کابل شبکه یا کابل LAN چیست؟ – انواع کابل شبکه

با وجود پیشرفت تکنولوژی های وایرلس، بسیاری از شبکه های کامپیوتری در قرن 21 هنوز هم به کابل ها و محیط های فیزیکی برای انتقال داده ها بین دستگاه های مختلف وابسته هستند. برای برقراری ارتباط در شبکه های کابلی و یا در هر شبکه دیگر ما نیازمند کابل شبکه هستیم. کابل LAN ارتباط بین دو یا چند کامپیوتر، سرور، روتر و … را فراهم می‌کند.

برای این‌که هر نوع اطلاعاتی بخواهد از هر کدام از این دستگاه ها ارسال و یا دریافت شود، باید مراحل نرم افزاری و سخت افزاری خاصی را طی کند که این مراحل شامل دسته بندی اطلاعات، کدگذاری آن ها، مشخص شدن مبدأ و مقصد اطلاعات و بسیاری مراحل دیگر است. در نهایت این اطلاعات آماده ارسال می‌شوند و سپس از طریق انواع کابل شبکه انتقال پیدا می‌کنند.

در حقیقت کابل شبکه رابط بین این دستگاه ها و کامپیوتر ها می‌باشد که تنها اطلاعات را رد و بدل می‌کند و هیچ دخالتی در اصل اطلاعات ندارد. برای ساده تر شدن موضوع، کابل LAN شبکه را مانند یک مأمور اداره پست تصور کنید که فقط اطلاعات را از مبدأ به مقصد می‌رساند و چیستی اطلاعات برایش هیچ تفاوتی ندارد.

 

 

 

کابل های شبکه در چندین نوع استاندارد تولید می‌شوند که هر کدام برای اهداف خاصی استفاده می‌شوند. امروزه از سه نوع کابل (محیط ارتباطی) برای انتقال داده ها استفاده می‌شود:

• کابل های زوج تابیده‌شده یا Twisted Pair
• کابل های کواکسیال
• کابل های فیبر نوری

کابل های زوج تابیده‌شده یا (Twisted pair (TP:

اقتصادی ترین و پرکاربرد ترین کابل های شبکه، کابل های زوج به هم تابیده یا زوج تابیده شده هستند. این نوع کابل ها هزینه کمتری از سایر کابل ها دارند، نصب آن‌ها راحت است و ابزاری که برای نصب آن ها لازم است چندان گران نیستند. کابل های زوج تابیده‌شده به دو نوع کلی شیلددار (STP) و بدون شیلد تقسیم می‌شوند (UTP).

این نوع کابل ها در دهه 1990 به تدریج جایگزین کابل های کواکسیال شدند. سرعت انتقال داده در این کابل ها در ابتدای این دهه حدود 10 مگابیت بر ثانیه بود (کابل های CAT3) و در حال حاضر کابل های زوج تابیده‌شده شده CAT8 توسعه داده شده‌اند که حدود 40 گیگابیت بر ثانیه سرعت دارند. برای اتصال کابل های شبکه TP به تجهیزات دیگر از کانکتورها یا سوکت های RJ-45 استفاده می‌شود. 

کابل های شبکه زوج تابیده‌شده در استاندارد های مختلفی تولید شده‌اند و با گذشت زمان و بهبود استانداردها، سرعت و پهنای باند آن ها افزایش یافته است.

دسته بندی کابل های شبکه Twisted Pair:

کابل شبکه بر اساس پهنای باند، سرعت، نویز‌پذیری، جنس روکش و … به چندین دسته تقسیم می‌شود. اما به طور استاندارد کابل های شبکه به دسته های Cat1 تا Cat8 تقسیم می‌شوند. این دسته ها از Cat1 (مخفف Category 1 و یا دسته 1) شروع شده و به Cat8 می‌رسند. هر چه دسته بندی کابل های شبکه بالاتر باشد، تکنولوژی ساخت آن‌ها و در نتیجه سرعت انتقال اطلاعات، پهنای باند و نویزپذیری آن ها بهبود پیدا می‌کنند.

به عنوان مثال وقتی می‌گوییم کابل شبکه CAT6 منظور کابل LAN از دسته 6 یا نسل 6 است، و برای مابقی دسته‌بندی های کابل شبکه نیز به همین صورت است. اولین دسته‌بندی در کابل ها، کابل های تلفن دوتایی یا تک زوج هستند، در این نوع از کابل ها فقط سیگنال های صوتی رد و بدل شده و هیچ گونه اطلاعات دیگری فرستاده و دریافت نمی‌شود. در دسته‌بندی دوم (Cat2) از کابل شبکه علاوه بر سیگنال های صوتی اطلاعات نیز رد و بدل می‌شود که آغازی برای تولید کابل های شبکه یا LAN بود.

