کابل های شبکه ، معرفی و بررسی انواع آن ها

معرفی و بررسی کامل انواع کابل شبکه و کابل های هم محور کواکسیال

کابل ها به دو دسته تقسیم می شوند:
۱-cable های  copper (مسی) که این نوع کابل ها به دو دسته ی twisted pairوcoaxial تقسم بندی می شوند
۲-cable fiber optic یا فیبر نوری

دو مزیت کابل های مسی:
۱٫    انعطاف پذیری زیادی دارند
۲٫    ارزان هستند.

 کابل کواکسیال Coaxial Cable

این نوع cable امروزه به عنوان بیشترین کابل استفاده شده در شبکه ها به حساب می آید و یکی از مهمترین محیط های انتقال در مخابرات کابل کواکسیال و یا هم محور می باشد و دلایل زیادی برای استفاده وسیع از آن وجود دارد. Cable coaxial تقریبا گران، سبک، انعطاف پذیر و برای کار کردن بسیار آسان میباشد. در ساده ترین شکل آن Cable  coaxial تشکیل شده است از یک هسته ساخته شده از مس خالص که توسط روکشی پوشیده شده است ، یک روکش فلزی توری مانند و یک روکش بیرونی. هسته کابل coaxial حامل سیگنالهای الکتریکی میباشد که درواقع همان اطلاعات ما را تشکیل میدهد. این هسته سیمی میتواند تک رشته ای یا بصورت چند رشته ای باشد. اگر بصورت تک رشته ای باشد معمولا جنس آن از مس است.هسته توسط یک عایق پوشیده شده است که آن راا از توری سیمی موجود در کابل جدا مینماید. توری سیمی زمین مدار میباشد. و سیگنالهای الکترونیکی گذری از هسته را در مقابل  noise و cross talkمحافظت مینماید.

Crosstalkچیست؟
عبارت است از سیگنالی که به علت عبور جریان از سیمهای اطراف در هسته ایجاد میشود. همواره هسته و توری سیمی باید توسط عایق از همدیگر جدا گردند، در صورتی که در نقطه ای از سیم همدیگر را لمس کنند. کابل اتصال کوتاه شده است و noise  به درون سیم مسی هسته راه پیدا میکند که این باعث تخریب اطلاعات میگردد. کل این مجموعه توسط یک روکش بیرونی غیر هادی که معمولا از پلاستیک یا تفلون ساخته میشود پوشیده میگردد. cable coaxial مقاومت بیشتری در مقابل افت سیگنال نسبت به Cable twisted-pair  دارد. به دلیل مقاومت Cable coaxial این کابل انتخاب خوبی برای فاصله های دورتر و سرعتهای بالاتر انتقال اطلاعات توسط دستگاههای ارتباطی میباشند.

cable Coaxial به دو دسته تقسیم می شود:

۱-Thin net :
این نوع کابل کواکسیال قابل انعطاف است و قطر آن در حدود ۲۵/۰ اینچ می‌باشد. از آنجا کهThinnetنرم و انعطاف‌پذیر است و کارکردن با آن هم آسان می‌باشد، تقریباً در تمام شبکه‌ها می‌تواند مورد استفاده قرارگیرد. در شبکه‌هایی که ازThinnetاستفاده می‌کنند، کابل مستقیماً به کارت شبکه متصل می‌شود نوع نازک کابل کواکسیال می‌تواند سیگنال‌ها را تا فاصله تقریبی ۱۸۵ متر (۶۰۷ فوت) ارسال کند، بدون آن که تضعیف شوند. سازندگان کابل، در مورد طراحی متفاوت کابل‌ها به توافق رسیده‌اند، cable Thinnetجزء کابل‌های خانوادهRG-58بوده و دارای امپدانس ۵۰ اهم است. (امپدانس، مقاومت سیم در برابر جریان متناوب است.)تفاوت اصلی میان کابل‌های خانوادهRG-58هسته مسی در مرکز آنهاست. این هسته می‌تواند به صورت یک مفتول یا چند تار به هم تابیده باشد.

