع في اتجاه الشحنة المضادة وبعيدًا عن الشحنة المشابهة. تحدث هذه العملية في البطارية، حيث يتسبب التفاعل الكيميائي في تحرير الإلكترونات من الطرف السالب للبطارية. ثم تنتقل الإلكترونات بعد ذلك في اتجاه الطرف المعاكس ـ أو الموجب ـ من خلال دائرة خارجية. ولا تنتقل الإلكترونات خلال البطارية نفسها. يمكن أيضًا توليد الجهد بثلاث طرق أخرى: بواسطة الاحتكاك او الكهرباء الساكنة. بواسطة المغناطيسية، أو المولد الكهربي. الطريقة الأخيرة التي يمكن بها توليد الجهد هي بواسطة الضوء أو الخلية الشمسية. يتم تمثيل الجهد بالحرف V، وأحيانًا يُشار إليه بالحرف E إشارة إلى القوة المحركة الكهربائية. وحدة قياس الجهد هي الفولت (V). 3.1.2

المقاومة وإعاقة التيار (Resistance and Impedance) تُبدي المواد التي يتدفق خلالها التيار درجات متفاوتة من المقاومة لحركة الإلكترونات. فجميع المواد التي بإمكانها توصيل الكهرباء بها درجة مقاومة لتدفق الإلكترونات خلالها. ولهذه المواد أيضًا تأثيرات أخرى تسمى السعة ومعامل الحث المرتبط بتدفق الإلكترونات. وتشكل هذه الخصائص الثلاثة إعاقة التيار، وهي خاصية تشبه المقاومة وتشملها. ويعتبر مصطلح ضعف الطاقة من المصطلحات الهامة عند دراسة الشبكات. حيث يشير ضعف الطاقة إلى مقاومة تدفق الإلكترونات، والسبب في ضعف الإشارات أثناء انتقالها عبر القنوات. يشير الحرف R إلى المقاومة. ووحدة قياس المقاومة هي الأوم.(W ). وأصل هذا الرمز هو الحرف اليوناني ، أوميجا. أنواع المواد: المواد العازلة الكهربية ـ أو المواد العازلة ـ هي مواد تسمح للإلكترونات بالتدفق خلالها بصعوبة بالغة، أو قد لا تسمح لها بالتدفق على الإطلاق. ومن أمثلة هذه المواد العازلة الكهربية البلاستيك والزجاج والهواء والخشب الجاف والورق والمطاط وغاز الهليوم. ولهذه المواد تركيبات كيميائية مستقرة للغاية، حيث ترتبط الإلكترونات التي تدور حول النواة بإحكام داخل الذرات. 3.1.3

المقاومة وإعاقة التيار (Resistance and Impedance) أما الموصلات الكهربية ـ والتي تسمى عادة الموصلات فقط ـ فهي مواد تسمح للإلكترونات بالتدفق خلالها بسهولة بالغة. وهي تتدفق بسهولة لأن الإلكترونات الموجودة في أبعد المدارات عن النواة مرتبطة بصورة ضعيفة للغاية بالنواة، ويمكن تحريرها بسهولة. في درجة حرارة الغرفة، تحتوي هذه المواد على عدد كبير للغاية من الإلكترونات الحرة التي يمكنها توفير الاتصال. ويؤدي توفير الجهد الكهربي إلى جعل الإلكترونات الحرة تتحرك، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربي. أشباه الموصلات هي مواد يمكن من خلالها التحكم في مقدار الكهرباء التي تقوم بتوصيلها بدقة. ويتم سرد هذه المواد معًا في عمود واحد في الجدول الدوري. من أمثلة هذه المواد الكربون (C) والجرمانيوم Ge) ) والسبائك وزرنيخ الجاليوم (GaAs) والسيليكون (Si) هو أهم شبه موصل يستخدم في صنع أفضل الدوائر الإلكترونية بالغة الصغر.

التيار (Current) التيار الكهربائي هو تدفق الشحنات الناشئة عند حركة الإلكترونات. في الدوائر الكهربائية، يحدث التيار بسبب تدفق الإلكترونات الحرة. عند تطبيق جهد ـ أو ضغط كهربائي ـ مع وجود مسار للتيار، تتحرك الإلكترونات من الطرف السالب في طريقها إلى الطرف الموجب. ويطرد الطرف السالب الإلكترونات بينما يجذب الطرف الموجب الإلكترونات. يمثل الحرف “ ” I التيار. وحدة قياس التيار هي الأمبير (A). يتم تعريف الأمبير بعدد الشحنات في الثانية التي تمر عبر نقطة على طول المسار. 3.1.4

الدوائر ((Circuits يتدفق التيار في حلقات مغلقة تسمى الدوائر. ويجب أن تتكون هذه الدوائر من مواد موصلة، كما يجب أن تحتوي على مصادر جهد كهربي. يتسبب الجهد الكهربي في تدفق التيار، بينما تتسبب المقاومة وإعاقة التيار في مقاومة هذا التدفق. يتكون التيار من إلكترونات تتدفق بعيدًا عن الأطراف السالبة وفي اتجاه الأطراف الموجبة.

