سفر به اعماق کابل شبکه

شاید اگر یک کابل شبکه را در دست بگیرد، به نظرتان بسیار ساده برسد اما اگر با دقت به ساختار کابل شبکه نگاه کنیم، متوجه دقت و استانداردها مختلفی می‌شویم که باعث انتقال سریع و امن داده‌ها از طریق سیم‌هایی کوچک، حتی کوچک‌تر از موی انسان، به دستگاه‌های ما می‌شود. در این مطلب، سفری خواهیم داشت به اعماق کابل شبکه و با ساختار کابل شبکه و استانداردهای آن آشنا خواهیم شد.

کابل شبکه چیست؟

قبل از آشنا شدن با ساختار شبکه و استانداردهای کابل شبکه، باید با کابل شبکه آشنا شویم: کابل اترنت، شبکه یا لن یکی از بااهمیت‌ترین اجزای شبکۀ کامپیوتر به شمار می‌آید که به منظور انتقال داده از روتر شبکه به کامپیوتر، لپ‌تاپ، کنسول بازی یا دستگاه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع اتصال نسبت به اتصال از طریق Wi-Fi از مزیت‌هایی برخوردار است که از جملۀ آن‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد: امنیت و سرعت بیش‌تر، اختلال کم‌تر.

کابل شبکه انواع مختلفی دارد و انتخاب نوع مناسب کابل شبکه به ساختار و معماری سیستم نظیر بزرگی شبکه، پروتکل‌های مورد استفاده و… وابسته است. شناخت انواع کابل شبکه و اطلاع درباره چگونگی ارتباط آن‌ها با سایر اجزای شبکه، شما را در راه‌اندازی یک شبکه موفق یاری می‌کند. اگر علاقه‌مندید تا با انواع کابل شبکه و ساختار کابل شبکه آشنا شوید، ما را تا انتهای مطلب همراهی کنید.

انواع کابل شبکه یا کابل لن

دسته‌بندی‌های مختلفی برای انواع کابل شبکه وجود دارد که آن‌ها را از نظر جنس، ساختار و … مورد بررسی قرار می‌دهد اما به طور کلی می‌توان کابل شبکه یا کابل لن را به سه دسته تقسیم کرد که در ادامه آن‌ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد:

1. کابل کواکسیال
2. کابل فیبر نوری
3. کابل زوج تابیده‌شده

کابل کواکسیال

در گذشته، کابل‌های کواکسیال حرف اول را در حوزۀ شبکه می‌زدند و بیشترین استفاده را به خود اختصاص داده بودند. امروزه، بیشترین کاربرد این کابل‌ها برای اتصال آنتن تلویزیون به گیرنده‌های امواج تلویزیونی است و در حوزۀ شبکه‌های کامپیوتری به ندرت به کار می‌روند. استفاده از کابل‌های کواکسیال دشوار است و هزینه آن‌ها از کابل‌های زوج تابیده‌شده بالاتر است. از مزایای این نوع کابل می‌توان به پهنای باند زیاد و نویزپذیری کم اشاره کرد. علیرغم هزینه بیشتر کابل‌های کواکسیال، به علت زمان کمتر مورد نیاز برای اتصال کانکتورهای آن‌ها، نصبشان عقلانی است. انواع مختلفی از کابل‌های کواکسیال وجود دارد اما به طور کلی ساختار آن‌ها مانند یکدیگر و به یک شکل است.

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری نوعی کابل شبکه است که از یک یا چند رشته الیاف شیشه‌ای و چندین پوشش عایق محافظ تشکیل شده است. این نوع کابل با هدف انتقال داده‌ها برای مسافت‌های زیاد و با کارایی بالا ساخته شده و در شبکه‌های بزرگ، دیتاسنترها و زیرساخت‌های مخابراتی کاربرد دارد. کابل‌های فیبر نوری نسبت به کابل‌های سیمی پهنای بیشتر دارند و می‌توانند داده‌ها را تا مسافت‌های بیش‌تری (مانند فاصله دو کشور یا شهر) انتقال دهند.