۲-Thick net :
این نوع کابل، کواکسیال انعطاف‌پذیر و قطر آن در حدود ۵/۰ اینچ است. گاهی اوقات به Cable Thicknetاترنت استاندارد نیز گفته می‌شود. زیرا اولین نوع کابل کواکسیال بود که در معماری شبکه معروفEthernenبه کار برده شد. هسته مسی این کابل کواکسیال ضخیم‌تر از نوع نازک آن است. البته این روزها از این کابل به ندرت استفاده می‌شود و در موارد استثناء به عنوان ستون مهره شبکه به کار می‌رود .هر چه هسته ضخیم‌تر باشد، سیگنال می‌تواند مسافت طولانی‌تری را بپیماید. بنابراین cable Thicknet نسبت به ‏Thinnetسیگنال‌ها را در مسیرهای طولانی‌تری هدایت می‌کند. نوع ضخیم کابل کواکسیال می‌تواند سیگنال‌ها را بدون تضعیف تا فاصله ۵۰۰ متر (حدود ۱۶۴۰فوت) انتقال دهد. بنابراین با توجه به قابلیتThicknetدر پشتیبانی عمل انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی، از آن به عنوان ستون اصلی برای اتصال شبکه‌هایThinnetکوچکتر به یکدیگر استفاده می‌شود. برای اتصال شبکه‌های کوچکThinnetبه شبکه‌هایThicknetاز وسیله‌ای به نامترنسیوراستفاده می‌ شود. ترنسیور طراحی شده برایEthernetوThicknetشامل یک رابط به نامVampire tapمی‌باشد. این رابط دارای سوزن‌هایی است که توسط آنها به هسته کابل متصل می‌شود.

Attenuationچیست؟
به کاهش توانایی سیگنال وقتی در حال عبور از کابل میباشدAttenuationگفته می شود. هر چه کابل ضخیم تر باشد مقدار کاهش توان سیگنال در آن کمتراست در نتیجه می توان در کابل هایی با قطر بیشتر سیگنال را در مسافت دورتری انتقال داد. با توجه به اینکه سیگنالها در هنگام عبور در طول کابل تضعیف می شوند و توان آنها کاهش می یابد. همواره برای انتقال داد ه ها در مسیر های بلند تر از تجهیزاتی به نامrepeaterاستفاده می شود. برای مثال در cable thin در هر۱۸۵متر نیاز به یک تقویت کنده سیگنال وجود دارد اما در کابلthick در هر ۵۰۰ متر باید سیگنال را توسطrepeater تقویت کرد.
مزایای کابل های کواکسیال :
۱-قابلیت اعتماد بالا
۲-ظرفیت بالای انتقال حداکثر پهنای باند ۳۰۰ مگا هرتز
۳-دوام و پایداری خوب
۴-پایین بودن مخارج نگهداری
۵-قابل استفاده در سیستم های آنالوگ و دیجیتال
۶-هزینه ی پایین در زمان توسعه
۷-پهنای باند نسبتا وسیع که مورد استفاده اکثر سرویس های مخابراتی از جمله تله کنفرانس صوتی و تصویری قرار میگیرد.

معایب کابل کواکسیال:
۱٫    مخارج بالای نصب
۲٫    نصب مشکل تر نسبت به کابل های به هم تابیده
۳٫    محدودیت فاصله
۴٫    نیاز به استفاده از عناصر خاص برای انشعابات

Cable twisted pair از نظر ساختار کاملا متفاوت از کابلهای دیگر می باشند و در آن به جای انتقال اطلاعات بر روی یک سیم از چند رشته سیم استفاده شده است. در Cable twisted pair هر رشته سیم دارای یک روکش رنگی نازک و تمام رشته به همراه هم در پوششی پلاستیکی قرار دارد ولی در بعضی از مدل ها این کابل در لایه های محافظ دیگری نیز قرار دارد.

انواع Cable Twisted pair :
Cable  UTP یا (unshield twisted pair) معمولا در محیط هایی استفاده می شود که نویز وجود نداشته باشد. کابل های مسی که از چند رشته به هم تابیده شده تشکیل شده اند را با نام UTP می شناسند که از انواع مختلفی تشکیل شده است که تفاوت عمده آنها در فرکانس وسرعت انتقال آنها می باشد .از کابل های فوق، علاوه بر شبکه های کامپیوتری در سیستم های تلفن نیز استفاده می گردد شش نوع Cable UTPمتفاوت وجود داشته که می توان با توجه به نوع شبکه و اهداف مورد نظر از آنان استفاده نمود. cable CAT5، متداولترین نوع Cable UTPمحسوب می گردد. وقتی کهtwisted ها را باز می کنیم رشته های به تابیده شده را می بینیم که به دلیل از بین بردنnoiseمی باشد زیرا وقتی که جریان می گذرد شار مغناطیسی ایجاد می کند و برآیند آنها صفر می شود و باعث می شود که مسافت بیشتری طی شود.

انواع کابل هایUTP

گروه (CAT1,CAT2,CAT3,CAT4,CAT5,CAT6)
ازcat2 تاcat 7  همگی ۴ زوج یا ۸رشته دارند. به غیر ازcat1که ۲ زوج یعنی ۴ رشته دارد. و تفاوت آنها درbitrateیعنی سرعت انتقال می باشد. از Cable CAT1، به دلیل عدم حمایت ترافیک مناسب، در شبکه های کامپیوتری استفاده نمی گردد. ازCAT1به این دلیل که تنها می تواند صدا را انتقال دهد، در خطوط تلفن استفاده می شود. از کابل های گروهCAT2تاCAT7در شبکه های رایانه ای استفاده می گردد. این کابل ها قادر به حمایت از ترافیک تلفن و شبکه های کامپیوتری می باشند.