مواصفات الكبل ((Cable Specifications تتميز الكبلات بمواصفات وتوقعات مختلفة تتعلق بالأداء: ما هي سرعات إرسال البيانات التي يمكن تحقيقها باستخدام نوع معين من الكبلات؟ تعتبر سرعة إرسال وحدات البت خلال الكبلات من الأمور الهامة للغاية. تتأثر سرعة الإرسال بنوع القناة المستخدمة. ما هو نوع الإرسال الذي يتم التفكير في استخدامه؟ هل ستكون عمليات الإرسال رقمية أم ستكون على أساس تمثيلي؟ الخياران هما: الإرسال الرقمي ـ أو إرسال النطاق الترددي الأساسي. والإرسال التمثيلي ـ أو إرسال النطاق الترددي العريض. ما المسافة التي يمكن للإشارة الانتقال عبرها خلال نوع معين من الكبلات قبل أن تضعف طاقة هذه الإشارة بدرجة ملحوظة؟ أو بمعنى آخر، هل ستصبح الإشارة منخفضة جدًا بحيث لا يتمكن جهاز المستلم من استلام الإشارة وترجمتها بدقة عند وصول الإشارة إلى هذا الجهاز؟ تؤثر المسافة التي تنتقل عبرها الإشارة خلال الكبل بشكل مباشر على ضعف طاقة الإشارة. ويتعلق انخفاض الإشارة بشكل مباشر بالمسافة التي تنتقل عبرها الإشارة ونوع الكبل المستخدم. 3.1.6

مواصفات الكبل ((Cable Specifications بعض الأمثلة على مواصفات Ethernet التي تتعلق بنوع الكبل: 10BASE-T 10BASE5 10BASE2 تشير 10BASE-T إلى سرعة الإرسال بمعدل 10 ميجابت في الثانية. نوع الإرسال هو النطاق الترددي الأساسي، أو المتَرجم رقميًا. يرمز الحرف T إلى كبل مزدوج مجدول. تشير 10BASE5 إلى سرعة الإرسال بمعدل 10 ميجابت في الثانية. نوع الإرسال هو النطاق الترددي الأساسي، أو المتَرجم رقميًا. يمثل العدد 5 قدرة الكبل على السماح للإشارة بالانتقال إلى 500 متر تقريبًا قبل أن تضعف طاقتها إلى الحد الذي يتسبب في مقاطعة قدرة جهاز الاستقبال على ترجمة الإشارة الجاري استقبالها بشكل صحيح. تشير 10BASE2 إلى سرعة الإرسال بمعدل 10 ميجابت في الثانية. نوع الإرسال هو النطاق الترددي الأساسي، أو المترَجم رقميًا. يشير العدد 2، في 10BASE2 ، إلى الطول الأقصى التقريبي للمقطع البالغ 200 متراً قبل أن تضعف الإشارة إلى الحد الذي يتسبب في مقاطعة قدرة جهاز الاستقبال على ترجمة الإشارة الجاري استقبالها بشكل صحيح. ويبلغ الطول الأقصى الحقيقي للمقطع 185 متراً. 3.1.6

كبل متحد المحور ((Coaxial Cable يتكون الكبل متحد المحور من موصِّل نحاسي محاط بطبقة من مادة عازلة مرنة. الموصل المركزي مصنوعاً من كبل من الألمنيوم مطلي بالقصدير مما يسمح بتقليل كلفة تصنيعه. ويحيط بالموصل النحاسي طبقة من مادة عازلة مرنة. توجد فوق المادة العازلة هذه جديلة نحاسية ملتوية أو ملف معدني يعمل كسلك ثانٍ في الدائرة وكطبقة حماية للموصل الداخلي. تقلل الطبقة الثانية ـ أو طبقة الحماية ـ من مقدار التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي. ويغطي طبقة الحماية هذه غلاف الكبل. 3.1.7

