کابل شبکه یا کابل LAN چیست؟

با وجود پیشرفت تکنولوژی‌های وایرلس، بسیاری از شبکه‌های کامپیوتری در قرن 21ام هنوز هم به کابل‌ها و محیط‌های فیزیکی برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف وابسته هستند. برای برقراری ارتباط در شبکه‌های کابلی و یا در هر شبکه دیگر ما نیازمند کابل شبکه هستیم. کابل LANرتباط بین دو یا چند کامپیوتر،سوییچ‌ ،سرور، روتر و … را فراهم می‌کند.

برای این‌که هر نوع اطلاعاتی بخواهد از هر کدام از این دستگاه‌ها ارسال و یا دریافت شود، باید مراحل نرم‌افزاری و سخت‌افزاری خاصی را طی کند که این مراحل شامل دسته‌بندی اطلاعات، کدگذاری آن‌ها، 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 دستگاه‌ها و کامپیوترها است که تنها اطلاعات را رد و بدل می‌کند و هیچ دخالتی در اصل اطلاعات ندارد. برای ساده‌تر شدن موضوع، کابل LAN را مانند یک مأمور اداره پست تصور کنید که فقط اطلاعات را از مبدأ به مقصد می‌رساند و محتوای اطلاعات برایش هیچ تفاوتی ندارد.

کابل های شبکه در چند نوع استاندارد تولید می‌شوند که هر کدام برای اهداف خاصی استفاده می‌شوند. امروزه از سه نوع کابل شبکه برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شود:

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

کابل زوج تابیده‌شده یا (Twisted pair (TP:

اقتصادی‌ترین و پرکاربردترین نوع کابل شبکه، کابل زوج به هم تابیده یا زوج تابیده شده است. این نوع کابل هزینه کمتری نسبت به سایر کابل‌ها دارد، نصب آن راحت است و ابزارهایی که برای نصب آن لازم است چندان گران نیست. کابل زوج تابیده‌شده به دو نوع کلی شیلددار (STP) و بدون شیلد (UTP) تقسیم می‌شود.

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

کابل شبکه زوج تابیده‌شده در استانداردهای مختلفی تولید شده‌است و با گذشت زمان و بهبود استانداردها، سرعت و پهنای باند آن افزایش یافته است.

دسته‌بندی کابل شبکه Twisted Pair:

کابل شبکه بر اساس پهنای باند، سرعت، نویز‌پذیری، جنس روکش و … به چندین دسته تقسیم می‌شود. اما به طور استاندارد کابل‌های شبکه به دسته‌های CAT1 تا CAT8 تقسیم می‌شوند. این دسته‌ها از CAT1 (مخفف Category 1 و یا دسته 1) شروع شده و به CAT8 می‌رسند. هر چه دسته‌بندی کابل‌های شبکه بالاتر باشد، تکنولوژی ساخت آن‌ها و در نتیجه سرعت انتقال اطلاعات، پهنای باند و نویزپذیری آن‌ها بهبود پیدا می‌کند.

به عنوان مثال وقتی می‌گوییم کابل شبکه CAT6 منظور کابل LAN از دسته 6 یا نسل 6 است، و برای مابقی دسته‌بندی‌های کابل شبکه نیز به همین صورت است. اولین دسته‌بندی در کابل‌ها، کابل‌های تلفن دوتایی یا تک زوج هستند، در این نوع از کابل‌ها فقط سیگنال‌های صوتی رد و بدل شده و هیچ گونه اطلاعات دیگری فرستاده و دریافت نمی‌شود. در دسته‌بندی دوم (CAT2) از کابل شبکه علاوه بر سیگنال‌های صوتی، اطلاعات نیز رد و بدل می‌شود که آغازی برای تولید کابل لن بود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، در جدول زیر اطلاعاتی کامل از انواع دسته‌بندی کابل‌های شبکه آورده شده است:

تفاوت عمده‌ای که در دسته‌بندی‌های 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 آن‌ها است. 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 دسته‌بندی 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 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 افزایش‌یافته 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 می‌آید یک دسته‌بندی جدید به وجود می‌آید. تغییرات کوچک‌تری که بر روی هر دسته‌بندی 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 کابل‌های کنونی Twisted-Pair از لحاظ ساختار به دو دسته کلی UTP و STP تقسیم‌بندی می‌شوند. کابل‌های شبکه STP یا شیلددار کابل‌هایی هستند که به منظور کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) یا همان نویز، در آن‌ها از شیلد استفاده می‌شود. کابل‌های twisted-Pair کنونی از 4 زوج تابیده‌شده تشکیل شده‌اند. کابل‌های شبکه STP خود بر اساس نوع شیلد به کار رفته به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.

