مقاله در مورد کابل و شبکه

بخشی از مقاله

کابل و شبکه

در شبکه هاي محلي از کابل بعنوان محيط انتقال و بمنظور ارسال اطلاعات استفاده مي گردد.ازچندين نوع کابل در شبکه هاي محلي استفاده مي گردد. در برخي موارد ممکن است در يک شبکه صرفا" از يک نوع کابل استفاده و يا با توجه به شرايط موجود از چندين نوع کابل استفاده گردد. نوع کابل انتخاب شده براي يک شبکه به عوامل متفاوتي نظير : توپولوژي شبکه، پروتکل و

اندازه شبکه بستگي خواهد داشت . آگاهي از خصايص و ويژگي هاي متفاوت هر يک از کابل ها و تاثير هر يک از آنها بر ساير ويژگي هاي شبکه، بمنظور طراحي و پياده سازي يک شبکه موفق بسيار لازم است .
________________________________________
کابل Unshielded Twisted Pair )UTP)

متداولترين نوع کابلي که در انتقال اطلاعات استفاده مي گردد ، کابل هاي بهم تابيده مي باشند. اين نوع کابل ها داراي دو رشته سيم به هم پيچيده بوده که هر دو نسبت زمين داراي يک امپدانش يکسان مي باشند. بدين ترتيب امکان تاثير پذيري اين نوع کابل ها از کابل هاي مجاور و يا ساير منابع خارجي کاهش خواهد يافت . کابل هاي بهم تابيده داراي دو مدل متفاوت : Shielded ( روکش دار ) و Unshielded ( بدون روکش ) مي باشند. کابل UTP نسبت به کابل STP بمراتب متداول تر بوده و در اکثر شبکه هاي محلي استفاده مي گردد.کيفيت کابل

هاي UTP متغير بوده و از کابل هاي معمولي استفاده شده براي تلفن تا کابل هاي با سرعت بالا را شامل مي گردد. کابل داراي چهار زوج سيم بوده و درون يک روکش قرار مي گيرند. هر زوج با تعداد مشخصي پيچ تابانده شده ( در واحد اينچ ) تا تاثير پذيري آن از ساير زوج ها و ياساير دستگاههاي الکتريکي کاهش يابد.

کابل هاي UTP داراي استانداردهاي متعددي بوده که در گروههاي (Categories)

متفاوت زير تقسيم شده اند:

Type
کاربرد

Cat 1 فقط صوت ( کابل هاي تلفن )
Cat 2 داده با سرعت 4 مگابيت در ثانيه
Cat 3 داده با سرعت 10 مگابيت در ثانيه
Cat 4 داده با سرعت 20 مگابيت در ثانيه
Cat 5 داده با سرعت 100 مگابيت در ثانيه
________________________________________
مزاياي کابل هاي بهم تابيده

1-سادگي و نصب آسان

2-انعطاف پذيري مناسب

3-داراي وزن کم بوده و براحتي بهم تابيده مي گردند.
________________________________________
معايب کابل هاي بهم تابيده
<TR<

1-تضعيف فرکانس

2-بدون استفاده از تکرارکننده ها ، قادر به حمل سيگنال در مسافت هاي طولاني نمي باشند.

3-پايين بودن پهناي باند

4-بدليل پذيرش پارازيت در محيط هاي الکتريکي سنگين بخدمت گرفته نمي شوند.
کانکتور استاندارد براي کابل هاي UTP ، از نوع RJ-45 مي باشد. کانکتور فوق شباهت زيادي به کانکتورهاي تلفن (RJ-11) دارد. هر يک از پين هاي کانکتور فوق مي بايست بدرستي پيکربندي گردند. (RJ:Registered Jack)

________________________________________
کابل کواکسيال

يکي از مهمترين محيط هاي انتقال در مخابرات کابل کواکسيال و يا هم محور مي باشد . اين نوع کابل ها از سال 1936 براي انتقال اخبار و اطلاعات در دنيار به کار گرفته شده اند. در اين نوع کابل ها، دو سيم تشکيل دهنده يک زوج ، از حالت متقارن خارج شده و هر زوج از يک سيم در مغز و يک لايه مسي بافته شده در اطراف آن تشکيل مي گردد. در نوع ديگر کابل هاي کواکسيال ، به حاي لايه مسي بافته شده ، از تيوپ مسي استوانه اي استفاده مي شود. ماده اي پلاستيکي اين دو هادي را از يکديگر جدا مي کند. ماده پلاستيکي ممکن است بصورت ديسکهاي پلاستيکي يا شيشه اي در فواصل مختلف استفاده و مانع از تماس دو هادي با يکديگر شود و يا ممکن است دو هادي در تمام طول کابل بوسيله مواد پلاستيکي از يکديگر جدا گردند.
________________________________________
مزاياي کابل هاي کواکسيال

1-قابليت اعتماد بالا

2-ظرفيت بالاي انتقال ، حداکثر پهناي باند 300 مگاهرتز

3-دوام و پايداري خوب

4-پايطن بودن مخارج نگهداري

5-قابل استفاده در سيستم هاي آنالوگ و ديجيتال

6-هزينه پائين در زمان توسعه

7-پهناي باند نسبتا" وسيع که مورد استفاده اکثر سرويس هاي مخابراتي از جمله تله کنفرانس صوتي و تصويري است .