Coaxial Cable 3.1.7

كبل متحد المحور ((Coaxial Cable بالنسبة للشبكات المحلية(LAN) ، يوفر الكبل متحد المحور مزايا عديدة: يمكن مدّه عبر مسافات أطول من الكبل المزدوج المجدول المحمي، STP، والكبل المزدوج المجدول غير المحميUTP ، والكبل المزدوج المجدول المحمي برقائق معدنيةScTP، دون الحاجة إلى أجهزة تكرار (repeater) والتي تقوم بإعادة توليد الإشارات في الشبكة حتى يمكنها تغطية مسافات أكبر. الكبل متحد المحور أقل تكلفة من كبل الألياف الضوئية، وتقنيته معروفة جيدًا. ولقد جرى استخدامه لسنوات عديدة في أنواع عديدة من اتصالات البيانات، بما في ذلك التلفاز الكبلي. عند استخدام الكبلات، من المهم وضع حجمها في الاعتبار. حيث كلما زاد سمك الكبل، زادت صعوبة استخدامه. 3.1.7

كبل مزدوج مجدول محميShielded Twisted-Pair (STP) يكون مقدار مقاومة الكبل عادة 150 أوم. وكما هو محدد للاستخدام في عمليات تثبيت شبكات Token Ring، يقلل (STP) الضوضاء الكهربائية داخل الكبل مثل اقتران زوج بزوج وتداخل الإشارات. كما يقلل STP الضوضاء الكهربائية أيضًا الواردة من الكبل. يشترك الكبل المزدوج المجدول المحمي مع الكبل المزدوج المجدول غير المحمي (UTP) في العديد من المزايا والعيوب. يوفر STP حماية أكبر من جميع أنواع التداخل الخارجي، ولكنه أكثر تكلفة وأصعب في التثبيت من UTP. يجب تأريض مواد الحماية المعدنية في STPفي كلا الطرفين. أما إذا لم يتم تأريض مادة الحماية بالكامل بشكل صحيح أو إذا تخللها أية مقاطعات، فربما يصبح عرضة لمشكلات ضوضاء كبيرة. 3.1.8

كبل مزدوج مجدول غير محمي (UTP)Unshielded Twisted-Pair إن (UTP) هو وسيطة سلكية مكونة من أربعة أزواج تُستخدم في مجموعة متنوعة من الشبكات. وتتم تغطية كل 8 أسلاك نحاسية فردية في كبل UTP بواسطة مادة عازلة. وبالإضافة إلى ذلك، يتم لفّ كل زوج من الأسلاك حول بعضهما البعض. يعتمد هذا النوع من الكبلات فقط على تأثير الإلغاء الناتج بواسطة أزواج الأسلاك المجدولة، وذلك للحدّ من انخفاض الإشارات الذي يسببه التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وتداخل التردد اللاسلكي (RFI). ولتقليل تداخل الإشارات بشكل أكبر بين الأزواج في كبل UTP يتنوع عدد مرات الفتل في أزواج الأسلاك. ومثل كبل STP , يجب أن يتبع كبل UTP مواصفات دقيقة فيما يخص عدد مرات اللف أو الجدل المسموح بها لكل قدم من الكبل. تعد كبلات الفئة الخامسة Category 5e هي أكثر الفئات الموصى بها والمطبقة في التثبيتات في هذه الأيام. 3.1.9

Unshielded Twisted-Pair يحتوي UTP على العديد من المزايا: هو سهل التثبيت وأقل تكلفة من الأنواع الأخرى من وسائط الشبكات. وفي الواقع تقل تكلفة كبل UTP ـ لكل متر ـ عن أي نوع آخر من كبلات LAN .ولكن الميزة الحقيقية هي الحجم. نظرًا لأن كبل UTP ذو قطر خارجي صغير، فإنه لا يملأ تمامًا قنوات الأسلاك بشكل سريع مثل الأنواع الأخرى من الكبلات. 3.1.9

الوسائط الضوئية ((Optical Media النطاق الكهرومغناطيسي إن الضوء المستخدم في شبكات الألياف الضوئية هو أحد أنواع الطاقة الكهرومغنطيسية. أثناء تحرك الشحنة الكهربية إلى الخلف والأمام أو إسراعها، يتم إنتاج نوع من الطاقة يسمى الطاقة الكهرومغناطيسية. بإمكان هذه الطاقة الانتقال على شكل موجات خلال الفراغ والهواء وخلال بعض المواد مثل الزجاج. يعد الطول الموجي من الخصائص الهامة لأية موجة طاقة. تعتبر الموجات اللاسلكية والميكروويف والرادار والضوء المرئي وأشعة اكس وأشعة جاما أشياءً مختلف كثيرًا عن بعض البعض. إلا أنها تعتبر جميعًا أنواع من الطاقة الكهرومغناطيسية. إذا تم ترتيب جميع أنواع الموجات الكهرومغناطيسية بدءًا بأطول طول موجي إلى أقصر طول موجي، فسيتم إنشاء سلسلة متصلة تسمى النطاق الكهرومغناطيسي. ويتم تحديد الطول الموجي للموجات الكهرومغناطيسية عن طريق مدى تكرار تحرك الشحنة الكهربائية ـ التي تُنشئ الموجة ـ إلى الخلف والأمام. إذا تحركت الشحنة إلى الخلف والأمام ببطء، فسيكون الطول الموجي الذي تُنشئه طويلاً. 3.2.5

