مصطلح النطاق الترددي أو Bandwidth هو قياس يشير إلى السعة القصوى لوصلة اتصالات سلكية أو لاسلكية لنقل البيانات عبر اتصال شبكة في فترة زمنية معينة. عادةً ما يتم تمثيل النطاق الترددي في عدد وحدات البت أو الكيلوبت أو الميجابت أو الجيجابت التي يمكن إرسالها في ثانية واحدة. مرادف للقدرة، عرض النطاق الترددي يصف معدل نقل البيانات. عرض النطاق الترددي ليس مقياسًا لسرعة الشبكة - وهو مفهوم خاطئ شائع.
طريقة عمل النطاق الترددي
كلما زاد النطاق الترددي لاتصال البيانات، زادت البيانات التي يمكنه إرسالها واستلامها في وقت واحد. من حيث المفهوم، يمكن مقارنة عرض النطاق الترددي بحجم الماء الذي يمكن أن يتدفق عبر الأنبوب. كلما اتسع قطر الأنبوب، زاد تدفق المياه خلاله في وقت واحد. يعمل عرض النطاق الترددي على المبدأ نفسه. كلما زادت سعة ارتباط الاتصال، زادت البيانات التي يمكن أن تتدفق من خلاله في الثانية.
ترتفع تكلفة الاتصال بالشبكة مع زيادة النطاق الترددي. ومن ثم، سيكون ارتباط الوصول المخصص للإنترنت (DIA) بسرعة 1 جيجابت في الثانية (Gbps) أكثر تكلفة من الارتباط الذي يمكنه معالجة سرعة نقل تبلغ 250 ميجابت في الثانية.
عرض النطاق الترددي مقابل السرعة
غالبًا ما يتم استخدام المصطلحين النطاق الترددي والسرعة بالتبادل، ولكن ليس بشكل صحيح. قد يكون سبب الالتباس، جزئيًا، بسبب الإعلانات من قِبل مزودي خدمة الإنترنت (ISPs) التي تخلط بين الاثنين من خلال الإشارة إلى سرعات أعلى عندما تعني حقًا النطاق الترددي.
بشكل رئيسي، تشير السرعة إلى المعدل الذي يمكن إرسال البيانات به، في حين أن تعريف النطاق الترددي هو القدرة على تلك السرعة. لاستخدام مثال الماء مجددا، تشير السرعة إلى مدى سرعة دفع الماء عبر الأنبوب؛ يشير النطاق الترددي إلى كمية المياه التي يمكن نقلها عبر الأنبوب خلال إطار زمني محدد.
همية النطاق الترددي
من السهل استبعاد النطاق الترددي كمصطلح تقني لا ينطبق عليك حقًا إلا إذا كنت ترغب في التلاعب بالمنتجات التقنية أو إعداد أجهزة الإنترنت. في الواقع، يمكن أن يساعدك التعرف على معنى النطاق الترددي وكيفية تطبيقه على شبكتك الخاصة في تعديل الإعداد للحصول على اتصال إنترنت أسرع عندما تحتاج إليه.
قد تشعر بالفضول بشأن النطاق الترددي إذا كان اتصالك بالإنترنت قد أصبح بطيئا فجأة مما هو عليه في معظم الأيام. ربما تشك في أنه يجب عليك شراء المزيد من النطاق الترددي، أو أنك لا تحصل على ما تدفع مقابله.
أو، ربما تكون على وشك شراء وحدة تحكم في الألعاب أو خدمة بث فيديو، وتحتاج إلى فهم دقيق لما إذا كان يمكنك القيام بذلك أم لا، دون أن يؤثر ذلك سلبًا على بقية شبكتك. بالنسبة لمعظم الناس، يعد هذان النشاطان بشكل كبير أكبر عوامل استنزاف النطاق الترددي.
طريقة قياس النطاق الترددي
بينما يتم التعبير عن عرض النطاق الترددي تقليديًا بالبت في الثانية (bps)، فإن روابط الشبكة الحديثة تتمتع الآن بسعة أكبر بكثير، وهذا هو السبب في أن عرض النطاق الترددي يتم التعبير عنه في كثير من الأحيان على أنه ميغابت في الثانية أو جيجابت في الثانية.
