Networking මූලික හැදින්වීම 1.

අපි මුලින්ම පොඩි පොඩි වචන ටිකක් ඉගෙන ගනිමු.


Signal                                                                                                                                           
signal එකක් කියන්නෙ වෙලාවත් එක්ක වෙනස් වන voltage එකක් එහෙම නැත්නම් current එකක්. ඒක භාවිත කරන්න පුලුවන් තොරතුරු එක තැනක ඉදන් තව තැනකට යවන්න.

Power ratio                                                                                                                                  
එකතැනක ශක්තිය p1 නම් තව තැනක ශක්තිය p2 නම් අපිට ශක්ති අනුපාතය මනින්න පුලුවන් ඩෙසිබෙල් වලින්,
power ratio = 10 log  (p1/p2 ) dB

Sinusoidal signal                                                                                                                         
ඔයාලට නමින්ම තේරෙනව ඇති. signal එක සයිනාකාරයි. ඒකෙ Amplitude, Frequency, Phase අදුනගන්නකො. ඒකාකාරව වෙනස් වන නිසා මේ analog signal එකක් තමයි.

Digital signal                                                                                                                               
තියෙන්නෙ වෙන්ව පවතින level 2ක් විතරයි.



දැන් බලමු ස්වභාවික analog signal එකක් digital කරගන්නෙ කොහොමද කියල. මේකට බහුලව යොදාගන්නෙ PCM (Pulse Code Modulation) කියන ක්‍රමය. අදියර 3කින් තමයි ඒක වෙන්නෙ,
1)Sampling - analog signal එක කෑලි වලට කඩා ගන්නව. (Sample rate= 2 x Highest frequency)







2)Quantizing -   කඩාගත්ත sample වෙන් වෙන්ව levels වලටදාන්නෙ මෙහිදී. හැම සාම්පල් එකටම ඒ level එකට අදාලව අංක කරනව.









3) Encoding - දැන් ඒ අංකය binary වලින් දක්වනව.උදා: 50 (binary no: 110010)

Bit rate
සාමාන්යෙන් signal එකක් නිරූපණය කරන level ගනණ 256යි. ඒ කියන්නෙ ඒක නිරූපණය කරන්න bits 8ක් ඔන (2^8). හිතන්න තත්පරයකට sample 8000ක් යවන්න ඔන කියල, එතකොට bit rate එක කීයද?
(sample rate=8000sample/sec ,  sample= 8bits)

bit rate = 8000 x 8 bit / sec
            = 64kb/sec

Modulation                                                                                                                                 
අපිට උවමනායි ඉතා පුන්චි frequency සහිත signal එකක් එකක් විශාල කරගන්න, digital signal එකක් analog කරගන්න. එතකොට අපි භාවිත කරන්නෙ modulation කිරීමයි.
මෙහිදී වෙන්නෙ signal එකක මූලික ගති ලක්ශණ (amplitude, phase, frequency) වෙනස් කරල තොරතුරු සම්පේෂණයයි.

1)Amplitude Modulation (AM)

2)Frequency Modulation

3)Digital modulation - modulating signal එක digital නම් ක්‍රම 3කින් modulate කරන්න පුලුවන්,
3.1]Amplitude Shift Keying (ASK)

3.2]Frequency  Shift Keying (FSK)

3.3]Phase Shift Keying (PSK)
   i)Bipolar  PSK

 

   ii)Quadrature PSK (4 PSK)

Noise                                                                                                                                            
Transmission media එකක තියෙන ප්‍රධාන ප්‍රශ්ණයක් තමයි මේක. ඒ කියන්නෙ unwanted signal එකක්. ඒවා Thermal(තාපජ), Cross talk(data හරස් ලෙස හුවමාරුවේදී ජනනය වන අනවශ්ය signal එකක්), Impulse(ක්ශණිකව ජනනය වන signal එකක්), Atmospheric(වායුගෝලීය අංශු නිසා ජනනය වන signal එකක්) , Galactic වගේ විවිධාකාරව පවතිනව.