نموذج شعاع الضوء عند انتقال الموجات الكهرومغناطيسية خارج مصدر ما، فإنها تنتقل في خطوط مستقيمة. ويُطلق على هذه الخطوط المستقيمة ـ الصادرة من المصدر ـ الأشعة. يمكن تخيل الأشعة الضوئية كخطوط ضوئية رفيعة مثل تلك التي تصدر من أجهزة الليزر. ينتقل الضوء في الفضاء الخالي بشكل مستمر في خط مستقيم بسرعة 300.000 كيلومتر في الثانية. ولكن الضوء ينتقل أيضًا بسرعات أخرى مختلفة أبطأ من خلال مواد أخرى مثل الهواء والماء والزجاج. عندما يمر الشعاع الضوئي ـ ويسمى الشعاع الساقط ـ عبر الحدّ الفاصل بين مادة وأخرى، ينعكس بعض من طاقة الضوء الموجودة في الشعاع إلى الخلف. ولهذا السبب يمكنك رؤية نفسك في زجاج النافذة. ويسمى الضوء الذي انعكس إلى الخلف الشعاع المنعكس. أما طاقة ضوء الشعاع الساقط التي لم تنعكس فإنها ستدخل إلى الزجاج. وسيميل الشعاع الداخل عن مساره الأصلي بزاوية ما. ويسمى هذا الشعاع الشعاعَ المنكسر. 3.2.6

الوسائط الضوئية ((Optical Media توضح قوانين الانعكاس والانكسار كيفية تصميم نوع ألياف يقوم بإرشاد موجات الضوء خلال الألياف بأدنى حد من فقد الطاقة. يجب استيفاء الشرطين التاليين كي تنعكس الأشعة الضوئية التي تمر خلال الألياف عائدة إلى داخل الألياف دون حدوث أي فقد بسبب الانكسار: يجب أن يكون للجزء المركزي من الألياف معامل انكسار n)) أكبر من المواد المحيطة به. يُطلق على المادة التي تحيط بالجزء المركزي للألياف اسم التغليف. زاوية سقوط الشعاع الضوئي أكبر من الزاوية الحرجة للجزء المركزي والتغليف الخاص به. عند استيفاء هذين الشرطين، ينعكس الضوء الساقط انعكاسًا كليًا عائدًا إلى داخل الألياف. ويسمى ذلك الانعكاس الداخلي الكلي، وهو الأساس الذي استند إليه إنشاء الألياف الضوئية. يتسبب إجمالي الانعكاس الداخلي في ارتداد الأشعة الضوئية التي تمر خلال الألياف بعيدًا عن حدّ تغليف الجزء المركزي واستمرارها في رحلتها في اتجاه الطرف البعيد للألياف. سيتبع الضوء مسارًا متعرجًا خلال الجزء المركزي للألياف. 3.2.6

الألياف متعددة الأوضاع (Multimode Fiber-Optic Cable) الجزء المركزي للألياف هو جزء الألياف الضوئية الذي تنتقل الأشعة الضوئية من خلاله. يمكن للأشعة الضوئية دخول الجزء المركزي فقط إذا كانت زاويتها داخل الفتحة الرقمية للألياف. وبالمثل، بمجرد دخول الأشعة مركز الألياف، يكون هناك عدد محدد من المسارات الضوئية التي بإمكان الشعاع الضوئي اتباعها خلال الألياف. تسمى هذه المسارات الضوئية الأوضاع. إذا كان قطر مركز الألياف كبيرًا للغاية بحيث يحتوي على العديد من المسارات التي يمكن للضوء اتباعها خلال الألياف، فحينئذ تسمى الألياف ألياف "متعددة الأوضاع". أما الألياف أحادية الوضع فلها مركز أصغر يسمح للأشعة الضوئية بالانتقال في وضع واحد فقط داخل الألياف. يتكون كل كبل ألياف ضوئية مستخدم في الشبكات من ألياف زجاجية معبأة في أغلفة منفصلة. تحمل إحدى الألياف البيانات المرسلة من الجهاز أ إلى الجهاز ب. بينما تحمل الألياف الأخرى البيانات من الجهاز ب إلى الجهاز أ. ويوفر ذلك ارتباط اتصال للإرسال مزدوج الاتجاه المتزامن (full-duplex). 3.2.6