گروه	سرعت انتقال اطلاعات	موارد استفاده
CAT1	حداکثر تا یک مگابیت در ثانیه	سیستم های قدیمی تلفن ، و مودمISDN
CAT2	حداکثر تا چهار مگابیت در ثانیه	شبکه هایTOKEN RING
CAT3	حداکثر تا ده مگابیت در ثانیه	شبکه های TOKEN RINGو BASE-T
CAT4	حداکثر تا شانزده مگابیت در ثانیه	شبکه های TOKEN RING
CAT5	حداکثر تا یکصد مگابیت در ثانیه	اترنت ( ده مگابیت در ثانیه )، اترنت سریع ( یکصد مگابیت در ثانیه )و شبکه های TOKEN RING (شانزده مگابیت در ثانیه)
CAT5e	حداکثر  تا یک هزار مگابیت در ثانیه	شبکه های Gigabit ethernet
CAT6	حداکثر  تا یک هزار مگابیت در ثانیه	شبکه های Gigabit ethernet
CAT7	حداکثر  تا ده هزار مگابیت در ثانیه	شبکه های Gigabit ethernet

 

در Cable cat7 نویزبه حداقل رسیده و خلوص مس نیز بالا می رود. در انواعCAT6 و CAT7به این دلیل که قطرکابل بیشتر است کانکتور آنها از نوع RJ45 مخصوص می باشد. به خاطر همین بیشتر بودن قطر، مقاوت این کابل ها کمتر است و به همین دلیل برد آنها هم بیش از ۱۰۰ متر است.
تفاوت های مابینcat5و:cat6
۱٫    در Cable cat6 بین هر دو زوج سیم فویل قرار داده شده است تا امر نویز گیری بهتر انجام گیرد.
۲٫    در Cable cat6 قطر Cable افزایش پیدا کرده است.
۳٫    افت ولتاژcat6تا حد چشم گیری پایین ترازcat5می باشد.
۴٫    این نوع کابل ها در واقع cat6 برای مسافت های طولانی بهتر است.
UTP ساده ترین ، ارزانترین و در عین حال سریعترین رسانه ارتباطی برای کاربران خانگی و اداری می باشد.نازک و صدمه پذیر است و هم چنین نویزهای الکترومغناطیسی روی آن تاثیر منفی می گذارند استفاده از غلاف محافظ هزینه را افزایش می دهد.
(shield twisted pair)STP:
دور تا دور آن یکshieldفلزی برای جلوگیری کردن ازnoiseالکترو مغناطیسقرار می گیرد. STPدر مقابل نویز مقاومت بیشتری دارد اما نیاز به صرف هزینه بیشتری دارد عموما برای ارتباطات با فواصل بسیار کوتاه ولی با سرعت بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

(foil twisted pair (FTP :

cable FTP  (زوج سیم بهم تابیده زرورق دار ) شکل پیشرفته UTP می باشند , که دارای فن آوری پوشش ترکیب شده است و سرتاسر آن با یک مغزی فلزی سرتاسری یا زرورق پوشانده شده است.

شرکت های بزرگ در شبکهLAN، Cable CAT6از نوعUTPرا برای مسافت های زیر ۱۰۰ متر و برای بالاتر از ۱۰۰ متر از نوعSFTPاستفاده می کنند.
مزایای کابل های بهم تابیده:
سادگی و نصب آسان انعطاف پذیری مناسب دارای وزن کم بوده و براحتی بهم تابیده می گردند.
معایب کابل های بهم تابیده :
تضعیف فرکانس بدون استفاده از تکرارکننده ها ، قادر به حمل سیگنال در مسافت های طولانی نمی باشند. پایین بودن پهنای باند بدلیل پذیرش پارازیت در محیط های الکتریکی سنگین بخدمت گرفته نمی شوند. کانکتور استاندارد برای Cable  UTP ، از نوعRJ-45 می باشد. کانکتور فوق شباهت زیادی به کانکتورهای تلفن RJ-11 دارد. هر یک از پین های کانکتور فوق می بایست بدرستی پیکربندی گردند.