يمكن أن تكون اتصالات النطاق الترددي متماثلة، مما يعني أن سعة البيانات هي نفسها في كلا الاتجاهين - التحميل والتنزيل - أو غير متماثلة، مما يعني أن سعة التنزيل والتحميل ليست متساوية. في الاتصالات غير المتماثلة، تكون سعة التحميل عادة أصغر من سعة التنزيل؛ هذا شائع في اتصالات الإنترنت ذات النطاق العريض للمستهلكين. تحتوي روابط WAN و DIA على مستوى المؤسسات بشكل أكثر شيوعًا على عرض نطاق ترددي متماثل.
بعض الاعتبارات لحساب النطاق الترددي
جعلت التطورات التكنولوجية بعض حسابات النطاق الترددي أكثر تعقيدًا، ويمكن أن تعتمد على نوع ارتباط الشبكة المستخدم. على سبيل المثال، يمكن للألياف الضوئية التي تستخدم أنواعًا مختلفة من الموجات الضوئية وتعدد الإرسال بتقسيم الوقت نقل المزيد من البيانات من خلال اتصال في وقت واحد مقارنة ببدائل Ethernet النحاسية، مما يزيد بشكل فعال من عرض النطاق الترددي.
في شبكات بيانات الهاتف المحمول، مثل Long-Term Evolution أو LTE و 5G، يُعرّف النطاق الترددي بأنه نطاق الترددات التي يمكن للمشغلين ترخيصها من لجان الاتصالات والمعلومات لاستخدامها في أي بلد. يتم استخدامها بشكل قانوني من قبل أي شخص بخلاف الشركة التي تمتلك ترخيصًا لها. يمكن للناقل بعد ذلك استخدام التقنيات اللاسلكية لنقل البيانات عبر هذا الطيف لتحقيق أكبر عرض نطاق يمكن للجهاز توفيره.
من ناحية أخرى، يعتبر طيف Wi-Fi غير مرخص. ومن ثم، يمكن لأي شخص لديه نقطة وصول Wi-Fi (AP) أو موجه Wi-Fi إنشاء شبكة لاسلكية. التحذير هو أن الطيف ليس مضمونًا ليكون متاحًا. ومن ثم، يمكن أن يتأثر عرض النطاق الترددي لشبكة Wi-Fi عند وجود نقاط وصول Wi-Fi أخرى تحاول استخدام بعض أو الترددات كلها نفسها.
عرض النطاق الترددي الفعال - وهو أعلى معدل إرسال موثوق يمكن أن توفره الوصلة في أي تقنية نقل معينة - يمكن قياسه باستخدام اختبار النطاق الترددي. في أثناء اختبار النطاق الترددي، يتم تحديد سعة الارتباط عن طريق قياس الوقت المطلوب على نحو متكرر لملف معين لمغادرة نقطة منشأه وتنزيله بنجاح في وجهته.
بعد تحديد استهلاك النطاق الترددي عبر الشبكة، من الضروري بعد ذلك معرفة مكان وجود التطبيقات والبيانات وحساب متوسط احتياجات النطاق الترددي لكل مستخدم وجلسة.
لفهم مقدار النطاق الترددي الذي يتطلبه الارتباط الصاعد للشبكة أو النطاق العريض للإنترنت، اتبع الخطوات الأربع التالية:
1. حدد التطبيقات التي سيتم استخدامها.
2. تحديد متطلبات النطاق الترددي لكل تطبيق.
3. اضرب متطلبات التطبيق لكل تطبيق بعدد المستخدمين المتزامنين المتوقعين.
4. أضف جميع أرقام النطاق الترددي للتطبيق معًا.
لتحديد احتياجات النطاق الترددي للسحابات العامة أو الخاصة عبر روابط الإنترنت أو WAN، يتم تطبيق الحساب نفسه. ومع ذلك، فإن الاختلاف هو أن عرض النطاق الترددي المتاح على شبكة محلية أو شبكة محلية لاسلكية يكون عادةً أكبر بكثير مقارنة باتصالات WAN أو DIA. ومن ثم، فإن التقييم الدقيق لمتطلبات النطاق الترددي أمر بالغ الأهمية، وكذلك مراقبة استخدام الرابط بمرور الوقت. يمكن أن تساعد مراقبة مقدار النطاق الترددي المستخدم على مدار اليوم أو الأسبوع أو الشهر أو السنة مهندسي الشبكات في تحديد ما إذا كان ارتباط WAN / DIA به نطاق ترددي كافٍ - أو إذا كانت هناك حاجة إلى ترقية النطاق الترددي.