الألياف متعددة الأوضاع (Multimode Fiber-Optic Cable) يعتبر كبل الألياف الضوئية متعدد الأوضاع القياسي هو أشهر أنواع كبلات الألياف الضوئية المستخدمة في شبكات LAN . يستخدم كبل الألياف الضوئية متعدد الأوضاع القياسي أليافًا ضوئية ذات جزء مركزي يبلغ قطره 62.5 أو 50 ميكرون وتغليف يبلغ قطره 125 ميكرون. وتسمى تلك الألياف بصورة شائعة أليافًا ضوئية يبلغ قطرها 62.5/125 أو 50/125 ميكرون. الميكرون واحد على مليون من المتر (1µ(. 3.2.6

Single-Mode Fiber-Optic Cable تتكون الألياف أحادية الوضع من نفس أجزاء الألياف متعددة الأوضاع. عادة ما يكون الغلاف الخارجي للألياف أحادية الوضع أصفر اللون. الفارق الرئيسي بين الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع هو أن الألياف أحادية الوضع تسمح بإرسال وضع واحد فقط من الضوء خلال الجزء المركزي الصغير للألياف الضوئية. يبلغ قطر الجزء المركزي للألياف أحادية الوضع من 8 إلى 10 ميكرون تعتبر الأجزاء المركزية التي يبلغ قطرها 9 ميكرون هي الأكثر شيوعًا. تشير العلامة 9/125 الموجودة على غلاف الألياف أحادية الوضع إلى أن قطر ألياف الجزء المركزي يبلغ 9 ميكرون وأن قطر التغليف المحيط يبلغ 125 ميكرون. تُستخدم أشعة ليزر تحت حمراء كمصدر للضوء في الألياف أحادية الوضع. ينفذ الشعاع الضوئي الناشئ عن أشعة الليزر تحت الحمراء خلال الجزء المركزي بزاوية 90 درجة. ونتيجة لذلك، يتم إرسال ذبذبات شعاع الضوء الحامل للبيانات في الألياف أحادية الوضع بشكل أساسي في خط مستقيم إلى وسط الجزء المركزي. ويزيد هذا بدرجة كبيرة كل من سرعة إرسال البيانات والمسافة التي يمكن إرسال البيانات خلالها 3.2.6

Single-Mode Fiber-Optic Cable وبفضل تصميم الألياف أحادية الوضع، يمكنها إرسال معدلات أعلى من البيانات (عرض النطاق الترددي) كما يمكنها الامتداد لمسافات أكبر من الألياف متعددة الأوضاع. بإمكان الألياف أحادية الوضع حمل بيانات شبكة محلية (LAN) إلى مسافة تبلغ 3000 متر بحد أقصى. أما الألياف متعددة الأوضاع فيمكنها حمل البيانات إلى مسافة تبلغ 2000 متر فقط بحد أقصى. تعتبر أجهزة الليزر والألياف أحادية الوضع أكثر تكلفة من الألياف متعددة الأوضاع. وبسبب هذه الخصائص، يتم غالبًا استخدام الألياف أحادية الوضع لإجراء عمليات التوصيل بين المباني.

الإشارات والضوضاء في الألياف الضوئية Fiber-Optic Transmission معظم البيانات المرسلة عبر LANتكون في شكل إشارات كهربية. ولكن ارتباطات الألياف الضوئية تستخدم الضوء لإرسال البيانات. يلزم وجود جهاز لتحويل الكهرباء إلى ضوء كما يلزم وجود جهاز عند الطرف الآخر من الألياف لتحويل الضوء مرة أخرى إلى كهرباء. ويعني هذا أنه يلزم وجود جهاز إرسال وجهاز استقبال. يستقبل جهاز الإرسال البيانات المطلوب إرسالها من المحولات (switch) وأجهزة التوجيه (router). وتكون هذه البيانات في شكل إشارات كهربية. ويقوم جهاز الإرسال بتحويل الذبذبات الإلكترونية إلى ذبذبات ضوئية مكافئة. 3.28