________________________________________
معايب کابل هاي کواکسيال

1-مخارج بالاي نصب

2-نصب مشکل تر نسبت به کابل هاي بهم تابيده

3-محدوديت فاصله

4-نياز به استفاده از عناصر خاص براي انشعابات
از کانکتورهاي BNC)Bayone -Neill - Concelman) بهمراه کابل هاي کواکسيال استفاده مي گردد. اغلب کارت هاي شبکه داراي کانکتورهاي لازم در اين خصوص مي باشند.

________________________________________
فيبر نوري

يکي از جديدترين محيط هاي انتقال در شبکه هاي کامپيوتري ، فيبر نوري است . فيبر نوري از يک ميله استوانه اي که هسته ناميده مي شود و جنس آن از سيليکات است تشکيل مي گردد. شعاع استوانه بين دو تا سه ميکرون است . روي هسته ، استوانه ديگري ( از همان جنس هسته ) که غلاف ناميده مي شود ، استقرار مي يابد. ضريب شکست هسته را با M1 و ضريب شکست غلاف را با M2 نشان داده و همواره M1>M2 است . در اين نوع فيبرها ، نور در اثر انعکاسات کلي در فصل مشترک هسته و غلاف ، انتشار پيدا خواهد کرد. منابع نوري در اين نوع کابل ها ، ديود ليزري و يا ديودهاي ساطع کننده نور مي باشند.منابع فوق ، سيگنال هاي الکتريکي را به نور تبديل مي نمايند.

________________________________________
مزاياي فيبر نوري

1-حجم و وزن کم

2-پهناي باند بالا

3-تلفات سيگنال کم و در نتيجه فاصله تقويت کننده ها زياد مي گردد.

4-فراواني مواد تشکيل دهنده آنها

5-مصون بودن از اثرات القاهاي الکترو معناطيسي مدارات ديگر

6-آتش زا نبودن آنها بدليل عدم وجود پالس الکتريکي در آنها

7-مصون بودن در مقابل عوامل جوي و رطوبت

8-سهولت در امر کابل کشي و نصب

9-استفاده در شبکه هاي مخابراتي آنالوگ و ديجيتال

10-مصونيت در مقابل پارازيت
________________________________________

معايب فيبر نوري

1-براحتي شکسته شده و مي بايست داراي يک پوشش مناسب باشند. مسئله فوق با ظهور فيبر هاي تمام پلاستيکي و پلاستيکي / شيشه اي کاهش پيدا کرده است .
2-اتصال دو بخش از فيبر يا اتصال يک منبع نور به فيبر ، فرآيند دشواري است . در چنين حالتي مي توان از فيبرهاي ضخيم تر استفاده کرد اما اين مسئله باعث تلفات زياد و کم شدن پهناي باند مي گردد.
3-از اتصالات T شکل در فيبر نوري نمي توان جهت گرفتن انشهاب استفاده نمود. در چنين حالتي فيبر مي بايست بريده شده و يک Detector اضافه گردد. دستگاه فوفق مي بايست قادر به دريافت و تکرار سيگنال را داشته باشد.
4-تقويت سيگنال نوري يکي از مشکلات اساسي در زمينه فيبر نوري است . براي تقويت سيگنال مي بايست سيگنال هاي توري به سيگنال هاي الکتريکي تبديل ، تقويت و مجددا" به علائم نوري تبديل شوند.

کابل هاي استفاده شده در شبکه هاي اترنت

Specification Cable Type Maximum length
10BaseT Unshielded Twisted Pair 100 meters
10Base2 Thin Coaxial 185 meters
10Base5 Thick Coaxial 500 meters
10BaseF Fiber Optic 2000 meters
100BaseT Unshielded Twisted Pair 100 meters
100BaseTX Unshielded Twisted Pair 220 meters

لايه فيزيکي
لايه فيزيکي پايين ترين لايه مي باشد.اين لايه وظيفه انتقال بيت ها از طريق كانال مخابراتي را عهده دار مي شود.مسائل طراحي در اين لايه عمدتا از نوع فيزيك

ي، الكتريكي، تايمينگ، رسانه فيزيكي انتقال است. در اين لايه بايد نقش عوامل طبيعي را نيز در نظر داشته باشيم. در اين بخش بيشتر درباره نحوه انتقال فيزيکي اطلاعات بحث مي گردد. اين رسانه ها را مي توان در دو دسته تقسيم بندي نمود:
• رسانه هاي هدايت پذير همچون سيم مسي و فيبر نوري.
• رسانه هاي هدايت ناپذير همچون بيسيم ٬ امواج راديوي زميني و ماهواره.
رسانه هاي فيزيکي مختلف با توجه پارامتر هاي پهناي باند٬ تأخير انتشار٬ سهولت نصب و نگهداري مقايسه مي گردند.
رسانه هاي هدايت پذير
رسانه مغناطيسي

