کابل شبکه چیست؟ هر آنچه باید بدانید

کابل شبکه (به انگلیسی: Network Cable) یک کابل انتقال اطلاعات است که به جهت اتصال تجهیزات کامپیوتری تحت شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار اصلی این کابل ها را چهار زوج به هم تابیده شده تشکیل می دهد که مطابق با استاندارد از رنگ های نارنجی، سفید نارنجی، قهوه ای، سفید قهوه ای، آبی، سفید آبی و سبز، سفید سبز در آن استفاده می شود. این زوج ها مطابق با اصول خاصی به دور یکدیگر پیچیده می شوند تا حداکثر راندمان را با حداقل میزان نویز به کاربر ارائه نمایند. کابل های شبکه بر اساس استانداردی که توسط سازمان صنایع مخابراتی آمریکا به نام TIA (مخفف: Telecommunications Industry Association) به کتگوری های مختلفی تقسیم بندی می شوند که این کتگوری ها بیان کننده میزان سرعت و پهنای باند استاندارد هر کابل شبکه می باشد. رایج ترین کتگوری های کابل شبکه عبارت است از Cat5E، Cat6، Cat6a و Cat7 که متناسب با نوع و ظرفیت شبکه از هر یک از آن ها استفاده می شود. ما در این مقاله به جذاب ترین نکاتی که شاید تاکنون در خصوص کابل شبکه نمی دانستید پرداخته ایم. بنابراین پیشنهاد می کنیم آن را تا انتها دنبال کنید.

انواع کابل شبکه

کابل شبکه متناسب با کتگوری و ساختار به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند. این دسته بندی ها به این دلیل ایجاد شده تا کابل های شبکه از نظر سرعت و میزان مقاومت آن ها متناسب با محل مصرف و کاربری آن از یکدیگر متمایز شوند. این کار سبب می شود تا یک کاربر خانگی نیازی به پرداخت هزینه های اضافی در خرید یک کابل شبکه فوق حرفه ای نداشته باشد. از نظر سرعت و میزان پهنای باند، کابل های شبکه با استفاده از عبارتی به نام Category به همراه یک عدد تقسیم بندی می شوند که هرچه عدد قرار گرفته در کنار عبارت Cat بالاتر باشد، کابل شبکه از نظر سرعت و پهنای باند عملکرد بهتری دارد. همچنین ساختار اصلی یک کابل شبکه به صورت ثابت از چهار زوج به هم تابیده شده تشکیل شده که به دلایل مختلف و منطقی در ساختار برخی از آن ها از فویل یا شیلد بافته شده استفاده می شود که در ادامه توضیحات کامل تری در این خصوص ارائه خواهیم داد.

کابل های شبکه مسی از نظر کتگوری و ساختار به مدل های مختلفی تقسیم بندی می شوند که آن ها را از نظر سرعت، پهنای باند و میزان مقاومت در برابر نویز و پارازیت با یکدیگر متمایز می سازد.

کتگوری کابل شبکه چیست؟

کتگوری کابل شبکه به دسته بندی هایی گفته می شود که بر اساس میزان سرعت، پهنای باند و عملکرد کلی کابل های شبکه تعیین می شوند. این دسته بندی ها توسط سازمان صنایع مخابراتی آمریکا به نام TIA در دنیا تعیین شده است که تمامی شرکت های تولید کننده کابل شبکه موظفند هر کابل شبکه را با کتگوری اعلام شده مطابق با سرعت و عملکرد مشخص آن به بازار ارائه نمایند. کتگوری ها معمولاً با پیشوند Cat و یک عدد برای تمایز نسخه ها و سرعت ها مشخص می شوند. همچنین گاهی در کنار اعداد از حروف انگلیسی A یا E استفاده می شود که در کابل شبکه Cat5e و کابل شبکه Cat6A قابل مشاهده می باشند. حرف E در کتگوری کابل شبکه (مخفف: Enhanced) به معنی پیشرفته است نشان می دهد کابل شبکه Cat5E در مقایسه با Cat5 بهینه سازی شده و توانایی حذف نویزهای متقاطع یا Crosstalk بهتری را دارد. در کابل شبکه Cat6A نیز حرف A (مخفف: Augmented) به معنی تقویت شده است که نشان می دهد این کتگوری در مقایسه با Cat6 از پهنای باند و سرعت بالاتری برخوردار است و این موضوع ارتقا یافته است. Cat5E، Cat6، Cat6a، Cat7 و Cat8 رایج ترین و پر مصرف ترین کتگوری های کابل شبکه در جهان می باشند.