الإشارات والضوضاء في الألياف الضوئية Fiber-Optic Transmission لا يتأثر كبل الألياف الضوئية بمصادر الضوضاء الخارجية التي تتسبب في مشكلات في الوسائط النحاسية، وذلك لأن الضوء الخارجي لا يمكنه الدخول إلى الألياف إلا من الطرف المُرسل. ويُغطي تغليف الكبل حاجز وغلاف خارجي يمنع الضوء من الدخول إلى الكبل أو الخروج منه. بالإضافة إلى ذلك، لا يؤدي إرسال الضوء على أحد الألياف الموجودة في الكبل إلى إحداث تداخل يؤدي إلى إعاقة الإرسال على أي من الألياف الأخرى. وهذا يعني أن الألياف لا تواجه مشكلة تداخل الإشارات التي تواجهها الوسائط النحاسية. في الواقع، تعتبر جودة ارتباطات الألياف الضوئية جيدة جدًا لدرجة أن المعايير الحديثة لشبكات Ethernet التي تعمل بسرعة جيجابت في الثانية و10 جيجابت في الثانية تحدد مسافات إرسال تتجاوز كثيرًا مدى الاثنين كيلومتر التقليدي لشبكة Ethernet الأصلية. يسمح إرسال الألياف الضوئية باستخدام بروتوكول Ethernet على شبكات الاتصال عبر المدن (MAN) والشبكات الواسعة (WAN).

الإشارات والضوضاء في الألياف الضوئية Fiber-Optic Transmission وعلى الرغم من أن الألياف هي أفضل وسائط الإرسال جميعًا في حمل أحجام كبيرة من البيانات عبر مسافات طويلة، إلا أن الألياف لا تخلو تمامًا من المشكلات. عندما ينتقل الضوء خلال الألياف، يتم فقد جزء من الطاقة الضوئية. وكلما انتقلت إشارة الضوء خلال أحد الألياف لمسافة أبعد، ضعفت قوة الإشارة. يرجع هذا الضعف في طاقة الإشارة إلى عوامل عديدة تتضمن طبيعة الألياف ذاتها: عامل التشتيت (Scattering ): ويحدث تشتيت الضوء في الألياف بسبب عدم انتظام الأجزاء بالغة الصغر (التشويه) في الألياف والذي يعكس ويشتت جزءًا من الطاقة الضوئية. عامل الامتصاص (Absorption ): عند سقوط شعاع ضوئي على بعض أنواع الملوثات الكيميائية في الألياف، تقوم هذه الملوثات بامتصاص جزء من الطاقة. يتم تحويل طاقة الضوء هذه إلى مقدار صغير من الطاقة الحرارية. ويجعل الامتصاص الإشارة الضوئية أكثر خفوتًا. عامل الخشونة في الحد الفاصل بين الجزء المركزي والتغليف (Dispersion ): ويحدث فقد طاقة الإشارة الضوئية بسبب عدم إجراء الانعكاس الداخلي الكلي بصورة مثالية في هذه المنطقة الخشنة من الألياف. وتؤدي أية عيوب بالغة الصغر في سمك أو تناسق الألياف إلى تقليل الانعكاس الداخلي الكلي وسيمتص التغليف جزءًا من الطاقة الضوئية.

تثبيت الألياف الضوئية والعناية بها واختبارها من الأسباب الرئيسية لضعف الطاقة الشديد في كبل الألياف الضوئية هو التثبيت غير الصحيح. إذا تم مدّ الألياف أو ثنيها بإحكام شديد، فقد يتسبب ذلك في حدوث شقوق صغيرة للغاية في الجزء المركزي الذي يقوم بتفريق الأشعة الضوئية. قد يؤدي ثني الألياف بانحناء شديد للغاية إلى تغيير زاوية سقوط الأشعة الضوئية التي تنفذ خلال الحدّ الفاصل بين الجزء المركزي والتغليف. وستصبح زاوية سقوط الشعاع أقل من الزاوية الحرجة للانعكاس الداخلي الكلي. وبدلاً من الانعكاس حول الانثناء، ستقوم بعض الأشعة الضوئية بالانكسار على التغليف وبالتالي يتم فقدها. ويؤدي التفريق والامتصاص والتشتيت والتثبيت غير الصحيح وأطراف الألياف المتسخة إلى خفض قوة الإشارة الضوئية، ويُطلق عليها ضوضاء الألياف. لذا قبل استخدام كبل ألياف ضوئية، يجب اختباره للتأكد أولاً من أن جهاز الاستقبال يصله مقدار كافٍ من الضوء بالفعل لاكتشاف الرقمين 1 وصفر في الإشارة.

تثبيت الألياف الضوئية والعناية بها واختبارها أثناء التخطيط لإنشاء ارتباط ألياف ضوئية، يجب حساب مقدار فقد طاقة الإشارة الذي يمكن تحمله. ويُشار إلى ذلك بميزانية فقد الارتباط الضوئي. لنفرض أن هناك ميزانية مالية شهرية. بعد طرح جميع المصاريف من الدخل الأولي، يجب ترك مبلغ كاف من المال للمصاريف طوال الشهر. والوحدة المستخدمة في قياس مقدار الفقد في الطاقة هي الديسيبل dB)). وهي تشير إلى النسبة المئوية للطاقة التي تترك جهاز الإرسال وتدخل فعلاً إلى جهاز الاستقبال.

