کابل شبکه چیست؟ آشنایی با انواع آن

کابل شبکه چیست؟

کابل شبکه چیست؟ آشنایی با انواع آن. درست است که امروزه تکنولوژی وایرلس (تکنولوژی بیسیم) پیشرفت زیادی دارد، اما همچنان بسیاری از چیزها به شبکه ها متکی هستند، از کامپیوتر گرفته تا تلویزیون های هوشمند و هر چیز دیگری که برای اتصال و انتقال داده به کابل شبکه نیازمند است. برای اینکه بتوانیم در شبکه بین دستگاه های مختلف اتصال ایجاد کنیم، به کابل LAN نیاز داریم. کابل شبکه جزو تجهیزات پسیو شبکه به حساب می آید که هر متخصص شبکه یا هر کابرد ساده باید با انواع کابل شبکه آشنا شود. در ادامه این مقاله به کابل شبکه چیست؟ و انواع آن خواهیم پرداخت با تاجر سیم همرا باشید.

کابل شبکه چیست؟

در واقع می توان گفت کابل لن ستون فقرات فیزیکی یک شبکه است. اگر بخواهیم به طور مختصر بگوییم: « کابل LAN رسانایی است که می توان از آن برای انتقال داده ها، اشتراک گذاری استفاده کرد و ارتباطات بین چندین دستگاه شبکه به هم و یا سایر شبکه را فراهم نمود.»

کابل LAN یا کابل اترنت یک کابل فیزیکی است که دستگاه ها را به یک شبکه محلی (LAN) متصل می کند. کابل های LAN معمولاً رایانه ها، چاپگرها، روترها و سایر دستگاه های شبکه را به هم متصل می کنند. آنها همچنین برای اتصال کنسول های بازی و سایر دستگاه هایی که نیاز به اتصال سیمی دارند استفاده می شوند.

انواع کابل شبکه

کابل های لن در چند نوع استاندارد در بازار عرضه می گردد، دارای مشخصات و کاربردهای خاص خود است. بسته به نیازهای شبکه و فاصله ای که داده ها باید از طریق آن منتقل شوند، برای اهداف شبکه مورد استفاده قرار می گیرند، از جمله:

• کابل زوج به هم تابیده یا Twisted pair
• کابل های فیبر نوری
• کابل های کواکسیال

1. کابل زوج به هم تابیده یا twisted pair cable

کابل رده 3 در اوایل دهه 1990 به اوج خود رسید و دارای سرعت داده 10 مگابیت در ثانیه با پهنای باند 16 مگاهرتز (MHz) بود. کابل رده 3 از چهار جفت سیم پیچ خورده تشکیل شده اند که امکان انتقال همزمان صدا، داده و ویدئو را از طریق یک کابل واحد فراهم می کند.

کابل های جفت پیچ خورده دارای دو هادی هستند که از مس ساخته شده اند و هر هادی دارای عایق می باشد. این دو هادی به هم تابیده می شوند و به همین دلیل نام کابل های جفت پیچ خورده را به خود اختصاص داده اند. این کابل ها از 4 زوج سیم (روی هم 8 سیم) تشکیل می شوند، زوج‌های سیم به صورت متقاطع تابیده شده‌اند تا از تداخل الکترومغناطیسی و نویز در انتقال داده‌ها جلوگیری کنند. کابل‌های زوج به هم تابیده برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های اترنت و استفاده تلفنی می‌شوند و به دلیل قابلیت مقاومت در برابر نویز و هزینه مناسب، بسیار پرکاربرد هستند.

ساختار کابل (TP)

• مغزی
• زوج سیم های به هم تابیده شده
• شیلد یا فویل
• اتصال به زمین
• لایه‌ پلاستیکی بین شیلد و زوج سیم‌ها
• پلاستیک تفکیک کننده زوج‌ها (Cross web)
• روکش یا عایق نهایی

آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا کابل اترنت از جفت سیم هادی پیچ خورده استفاده می کند؟

خطوط تلفن اولیه مستعد تداخل سیم‌های الکتریکی بودند که اغلب از قطب‌های برق مشترک استفاده می‌کردند. مهندسان دریافتند که با تعویض موقعیت سیم های تلفن در هر چند قطب (یعنی خط چپ به سمت راست و سمت راست به سمت چپ تبدیل می شود) می توانند اعوجاج را کاهش دهند. این روش جابجایی سیم اولین مورد استفاده از پیچش بود، البته با سرعت پیچش بسیار شل حدود شش دور در مایل.