به جهت بیان نوع کابل شبکه از عبارت Cat به همراه یک عدد و گاهی یک حروف انگلیسی پس از عدد استفاده می شود که در این تصویر به تفکیک به توضیح هر یک از آن ها پرداخته شده است.

مقایسه میزان سرعت و پهنای باند کتگوری های کابل شبکه به شرح زیر می باشد:

• Cat5E: سرعت انتقال داده 1Gbp/s، پهنای باند 100Mhz
• Cat6: سرعت انتقال داده 1Gbp/s، پهنای باند 250Mhz
• Cat6A: سرعت انتقال داده 10Gbp/s، پهنای باند 500Mhz
• Cat7: سرعت انتقال داده 10Gbp/s، پهنای باند 600Mhz
• Cat8: سرعت انتقال داده 40Gbp/s، پهنای باند 2000Mhz

ساختار کابل شبکه

ساختار کلی کابل شبکه را 4 زوج به هم تابیده شده تشکیل می دهد که هر یک از زوج ها با یک زاویه معین و مشخص مطابق با کتگوری کابل شبکه به دور یک دیگر تابیده شده است. معمولاً به جهت جلوگیری از فرار سیگنال ها از یک زوج و تاثیرات پارازیتی آن بر سیگنال های زوج دیگر، تولید کنندگان از یک جدا کننده یا سپریتور پلاستیکی به شکل علامت به اضافه (+) در قسمت مرکزی کابل شبکه استفاده می شود که زوج ها در چهار طرف آن قرار می گیرند. از جانب دیگر با افزایش فرکانس و پهنای باند، میدان های مغناطیسی در اطراف هر زوج نیز مطابق با یک رابطه مستقیم افزایش می یابد که تولید کنندگان به جهت جلوگیری از این پدیده، از فویل آلومینیومی به دور هر زوج به صورت مستقل استفاده می نمایند. همچنین قرار گیری کابل شبکه در کنار کابل برق یا به طور کلی در مجاورت میدان های مغناطیسی می تواند عملکرد کابل شبکه را مختل کند که تولید کنندگان از شیلد و فویل در ساختار کابل های شبکه استفاده می کنند. به کابل هایی که فاقد شیلد و فویل هستند کابل UTP (Unshielded Twisted Pairs)، به کابل هایی که مجهز به فویل هستند کابل FTP، به کابل هایی که از شیلد به تنهایی استفاده می کنند کابل STP و کابل هایی که از شیلد و فویل در ساختار آن ها استفاده شده کابل SFTP گفته می شود.

ساختار یک کابل شبکه معمولی از چهار زوج به هم تابیده شده تشکیل می شود که توسط یک روکش نهایی از آن ها محافظت می شود. این زوج ها گاهی با استفاده از یک جدا کننده از یکدیگر جدا می شوند تا از فرار سیگنال ها و تاثیرات آن بر روی زوج های دیگر جلوگیری شود.

شیلد و فویل در ساختار کابل شبکه چگونه استفاده می شود؟

شیلد و فویل در ساختار کابل شبکه به صورت های مختلفی استفاده می شود که می تواند به دور هر زوج به صورت مستقل و یا به دور مجموعه زوج ها و یا به صورت ترکیبی مورد استفاده قرار گیرد که به جهت بیان این ساختارها به مخاطبین از حروفی نظیر F (مخفف: Foil)، S (مخفف: Shield) و TP (مخفف: Twisted Pairs) استفاده می شود. حرف U نیز مخفف عبارت Unshielded به معنی فاقد شیلد و فویل می باشد. اما به جهت بیان این موضوع که شیلد یا فویل دقیقاً به دور زوج ها استفاده شده یا به دور مجموعه زوج ها از این حروف به همراه یک اسلش (/) استفاده می شود.  به عنوان مثال عبارت هایی نظیر کابل شبکه U/UTP، F/UTP و S/FTP از جمله عبارت هایی است که در کنار نام کتگوری استفاده می شود. به طور کلی هر آن چیزی که قبل از اسلش و در ابتدای حروف از چپ به راست مشاهده می شود بیان می کند که شیلد یا فویل به دور مجموعه زوج ها قرار دارد و مواردی که بعد از اسلش قرار دارد بیان کننده استفاده از شیلد یا فویل به دور هر زوج به صورت مستقل است. به عنوان مثال عبارت S/FTP به این معناست که به دور مجموعه زوج های یک کابل شبکه، از شیلد استفاده شده و فویل آلومینیومی نیز به دور هر زوج به صورت مستقل پیچیده شده است.

