معرفی تجهیزات شبکه وآشنایی با آنها

ایده هدایت نور از طریق انکسار برای اولین بار در دهه 1840 توسط دانشمندانی مانند Daniel Colladon و Jacques Babinet مطرح شد. الکساندر گراهام بل در سال 1880 دستگاه فوتوفون (تلفن نوری) را اختراع کرد که صدا را تا فاصله 200 متری منتقل می‌کرد، اما محدودیت‌های جوی مانند باران و گردوغبار مانع پیشرفت آن شد. در سال 1870، John Tyndall پدیده بازتاب کلی را توصیف کرد که پایه علمی فیبر نوری را تشکیل داد. پیشرفت واقعی در دهه 1960 با اختراع لیزر رخ داد و در سال 1966، نظریه هدایت نور در الیاف شیشه‌ای توسعه یافت.

از دهه 1980، فیبر نوری به عنوان ابزار اصلی مخابرات نوری شناخته شد و تا سال 1985، بیش از 2 میلیون کیلومتر کابل نوری در جهان نصب گردید. در ایران، فعالیت‌های پژوهشی از دهه 60 شمسی آغاز شد و کارخانه تولید فیبر نوری در یزد از سال 1367 بهره‌برداری گردید، با ظرفیت تولید 50 هزار کیلومتر در سال از 1373. پروژه‌هایی مانند TAE (ارتباط آسیا-اروپا) با 24 هزار کیلومتر طول، نقش فیبر نوری را در ارتباطات بین‌المللی برجسته کرده است.

ساختار فیبر نوری

فیبر نوری از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است: هسته (Core) که بخش مرکزی و شفاف است و از سیلیسیم دی‌اکسید یا پلیمر ساخته می‌شود؛ پوسته (Cladding) که هسته را احاطه کرده و ضریب شکست کمتری دارد تا نور را درون هسته نگه دارد؛ و لایه‌های محافظ خارجی پلاستیکی برای جلوگیری از آسیب.

قطر هسته و پوسته معمولاً حدود 125 میکرون است و کابل‌های فیبر نوری می‌توانند صدها رشته را در خود جای دهند، با قطری کمتر از یک اینچ. سرعت نور در فیبر به دلیل ضریب شکست مواد، حدود یک سوم سرعت در فضای آزاد (3×10^8 متر بر ثانیه) است. روزنه عددی (Numerical Aperture) که از فرمول √(n₁² – n₂²) محاسبه می‌شود (n₁ ضریب شکست هسته و n₂ پوسته)، زاویه پذیرش نور را تعیین می‌کند.

ساختار فیبر نوری

نحوه ارسال نور و سیستم رله

نور از طریق هسته فیبر با استفاده از بازتاب داخلی کامل منتقل می‌شود، جایی که نور با زاویه‌ای بیشتر از زاویه حد (θ_c) به دیواره پوسته برخورد کرده و بازتاب می‌یابد. تضعیف سیگنال ممکن است رخ دهد، مثلاً در طول موج 1300 نانومتر، 50-60% در هر کیلومتر از دست می‌رود، اما در نسل سوم فیبرها مانند D.S.F، تلفات در 1550 نانومتر حداقل است. سیستم رله شامل فرستنده (برای تولید و رمزنگاری سیگنال نوری با طول موج‌های 850، 1300 یا 1550 نانومتر)، تقویت‌کننده نوری برای مسافت‌های طولانی، و گیرنده برای رمزگشایی سیگنال الکتریکی است. در فیبرها، داده‌ها به صورت پالس‌های نوری توسط فوتون‌ها منتقل می‌شوند.

مزایا و معایب فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی

فیبر نوری مزایای زیادی دارد: قیمت ارزان‌تر در مقیاس بزرگ، اندازه نازک‌تر، پهنای باند بالا (تا 100 گیگابیت بر ثانیه و بیشتر)، تضعیف کم، عدم تداخل الکترومغناطیسی، مصرف برق پایین، وزن سبک، امنیت بالا و امکان تعمیر بدون قطع سیستم. همچنین، نسبت به کابل مسی چندین هزار برابر ظرفیت بیشتری دارد و از میدان‌های الکترومغناطیسی بدون تداخل عبور می‌کند. معایب شامل نیاز به دقت در کابل‌کشی، شکنندگی در زوایای تند، محدودیت کشش و نیاز به محافظت در برابر ضربه است. در محیط‌های خشن، کابل‌های زره‌دار استفاده می‌شود.

انواع فیبر نوری

فیبر نوری بر اساس نحوه انتقال سیگنال، جنس مواد و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شود:

 بر اساس نحوه انتقال سیگنال:

– فیبر تک‌حالته (Single-Mode):هسته کوچک (8-10 میکرون)، مناسب برای مسافت‌های طولانی (تا 100 کیلومتر) با لیزر و پهنای باند بالا. انواع: OS1 و OS2 (OS2 برای فضای باز با تضعیف کمتر).