در سال 1881، اسکاتسمن و بنیانگذار AT&T الکساندر گراهام بل از همین تکنیک برای ایجاد اولین جفت پیچ خورده استفاده کردند. در آغاز قرن بیستم، کابل جفت پیچ خورده به طور گسترده ای برای انتقال سیگنال در خطوط تلفن صوتی مورد استفاده قرار گرفت.

امروزه، چرخاندن جفت هادی یک روش رایج برای به حداقل رساندن تداخل سیگنال و تداخل و افزایش عملکرد کابل است. سرعت پیچش یا “پیچ” معمولاً به عنوان تعداد پیچش در هر اینچ یا سانتی متر اندازه گیری می شود.

Twist Rate در استانداردهای کابل رده IEEE یا TIA مشخص نشده است و تصمیم گیری به عهده سازنده است. Cat5e معمولا دارای نرخ پیچش 4-5 پیچ در اینچ است در حالی که کابل های Cat6 دارای سرعت پیچش 5 یا بیشتر در هر اینچ هستند. برای کاهش بیشتر تداخل، همه جفت هادی ها در یک کابل دارای نرخ پیچش یکسانی نیستند.

انواع کابل جفت پیچ خورده

کابل های جفت تابیده در دو نوع مختلف، جفت تابیده بدون محافظ (UTP) و جفت تابیده شیلددار (STP) تولید می شوند. UTP در تاسیسات اترنت رایج است، در حالی که STP در انواع مختلف شبکه ها برای جلوگیری از تداخل و تداخل الکترومغناطیسی استفاده می شود. در ادامه بیشتر با کابل های UTP و SFTP آشنا خواهیم شد.

کابل جفت تابیده شیلددار (STP): در STP سیم‌ها توسط یک پوشش بافته مسی یا یک محافظ فویل پوشانده می‌شوند، این محافظ فویل لایه‌ای اضافه می‌کند که از آن در برابر نشتی تداخل به داخل و خارج کابل محافظت می‌کند. کابل های محافظ از سرعت انتقال داده 10 گیگابیت در ثانیه (Mbps) پشتیبانی می کنند. آنها برای فواصل انتقال بیشتر 100 متر مناسب هستند.

کابل جفت تابیده بدون محافظ (UTP): کابل جفت تابیده بدون محافظ یکی از پرکاربردترین کابل‌ها در شبکه‌های کامپیوتری در حال حاضر است. UTP از دو سیم مسی عایق شده تشکیل شده است که به دور یکدیگر پیچیده شده اند، پیچش سیم ها به کنترل تداخل کمک می کند. کابل های بدون محافظ از سرعت انتقال داده 1 گیگابیت در ثانیه (Mbps) پشتیبانی می کنند. آنها برای فواصل انتقال کمتر 100 متر مناسب هستند.

انواع کابل بر اساس Category یا CAT

“Cat” در Cat5e، Cat6 و غیره مخفف “Category” است. کابل های شبکه عمدتاً بر اساس پهنای باند (اندازه گیری شده بر حسب مگاهرتز)، حداکثر سرعت داده (اندازه گیری شده بر حسب مگابیت در ثانیه) و محافظ به دسته هایی تقسیم می شوند.

Cat1
برای مدتی، این کابل جفت تابیده بدون محافظ (UTP) رایج ترین شکل سیم کشی برای سیستم های تلفن صوتی در خانه ها و ادارات بود. این شامل دو سیم مسی عایق شده بود که به دور یکدیگر پیچ خورده بودند و برای ارتباطات صوتی آنالوگ طراحی شده بود.

Cat2
این دسته در دهه 1980 در شبکه های حلقه توکن IBM مورد استفاده قرار گرفت. این قابلیت ارتباطات صوتی و داده ای را دارد، اگرچه در حال حاضر معمولاً در شبکه های پرسرعت استفاده نمی شود و منسوخ سده است.

Cat3
این دسته در اوایل دهه 1990 معرفی شد و در حال حاضر در سیم کشی تلفن استفاده می شود. این شامل چهار جفت پیچ خورده است و اولین شبکه ای بود که از شبکه های اترنت 10Base-T و ارتباطات دیجیتال پشتیبانی می کرد. این کابل برای شبکه های مدرن مناسب در نظر گرفته نمی شود زیرا فقط از سرعت انتقال داده تا 10 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کند.

Cat4
مانند Cat3، کابل های Cat4 نیز معمولاً در ساختمان های قدیمی یافت می شوند. در ابتدا در شبکه های حلقه توکن IBM استفاده می شد. سرعت داده 16 مگابیت بر ثانیه بود.