Signal to Noise ratio 
signal එකක quality එක මනින්නෙ signal to noise ratio (S/N) එකෙන්.

signal එකක යන දුර වැඩිවෙනකොට noise එක එකතු වෙනවනෙ. analog signal එකක් නම් වර්ධනය කලත් ඒවා ඉවත් කරගන්න බැහැ. මොකද noise එකත් වර්ධනය වෙන නිසා. නමුත් digital signal එකකට noise එකතු උණත් ඒකෙ තියෙන්නෙ level 2 ක් නිසා අපිට පුලුවන් එය හදුනගන්න. ඒක අදුනගන්න සහය වෙන විශේෂ bit pattern එකට කියනව clock signal එක කියල.

Multiplexing                                                                                                                                
කලවම් නොවෙන්න signal channel කීපයක් එකට එකතු කරන එක තමයි multiplexing කියන්නෙ.
1)Frequency Division Multiplexing(FDM) - for analog signals

2)Time Division Multiplexing(FDM) - for digital signals

Bandwidth of a Signal                                                                                                                 
ඔන signal එකක් සයිනාකාර signal වල එකතුවක් විධියට සලකන්න පුලුවන්. ඒකට කියනව. Fourier analysis කියල. හිතන්නෙ ඒවායේ frequency පිලිවලින් f1,f2,f3,f4 කියල. එතකොට Bandwidth එක වෙන්නෙ f4-f1 .

Fundamental frequency
bit rate එක n bits/sec නම්, Fun. Frq. එක සමාන වෙන්නෙ n/2 Hz වලට.

Harmonic frequency
මේකෙන් කියන්නෙ fundamental frequency වල ප්‍රථමක ගුණාකාර. fund. frq. එක -f නම්, harm. frq. තමයි -2f,3f,4f,5f .... ලෙස ගන්න පුලුවන්.

ඉතින් දත්ත ආපුවම regenerate කරගද්දි අවම වශයෙන් fund. frq. එකවත් අවශයයි. bit rate එක n නම් ඒක n/2 Hz නෙ. උපරිමය වෙන්නෙ bit rate එක වගේ දෙගුණයක්. එහෙනම් media එකේ bandwidth එක n නම් ඒක සහය දෙනව අවම n/2 bits/sec ක් සහ උපරිම 2n bits/sec වලට.

Capacity of media
මේ උපරිම bit rate එකට Capacity එක කියල හදුන්වනව. ඒ කියන්නෙ තනි level signal වල(ASK, FSK, BPSK) නම් media bandwidth එක වගේ දෙගුණයක්. (2B)

QPSK, 8PSK වගේ multi level නම්,  (QPSK වල L=4, 8PSK වල L=8)
   


Shannon's Low
මෙහිදී කියන්නෙ ඇත්තටම භාවිතකල හැකි bandwidth එක තීරණය වෙන්නෙ Signal to Noise අනුපාතය මත කියල, ඒ කියන්නෙ L=1+ S/N කියල.

Attenuation                                                                                                                                  
Transmission media එකක තියෙන noise එක වගේම ප්‍රධාන ප්‍රශ්ණයක් තමයි මේක.මෙහිදී කියන්නෙ signal එකක් තැනකින් තැනකට යනකොට signal strength එකේ අඩු වීමයි. දුර වැඩි වෙනකොට Attenuation එක වැඩිවෙනව කියල තේරෙනවනෙ.

Group delay                                                                                                                                 
මේ තියෙන්නෙත් ඉහත කියපුව වගේම තවත් අවුලක්. අපි දන්නවනෙ signal එකක් කියන්නෙ සයිනාකාර හා වෙනස් frequency තියෙන වක්‍ර ගොඩක් කියල. ඉතින් මේවා වෙනස් ප්‍රවේග වලින් ගමන් ගනිද්දි destination එකට ලගා වෙන්නෙ වෙනස් වෙලාවල් වලදි වෙන්න පුලුවන්. එකට තමයි Group delay එක කියන්නෙ.