– فیبر چندحالته (Multi-Mode): هسته بزرگ‌تر (50 یا 62.5 میکرون)، برای مسافت‌های کوتاه با LED. انواع: OM1 تا OM5 (OM4 و OM5 برای مراکز داده پرسرعت).

بر اساس جنس مواد:

– فیبر شیشه‌ای (GOF): هسته و غلاف شیشه‌ای، برای فواصل طولانی (تا 10 کیلومتر)، اما شکننده.

– فیبر پلیمری (POF): هسته و غلاف پلیمری، انعطاف‌پذیر و ارزان برای فواصل کوتاه (تا 100 متر).

– فیبر با غلاف پلیمری (PCF): هسته شیشه‌ای و غلاف پلیمری، ترکیبی برای فواصل متوسط (تا 2 کیلومتر).

منبع: فیبر نوری چیست

کابل شبکه سیگنال‌های الکتریکی یا نوری را برای انتقال داده‌ها حمل می‌کند. این کابل‌ها بر اساس ساختار، مواد و کاربردها دسته‌بندی می‌شوند و می‌توانند سرعت‌هایی از چند مگابیت تا چندین گیگابیت در ثانیه را پشتیبانی کنند. اهمیت آن‌ها در این است که زیربنای شبکه‌های محلی (LAN)، گسترده (WAN) و حتی اینترنت را تشکیل می‌دهند. بدون کابل مناسب، شبکه ممکن است با مشکلات مانند تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، کاهش سرعت یا حتی قطع ارتباط مواجه شود. انتخاب اشتباه می‌تواند هزینه‌های اضافی برای تعمیر یا تعویض ایجاد کند، بنابراین درک انواع و مشخصات ضروری است.

انواع کابل‌های شبکه

کابل‌های شبکه بر اساس مواد و ساختار به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: کواکسیال، زوج به هم تابیده (Twisted Pair) و فیبر نوری. هر کدام کاربردهای خاصی دارند و بر اساس نیازهای سرعت، فاصله و محیط انتخاب می‌شوند.

1. کابل کواکسیال (Coaxial Cable)

این نوع کابل از یک هسته مسی مرکزی، لایه عایق، محافظ فلزی (معمولاً توری) و روکش خارجی تشکیل شده است. کابل‌های کواکسیال برای انتقال سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال مناسب هستند و در گذشته برای شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شدند، اما امروزه بیشتر در تلویزیون کابلی، اینترنت کابلی و سیستم‌های مداربسته آنالوگ کاربرد دارند.

2. کابل زوج به هم تابیده (Twisted Pair Cable)

رایج‌ترین نوع کابل شبکه، شامل چهار جفت سیم مسی به هم تابیده است که برای کاهش نویز طراحی شده. این کابل‌ها با کانکتور RJ-45 متصل می‌شوند و بر اساس استانداردهای Cat (Category) دسته‌بندی می‌گردند. تابیدگی سیم‌ها تداخل الکترومغناطیسی را کاهش می‌دهد.

دسته‌بندی کابل‌های شبکه

مزایا کلی: نصب آسان، قیمت پایین، سازگاری گسترده.

معایب: حساس به نویز در محیط‌های پرتداخل، محدودیت فاصله (معمولاً ۱۰۰ متر).

کاربردها: شبکه‌های محلی (LAN)، تلفن IP، دوربین‌های مداربسته PoE.

3. کابل فیبر نوری (Fiber Optic Cable)

کابل فیبر نوری از رشته‌های شیشه‌ای یا پلاستیکی برای انتقال نور استفاده می‌کند و هیچ سیگنال الکتریکی ندارد، بنابراین کاملاً مقاوم به EMI است.

منبع: انواع کابل شبکه

روکش سوکت شبکه یک قطعه پلاستیکی یا گاهی فلزی است که بر روی کانکتورهای شبکه، به‌ویژه سوکت‌های RJ45، قرار می‌گیرد. این روکش‌ها به منظور محافظت از کانکتور و کابل در برابر فشار، خم‌شدگی، و آسیب‌های فیزیکی طراحی شده‌اند. همچنین، روکش‌ها می‌توانند به مرتب‌سازی کابل‌ها و جلوگیری از گره‌خوردگی کمک کنند، که این امر در مدیریت کابل‌کشی شبکه‌های بزرگ بسیار مهم است. روکش‌های سوکت شبکه معمولاً در رنگ‌های متنوعی تولید می‌شوند تا شناسایی کابل‌ها در محیط‌های پیچیده آسان‌تر شود.