Cat5
کابل های جفت تابیده Cat5 که در سال 1995 معرفی شدند، از سرعت انتقال داده تا 100 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کنند. آنها برای شبکه های اترنت 100Base-T مناسب هستند. آنها قادر به انتقال تصویر، داده و سیگنال های تلفن هستند و در کابل کشی و خطوط تلفن مورد استفاده قرار می گیرند.

Cat5e
Cat5e که نسخه پیشرفته Cat5 در نظر گرفته می شود، از سرعت حداکثر 1 گیگابیت در ثانیه پشتیبانی می کند. Cat5e با افزایش تعداد پیچ‌ها به این امر دست می‌یابد، که باعث می‌شود در برابر تداخل و تضعیف سیگنال مقاوم‌تر شود. این کابل در شبکه های اترنت، فست اترنت و اترنت گیگابیت استفاده می شود.

Cat6
Cat6 یک ارتقاء قابل توجه برای Cat5e در نظر گرفته شد، زیرا از سرعت انتقال داده بیشتر تا 10 گیگابیت در ثانیه برای فواصل تا 37 متر پشتیبانی می کند. این شامل یک جداکننده فیزیکی به نام spline برای کاهش تداخل است. همچنین شامل محافظ برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) است. کابل‌های Cat6 با کابل‌های Cat5 و Cat5e سازگار هستند.

Cat6a
Cat6a که در سال 2009 معرفی شد، از پهنای باند بیشتر 500 مگاهرتز (MHz) و سرعت 10 گیگابیت در ثانیه پشتیبانی می کند. معمولاً به آن کابل Cat6 افزوده می گویند.

Cat7
Cat7 یک مشخصات کابل مسی جدیدتر است. سرعت 10 گیگابیت در ثانیه در فواصل تا 100 متر را پشتیبانی می کند. این کابل دارای چهار سیم مسی محافظ جداگانه برای جلوگیری از تداخل و EMI است. محافظ جداگانه همچنین کابل را قادر می سازد تا در فرکانس های بسیار بالاتر کار کند.

Cat7a
Cat7a یک ارتقاء به Cat7 است. حداکثر سرعت انتقال داده 10 گیگابیت بر ثانیه در 100 متر و 40 گیگابیت در ثانیه در 50 متر است. همچنین از حداکثر پهنای باند 1 گیگاهرتز (گیگاهرتز) پشتیبانی می کند. این نوع کابل برای اترنت 10 گیگابیتی مناسب است.

Cat8
مناسب برای ارتباطات سوئیچ به سوئیچ در شبکه های 25 گیگابیت بر ثانیه و 40 گیگابیت بر ثانیه، Cat8 حداکثر پهنای باند 2 گیگاهرتز را ارائه می دهد. این کابل که برای محافظت در فویل پیچیده شده است، عملاً تداخل را از بین می برد. اما، به دلیل این محافظ، کابل می تواند کاملاً سفت باشد و در نتیجه نصب آن در فضاهای تنگ یا کوچک دشوار است. Cat8 می تواند جایگزین فیبر در مراکز داده برای اتصالات کوتاه شود. همچنان از اتصالات RJ45 استفاده می کند و با استانداردهای قبلی سازگار است.

انواع کابل بر اساس محافظ

محافظ کابل لایه ای از مواد است که به دور سیم های داخل کابل پیچیده می شود تا تداخل را کاهش دهد و کیفیت سیگنال را بهبود بخشد. این محافظ به جلوگیری از تأثیر تداخل الکترومغناطیسی خارجی (EMI) و تداخل فرکانس رادیویی (RFI) بر انتقال داده از طریق کابل کمک می کند.

کابل های اترنت محافظ می توانند از دو نوع محافظ استفاده کنند:

• محافظ هادی: از هر جفت پیچ خورده با استفاده از فویل آلومینیومی یا رشته های سیم بافته محافظت می کند.
• محافظ کابل: تمام جفت‌های پیچ خورده را در فویل آلومینیومی یا رشته‌های سیم بافته می‌پیچد.

انواع محافظ کابل

تکنولوژی PoE در کابل شبکه

PoE یا  Power over Ethernet فناوری جدیدی است که اجازه می دهد تا هم برق و هم داده ها از طریق یک کابل دسته بندی هسته جامد تحویل داده شوند. این آن را برای شبکه کردن دستگاه‌های IP مانند دوربین‌های امنیتی، خوانندگان کنترل دسترسی، نقاط دسترسی بی‌سیم (WAP)، حسگرها و روشنایی که به برق DC و اتصال شبکه داده نیاز دارند، ایده‌آل می‌کند. PoE به شما این انعطاف‌پذیری را می‌دهد تا دستگاه‌ها را در جایی که نیاز دارید نصب کنید، بدون اینکه نگران دسترسی به برق متناوب باشید.