همان طور که مشاهده می‌کنید، در جدول زیر اطلاعاتی کامل از انواع دسته بندی کابل های شبکه آورده شده است:

 

دسته بندی	حداکثر سرعت انتقال	کاربرد	حداکثر پهنای باند	ساختار کابل
CAT 1	1 مگابیت در ثانیه	تلفن های داخلی (سیم تلفن)	1 مگاهرتز	UTP
CAT 2	4 مگابیت در ثانیه	تلفن (استفاده بسیار کم)	4 مگاهرتز	UTP
CAT 3	16 مگابیت در ثانیه	اترنت 10BaseT	16 مگاهرتز	UTP
CAT 4	20 مگابیت در ثانیه	Token Ring (استفاده بسیار کم)	20 مگاهرتز	UTP
CAT 5	100 مگابیت در ثانیه	اترنت سریع (Fast Ethernet)	100 مگاهرتز	UTP
CAT 5e	1000 مگابیت در ثانیه	اترنت گیگابیتی	100 مگاهرتز	UTP
CAT 6	10 گیگابیت در ثانیه	اترنت 10 گیگابیتی	250 مگاهرتز	UTP یا STP
CAT 6a	10 گیگابیت بر ثانیه	اترنت 10 گیگابیتی	500 مگاهرتز	STP
CAT 7	25 گیگابیت بر ثانیه	اترنت 10 گیگابیتی	600 مگاهرتز	STP
CAT 7a	25 گیگابیت بر ثانیه	اترنت 10 گیگابیتی	1 گیگاهرتز	STP
CAT 8	40 گیگابیت بر ثانیه	اترنت 25 یا 40 گیگابیتی	2 گیگاهرتز	STP

تفاوت عمده‌ای که در دسته‌بندی های مختلف کابل LAN وجود دارد مربوط به پهنای باند، سرعت انتقال اطلاعات و جنس کابل از لحاظ شیلد و یا روکش آن هاست. به طور مثال دو کابل پرکاربرد که در ایران بیشتر استفاده می‌شود کابل Cat5e و کابل CAT6 هستند. تفاوت اصلی این دو نوع کابل در پهنای باند، سرعت انتقال اطلاعات و نویزپذیری آن هاست. حداکثر سرعت انتقال اطلاعات کابل شبکه Cat5e حدود 1000 مگابیت بر ثانیه با پهنای باند 250 مگاهرتز است؛ اما در کابل شبکه CAT6  سرعت انتقال اطلاعات به 10000 مگابیت بر ثانیه با پهنای باند 500 مگاهرتز  رسیده است.

نحوه نامگذاری کابل شبکه تابیده شده:

نامگذاری و دسته بندی هر کابل شبکه با توجه به ارتقاء و بهبودهایی انجام می‌شود که در آن کابل به وجود می‌آید. به طور مثال کابل Cat5 با ایجاد چند بهبود در عملکرد آن به Cat5e تبدیل شد، حرف e در آخر CAT5e به معنی Enhanced و یا بهبود یافته است، به این دلیل که سرعت انتقال اطلاعات از 100 مگابیت بر ثانیه به 1000 مگابیت بر ثانیه افزایش پیدا کرد. همچنین این مورد را در دیگر دسته بندی های Cat8 ،Cat7 ،Cat6 نیز می‌بینیم، به طور مثال در کابل Cat6a  معنی a در انتهای آن Augmented به معنی افزایش است، چون پهنای باند در کابل Cat6a از 250 مگاهرتز به 500 مگاهرتز افزایش داده شده و کابل شبکه Cat6a به وجود آمده است. زمانی که در یک کابل LAN تغیرات زیادی به وجود می آید یک دسته بندی جدید به وجود می‌آید. تغییرات کوچک تری که بر روی هر دسته بندی اعمال می‌شود، نسخه بهبود یافته (e) و یا افزایش یافته (a) را ایجاد می‌کنند.

انواع کابل شبکه TP از لحاظ مقاومت در برابر نویز:

همان‌طور که اشاره کردیم کابل های کنونی Twisted-Pair از لحاظ ساختار به دو دسته کلی UTP و STP تقسیم بندی می‌شوند. کابل های شبکه STP یا شیلددار کابل هایی هستند که به منظور کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) یا همان نویز، در آن ها از شیلد استفاده شده می‌شود. کابل های twisted-Pair کنونی از 4 زوج تابیده‌شده تشکیل شده‌اند. کابل های شبکه STP خود بر اساس نوع شیلد به کار رفته به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.