روش عملکردی این کابل‌ها به این صورت است که سیگنال‌های مخابراتی و داده‌ها را به صورت پالس‌هایی نوری حمل می‌کنند که با استفاده از لیزرها و ال.ای.دی‌های کوچک ساخته شده‌اند. این سیگنال‌ها با استفاده از رشته‌هایی شیشه‌ای منتقل می‌شوند که ضخامت آن‌ها به سختی به اندازۀ موی انسان است. مرکز هر کدام از این رشته‌ها هسته است که محل گذر پالس‌های نوری است. لایه‌ای شیشه‌ای دور هسته وجود دارد که سیگنال‌های نوری را به درون هسته بازتاب می‌دهد تا مانع از بین رفتن سیگنال‌ها شود.

مهم‌ترین مشکل کابل شبکه فیبر نوری قیمت آن نسبت به سایر کابل‌های شبکه است. یکی دیگر از مشکلات کابل فیبر نوری، نیاز به تجهیزات ویژه به منظور اتصال یا جداسازی سیگنال‌ها است که همین امر سبب سختی تعمیر کابل شبکه فیبر نوری و زمان‌بر بودن آن می‌شود.

کابل زوج تابیده‌شده

پرکاربردترین و به‌صرفه‌ترین کابل شبکه، کابل زوج تابیده‌شده است که قیمت آن نسبت به سایر انواع کابل کم‌تر و نصب آن نیز آسان‌تر است. کابل‌های زوج تابیده‌شده به دو نوع کلی روکش‌دار (STP) و بدون روکش (UTP) تقسیم می‌شوند. در دهه 90 میلادی این نوع کابل شبکه به تدریج جایگزین کابل کواکسیال شد. کابل‌های شبکه زوج تابیده‌شده در استانداردهای مختلفی تولید شده‌اند و با بهبود استانداردها، سرعت و پهنای باند آن‌ها نیز افزایش یافته است. با توجه به پرکاربردتر بودن کابل‌های زوج تابیده‌شده، در ادامه به بررسی استانداردهای این نوع کابل شبکه خواهیم پرداخت.

STP (زوج‌ تابیده‌شده روکش‌دار)

کابل STP یا زوج تابیده‌شدۀ روکش‌دار از سیم‌های به‌هم‌تنیده‌شده‌ و حفاظی از یک ماده فلزی فویل‌مانند ساخته شده است. دسته‌ای از کابل‌های STP از یک لایه محافظ مسی استفاده می‌کنند که این لایه همانند دیواری در برابر امواج الکترومغناطیس خارجی عمل می‌کند و مانع اثرگذاری این امواج روی سیگنال‌های سیم می‌شود. لایه حفاظتی کابل خود یک هادی بوده و اگر به زمین اتصال یابد می‌تواند پارازیت اطراف را به جریان تبدیل کند. تأثیر لایه حافظتی STP به موارد زیر وابسته است:

• مقدار و نوع پارازیت محیطی
• ضخامت و ماده به کار گرفته‌شده در لایه محافظ
• مکانیسم ارت شدن به زمین
• تقارن و سازگاری محافظ

UTP (زوج تابیده‌شده بدون روکش)

کابل UTP یا زوج تابیده‌شده بدون روکش از یک یا چند جفت سیم عایق‌شده در یک محفظه پلاستیکی ساخته شده است اما فاقد یک لایه محافظ اضافی برای سیم‌های تابیده‌شده است؛ به همین علت، UTP کابل شبکه ارزان‌تری است و نسبت به کابل‌ STP در برابر نویزها پایداری کمتری دارد. به دلیل ارزان‌تر بودن، این نوع کابل شبکه از STP محبوب‌تر است.

استانداردهای کابل شبکه

انواع کابل شبکه زوج تابیده‌شده بر اساس فرکانس و نوع حفاظت استانداردسازی می‌شوند که در زیر به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

بر اساس فرکانس

به این علت که مقدار فرکانس قابل پشتیبانی در کابل‌های شبکه متفاوت است، حجم اطلاعات منتقل‌شده هم متفاوت است؛ بر این اساس، دسته‌بندی انواع کابل شبکه بر اساس فرکانس قابل پشتیبانی صورت می‌گیرد که در آن، انواع کابل را به دسته‌های مختلف با نشان اختصاری Cat تقسیم می‌کنند که منظور از Cat مخفف‌شدۀ واژه Category  است.