عندما يكون عرض النطاق الترددي غير كافٍ على الشبكة، فإن أداء التطبيقات والخدمات سيكون سيئاً.
العوامل المؤثرة على أداء الشبكة
تعد السعة القصوى لاتصال الشبكة عاملاً واحدًا فقط يؤثر في أداء الشبكة. يمكن أن يؤدي فقدان الحزمة ووقت الاستجابة إلى تدهور إنتاجية الشبكة وجعل الارتباط عالي السعة يعمل مثل الارتباط الذي يتوفر به نطاق ترددي أقل.
يتكون مسار الشبكة من طرف إلى طرف عادةً من اتصالات متعددة، لكل منها سعة نطاق ترددي مختلفة. نتيجة لذلك، غالبًا ما يوصف الارتباط الذي يحتوي على أقل عرض نطاق ترددي بأنه عنق الزجاجة؛ لأنه يمكن أن يحد من السعة الإجمالية للاتصالات جميعها في المسار.
يتم نشر العديد من الشبكات على مستوى المؤسسة باستخدام ارتباطات مجمعة متعددة تعمل كاتصال منطقي واحد. على سبيل المثال، إذا كان الارتباط الصاعد للمحول يستخدم أربعة اتصالات مجمعة بسرعة 1 جيجابت في الثانية، فإنه يتمتع بسعة إنتاجية فعالة تبلغ 4 جيجابت في الثانية. ومع ذلك، في حالة فشل اثنين من هذه الروابط، سينخفض حد النطاق الترددي إلى 2 جيجابت في الثانية.
عرض النطاق الترددي عند الطلب
عادةً ما يُباع النطاق الترددي للإنترنت أو روابط WAN بسعر محدد شهريًا. ومع ذلك، فإن عرض النطاق الترددي عند الطلب - ويسمى أيضًا تخصيص النطاق الترددي الديناميكي أو عرض النطاق الترددي القابل للكسر - هو نموذج بديل يمكّن المشتركين من زيادة مقدار النطاق الترددي المتاح في أوقات محددة أو لأغراض محددة. عرض النطاق الترددي عند الطلب هو تقنية يمكن أن توفر سعة إضافية على ارتباط اتصالات لاستيعاب رشقات في حركة البيانات التي تتطلب مؤقتًا مزيدًا من عرض النطاق الترددي.
عوضا عن التزويد الزائد للشبكة بروابط مخصصة باهظة الثمن على مدار العام، يتم استخدام النطاق الترددي عند الطلب على نحو متكرر في شبكات WAN لزيادة السعة حسب الحاجة لحدث خاص أو وقت من اليوم حيث من المتوقع أن ترتفع حركة المرور. على سبيل المثال، قد يحتاج بائع تجزئة للزهور عبر الإنترنت إلى زيادة سعته فقط في الأسابيع التي تسبق عيد الأم. يتيح النطاق الترددي عند الطلب للمؤسسات الدفع مقابل عرض النطاق الترددي الإضافي الذي تستهلكه فقط خلال فترة زمنية أقصر.
عرض النطاق الترددي عند الطلب متاح من خلال العديد من مزودي خدمة الإنترنت والشبكة الواسعة. اعتمادًا على ارتباط الشبكة الذي يستخدمه العميل حاليًا، قد يتمكن المزود من توفير سعة إضافية عند الطلب باستخدام الاتصال الحالي. على سبيل المثال، قد يكون الارتباط 100 ميجابت في الثانية قادرًا على الاندفاع بسرعة تصل إلى 1 جيجابت؛ لأن اتصال مزود الخدمة به سعة متاحة. إذا احتاج العميل إلى أكثر من الحد الأقصى المطلق للنطاق الترددي المتاح على هذا الارتباط، فستكون هناك حاجة إلى اتصال مادي آخر.
من حين لآخر، سيمكن مزود الخدمة العملاء من تجاوز حد النطاق الترددي المشترك دون فرض رسوم إضافية. ومع ذلك، إذا كان العملاء سيحافظون بانتظام على أكثر من 100 ميجابت في الثانية باستخدام ميزة الاندفاع، فعادة ما يتم محاسبتهم من قبل مزود الخدمة باستخدام حسابات النسبة المئوية 95.