در ادامه کابل های شبکه UTP و انواع مختلف کابل های STP را بررسی خواهیم کرد:

کابل های شبکه UTP یا U/UTP: کابل هایی که در آن ها از هیچ گونه شیلد یا فویلی استفاده نشده است.

کابل های شبکه STP: در این کابل ها به دور هر کدام از زوج ها یک شیلد قرار دارد. این شیلد معمولاً از یک شیلد بافته شده بسیار نازک (Braid Screen) تشکیل شده است.

کابل های شبکه FTP یا F/UTP: در این نوع کابل شبکه به دور همه زوج ها یک فویل کلی پیچیده شده ولی به دور تک تک زوج ها شیلد یا فویلی وجود ندارد.

کابل های شبکه S/UTP: کابل هایی که یک شیلد Braid Screen یا بافته‌شده کلی دور همه زوج ها پیچیده شده است ولی به دور تک تک زوج ها شیلد یا فویلی وجود ندارد.

کابل های شبکه SF/UTP یا SFTP: کابل هایی که دور چهار زوج آن هم شیلد Braid Screen و هم فویل وجود دارد ولی به دور تک تک زوج ها شیلد یا فویلی وجود ندارد. این کابل ها بیشتر به نام SFTP شناخته می شوند.

کابل های شبکه S/FTP: کابل هایی که یک شیلد Braid Screen کلی دور همه زوج ها پیچیده شده و یک فویل دور هر یک از زوج ها را پوشانده است.

کابل های شبکه F/FTP یا FFTP: کابل هایی که دور هر زوج تابیده‌شده آن و همچنین دور تمام زوج ها فویل پیچیده شده است.

کابل های شبکه U/FTP: کابل هایی که دور هر زوج تابیده شده آن یک فویل قرار دارد اما هیچ فویل یا شیلدی کلی تمام زوج ها را نپوشانده است.

انواع کابل شبکه از لحاظ جنس رسانا:

کابل LAN بر حسب نوع رسانای به کار رفته در مغزی سیم ها به دسته های مختلفی تقسیم می‌شود. منظور از این رسانا‌ها فویل یا شیلد به کار رفته در کابل شبکه نیست بلکه منظور رسانایی است که در سیم های هر زوج استفاده شده است. کابل های شبکه از لحاظ جنس سیم به چند دسته تقسیم می‌شوند که در ادامه هر کدام از آن ها را شرح خواهیم داد:

کابل های شبکه تمام مسی (BC یا CCC): در کابل های شبکه تمام مسی جنس تمام سیم ها از مس است. BC مخفف Bare Copper و به معنای مس بدون پوشش یا عریان است. این کابل ها از سرعت بالایی برخوردارند، انعطاف بالایی دارند، خورده نمی‌شوند و می‌توانند از قابلیت PoE پشتیبانی کنند. همچنین این نوع کابل از ایمنی بالایی برخوردار است زیرا مقاومت کمی دارند و گرمای زیادی تولید نمی‌کند. به این نوع کابل ها، کابل های CCC یا Copper Clad Copper نیز گفته می‌شود که به معنی مس با روکش مس یا به عبارتی تمام مس است.

کابل های شبکه CCA :CCA مخفف عبارت Copper Clad Aluminum و به معنی آلومینیوم با روکش مس است. مغزی این سیم ها از جنس آلومینیوم است که با یک لایه از مس پوشیده است. این کابل ها از کیفیت پایین تری نسبت به کابل های تمام مسی برخوردارند و برعکس آن ها انعطاف لازم را ندارند، خورده می‌شوند و قابلیت PoE را پشتیبانی نمی‌کنند. با این که کابل شبکه CCA ارزان هستند اما استفاده از آن ها در شبکه چندان توصیه نمی‌شود زیرا سرعت کم و اتلاف بالایی دارند.

کابل های شبکه CCS :CCS مخفف عبارت Copper Clad Steel و به معنی فولاد با روکش مس است. مغزی این سیم ها از جنس فولاد بوده و با یک لایه از جنس مس پوشیده است. این کابل ها حتی از کابل های CCA هم کیفیت پایین تری دارند و به ندرت به عنوان کابل شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع کابل شبکه از لحاظ جنس روکش و محیط استفاده:

بطور کلی کابل LAN از لحاظ محیط نصب به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود:

1- کابل شبکه Indoor (فضای داخل ساختمان)

2- کابل شبکه Outdoor (فضای باز)