دسته‌بندی	نوع کابل	حداکثر سرعت انتقال	حداکثر پهنای باند
UTP	Cat 3	10Mbps	16MHz
UTP	CAT5	10-100Mbps	100MHz
UTP	CAT5e	1000Mbps to 1Gbps	100MHz
UTP/STP	CAT6	10Gbps	250MHz
STP	CAT6a	10Gbps	500MHz
STP	CAT7	100Gbps	600MHz

بر اساس نوع حفاظت

کابل شبکه از لحاظ محافظت انواع گوناگونی دارد که رایج‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

کابلUTP: کابل فاقد غلاف و محافظ

کابلSTP: کابل دارای غلاف و محافظ

کابلS-UTP: کابل دارای روکش و بدون غلاف و محافظ

کابلU-FTP: کابل دارای فویل برای حفاظت

کابلSFTP:‌ کابل دارای غلاف محافظ و روکش فویل

ساختار کابل شبکه

ساختار کابل شبکه شامل 8 رشته سیم است که جهت نویز پذیری کمتر به صورت دو به دو به هم تابیده شده اند. بسته به نوع کابل شبکه می‌تواند قسمت‌های دیگری به آن اضافه شود. حداکثر طول انتقال اطلاعات در این کابل‌ها 100 متر است، که در صورت افزایش طول کابل شبکه از تقویت‌کننده استفاده می‌کنیم. در این مطلب به‌ طور مختصر ساختار کابل شبکه و لایه‌های کابل را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

رنگ‌بندی رشته‌های کابل به صورت زیر است:

سفید سبز – سبز – سفید نارنجی – نارنجی – سفید آبی – آبی – سفید قهوه ای – قهوه ای

قسمت‌های اصلی ساختار کابل شبکه

• روکش رویی کابل که از جنس PVC است
• ۴ زوج سیم مسی تابیده‌شده
• ۴ زوج جداکننده

سایر قسمت‌های ساختار کابل شبکه

بسته به نوع کابل شبکه، به جز سه بخش اصلی ساختار کابل شبکه، قسمت‌های دیگری نیز در کابل مورد استفاده قرار می‌گیرد که موارد زیر را شامل می‌شود:

• فویل
• روکش
• سیم ارت
• روکش PE برای کابل‌های مخصوص فضای باز
• محافظ
• کابل زوج تابیده‌شده بدون روکش

لایه‌های کابل در ساختار شبکه

لایه اول: هادی (Conductor)

این لایه کابل شبکه معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم تابانده شده است و وظیفه هدایت جریان الکتریکی را عهده‌دار است.

لایه دوم: اسکرین‌ هادی (Conductor Screen)

این نوار نیمه‌رسانا در ساختار کابل شبکه دو نقش بر عهده دارد: 1.حفظ میدان الکتریکی یکنواخت 2. به حداقل رساندن تنش‌های الکترواستاتیک در کابل‌های MV و HV. لایه اسکرین ‌هادی روی سطح هادی قرار می‌گیرد و فضاهای خالی بین کابل و عایق را پر می‌کند و باعث ایجاد سطحی صاف بین هادی و عایق می‌شود.

لایه سوم: عایق (Insulation)

معمولاً از مواد عایقی مانند PVC به منظور ایزوله شدن هادی کابل شبکه و عدم انتقال جریان الکتریکی و نشتی آن استفاده می‌شود.

لایه چهارم: اسکرین عایق (Insulation Screen)

اسکرین عایق همانند اسکرین هادی نیمه‌رسانا بوده و نقشی مشابه آن دارد. از این لایه در ساختار کابل‌های ولتاژ متوسط MV و ولتاژ بالا HV استفاده می‌شود. اسکرین عایق در کابل‌هایی که نوار نیمه‌هادی کاغذی ندارند، به صورت مستقیم با روکش ارتباط دارد. زمانی که کابل‌ها نوار نیمه‌هادی کاغذی داشته باشند، به وسیله نوار نیمه‌هادی ارتباط شکل می‌گیرد.