يمكن أن توفر تقنية (SD-WAN) للعملاء سعة إضافية من خلال موازنة حركة المرور عبر اتصالات WAN و DIA المتعددة عوضا عن اتصال واحد. غالبًا ما تستخدم عمليات نشر SD-WAN تبديل تسمية البروتوكولات بمتعدد البروتوكولات، أو MPLS، أو الاتصال أو أنواع أخرى من روابط النقل المخصصة سويا مع شبكة الإنترنت ذات النطاق العريض منخفضة التكلفة أو الاتصال الخلوي.
إمكانية تحسين ومراقبة استخدام النطاق الترددي
يتوفر لمهندسي الشبكات العديد من الخيارات عندما يصبح ارتباط الشبكة مزدحمًا. الخيار الأكثر شيوعًا هو زيادة عرض النطاق الترددي. يمكن تحقيق ذلك عن طريق ترقية قدرات الإنتاجية المادية للارتباط، أو من خلال تجميع المنافذ وموازنة التحميل لتقسيم حركة المرور منطقيًا عبر روابط متعددة. ومع ذلك، في بعض الأحيان هذه التقنيات غير ممكنة.
قد يقوم مزودو خدمة الإنترنت أو مسؤولو الشبكة أيضًا بضبط السرعة - لأعلى أو لأسفل - للبيانات التي تنتقل عبر الشبكة، وهو مقياس يعرف باسم التحكم في عرض النطاق الترددي. هناك أسباب مختلفة للاختناق في عرض النطاق الترددي، بما في ذلك الحد من ازدحام الشبكة، لا سيما على شبكات الوصول العامة. قد يستخدم مزودو خدمات الإنترنت الاختناق لتقليل استخدام النطاق الترددي من قبل مستخدم معين أو فئة من المستخدمين. على سبيل المثال، مع التسعير المتدرج، يمكن لمزود الخدمة تقديم قائمة تحميل وتنزيل النطاق الترددي. يمكن لمزودي خدمة الإنترنت أيضًا خنق النطاق الترددي لتساوي الاستخدام عبر المستخدمين جميعهم على الشبكة.
تعرض استخدام خنق النطاق الترددي على الإنترنت لانتقادات من قبل دعاة حيادية الشبكة، الذين يقولون إن هذه الممارسة يمكن أن يساء استخدامها لأسباب سياسية أو اقتصادية، وأنها تستهدف بغير وجه حق شرائح من السكان.
يمكن إجراء اختبار سرعة لمعرفة ما إذا كان مزود خدمة الإنترنت يخنق عرض النطاق الترددي. تقيس اختبارات السرعة بين الجهاز وخادم الاختبار باستخدام اتصال الإنترنت الخاص بالجهاز. يقدم مزودو خدمة الإنترنت اختبارات سرعة على مواقع الويب الخاصة بهم، كما تتوفر اختبارات مستقلة من خدمات مثل Speedtest. نظرًا لأن العديد من العوامل يمكن أن تؤثر في نتائج اختبار السرعة، فمن المستحسن عمومًا إجراء اختبارات متعددة في أوقات مختلفة من اليوم واستخدام الخوادم المختلفة المتاحة من خلال موقع اختبار السرعة. يوصى أيضًا بإجراء اختبار سرعة عبر اتصال سلكي.
يقيد تقييد نقل البيانات عمدًا كمية البيانات المرسلة أو المستلمة عبر الشبكة، لا سيما لأغراض منع البريد العشوائي أو إرسال البريد الإلكتروني المجمع عبر الخادم. يمكن اعتباره شكلاً آخر من أشكال اختناق النطاق الترددي. إذا تم تنفيذه على نطاق واسع بما فيه الكفاية، يمكن أن يتم التحكم في نقل البيانات في انتشار فيروسات الكمبيوتر أو الديدان أو البرامج الضارة الأخرى عبر الإنترنت.
تتوفر أدوات مراقبة النطاق الترددي للشبكة للمساعدة في تحديد مشكلات الأداء، مثل جهاز التوجيه المعيب أو جهاز كمبيوتر مصاب ببرامج ضارة يشارك في هجوم رفض الخدمة الموزع. كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن تساعد مراقبة النطاق الترددي أيضًا مسؤولي الشبكة على التخطيط بشكل أفضل لنمو الشبكة في المستقبل - معرفة المكان الذي تمس الحاجة إليه في النطاق الترددي للشبكة. يمكن أن تساعد أدوات المراقبة أيضًا المسؤولين في معرفة ما إذا كان مزود خدمة الإنترنت الخاص بهم يفي باتفاقية مستوى الخدمة في العقد المبرم بينهم أم لا.