کابل شبکه Indoor معمولا دارای روکشی از جنس PVC یا LSZH بوده و بر اثر عوامل محیطی مثل آب، گرما، سرما، گرد و غبار، نور خورشید، ضربه، کشش و … مقاومت بالایی ندارند و با گذشت زمان فرسوده و بلا استفاده می‌گردند. ولی کابل شبکه Outdoor دارای یک روکش اضافی (معمولاً از جنس پلی اتیلن یا PE) جهت حفاظت در برابر عوامل محیطی فوق است. کابل شبکه Outdoor غیردفنی دارای یک روکش PE است. در کابل های دفنی علاوه بر روکش فوق، یک لایه حفاظتی Steel Armored یا محافظ فولادی و نیز یک لایه سم وجود دارند که سبب جلوگیری از آسیب دیدن توسط حیوانات جونده مانند موش می‌شود.

اجزاء تشکیل دهنده کابل شبکه زوج تابیده شده:

با توجه به نوع و جنس کابل LAN، اجزای تشکیل دهنده آن‌ها نیز متفاوت است؛ اما اجزای زیر به صورت کلی در تمام کابل های شبکه یکسان می‌باشند. در ادامه کارایی هر جزء را بررسی می‌کنیم:

روکش لایه ی بیرونی کابل شبکه:

این روکش از هرگونه ضربه، قطعی و پوسیدگی زوج های تابیده‌شده جلوگیری کرده و باعث محافظت از کابل می‌شود، روکش های کابل شبکه معمولا از دو نوع PVC یا LSZH می‌باشد.

Cross-Web یا پلاستیک تفکیک کننده زوج ها:

این پلاستیک به صورتی در مرکز چهار زوج کابل شبکه قرار گرفته است که هر زوج از زوج دیگری کاملاً تفکیک شود و از ایجاد هرگونه نویز توسط زوج‌های کابل شبکه بر روی یکدیگر جلوگیری می‌کند. Cross-Web در کابل های شبکه cat5e به بعد در داخل کابل شبکه تعبیه شده‌اند.

زوج های تابیده‌شده:

این رشته سیم‌ها 8 عدد می‌باشند که 4 زوج تابیده‌شده را تشکیل می‌دهند و وظیفه ارسال و دریافت اطلاعات را بر عهده دارند. این 4 زوج کابل شبکه از 4 رنگ اصلی و 4 رنگ فرعی تشکیل شده‌اند. رنگ های اصلی شامل سبز، آبی، قهوه ای و نارنجی و رنگ های فرعی ترکیبی از رنگ سفید و رنگهای اصلی می‌باشند، یعنی: سفید نارنجی، سفید قهوه ای، سفید آبی و سفید سبز که رنگ های یکسان دو به دو به هم تابیده شده‌اند. دلیل تابیده شده زوج به دور یکدیگر، حذف و جلوگیری از تأثیر نویز بر انتقال داده هاست.

شیلد و فویل:

همانطور که در بخش قبلی صحبت شد، از اصلی‌ترین وظایف شیلد و فویل در کابل شبکه، دفع نویز و نوسانات الکتریکی اضافی است.

ممکن است برخی از کابل ها دارای یک اتصال به زمین، یک نخ کشش و یک لایه پلاستیکی بین فویل (شیلد) و زوج ها باشند.

نحوه ارسال اطلاعات در کابل شبکه:

اکنون که کاملاً با انواع کابل LAN از لحاظ جنس و طبقه‌بندی آشنا شدیم، در ادامه نحوه دریافت و ارسال اطلاعات از طریق کابل شبکه را  بررسی می‌کنیم. زمانی که می‌خواهیم در یک شبکه کابلی اطلاعاتی را رد و بدل کنیم، روش های زیادی وجود دارد که بتوانیم دو سر کابل LAN را به شبکه متصل کنیم. آسان‌ترین راه برای انجام این کار این است که دو سر کابل خود را سوکت زده و کامپیوتر و تجهیزات را به هم متصل کنیم. روش دیگری که بیشتر در شبکه های ساختار یافته استفاده می‌شود این است که یک طرف کابل شبکه را به کیستون پانچ کرده و از طریق پچ کورد شبکه ارتباط را با کامپیوتر و سایر تجهیزات برقرار کنیم. طرف دیگر کابل LAN را باید به پچ پنل پانچ کرده و اتصال آن را هم از طریق پچ کورد شبکه به سوییچ شبکه یا … برقرار کنیم.

