در این بخش، کابلهای مختلف را بررسی می‌کنیم و با انواع آن کار می‌کنیم.
کل شبکههای امروزی از یکی از گروه‌های کابلی زیر استفاده می‌کند.
- کابل هم‌محور (coaxial)
- زوج تابیده‌شده (twisted-pair)
- فیبر نوری (fiber-optic)
- کابل سریال
- کابل Console
کابل هم‌محور coaxial:
این نوع کابل معمولاً در بیشتر شبکههای امروزی استفاده میشود، اما فقط در استفاده‌های خاص در ساده‌ترین شکل آن، کابل coaxial تشکیل‌شده است از یک هستهی ساخته‌شده از مس خالص که توسط روکشی پوشیده شده است. یک روکش فلزی توری مانند و یک روکش بیرونی. هستهی کابل coaxial حامل سیگنال‌های الکتریکی است که در واقع همان اطلاعات ما را تشکیل میدهد. این نوع کابلها از یک روکش توری استفاده میکنند که کابل را در برابر امواج مزاحم یا همان Noise دور می‌کند. کلاً این نوع کابل برای ارتباط راه دور استفاده میشود، چون در ارتباط راه دور، افت سیگنال ندارد و نسبت به کابل Twisted Pair بهتر است.
انواع کابل coaxial:
- نازک(Thinnet)
- ضخیم (Thicknet)
کابل نوع Thinnet:
Thinnet یک کابل coaxial انعطاف‌پذیر به ضخامت ۲۵/۰ اینچ است.
به خاطر انعطاف و سادگی استفاده، تقریباً در نصب هر نوع شبکهای میتوان از آن استفاده کرد. این نوع کابل میتواند سیگنال را تقریباً ۱۸۵ متر بدون افت سیگنال حمل نماید. کابل thninnet در خانواده‌ای از کابلها به نام ۵۸ -RG قراردارد و امپدانس معادل ۵۰ اهم دارد. امپدانس، مقاومت سیم است که برحسب اهم، اندازه‌گیری شده است. اختلاف اصلی در کابلهای خانوادهی ۵۸- RG، هستهی کابل است که ممکن است به شکل تک رشته یا چند رشته باشد.
کابل نوع Thicknet:
Thicknet یک کابل coaxial ضخیم به قطر ۵/۰ اینچ است. هرچه هستهی مس ضخیمتر باشد، به همان اندازه کابل میتواند سیگنال را به فاصلهی طولانی‌تر حمل کند. این بدین معناست که کابلهای Thicknet سیگنال را بیشتر از کابلهای Thinnet میتوانند حمل کنند. کابل Thinnet میتواند سیگنال را تا ۵۰۰ متر حمل کند. توجه داشته باشید که به این کابل Ethernet هم میگویند، چون برای اولین بار در این شبکه استفاده شده است. به دلیل اینکه این کابل میتواند در فاصلهی دورتر سیگنال را انتقال دهند. معمولاً از آن به عنوان ارتباط‌دهندهی چندین شبکه محلی استفاده میکنند. به این موضوع هم توجه داشته باشید که این کابل برای انتقال تصاویر متحرک و صوت در فواصل دور استفاده میشود.
انواع connector های که در کابل Coaxial استفاده میشوند به صورت زیر میباشند.
کارت شبکهای که برای این کابل استفاده میشود، مخصوص همین کابل است. به شکل زیر توجه کنید.
برای ارتباط کابل Thinnet به کابل Ticknet از وسیلهای به نام Tranciver استفاده میشود که شکل آن را مشاهده میکنید.
همان‌طور که گفتیم حداکثر طول انتقال سیگنال‌ها توسط این دو نوع کابل coaxial، ۱۸۵ و ۵۰۰ متر است و بعد از آن بر روی آن noise تأثیرگذار میشود و عملاً کابل از مسیر خارج میشود. برای حل این مشکل از وسیلهای به نام Repeater استفاده میکنند که سیگنال‌ها را تقویت می‌کند و به کابل بعدی می‌فرستد که در زیر، شکل این دستگاه را مشاهده میکنید.