شیلد و فویل در ساختار کابل شبکه می تواند به مدل های مختلفی مورد استفاده قرار گیرد. حروف قبل از اسلش اشاره به استفاده از شیلد و فویل به دور مجموعه زوج ها دارد و حروف بعد از اسلش اشاره به استفاده از این عامل به دور هر زوج دارد. در صورتی که در ساختار کابل شبکه شیلد و فویل وجود نداشته باشد کابل از نوع U/UTP است.

ساختار شیلد و فویل کابل شبکه به صورت زیر می باشد:

• U/UTP: از هیچ شیلد و فویلی استفاده نشده است.
• F/UTP: از فویل به دور مجموعه زوج ها استفاده شده است.
• S/UTP: از شیلد به دور مجموعه زوج ها استفاده شده است.
• SF/UTP: از شیلد و فویل به دور مجموعه زوج ها استفاده شده است.
• U/FTP: از فویل به دور هر زوج استفاده شده است.
• U/STP: از شیلد به دور هر فویل استفاده شده است.
• U/SFTP: از شیلد و فویل به دور هر زوج استفاده شده است.

متریال تشکیل دهنده کابل شبکه چیست؟

مواد و متریال تشکیل دهنده کابل شبکه از عوامل گوناگونی نظیر مس، پلی اتیلن، پی وی سی و یا مواد هالوژن فری تشکیل می شود که هر یک از موارد ذکر شده از ویژگی هایی برخوردار هستند. مس اصلی ترین و مهم ترین عضو ساختار یک کابل شبکه است که به دلیل خواص الکتریکی و رسانایی بسیار بالا توسط تولید کنندگان مطابق با استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد. تولید کنندگان معتبر کابل شبکه در جهان به جهت کاهش مقاومت اهمی، حذف مواد غیر رسانا و افزایش راندمان کاری مس و در نهایت کابل شبکه، عملیات های متعددی را بر روی این فلز انجام می دهند. یکی از این فرایندها اکسیژن فری است که با انجام مراحل گوناگونی نظیر اسید شویی و کامپرشن، مواد غیر مسی را از میان مولکول های مس استخراج می کنند. همچنین پلی اتیلن به عنوان یکی از بهترین عایق ها به دلیل خواص الکتریکی بسیار عالی معمولاً به عنوان عایق توسط شرکت های تولید کننده کابل شبکه بکارگیری می شود. روکش کابل های شبکه نیز معمولاً از جنس PVC یا مواد هالوژن فری LSZH ساخته می شود که هر یک از این دو معایب و مزایایی دارند.

متریال یک کابل شبکه استاندارد و خوب از هادی تمام مسی اکسیژن فری، عایق پلی اتیلن و روکشی از جنس PVC یا LSZH تشکیل می شود.

تفاوت روکش PVC و LSZH در کابل شبکه چیست؟

روکش PVC یکی از رایج ترین روکش ها در صنعت سیم و کابل است که دلیل قیمت مناسب و انعطاف پذیری بالا از محبوبیت زیادی برخوردار است. این روکش در برابر شعله مقاوم است اما در صورت آتش سوزی و قرار گرفتن در مجاورت شعله می تواند از خود دود سمی و گازهای سمی هالوژن دار نظیر هیدروژن کلرید آزاد نماید. این گاز می تواند در محیط های بسته با آب موجود در ریه انسان واکنش نشان داده و یک سم کشنده را تشکیل دهد. در مقابل روکش هالوژن فری که به آن LSZH (Low Smok Zero Halogen) گفته می شود دارای قیمت بالاتر اما ایمنی بهتری در مقایسه با روکش های PVC هستند و در صورت قرار گیری در معرض آتش از آن گاز و دود سمی و مضر تولید نمی شود. بنابراین استفاده از کابل شبکه با روکش PVC در محیط های باز و کابل های شبکه با روکش LSZH در محیط های بسته ایده آل می باشد.

روکش PVC در صورت قرار گرفتن در معرض آتش می تواند از خود گاز سمی هالوژنه تولید نماید که در مقابل کابل های LSZH این نوع گاز را از خود متساعد نمی کنند که سبب افزایش ایمنی محیط در هنگام حریق می شوند.