 

نکاتی درباره ی کابل شبکه زوج تابیده شده:

1. در یک شبکه کابلی، تفاوتی ندارد که از کابلcat5e و یا از cat6 استفاده می‌کنید. در هر صورت ارتباط برقرار می‌شود و هیچ مشکل اساسی به وجود نخواهد آمد، ولی سرعت انتقال اطلاعات و پهنای باند شبکه به اندازه کابل ضعیف‌تر یعنی Cat5e خواهد بود. این موضوع را همواره به خاطر داشته باشید که شبکه مثل یک گروه کوهنوردی است. حتی اگه یکی از عضو های گروه آرام‌تر از بقیه حرکت کند، از سرعت کل گروه کاسته می‌شود.
2. اگر در شبکه خود از کابل Cat6 استفاده می‌کنید باید تمامی تجهیزات دیگر شبکه هم سرعت و پهنای باند کابلCat6 را پشتیبانی کنند. به این معنی که شما باید یک سوییچ شبکه تهیه کنید که تا سرعت حداکثر 10000 مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی کند، و حتما از کیستون، پچ پنل و سوکتی با استاندارد Cat6 استفاده کنید تا بتوانید سرعت واقعی کابل Cat6  را دریافت کنید.
3. سوکت شبکه یا کانکتورهای شبکه در کابل های مفتولی و رشته ای با هم تفاوت دارند. همان‌طور که در مقاله سوکت شبکه توضیح دادیم باید بسته به جنس و طبقه بندی کابل LAN، سوکت و کیستون مناسب را تهیه کنید.
4. رنگ رشته سیم های داخل کابل برای شناسایی هر سیم است، به این دلیل که هر سیم داخل کابل وظیفه ای خاص دارد و اطلاعات مشخصی را رد و بدل می‌کند. در هنگام سوکت زدن کابل شبکه باید با استفاده از رنگ‌بندی روی کابل، سوکت را پانچ کنیم.

 

کابل های فیبر نوری:

کابل فیبر نوری نوعی کابل شبکه است که از یک یا چند رشته الیاف شیشه ای و چندین پوشش عایق محافظ تشکیل شده است. این نوع کابل ها به منظور انتقال داده ها در مسافت های زیاد و با عملکرد بالا ساخته شده اند و در شبکه های بزرگ، دیتاسنترها و زیرساخت های مخابراتی کاربرد دارند. در مقایسه با کابل های سیمی، کابل های فیبر نوری پهنای بیشتر دارند و می‌توانند داده ها را تا مسافت های بالاتری (مانند فاصله دو کشور یا شهر) انتقال دهند. کابل های فیبر نوری در بیشتر سیستم های تلوزیونی، مخابراتی و اینترنتی جهان به کار رفته است.

این کابل ها سیگنال های مخابراتی و داده ها را به صورت پالس هایی نوری حمل می کنند که به وسیله لیزرها و LED های کوچک تولید شده‌اند. این سیگنال ها از طریق رشته هایی شیشه ای منتقل می‌شوند که قطر آن ها در حد موی انسان است. مرکز هر کدام از این رشته ها را هسته (Core) می‌نامند که در واقع محل عبور پالس های نوری است. به دور هسته لایه ای شیشه ای قرار گرفته است که سیگنال های نوری را به درون هسته بازتاب می دهد تا سیگنال ها از بین نروند و بتوانند از درون هسته عبور کنند.

 

کابل های کواکسیال:

کابل های کواکسیال در گذشته بیشترین استفاده را در حوزه شبکه داشتند. در حال حاضر بیشترین استفاده از این کابل ها برای اتصال آنتن تلویزیون یا اتصال انواع LNB به گیرنده های امواج تلوزیونی می باشد، اما در حوزه شبکه های کامپیوتری به ندرت کاربرد دارند. استفاده از کابل های کواکسیال مشکل است و هزینه آن ها از کابل های زوج تابیده‌شده بیشتر است. اما از مزایای این نوع کابل این است که پهنای باند زیادی دارند و نویز زیادی نمی پذیرند. با وجود قیمت بیشتر کابل های کواکسیال هزینه نصب آن ها معقول است زیرا زمان کمتری برای اتصال کانکتورهای آن ها صرف می‌شود. ده‌ها نوع مختلف از کابل های کواکسیال وجود دارند اما ساختار آن ها به یک شکل است. همانطور که در شکل زیر می بینید در مرکز این کابل ها یک سیم مسی قرار دارد. یک نیمه رسانا مانند PVC این هسته را پوشانده است. پس از این عایق یک لایه دیگر مسی یا سیم های بافته شده مسی یا آلومینیومی قرار می گیرند و در آخر روکش کابل این لایه را می پوشاند. این آرایش باعث می‌شود که داده های که از هسته می گذرند از نویز و سیگنال های ناخواسته محافظت شوند.

منبع : نت ران