کابل Twisted-pair یا زوج به هم تابیده:
در ساده‌ترین شکل، کابل Twisted-pair دارای یک زوج سیم به هم تابیده از مس که دارای روکش است. دو نوع کابل Twisted-pair وجود دارد:
- روکش‌دار یا STP (Shielded Twisted-pair)
- بدون روکش یا UTP(Unshielded Twisted-pair)
این کابل از noise های مزاحم با استفاده از پیچیدگی‌هایی که دارد جلوگیری می‌کند، البته استاندارد ساخت این کابلها برای کارخانه‌ها مهم است. اگر این کابلها به‌درستی تابیده نشوند، به مشکل برمی‌خورند.
کابل روکش‌دار یا (STP)
این نو ع کابل به هم تابیده شده، معمولاً توسط غلافی پوشیده میشوند تا در برابر امواج الکترومغناطیسی محافظت شوند. از آنجا که این غلاف‌ها فلزی هستند، میتوانند نقش سیم ارت را نیز ایفا کنند، اما معمولاً این نوع کابلها دارای رشته سیمی به همین منظور هستند که به آن، سیم تخلیه (drain wire) نیز میگویند.
کابل کاملاً روکش‌دار یا :SSTP (Screened Fully shielded Twisted Pair)
این کابل مانند کابل STP است، به‌طوری‌که به غیر از روکش‌های فلزی روی آن یک روکش فلزی دیگر، کل این روکش‌ها را دربرمی‌گیرد که این کابل را به نسبت قویتر و محکمتر در برابر ضربه و امواج الکترومغناطیسی کرده است.
کابلهای بدون روکش یا UTP (Unshielded Twisted-pair)
معمول‌ترین نوع کابل Twisted-pair نوع بدون روکش آن با مشخصهی ۱۰ Base T است که بهعنوان یکی از محبوب‌ترین نوع کابل‌کشی برای شبکهی LAN شناخته شد. این کابلها در شبکههای امروزی استفاده میشود، مثلاً مودم ADSL شما از طریق همین کابل به کارت شبکهی کامپیوتر شما متصل میشود.
شما می‌توانید این کابلها را در سیستمهای تلفن خانگی و اداره‌ی مخابرات مشاهده کنید که تمامی از این نوع کابلها استفاده میکنند.
این نوع کابلها، بسیار نازک و انعطاف‌پذیر است و به خاطر کوچک بودنشان برای سیم‌کشی به‌صرفه است، اما در برابر ضربه زیاد دوام ندارد.
کابلهای UTP از انواع مختلف تشکیل‌شده‌اند، جدول زیر انواع کابلهای UTP را نشان میدهد:
طبقه‌بندی کابل | نوع | پهنای باند | موارد استفاده | توضیحات |
Level 1 | ۰.۴ MHz | Telephone and modem lines | Not described in EIA/TIA recommendations. Unsuitable for modern systems. | |
Level 2 | ۴ MHz | Older terminal systems, e.g. IBM 3270 | Not described in EIA/TIA recommendations. Unsuitable for modern systems. | |
Cat3 | UTP | ۱۶ MHz | ۱۰BASE-T and 100BASE-T4 Ethernet | Described in EIA/TIA-568. Unsuitable for speeds above 16 Mbit/s. Now mainly for telephone cables |
Cat4 | UTP | ۲۰ MHz | ۱۶ Mbit/sToken Ring | Not commonly used |
Cat5 | UTP | ۱۰۰ MH | ۱۰۰BASE-TX & 1000BASE-T Ethernet | Common in most current LANs |
Cat5e | UTP | ۱۰۰ MHz | ۱۰۰BASE-TX & 1000BASE-T Ethernet | Enhanced Cat5. Same construction as Cat5, but with better testing standards. |
Cat6 | UTP | ۲۵۰ MHz | ۱۰GBASE-T Ethernet | Most commonly installed cable in Finland according to the 2002 standard. SFS-EN 50173-1 |
Cat6a | ۵۰۰ MHz | ۱۰GBASE-T Ethernet | ISO/IEC 11801:2002 Amendment 2. | |
Class F | S/FTP | ۶۰۰ MHz | Telephone, CCTV, 1000BASE-TX in the same cable. 10GBASE-T Ethernet. | Four pairs, S/FTP (shielded pairs, braid-screened cable). Development complete – ISO/IEC 11801 2nd Ed. Unofficially, Category 7 cable. |
Class Fa | ۱۰۰۰ MHz | Telephone, CATV, 1000BASE-TX in the same cable. 10GBASE-T Ethernet. | Four pairs, S/FTP (shielded pairs, braid-screened cable). Development complete – ISO/IEC 11801 2nd Ed. Am. ۲. Unofficially, Category 7a cable. |
کانکتورهای استاندارد برای کابلهای UTP در شبکههای LAN به نام RJ45 است که شکل آن را در زیر مشاهده میکنید.