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

کابل‌های UTP یا U/UTP: کابل‌هایی که در آن‌ها از هیچ گونه شیلد یا فویلی استفاده نشده است.

کابل‌های STP: در این کابل‌ها به دور هر کدام از زوج‌ها یک شیلد قرار دارد. این شیلد معمولاً از یک شیلد بافته‌شده بسیار نازک (Braid Screen) تشکیل شده است.

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

کابل‌های S/UTP: کابل‌هایی که یک شیلد Braid Screen یا بافته‌شده کلی دور همه زوج ها پیچیده شده است ولی به دور تک تک زوج‌ها شیلد یا فویلی وجود ندارد.

کابل‌های SF/UTP یا SFTP: کابل‌هایی که دور چهار زوج آن هم شیلد Braid Screen و هم فویل وجود دارد ولی به دور تک تک زوج‌ها شیلد یا فویلی وجود ندارد. این کابل‌ها بیشتر به نام SFTP شناخته می‌شوند.

کابل‌های S/FTP: کابل‌هایی که یک شیلد Braid Screen کلی دور همه زوج‌ها پیچیده شده و یک فویل دور هر یک از زوج ها را پوشانده است.

کابل‌های F/FTP یا FFTP: کابل‌هایی که دور هر زوج تابیده‌شده آن و همچنین دور تمام زوج‌ها فویل پیچیده شده است.

کابل‌های U/FTP: کابل‌هایی که دور هر زوج تابیده شده آن یک فویل قرار دارد اما هیچ فویل یا شیلدی کلی تمام زوج‌ها را نپوشانده است.

انواع کابل شبکه از لحاظ جنس رسانا:

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

کابل‌ شبکه تمام مسی (BC یا CCC): در کابل‌های شبکه تمام مسی جنس تمام سیم‌ها از مس است. BC مخفف Bare Copper و به معنای مس بدون پوشش یا عریان است. این کابل‌ها 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 مس مقاومت کمی دارد و گرمای زیادی تولید نمی‌کند. به این نوع کابل، کابل CCC یا Copper Clad Copper نیز گفته می‌شود که به معنی مس با روکش مس یا به عبارتی تمام مس است.

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

کابل شبکه CCS :CCS مخفف عبارت Copper Clad Steel و به معنی فولاد با روکش مس است. مغزی این سیم‌ها از جنس فولاد بوده و با یک لایه از جنس مس پوشیده است. این کابل‌ها حتی از کابل‌های CCA هم کیفیت پایین‌تری در انتقال داده دارند و به ندرت به عنوان کابل شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع کابل LAN 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 معمولاً دارای روکشی از جنس PVC یا LSZH است و بر اثر عوامل محیطی مثل آب، گرما، سرما، گرد و غبار، نور خورشید، ضربه، کشش و … مقاومت بالایی ندارند و در نتیجه با گذشت زمان فرسوده و بلااستفاده می‌شوند. 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 کابل‌های 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 تشکیل‌دهنده کابل شبکه زوج تابیده شده:

با توجه به نوع و جنس کابل LAN، اجزای تشکیل‌دهنده آن‌ها نیز متفاوت است؛ اما اجزای زیر به صورت کلی در تمام کابل‌های شبکه یکسان هستند. در ادامه کاربرد هر جزء را بررسی می‌کنیم:

روکش لایه بیرونی کابل شبکه:

این روکش از هرگونه ضربه، قطعی و پوسیدگی زوج‌های تابیده‌شده جلوگیری کرده و باعث محافظت از کابل می‌شود، روکش کابل شبکه معمولاً از دو نوع PVC یا LSZH است.

Cross-Web یا پلاستیک تفکیک‌کننده زوج‌ها:

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 کابل‌های شبکه cat5e به بعد در داخل کابل شبکه تعبیه شده‌اند.

زوج‌های تابیده‌شده:

این رشته سیم‌ها 8 عدد هستند 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.

رنگ‌های اصلی شامل سبز، آبی، قهوه‌ای و نارنجی و رنگ‌های فرعی ترکیبی از رنگ سفید و رنگ‌های اصلی هستند، یعنی: سفید نارنجی، سفید قهوه‌ای، سفید آبی و سفید سبز که رنگ‌های یکسان دو به دو به هم تابیده شده‌اند. دلیل تابیده شده زوج به دور یکدیگر، حذف و جلوگیری از تأثیر نویز بر انتقال داده‌ها است.

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 کابل‌ها دارای یک اتصال به زمین، یک نخ کشش و یک لایه پلاستیکی بین فویل (شیلد) و زوج‌ها باشند.

نحوه ارسال اطلاعات در کابل LAN:

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، روش‌های 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 شبکه‌های 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.