کابل های فیبر نوری:

جنس این cable از شیشه میباشد پس رسانای نور می باشند در نتیجه دیگر  نویزدر آنها وجود ندارد. در این صورت طول بیشتری را می توانید ساپورت کند قاعدتا در این حالت فاصله ی یک nodeبا node دیگر بیشتر از ۱۰۰ متر می باشد.
مزایای این نوع کابل ها:
امنیت بیشتری را دارند زیراnoise موجود نمی باشد. پهنای باند و سرعت انتقال اطلاعات نیز بالاتر است.اگر بین دو نقطه که از یکدیگر فاصله ی دوری دارند قصد ایجاد ارتباط را داشته و به دنبال پهنای باند بالایی هستید و امنیت بالاتر بنابراین نباید از کابل های مسی استفاده کنید و به سراغ کابل های فیبر نوری بروید اما دو نقص در کابل های فیبر نسبت به کابل های مسی موجود است.
۱٫    قیمت کابل های فیبر نوری نسبت به کابل های مسی بیشتر است.
۲٫    انعطاف پذیری

انواع کابل های فیبر نوری:
•    Single mode:
در واحد زمان یک سیگنال را از خودش عبور می دهد و این باعث می شود که طول بیشتری را ساپورت کند. در مدلsingle modeنور به صورت مستقیم به درون هسته ی مرکزی تابیده می شود .
•    Multimode:
در واحد زمان چندین سیگنال را از خودش عبور می دهد و فاصله ای را که supportمی کنند نسبت بهsinglemodeهاکمتر است.

انواع cable single mode
۸ میکرون و ۹ میکرون می باشد.برای افزایش طول کابل باید از یک تقویت کننده به نامEDFAاستفاده کنیم.
انواع cable multimode

۶۲٫۵میکرون  و ۵۰میکرون می باشد. Single mode ها گران تر ازmulti-mode ها هستند و معمولا برای محیط هایoutdoor استفاده می شوند.

تعریف لایه محافظloose-tube:
در برخی از انواع فیبر نوری با توجه به اینکه تا حد امکان باید از از خمیدگی بیش از حد هسته ی مرکزی فیرنوری جلوگیری نماییم در لایه های محافظ فیبر از یک پوسته که دردرون آن یک نوع ژل مایع وجود دارد استفاده می شود. این لایه اجازه می دهد که هسته ی مرکزی حد فاصل جدار در برگیرنده ژل معلق باشد و در هنگام خمش با حرکت دادن کابل از فشار به هسته ی مرکزی جلوگیری می کند.
تعریف لایه ی محافظtight buffered:
درون برخی از مدل های فیبر نوری از یک لایه ی محافظ که رشته های باریک نخ نایلونی است استفاده می شود. این نخ های بسیار نازک نایلونی نیز محیطی مناسب را برای هسته ی داخلی فیبر ایجادمی کند.که امکان خمش فیبر بدون آسیب را در این منطقه ایجاد می کند.
به طور کلی فیبر های نوری به سه دسته ی اصلی تقسیم میشوند که عبارتند از :
Interconnect cables
Distribution cables
Breakout cables
cable interconnect:
برای ارتباط تجهیزات با یکدیگر ارتباط دارند.امکان خمش آن بسیار زیاد و رویه ی آن پلاستیک نرم می باشد. این کابل ها معمولا درونrackبرای انتقالpatch panelبا switchبه کار می رود و یا برای اتصال کامپیوتر های مجهز به کارت شبکه ی فیبر نوری با تجهیزات شبکه به کار میرود این نوع فیبر دارای دو رشته کنار هم می باشد که یکی از آنها برای ارسال و دیگری برای دریافت کاربرد دارد.
cable distribution:
برای ارتباط درون ساختمان از محل ورود Cable backboneبه ساختمان تا محل قرار گیری تجهیزات اتصال مانندswitchها درrackاستفاده می شوند این نوع فیبر دارای توانایی خمش کمتری نسبت به کابل های نوع قبل می باشد و تعداد زوج فیبر های درون آن زیاد است.
cable breakout:
در این نوع فیبر که مدل ها و تعداد هسته فیبر های درونی آن متفاوت می باشد امکان خم کردن کابل وجود ندارد. این نوع کابل دارای تعداد زیادی زوج فیبر می باشد که برای مسیر های طولانی و ارتباط بین مجموعه های اطلاعاتی کاربرد دارد. مدل های مختلف آن برای زیر خاک یا برای زیر آب دریا و دریاچه ها طراحی می شوند. در قسمت وسط کابل یک هسته غیر قابل انعطاف وجود دارد که فیبر های انتقال اطلاعات در پوشش های جدا از هم به صورت موازی کنار آن قرار دارند . این قسمت جلوی خمش کابل را می گیرد و از ایجاد شکستگی در آن جلوگیری می کند. زیر پوشش پلاستیکی کابل یک قسمت فلزی بسیار سخت قرار دارد که به آنmechanicalگفته می شود.