Interference                                                                                                                                  
මේ තවත් අවුලක්. නමින්ම කියන විධිට එක carrier frequency එකක් තවත් එකක් මත එකමත එක වැටීමෙන් තමයි මෙහෙම වෙන්නෙ.







Transmission Media                                                                                                                    
ප්‍රධාන වශයෙන් වර්ග 2කට කඩන්න පුලුවන්, ඒ තමයි Guided සහ Unguided විධියට. 

Guided Transmission Media 
මෙහිදී සාමාන්යෙන් වර්ග 2ක් සලකනව. ඒ තමයි,

1.   Copper Cables (Aerial Cables, Coaxial Cables, Twisted Pair Cables)
2.   Fiber Optic Cables 

Connectors (RJ45 connector) 
මේ තියෙන්නෙ RJ45 connector එකක්. දැන් බලමු මේවා UTP/STP cable වලට සවි කරන්නෙ කොහොමද කියල.  විධි 2ක් තියෙනව. පලමු ක්‍රමයෙන් හදාගන්නෙ Straight Cable එකක්, අනික් ක්‍රමයෙන් හදාගන්නෙ Crossover Cable එකක්.

 1. Straight Cable
වෙනස් වෙනස් devices සම්බන්ධ කරන්නයි මේක යොදාගන්නෙ. ඒ කියන්නෙ Mac devices Non Mac devices සම්බන්ධ කරන්නෙ මේ විධියට.
(Mac devices කියන්නෙ router,NIC වලට. Non Mac devices කියන්නෙ switch, bridge, hub වලට)
මේ තියෙන විධියට cable එකේ කෙළවරවල් දෙක RJ45 connector 2ට දාල crimp tool එකෙන් crimp කරගෙනයි මේ කේබල් එක හදාගන්නෙ.



2. Crossover Cable
 එකම ජාතියෙ devices, ඒ කියන්නෙ Mac devices, Mac devices හෝ Non Mac devices,Non Mac devices සම්බන්ධ කරන්නෙ මේ විධියට.
මෙතනදි වෙන්නෙ එක connector එකක 1 හා 2 pin වලට අනිත් ළෙවරේ තියන connector එකේ 3 හා 6 pin වලට සම්භන්ධ වෙන එකයි.






3. Rollover Cable (Null Modem Cable)
මේක ගන්නෙ Router එකේ configuration කරන්න. Router එකේ Console port එකයි අපේ computer එකේ serial port එකයි සම්බන්ධ කරන්න ගන්නෙ මේ කේබල් එක.








Fiber Optic Cables 
අපි මේ ගැනත් ටිකක් කතා කරමු. මෙහිදී වෙන්නෙ electrical pulse එක light pulse එකක් විදියට හදාගෙන කේබල් එක තුලින් යවන එක. මේකෙ වාසි විධිට, ලොකු bandwidth එකක් තියෙනව, Interference එකක් නෑ, Attenuation එකත් අඩුයි, ඒවගේම flexible.
අවාසි තමයි මේව සවිකරගන්න ඒ වගේම නඩත්තු කරන්න අපහසුයි ඒ වගේම ලොකු වියදමකුත් යනව.

UnGuided Media
මෙහිදී signal එක යවන්නෙ නිදහස් අවකාශය තුලින්. ඒක නිසා එකම frequency එකෙන් signal නොයවා interference එක වලක්වගන්න ඔන. ඒ කියන්නෙ හැම signal එකකටම unique frequency එකක් තියෙන්න ඔනමයි කියන එකනෙ. ඉතින් අපි ගාව තීයෙන signal එක එහෙම unique කරගන්න අපි භාවිත කරන්නෙ modulation කියන technique එක.