الوسائط اللاسلكية Wireless Networks يعد معهد IEEE (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) هو المُصدر الرئيسي لمعايير الشبكات اللاسلكية وهو المسؤول عن تطوير الشبكات اللاسلكية. ومن التقنيات الأساسية الواردة ضمن معيار 802.11 هي نطاق نشر التسلسل المباشر (DSSS). تنطبق تقنية DSSS على الأجهزة اللاسلكية التي تعمل ضمن نطاق من 1 إلى 2 ميجابت في الثانية. قد يعمل نظام DSSS بسرعة تصل إلى 11 ميجابت في الثانية بحد أقصى ولكن لن يتم اعتباره متوافقـًا ابتداءً من السرعات التي تزيد عن 2 ميجابت في الثانية. والمعيار التالي المستحسن هو b 802.11 ، والذي زاد من قدرات الإرسال إلى 11 ميجابت في الثانية. يسمى معيار b 802.11أيضًا ™ Wi-Fi أو اللاسلكي عالي السرعة ويشير إلى أنظمة DSSS التي تعمل بسرعات 1 و2 و5.5 و11 ميجابت في الثانية. ويعتبر هذا التوافق من الإصدارات السابقة مهم للغاية لأنه يسمح بترقية الشبكة اللاسلكية دون استبدال بطاقات NIC أو نقاط الوصول. تحقق أجهزة b 802.11 معدل نقل بيانات أعلى باستخدام أسلوب ترميز مختلف من 802.11،ما يسمح بنقل مقدار أكبر من البيانات في نفس الإطار الزمني. وما زالت معظم أجهزة b 802.11تفشل في مطابقة معدل النقل الذي يبلغ 11 ميجابت في الثانية وتعمل بصفة عامة ضمن نطاق يتراوح من 2 إلى 4 ميجابت في الثانية .

الوسائط اللاسلكية Wireless Networks تغطي a 802.11 أجهزة WLAN التي تعمل في نطاق الإرسال 5 جيجاهرتز. لا يسمح استخدام نطاق 5 جيجاهرتز بالتشغيل المتداخل لأجهزة b 802.11 أثناء عملها ضمن نطاق 2.4 جيجاهرتز. بإمكان معيار a 802.11 توفير معدل نقل بيانات بسرعة 54 ميجابت في الثانية وقد حقق معدلاً يصل إلى 108 ميجابت في الثانية بتقنية تملكها جهة خاصة تـُعرف باسم "مضاعفة المعدل". ويوفر معيار g 802.11 نفس سعة النطاق الترددي الذي يوفره معيار a 802.11 ولكن بتوافق مع الإصدارات السابقة من أجهزة b 802.11 التي تستخدم تقنية تعديل التجميع بتقسيم التردد العمودي و يعمل في نطاق الإرسال 2.4 جيجاهرتز.

الوسائط اللاسلكية Wireless Networks قد تتكون الشبكة اللاسلكية من عدد قليل من الأجهزة يصل إلى جهازين. قد تكون العُقد ببساطة عبارة عن محطات عمل workstation) ) سطح المكتب أو أجهزة كمبيوتر محمولة. يمكن إنشاء شبكة "لغرض خاص" ـ مزودة ببطاقات NIC لاسلكية تضاهي شبكة النظير إلى نظير ذات الأسلاك. حيث سيعمل كلا الجهازين كملقمات وعملاء (clients) في هذه البيئة. وعلى الرغم من أن هذه الشبكة توفر إمكانية الاتصال، إلا أن درجة الأمان ومعدل النقل سيكونان منخفضين إلى أدنى حد. وستظهر مشكلة أخرى في هذا النوع من الشبكات وهي التوافق. حيث لا تتوافق في الغالب بطاقات NIC الخاصة بشركات تصنيع مختلفة. ولحل مشكلة التوافق هذه، يتم عادة تثبيت نقطة وصول (AP) لكي تعمل كلوحة وصل (hub) مركزية لوضع البنية الأساسية لشبكة محلية لاسلكية WLAN) ). ويتم توصيل نقطة ) AP نقطة الوصول) عن طريق أسلاك صلبة بشبكة LAN المتصلة بالكبلات وذلك لتوفير الوصول إلى الإنترنت وتوفير إمكانية الاتصال بالشبكة المتصلة بالأسلاك. يتم تزويد نقاط AP بهوائي وهي توفر إمكانية الاتصال عبر منطقة معينة يُطلق عليها الخلية.