وظیفه هر زوج کابل شبکه چیست؟

کابل شبکه مسی از 8 رشته سیم (معمولاً مفتولی) با رنگ های استاندارد  نارنجی، سفید نارنجی، قهوه ای، سفید قهوه ای، آبی، سفید آبی و سبز، سفید سبز تشکیل شده که به صورت زوج های به هم تابیده شده در زیر روکش اصلی کابل قرار دارند. هر یک از این زوج ها وظیفه خاصی را بر عهده دارند که این وظایف به سه گروه اصلی شامل انتقال داده (Data Transmission)، دریافت داده (Receive)، انتقال جریان برق و تغذیه (POE) تقسیم بندی می شود. عملکرد زوج های یک کابل شبکه به کتگوری و نوع شبکه (Fast Ethernet یا Gigabit Ethernet) و استاندارد رنگ بندی T568A و T568B بستگی دارد که ممکن است به جهت ارسال و دریافت داده و یا حتی تامین جریان برق تجهیزات متصل به آن بکارگیری شود.

هر یک از زوج های کابل شبکه وظایفی را به جهت انتقال و دریافت سیگنال ها و همچنین انتقال جریان برق به صورت PoE بر عهده دارند.

وظیفه سیم های رنگی در کابل شبکه عوامل زیر می باشد:

1. سفید-نارنجی / نارنجی: معمولاً برای ارسال داده (Transmit) استفاده می شود.
2. سفید-سبز / سبز: معمولاً برای دریافت داده (Receive) استفاده می شود.
3. سفید-آبی / آبی: معمولاً برای اهداف جانبی مثل انتقال برق در PoE یا ارتباطات تلفنی استفاده می شود (در کابل های گیگابیتی به عنوان بخشی از ارسال و دریافت داده).
4. سفید-قهوه ای / قهوه ای: مشابه جفت آبی، برای انتقال برق یا داده در شبکه های با سرعت بالا (Gigabit) استفاده می شود.

POE در کابل شبکه چیست؟

POE در کابل شبکه (مخفف: Power Over Ethernet) یک فناوری نسبتاً بروز است که به وسیله آن می توان جریان برق را به جهت تغذیه تجهیزات متصل به آن منتقل نمود. این ویژگی سبب می شود تا تجهیزاتی نظیر دوربین های تحت شبکه، تلفن های Voip و تمامی تجهیزاتی که از POE پشتیبانی می کنند نیازی به سیم کشی جداگانه به جهت تغذیه نداشته باشند و تنها با استفاده از کابل شبکه سیگنال ها و جریان برق به صورت همزمان به تجهیزات منتقل شود. به صورت پیشفرض تمامی کابل های شبکه استاندارد موجود در بازار، خصوصاً محصولاتی که توسط برندهای خوب تولید می شوند همگی قابلیت پشتیبانی از POE را دارند. تنها عاملی که در هنگام خرید یک کابل شبکه POE باید به آن توجه نمود، نوع استانداردی است که کابل مورد نظر از آن پشتیبانی می کند. به طور کلی سه استاندارد مطرح در زمینه POE در شبکه وجود دارد.

تکنولوژی PoE این امکان را فراهم می کند تا در بستر کابل شبکه علاوه بر انتقال سیگنال ها، جریان برق نیز منتقل شود و تجهیزات متصل به آن را تغذیه نماید. البته سوییچ یا قطعه مبداً باید از قابلیت PoE برخوردار باشد.

استاندارد های رایج POE در شبکه شامل موارد زیر می باشد:

• IEEE 802.3af: حداکثر توان 15.4 وات به ازای هر پورت.
• IEEE 802.3at (PoE+): حداکثر توان 25.5 وات به ازای هر پورت.
• IEEE 802.3bt (PoE++): حداکثر توان 60 تا 100 وات برای دستگاه های بزرگتر و پرمصرف تر

بسته بندی کابل شبکه

بسته بندی کابل های شبکه به دلیل حساسیت بسیار بالای این کابل ها در برابر خمش و زاویه مطابق با اصول و استاندارد های خاصی در داخل کارتن و یا بر روی قرقره انجام می پذیرد. در بسته بندی کابل شبکه در داخل کارتن، نوع کلاف کابل می بایست به شکلی ویژه انجام شود تا کمترین میزان خمش و فشار در هنگام جا به جایی به کابل شبکه اعمال شود. در صورتی که در یک کارتن، کابل به صورت دایره ای شکل و بر خلاف اصول کلاف شود، ظاهر کلاف به مرور زمان در اثر قرار گرفتن در یک محل ثابت و حتی اعمال فشار توسط دیگر کابل ها به شکل بیضی تبدیل می شود که این موضوع می تواند در عملکرد کابل شبکه به صورت کامل تاثیر گذار باشد. نوع دیگر بسته بندی کابل های شبکه، ایجاد کلاف بر روی قرقره است که با یک زاویه مشخص این کابل ها به دور قرقره پیچیده می شوند که در این حالت ایمنی بالاتری را در هنگام جا به جایی برای کابل شبکه ایجاد می نماید.