ویژگی های کابل شبکه Twisted Pair

ضد تداخل
طراحی پیچ خورده کابل های جفت پیچ خورده می تواند در برابر تداخل دستگاه هایی مانند منابع تغذیه و سایر کابل ها در طول انتقال بهتر مقاومت کند.

انتقال سرعت بالا
کابل های شبکه جفت پیچ خورده دارای نرخ انتقال بالا، تا 40 گیگابیت بر ثانیه هستند و از انتقال داده و ارتباطات شبکه با سرعت بالا پشتیبانی می کنند.

انعطاف پذیری و سهولت استفاده
کابل های شبکه جفت پیچ خورده نسبتاً نرم هستند، خم شدن و نصب آنها آسان است. آنها را می توان با اتصالات استاندارد (مانند RJ45) نصب کرد، با دستگاه ها و رابط های شبکه مختلف سازگار است.

مقرون به صرفه بودن
در مقایسه با سایر رسانه های انتقال پرسرعت، کابل های شبکه جفت تابیده هزینه کمتری دارند و راه حلی مقرون به صرفه هستند.

قابلیت اطمینان
تجربه طراحی و ساخت کابل های شبکه جفت پیچ خورده بسیار بالغ است، آنها معمولا عملکرد و قابلیت اطمینان خوبی دارند.

راهنمایی خرید کابل های جفت پیچ خورده

اگر برای اولین بار است که کابل اترنت می خرید، روی این چهار ویژگی تمرکز کنید و تصمیم خوبی خواهید گرفت. سایر عوامل در شرایط خاص ارزش در نظر گرفتن دارند، بنابراین اگر شک دارید، ادامه مطلب را بخوانید.

سرعت (نرخ داده): سرعت کابل به مقدار داده ای که در هر ثانیه می تواند منتقل کند اشاره دارد. 100 مگابیت در ثانیه به این معنی است که کابل می تواند 100 میلیون بیت داده در ثانیه منتقل کند. در یک شبکه تجاری، سرعت معمولاً توسط تجهیزاتی که به آن وصل می کنید (به عنوان مثال، سوئیچ شبکه با پورت های اترنت گیگابیتی) تعیین می شود. در خانه، کابلی را انتخاب کنید که بتواند از سرعت اتصال اینترنت شما پشتیبانی کند، به علاوه فضایی برای ارتقاء سرعت در آینده. تعیین دسته کابل (به عنوان مثال Cat5e، Cat6، و غیره) یک راه آسان برای شناسایی سرعت کابل است.

محافظ: برخی از کابل های اترنت برای محافظت از هادی کابل در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ناشی از خطوط برق، ماشین آلات بزرگ و نور فلورسنت محافظت می شوند. محافظ همچنین از برهم کنش هادی های موازی داخل ژاکت کابل با یکدیگر جلوگیری می کند.

طول کابل: حداکثر طول کابل اترنت حدود 295 فوت (90 متر) است. کابل‌های با کیفیت خوب با محافظ‌ها و هادی‌های ضخیم‌تر می‌توانند به جلوتر برسند، اما آزمایش و خطا مورد نیاز است. به خاطر داشته باشید که مسیرهای کابل به ندرت مستقیم هستند، بنابراین برای چند پیچ و تاب روی کابل اضافی برنامه ریزی کنید.

محل نصب: روکش های کابل برای ایمنی در برابر آتش رتبه بندی می شوند. اگر قصد دارید کابل را از بین دیوارها یا بین طبقات اجرا کنید، کابل با رتبه افزایش (CMR) یا دارای رتبه پلنوم (CMP) را انتخاب کنید.

2. کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری یک کابل شبکه است که شامل رشته هایی از الیاف شیشه در داخل یک پوشش عایق شده است. آنها برای شبکه های داده با عملکرد بالا و ارتباطات راه دور طراحی شده اند. در مقایسه با کابل های سیمی، کابل های فیبر نوری پهنای باند بالاتری ارائه می دهند و داده ها را در فواصل طولانی تر انتقال می دهند. کابل های فیبر نوری از بسیاری از اینترنت، تلویزیون کابلی و سیستم های تلفن دنیا پشتیبانی می کنند.