الوسائط اللاسلكية Wireless Networks يتأثر أداء الشبكة أيضًا بقوة الإشارة وانخفاض جودتها بسبب المسافة أو التداخل. عند ضعف الإشارة، قد يتم استدعاء تحديد المعدّل القابل للتعديل ARS) ). وستقوم وحدة الإرسال بتقليل معدل نقل البيانات من 11 ميجابت في الثانية إلى 5.5 ميجابت في الثانية، أو من 5.5 ميجابت في الثانية إلى 2 ميجابت في الثانية، أو من 2 ميجابت في الثانية إلى 1 ميجابت في الثانية. عندما تقوم عُقدة مصدر بإرسال إطار (frame)، تُرجع العقدة المستقبـِلة إقرارًا (ACK) إيجابيًا. قد يتسبب ذلك في استهلاك 50% من عرض النطاق الترددي المتاح. ويؤدي هذا وقت المعالجة هذا عند ضمه إلى وقت معالجة بروتوكول تجنب التصادم إلى تقليل معدل نقل البيانات الفعلي إلى حد أقصى يتراوح بين 5.0 و5.5 ميجابت في الثانية على شبكة LAN لاسلكية 802.11 b يبلغ معدل نقل البيانات بها 11 ميجابت في الثانية.

المصادقة والارتباط Wireless Authentication تحدث مصادقة ) WLANشبكة محلية لاسلكية) في الطبقة الثانية. وهي عملية مصادقة للجهاز وليس المستخدم. سيقوم العميل بإرسال إطار (frame) طلب مصادقة إلى نقطة AP وستقوم نقطة AP بقبول الإطار أو رفضه. يتم إخطار العميل بالاستجابة عبر إطار استجابة مصادقة. كما قد يتم تكوين نقطة AP لتسليم مهمة المصادقة إلى ملقم مصادقة، وسيقوم هذا الملقم بعملية فحص مؤهلات اعتماد كاملة. أنواع المصادقة والارتباط: غير مصدق وغير مرتبط (Unauthenticated and unassociated): يتم فصل العُقدة عن الشبكة ولا يتم ربطها بنقطة وصول. مصدق وغير مرتبط(Authenticated and unassociated ): لقد تمت مصادقة العُقدة على الشبكة ولكن لم يتم ربطها بعد بنقطة الوصول. مصدق ومرتبط (Authenticated and associated ) يتم توصيل العُقدة بالشبكة وتستطيع العقدة إرسال البيانات واستقبالها من خلال نقطة الوصول.

نطاقات الموجات اللاسلكية والميكروويف Wireless Transmission ترسل أجهزة الكمبيوتر الإشارات إلكترونيًا. تقوم أجهزة الإرسال اللاسلكية بتحويل هذه الإشارات الكهربية إلى موجات لاسلكية. يؤدي تغيير التيارات الكهربية في هوائي جهاز الإرسال إلى توليد الموجات اللاسلكية. حيث تشع هذه الموجات اللاسلكية إلى خارج الهوائي في خطوط مستقيمة. تضعف طاقة الموجات اللاسلكية أثناء تحركها إلى خارج هوائي الإرسال. في شبكة WLAN إذا تم قياس إشارة لاسلكية على مسافة 10 مترات فقط (30 قدمًا) من هوائي الإرسال فإن طاقتها آنذاك ستكون بنسبة واحد إلى مائة فقط من طاقتها الأصلي. تشبه الموجات اللاسلكية الضوء في أنه يمكن امتصاصها بواسطة بعض المواد كما تنعكس بواسطة مواد أخرى. وعند مرورها من مادة ـ مثل الهواء ـ إلى مادة أخرى ـ مثل حائط من الجبس ـ تنكسر هذه الموجات اللاسلكية. وتتشتت الموجات اللاسلكية أيضًا ويتم امتصاصها بواسطة قطيرات الماء في الهواء.

نطاقات الموجات اللاسلكية والميكروويف Wireless Transmission وتسمى عملية تغيير الإشارة الحاملة التي ستدخل هوائي جهاز الإرسال عملية التعديل. توجد ثلاث طرق أساسية يمكن بها تعديل إشارة حامل لاسلكية: تعديل أقصى قيمة Amplitude Modulated (AM) بتعديل ارتفاع أقصى قيمة الإشارة الحاملة. تعديل التردد Frequency Modulated ( FM) بتعديل تردد الإشارة الحاملة كما هو محدد بواسطة الإشارة الكهربية الصادرة من الميكروفون. في شبكات WLAN يوجد نوع ثالث من التعديل يسمى التعديل المرحلي phase modulation (PM) وهو يُستخدم في وضع إشارة البيانات فوق الإشارة الحاملة الجاري بثها بواسطة جهاز الإرسال.