به طور کلی کابل های شبکه موجود در بازار توسط تولید کنندگان به صورت کلاف در کارتن یا قرقره های چوبی و پلاستیکی به بازار عرضه می شوند.

تفاوت کابل شبکه و فیبرنوری چیست؟

کابل شبکه و کابل فیبرنوری دو نوع مختلف از کابل های انتقال داده هستند که هر کدام از آن ها دارای فناوری منحصر به فردی به جهت انتقال اطلاعات هستند. وجه مشترک هر دو کابل را می توان انتقال اطلاعات و اتصال تجهیزات گوناگون تحت شبکه به یکدیگر دانست اما در این میان تفاوت های بسیار زیادی در زمینه متریال، سرعت انتقال داده، مسافت قابل پشتیبانی، میزان مقاومت در برابر نویز، پهنای باند و محل مصرف در میان آن ها وجود دارد. معمولاً استفاده از کابل شبکه برای فواصل کوتاه  به دلیل قیمت اقتصادی در کاربردهای مسکونی، اداری و تجاری مناسب تر است. در مقابل کابل فیبرنوری به جهت انتقال داده ها با سرعت بسیار بالا در مسافت های طولانی و شبکه های بزرگ ایده آل تر است اما هزینه های اجرای یک شبکه به وسیله فیبرنوری بیشتر خواهد بود. در ادامه این مطلب به تفکیک به بررسی تفاوت کابل شبکه و فیبرنوری خواهیم پرداخت.

نوع انتقال سیگنال ها

در کلیه کابل های شبکه، از سیم های تمام مسی به جهت انتقال داده ها به شکل سیگنال های الکتریکی دیجیتال استفاده می شود. ساختار کابل شبکه به گونه ای است که دیتا را در بستر زوج های به هم تابیده شده انتقال می دهد در حالی که در کابل های فیبرنوری از فیبرهایی از جنس شیشه یا پلاستیک به جهت انتقال سیگنال ها به شکل پالس نوری استفاده می شود.

از نظر سرعت انتقال داده

کابل های شبکه مسی مانند Cat5E، Cat6، Cat7 و … با توجه به کتگوری های آن ها می توانند از سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه تا حداکثر 40 گیگابیت بر ثانیه را در بستر مس انتقال دهند، در مقابل کابل های فیبر نوری قادر به انتقال داده ها با سرعت های بسیار بالاتر تا 100 گیگابیت بر ثانیه هستند که تفاوت این دو کابل از نظر سرعت انتقال داده ها بسیار چشمگیر است.

از نظر مسافت انتقال داده

در کابل شبکه مسی مسافت انتقال داده ها محدود به متراژ 90 متر است که با استفاده از دو پچ کورد 5 متری در ابتدا و انتهای یک نود شبکه، می توان تا حداکثر 100 متر از یک شبکه مسی استفاده نمود. این در حالی است که کابل فیبرنوری می تواند داده ها را در فواصل بسیار طولانی تا چند کیلومتر بدون افت کیفیت و نیاز به تقویت کننده های مختلف منتقل نماید.

از نظر مقاومت در برابر نویز

یکی از معایب کابل های شبکه، تاثیر پذیری و اختلال در عملکرد آن ها در صورت قرار گرفتن در معرض میدان های الکترومغناطیسی است که می تواند عملکرد کلی کابل شبکه را تحت تاثیر قرار دهد. به جهت حل این قبیل مشکلات تولید کنندگان کابل شبکه از شیلد و فویل ها به جهت حفاظت از سیگنال ها در برابر این قبیل امواج ها استفاده می نماید. در مقابل کابل فیبرنوری در برابر نویزها و میدان های الکترومغناطیسی کاملاً مصون است و به دلیل انتقال داده ها به وسیله نور، هیچ اختلالی در عملکرد کلی آن ها ایجاد نمی شود.

مقایسه قیمت کابل شبکه و فیبرنوری

به طور کلی کابل شبکه مسی در مقایسه با فیبرنوری از قیمت به مراتب پایین تری برخوردار است که این موضوع سبب می شود تا در بسیاری از پروژه ها، کابل شبکه به عنوان اولویت اول مورد استفاده قرار گیرد. کابل های فیبرنوری بسته به مدل و تعداد هسته و متریال بکار رفته در آن ها از قیمت بالاتری برخوردار هستند. به صورت کلی شبکه های مسی از نظر تمامی تجهیزات دارای قیمت تمام شده پایین تری در مقایسه با شبکه هایی هستند که با فیبرنوری راه اندازی می شوند.