لایه پنجم: فیلر یا پرکننده (Filler)

از مواد نرم پلیمری به اسم فیلر به عنوان پرکننده فضای خالی بین رشته سیم‌ها بعد از قرار گرفتن چند رشته سیم و ایجاد لایه‌ای یکنواخت روی آن‌ها استفاده می‌شود.

لایه ششم: نیمه‌هادی کاغذی

این لایه دارای ساختار نوار مانند است که جنس آن از کاغذ موج‌دار یا الیاف بافته‌شده است. نوار نیمه‌هادی کاغذی بر روی لایه نیمه‌هادی قبل از خود به شکل مارپیچ قرار می‌گیرد. برای به‌کارگیری لایه نیمه‌هادی در ساختار کابل‌های فشار متوسط و فشار قوی دو دلیل وجود دارد:

1. ایجاد اتصال الکتریکی هادی‌های روکش به لایه اسکرین عایق
2. حفاظت لایه اسکرین عایق از تماس مستقیم با رشته‌های اسکرین و جلوگیری از صدمه زدن سیم‌های روکش به لایه اسکرین عایق.

لایه هفتم: شیت هادی یا روکش (غلاف) (Conductor Sheath or Shield)

لایه روکش به شکل نواری از جنس مس یا گاهی آلیاژ سرب است که در ساختار کابل شبکه مانند مانعی در برابر امواج الکترومغناطیس کابل عمل می‌کند. همچنین شیت هادی به عنوان مسیری جهت عبور جریان‌های خطا و نشتی در کابل است که در نقطه از دو سر کابل به زمین متصل می‌شود.

لایه هشتم: لایه زیرین (Bedding or Inner Sheath)

لایه بدینگ یا لایه زیرین از جنس مواد ترموپلاستیک مانند PVC و یا ترموستینگ‌ها مانند CSP است. وظیفه این لایه باندل یا یکپارچه کردن لایه‌های قبل از خود و ایجاد بستری مناسب برای قرارگیری زره‌ها روی یا قبل از لایه شیت هادی (غلاف) یا روکش است. همچنین حفاظت لایه زیر خود (شیت یا غلاف، عایق و …) در برابر خوردگی و آسیب‌های مکانیکی زره و یا روکش از دیگر وظایف لایه زیرین در ساختار کابل شبکه است.

لایه نهم: زره (Armour)

نقش زره در ساختار کابل شبکه حفاظت مکانیکی از بخش‌های زیرین به‌هم‌پیوسته در کابل است. یکی از موارد مصرف کابل‌های زره در ساختار کابل شبکه محافظت کابل‌های زیرزمینی در هنگام عملیات راه‌سازی، شهرسازی و عمرانی و احتمال برخورد بیل‌های مکانیکی، پیکور با آن‌ها است.

در برخی مواقع برای کابل‌های زیرزمینی، سیم فولادی و یا تابانده شده به کار می‌روند. همچنین در زمانی که استفاده از زره از جنس استیل یا فولاد محدودیت داشته باشد می‌توان در ساختار کابل از فسفر، برنز، مس قلع اندود استفاده کرد.

لایه دهم: شیت بیرونی یا ژاکت (Outer Sheath or Jacket)

آخرین لایه در ساختار کابل شبکه ژاکت یا شیت بیرونی است که معمولاً از جنس ترکیبات PVC یا CSP ساخته می‌شود. وظیفه این لایه حفاظت مکانیکی، حفاظت در برابر آب و هوا (گرما، بارندگی) و حفاظت شیمیایی و الکتریکی سایر لایه‌های کابل است.

سخن پایانی

در این مطلب با انواع کابل و ساختار کابل شبکه آشنا شدیم و مبنای تعیین استانداردهای کابل شبکه را شناختیم. دقت داشته باشید که دانستن این نکات، کمک فراوانی به شما در راه‌اندازی درست یک شبکه خواهد کرد.