انواع روکش سوکت شبکه

روکش‌های سوکت شبکه بر اساس جنس، طراحی، و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه به بررسی مهم‌ترین انواع این روکش‌ها می‌پردازیم:

1. روکش‌های پلاستیکی استاندارد

این نوع روکش‌ها رایج‌ترین نوع روکش سوکت شبکه هستند و معمولاً از پلاستیک مقاوم (مانند PVC) ساخته می‌شوند. این روکش‌ها به‌صورت یکپارچه روی سوکت RJ45 قرار می‌گیرند و از خم‌شدگی کابل در محل اتصال جلوگیری می‌کنند. ویژگی‌های این روکش‌ها عبارتند از:

2. روکش‌های شیلددار (فلزی)

روکش‌های شیلددار معمولاً از فلز یا ترکیبی از فلز و پلاستیک ساخته می‌شوند و برای کابل‌های شیلددار (STP یا SFTP) مناسب هستند. این روکش‌ها از تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) جلوگیری می‌کنند و برای محیط‌های صنعتی یا مکان‌هایی با نویز بالا مناسب‌اند.

3. روکش‌های LSZH (Low Smoke Zero Halogen)

روکش‌های LSZH از موادی ساخته می‌شوند که در صورت آتش‌سوزی دود کمتری تولید می‌کنند و فاقد هالوژن هستند. این ویژگی باعث می‌شود که این روکش‌ها برای محیط‌های حساس مانند بیمارستان‌ها، مدارس، یا ساختمان‌های عمومی مناسب باشند.

4. روکش‌های ضدآب و مقاوم در برابر گردوغبار

این نوع روکش‌ها برای استفاده در محیط‌های بیرونی یا شرایط سخت طراحی شده‌اند. آن‌ها معمولاً با استانداردهای IP65 یا بالاتر تولید می‌شوند و در برابر آب، گردوغبار، و شرایط جوی مقاوم هستند.

برای نصب انواع کیستون شبکه، ابزارهایی مانند آچار شبکه پانچ (Punch-Down Tool)، کابل‌بر و تستر شبکه نیاز است. مراحل کلی عبارتند از:

1. آماده‌سازی کابل: روکش خارجی کابل را حدود 5-7 سانتی‌متر بردارید تا سیم‌ها نمایان شوند. جفت‌ها را بدون باز کردن پیچ‌خوردگی‌ها مرتب کنید.

2. انتخاب استاندارد: بر اساس نیاز شبکه، کلاس A یا B را انتخاب کنید. اغلب کیستون‌ها جدول رنگی روی بدنه دارند که راهنمایی می‌کند.

3. قرارگیری سیم‌ها: سیم‌ها را طبق جدول رنگ در شیارهای کیستون قرار دهید. از آچار پانچ برای فشردن سیم‌ها استفاده کنید تا اتصال محکم شود.

4. تست: پس از نصب، با تستر شبکه بررسی کنید که هیچ سیم قطع یا جابجا نشده باشد.

نکته مهم: همیشه از یک استاندارد در کل شبکه استفاده کنید تا سازگاری حفظ شود. مخلوط کردن A و B می‌تواند مشکلات ایجاد کند.

تفاوت‌های کلاس A و B و کاربردها

– سازگاری: کلاس B با تجهیزات بیشتری سازگار است و در ایالات متحده رایج‌تر است. کلاس A اغلب در اروپا یا برای سیستم‌های قدیمی‌تر استفاده می‌شود.

– عملکرد: هیچ تفاوتی در سرعت یا کیفیت ندارند؛ فقط ترتیب سیم‌ها متفاوت است.

– کاربردها: در شبکه‌های گیگابیتی (مانند 1000Base-T)، هر چهار جفت استفاده می‌شود، بنابراین رنگ‌بندی دقیق حیاتی است.

در برندهایی مانند لگراند (Legrand)، کیستون‌ها با جدول رنگی دوگانه (A و B) عرضه می‌شوند تا نصب آسان‌تر باشد.

اشتباهات رایج

-اشتباهات رایج: جابجایی جفت‌ها، باز کردن بیش از حد پیچ‌خوردگی‌ها یا استفاده از ابزار نامناسب که می‌تواند به سیم‌ها آسیب بزند.

– به‌روزرسانی‌ها: با پیشرفت به سمت Cat8، استانداردهای رنگ‌بندی همچنان مشابه باقی مانده‌اند، اما کیفیت کابل مهم‌تر شده است.

– پیشنهاد: برای پروژه‌های بزرگ، از متخصصان شبکه کمک بگیرید و همیشه از کابل‌های باکیفیت استفاده کنید.

منبع: رنگ بندی کیستون شبکه