نحوه عملکرد کابل های فیبر نوری

کابل فیبر نوری از یک یا چند رشته شیشه تشکیل شده است که هر کدام کمی ضخیم تر از موی انسان است. مرکز هر رشته هسته نامیده می شود که مسیر عبور نور را فراهم می کند. هسته توسط یک لایه شیشه ای به نام روکش احاطه شده است که نور را به داخل منعکس می کند تا سیگنال از دست نرود و نور از خم های کابل عبور کند.

دو نوع اصلی کابل های فیبر نوری تک حالته و چند حالته هستند. فیبر تک حالته از رشته های شیشه ای بسیار نازک و لیزر برای تولید نور استفاده می کند، در حالی که کابل های فیبر نوری چند حالته از LED استفاده می کنند.

شبکه های فیبر نوری تک حالته اغلب از تکنیک های Wave Division Multiplexing برای افزایش میزان ترافیک داده ای که رشته می تواند حمل کند استفاده می کنند. WDM اجازه می دهد تا نور در چندین طول موج مختلف با هم ترکیب شود (چند پلکسی) و بعداً جدا شود (دمولتی پلکس شده) و به طور موثر جریان های ارتباطی متعدد را از طریق یک پالس نوری منفرد منتقل کند.

فیبر تیره چیست؟

اصطلاح فیبر تیره (اغلب فیبر تیره یا فیبر روشن نامیده می‌شود) معمولاً به کابل‌های فیبر نوری نصب شده اشاره دارد که در حال حاضر مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. این اصطلاح گاهی اوقات به تاسیسات فیبر خصوصی نیز اشاره دارد.

مزایای کابل های فیبر نوری

کابل های فیبر مزایای متعددی نسبت به کابل های مسی در مسافت های طولانی دارند.

فیبر نوری ظرفیت بالاتری را پشتیبانی می کند. مقدار پهنای باند شبکه که یک کابل فیبر به راحتی می تواند حمل کند از یک کابل مسی با ضخامت مشابه بیشتر است. کابل های فیبر با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه، 40 گیگابیت بر ثانیه و 100 گیگابیت بر ثانیه استاندارد هستند.
از آنجایی که نور می تواند مسافت های بسیار طولانی تری را روی کابل فیبر بدون از دست دادن قدرت خود طی کند، نیاز به تقویت کننده های سیگنال کاهش می یابد.
کابل فیبر نوری کمتر در معرض تداخل است. کابل شبکه مسی برای محافظت از آن در برابر تداخل الکترومغناطیسی نیاز به محافظ دارد. در حالی که این محافظ کمک می کند، برای جلوگیری از تداخل زمانی که بسیاری از کابل ها در مجاورت یکدیگر قرار دارند، کافی نیست. خواص فیزیکی کابل های فیبر نوری از بسیاری از این مشکلات جلوگیری می کند.

3. کابل کواکسیال چیست؟

کابل کواکسیال نوعی رسانه هدایت شده است که از پلاستیک و سیم های مسی ساخته شده است که سیگنال را به شکل الکتریکی به جای نور منتقل می کند. هادی مسی هسته ای برای انتقال سیگنال ها و عایق برای تامین عایق هادی مسی استفاده می شود. عایق توسط یک هادی فلزی بافته شده احاطه شده است که به جلوگیری از تداخل سیگنال های الکتریکی و جلوگیری از گفتگوی متقابل کمک می کند. کل این مجموعه دوباره با یک لایه پلاستیکی محافظ پوشانده شده است تا ایمنی بیشتری برای کابل ایجاد کند.

ساختار کابل کواکسیال

هادی مسی: هادی مرکزی که از مس تشکیل شده است. هادی نقطه ای است که داده ها در آن مخابره می شوند.
عایق: عایق پلاستیکی دی الکتریک در اطراف هادی مسی. برای حفظ فاصله بین هادی مرکزی و سپر استفاده می شود.
شیلد بافته شده: شیلد بافته شده از مس به محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی کمک می کند.
لایه پلاستیکی محافظ: یک لایه پلیمری خارجی که دارای پوشش پلاستیکی است. برای محافظت از لایه های داخلی در برابر آسیب استفاده می شود.

مزایای کابل کواکسیال

• کابل های کواکسیال از پهنای باند بالایی پشتیبانی می کنند.
• نصب کابل های کواکسیال آسان است.
• کابل‌های کواکسیال مقاومت بهتری در برش دارند، بنابراین قابل اعتمادتر و بادوام‌تر هستند.
• کمتر تحت تأثیر نویز یا گفتگوی متقابل یا استنتاج الکترومغناطیسی قرار می گیرد.
• کابل های کواکسیال از چندین کانال پشتیبانی می کنند.