این کابلها از رنگ‌بندی خاصی استفاده می‌کند، این رنگ‌بندی بی‌دلیل نیست. در ادامه به این موضوع پی خواهیم برد.
نحوهی به هم بستن کابلها بر دو نوع است:
- Straight(به صورت مستقیم – برای دستگاههای غیرمشابه)
- Cross(برای به هم بستن دستگاههای شبیه به هم)
کابل Straight :
این نوع کابل برای ارتباط دو وسیلهی غیرمشابه مانند سوئیچ و کامپیوتر استفاده میشود. باید دو سرکابل را به یک صورت ببندیم، یعنی رنگ‌بندی را تغییر ندهیم.
کابل Cross:
برای ارتباط ۲ دستگاه شبیه به هم مثلاً، ارتباط ۲ کامپیوتر باهم قضیه کمی فرق می‌کند. برای این کار باید یک سری تغییرات در یک طرف کابل انجام دهید. به جدول زیر توجه کنید.
این رنگ‌ها در همهی کابلها ثابت است و یک استاندارد است که همهی کارخانه‌های تولیدی، آن را پیروی میکنند.
در جدول زیر نحوهی ارتباط دو دستگاه را از طریق کابل مربوطه مشاهده میکنید:
Hub | Switch | Router | Workstation | |
Hub | Crossover | Crossover | Straight | Straight |
Switch | Crossover | Crossover | Straight | Straight |
Router | Straight | Straight | Crossover | Crossover |
Workstation | Straight | Straight | Crossover | Crossover |
نکته: کامپیوترهایی که از یک برند کارت شبکه استفاده میکنند میتوانند با کابل Straight هم به هم متصل شوند.
فیبر نوری
ساختمان فیبر نوری
فیبرهای نوری تشکیل شده‌اند از یک استوانهی شیشه‌ای بسیار نازک به نام هسته که توسط لایهی ضخیمتر از شیشه پوشیده شده است که به این لایه، Cladding میگویند.
سرعت انتقال اطلاعات بر روی فیبر نوری، به خاطر استفاده از نور به‌جای سیگنال، خیلی سریع است. فیبرهای نوری فقط یک‌طرفه هستند و امواج را از یک‌طرف ارسال میکنند، به همین دلیل در داخل آن از دو مسیر برای انتقال و دریافت استفاده میکنند.
یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشکیل شده است:
هسته (Core): هستهی نازک شیشه‌ای در مرکز فیبر که سیگنال‌های نوری در آن حرکت می‌نمایند.
روکش (Cladding): بخش خارجی فیبر بوده که دور تا دور هسته را دربرمی‌گیرد و باعث برگشت نور منعکس‌شده به هسته می‌گردد.
بافر رویه (Buffer Coating): روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب‌پذیر است.