Radio signal ගැන තමයි ඉතින් අපි මෙහිදි unguided media යටතෙ කතා කරන්නෙ. radio signal එකක් කියන්නෙ electromagnetic wave එකක්. මෙන්නෙ මේ පහත රූපයෙන් පුලුවන් ඔයාලට බලාගන්න මොනවද electromagnetic waves, ඒවායේ සංඛ්යාත,දුර සහ භාවිතයන්.

Protocols                                                                                                                                      
මේ කියන්නෙ Rules ගැන sender හා receiver යන දෙන්නම ඒ ඒ සර්විස් වලට පිලිපදින්න ඔන නීති.

Address                                                                                                                                        
අපි මෙහිදී Address වර්ග 2ක් භාවිත කරනව.
1. MAC Address: (Media Access Controller)Address එක assign කරන්නෙ device එක හදන company එකෙන්.(උදා: 0123.14b2.acb6)

2. IP Address:
අපිට devices වලට assign කරන්න පළුවන් Address(උදා: 172.16.100.200)

Error Correction & Error Detection in Data Link layer                                                       
පොඩ්ඩක් බර කතාවක් කියන්න යන්නෙ ඒත් සරලයි. සාමාන්යෙන් 2වන layer එකේදි frame එකක් ආවම ඒකෙ errors තියෙන්න පුලුවන්නෙ. අන්න methods භාවිත කරන්නෙ. බලමුකො මේ මොනවද කියල.

1) Error Detection

Parity Check 
පලමුවෙන් අපි Parity Check ගන කතා කරමු. ඔන්න දැන් අපේ data එක යවන්න වෙන්නෙ bit 7කින්. මොකද parity වලට එකක් වෙන් කරලනෙ. මෙන්න data එක,
1111000 (1 ඒවා 4යි නෙ, එහෙනම් even, 0 අලවන්නෙ even එකට)
දැන් අපි odd parity විධියට දානවනම් 1 අලවනව ඩෙටා එකට.(11111000)
even parity විධියට දානවනම් 0 අලවනව ඩෙටා එකට. (01111000)
 
ඔන්න තවත් උදාහරණයක්,

1110000 (1 ඒවා 3යි නෙ, එහෙනම් odd, 0 අලවන්නෙ odd එකට)
දැන් අපි odd parity විධියට දානවනම් 0 අලවනව ඩෙටා එකට.(01110000)
even parity විධියට දානවනම් 1 අලවනව ඩෙටා එකට. (11110000)
ඔන්න දැන් පුලුවන් data එකට හානි උනාද කියල receive end එකේදි දැනගන්න. හැබැයි ඉතින් bit 2ක් ගහල ගියොත් අපි නොමග යනව නේද...

Cyclic Redundancy Check
මෙන්න මේ රූපය බලන්නකො. බලන්න data එක යම් නිශ්චිත ඉලක්කමකින් බෙදල, ඉතුරු වෙන එක FCS ලෙස නම් කරල, data එකයි FCS එකයි send කරල නේද.

දැන් data receive උනාම මොකද දන්නවද කරන්නෙ, අර නිශ්චිත ඉලක්කමෙන් මේ 2 ම එකට අරගෙන බෙදනව. එතකොට ඉතිරිය කීයද? බින්දුවයි නේද. අන්න එහෙමයි අතරමගදි data වලට හානි උනාද කියල දැනගන්නෙ.




2) Error Correction

මුලින්ම කතා කරමු Forward Error Correction එක ගැන. මෙහිදී වෙන්නෙ Receive end එකේදි error එක හදාගන්න එක. කිසි කරදරයක් නෑ නේද.
ඊලගට Backward Error Correction එක. මේකෙදි receive end(Rx) එකේදි හදා ගන්නෙ නෑ. එතනදි අදුනගෙන අනේ මට ආයිත් එවන්න කියල NACK එකක් එවනව Tx ට. ඔන්න මුකුත් අව්ලක් නැත්නම් එයා Tx ට යවන්නෙ ACK එකක්.