زوج بهم تابيده
اين سبک انتقال اطلاعات به کمک نوار مغناطيسي ٬ ديسک ٬ سي دي ٬ دي وي دي انجام مي گيرد. با يک حساب سر انگشتي مي توان نتيجه گرفت که به کمک اين ابزار ها و ارسال آنها از طريق پست مي توان تا پهناي باند 400 Gbps هم رسيد که آرزوي دست نيافتني براي شبکه هاي رايانه اي خصوصأ در ايران به شمار مي رود!!! در مورد قيمت هم وضعيت به همين شکل است.
زوج تابيده
چيزي که کاملا مشخص است اين است که بايد در قضاوت خود عجله نکنيم. تاخير انتشار نوار مغناطيسي نا اميد کننده است. با بايستي چندين ساعت جهت رسيدن اولين بسته اطلاعاتي از ارسال کننده به کامپيوتر خود صبر کنيم.

زوج تابيدهٔ بدون زره (UTP)
زوج تابيده يا twisted pair يکي از با سابقه ترين رسانه هاي انتقال است که بر پايه انتقال ولتاژ يا آمپراژ عمل مي کند. زوج تابيده٬ دو رشته سيم مسي به هم تابيده است که درون عايقي به شعاع يک ميليمتر قرار گرفته است. تاباندن اين دو رشته سيم به

دور هم جهت خنثي سازي يکديگر و صرفه جويي در تلف شدن انرژي مي باشد.

زوج تابيدهٔ زره دار(STP)
اين سيم ها معمولا جهت انتقال سيگنالهاي آنالوگ و ديجيتال مورد استفاده قرار مي گيرند(مثلا در شبکه هاي تلفن). پهناي باند اين رسانه به دو عامل ضخامت سيم و طول سيم بستگي دارد. Cat 3 ٬ Cat 5 ٬ Cat 6 ٬ Cat 7 از مدل هاي اين نوع رسانه به شمار مي روند که در بازار به تمام آنها زوج تابيدهٔ بدون زره يا UTP گفته مي شود. البته مدل زره دار آن که گران نيز بود با نام STP در بعضي کاربردهاي خاص استفاده مي شود.
کابل کواکسيال
کابل کواکسيال يا کواکس داراي غلافي فلزي است که باعث شده برتري هايي نسبت به زوج تابيده ‍يدا کند. کابل کواکسيال تشکيل شده است از سيم مسي سخت به نام هسته يا Core ٬ لايه عايق استوانه اي ٬ توري فلزي و پوشش پلاستيکي. اين ساختار در شکل مشخص شده است.


ساختار کابل کواکسيال
اين کابل سرعت مناسبي دارد و نويز کمتري مي گيرد. پهناي باند آن به کيفيت مواد به کار رفته و طول کامل ارتباط مستقيم دارد. ===فيبر نوري=== فيبر نوري از پالس‌هاي نور براي انتقال داده‌ها از طريق تارهاي سيلکون بهره مي‌گيرد. يک کابل فيبر نوري که کمتر از يک اينچ قطر دارد مي‌تواند صدها هزار مکالمهٔ صوتي را حمل کند . فيبرهاي نوري تجاري ظرفيت ۲٫۵ گيگابايت در ثانيه تا ۱۰ گيگابايت در ثانيه را فراهم مي‌‌سازند . فيبر نوري از چندين لايه ساخته مي‌شود. دروني‌ترين لايه را هسته مي‌‌نامند. هسته شامل يک تار کاملاً بازتاب کننده از شيشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضي از کابل‌ها از پلاستيک کاملاً بازتابنده ساخته مي‌شود، که هزينه ساخت را پايين مي‌‌آورد. با اين حال، يک هسته پلاستيکي معمولاً کيفيت شيشه را ندارد و بيشتر براي حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار مي‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شيشه يا پلاستيک ساخته مي‌شود. هسته و پوسته به همراه هم يک رابط بازتابنده را تشکيل مي‌‌دهند که باعث مي‌شود که نور در هسته تابيده شود تا از سطحي به طرف مرکز هسته باز تابيده شود که در آن دو ماده به هم مي‌‌رسند. اين عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلي کلي) مي‌‌نامند. قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ ميکرون است (هر ميکرون معادل يک ميليونيم متر است)، که در حدود اندازه يک تار موي انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لايه محافظ، شامل يک پوشش قرار مي‌گيرد.

ساختار فيبر نوري
يک پوشش محافظ پلاستکي سخت لايه بيروني را تشکيل مي‌‌دهد. اين لايه کل کابل را در خود نگه مي‌‌دارد، که مي‌تواند صدها فيبر نوري مختلف را در بر بگيرد. قطر يک کابل نمونه کمتر از يک اينچ است . از لحاظ کلي، دو نوع فيبر وجود دارد: تک حالتي و چند حالتي. فيبر تک حالتي يک سيگنال نوري را در هر زمان انتشار مي‌‌دهد، در حالي که فيبر چند حالتي مي‌تواند صدها حالت نور را به طور هم‌زمان انتقال بدهد .