فیبرهای نوری در دو گروه عمده ارائه میگردند:
- فیبرهای تک‌حالته (Single-Mode)
- فیبرهای چندحالته (Multi-Mode)
فیبر نوری به سه دسته کلی تقسیم میشود:
- Breakout
- Distribution
- Interconnect
فیبرهای نوری Breakout:
این کابل امکان خم کردن ندارد و چون از تعداد زیاد فیبر تشکیل شده است، این کابل را برای ارتباط Datacenter ها مناسب کرده است. از این کابلها برای زیر دریاها و زیر خاک استفاده میشود، چون مقاومت آن به علت لایه‌های متعدد محافظتی بسیار زیاد است. در زیر، شکل این کابل را مشاهده میکنید.
فیبرهای نوری Distribution
این نوع کابلها به نسبت کابل قبلی کمی خم میشوند و تعداد رشته‌ها در آن زیاد است و برای ارتباط کابلهای Backbone با یک rack به کار می‌رود که شکل آن را می‌توانید در زیر مشاهده کنید.
فیبرهای نوری Interconnect
این نوع کابل که از یک پوشش پلاستیکی استفاده می‌کند، امکان خمش بالایی دارند و عموماً در داخل Rack استفاده میشود (Rack تجهیزاتی است که در داخل آن روتر، سوئیچ، فایروال و…. قرار میگیرد).
انواع لایه‌ها در فیبر نوری:
فیبرهای نوری در درون خود از چندین لایه تشکیل شده‌اند که هرکدام از آن‌ها، کار خاصی را انجام می‌دهند.
همان‌طور که در شکل صفحهی قبل مشاهده میکنید، انواع لایه‌های محافظ در این کابل وجود دارد که البته این کابل برای زیر دریاها و زیر خاک بسیار کاربرد دارد. مادهی ژله‌ای که در این کابل وجود دارد، باعث میشود فیبر نوری داخل آن کمی متحرک باشد که اگر کمی خمیده شد، مشکلی برای آن پیش نیاید.
در شکل های زیر انواع کانکتورهای فیبر نوری را مشاهده میکنید.
کابل Serial:
این کابلها برای ارتباط یک دستگاه، مانند روتر با روتر دیگر به کار می‌رود، که مدل آن RS232 است که فقط برای اتصالات کوتاه که حداکثر ۱۴ یا ۱۵ متر باشد کاربرد دارد، البته برای فواصل طولانی میتوان از مدل RS485 استفاده کرد.
دو مفهوم کلی برای کابلهای RS232 وجود دارد.
- DTE (Data Terminal Equipment)
- DCE (Data Communications Equipment)
DTE ها از یک کانکتور ۹ پین یا ۲۵ پین که به این کانکتور مادگی میگویند تشکیل میشوند و طرف دیگر DTE هم به همین صورت است که از یک کانکتور ۹ پین یا ۲۵ پین استفاده می‌کند که به آن نرگی می‌گویندکه در شکل زیر هر دو پین ۹ و ۲۵ را مشاهده میکنید.
تفاوت DCE با DTE:
تفاوت این دو در این است که طرف کابلی که DTE است، مربوط به شبکهی خودمان است و طرف دیگر که DCE است مربوط به مخابرات و یا همان Service Provider است که آن‌طرفی که DCE است، باید روی آن سرعت یا همان Clock Rate را تنظیم کند.
در شکل زیر نحوهی بستن کابلهای ۹ پین و ۲۵ پین را مشاهده میکنید.
کابلهای سریال به انواع مختلفی تقسیم میشوند که در زیر انواع آن‌ها را مشاهده میکنید:
کابل DTE Smart Serial Cables :
این نوع کابل برای ارتباط روترهای DTE استفاده میشود.
کابل DCE Smart Serial Cables:
این نوع کابل برای ارتباط روترهای DCE استفاده میشود.
کابل کنسول Console
این نوع کابل که یک‌طرف آن از کانکتور RG-45 و در طرف دیگر از پورت COM استفاده می‌کند و همیشه هم به رنگ آبی است برای اتصال روتر یا سوئیچ به یک کامپیوتر برای تنظیم کردن روتر است. در درسهای آینده، نحوهی اتصال کامپیوتر به روتر از طریق این کابل بررسی میشود.
