کابل شبکه یا کابل LAN چیست؟

با وجود پیشرفت تکنولوژی‌های وایرلس، بسیاری از شبکه‌های کامپیوتری در قرن ۲۱ام 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 LAN ارتباط بین دو یا چند کامپیوتر، 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 نرم افزاری و سخت افزاری خاصی را طی کند که این مراحل شامل دسته بندی 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 می‌باشد که تنها اطلاعات را رد و بدل می‌کند و هیچ دخالتی در اصل اطلاعات ندارد. برای ساده‌تر شدن موضوع، کابل لن شبکه را مانند یک مأمور اداره پست تصور کنید که فقط اطلاعات را از مبدأ به مقصد می‌رساند و چیستی اطلاعات برایش هیچ تفاوتی ندارد.
کابل‌های 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 کابل ها 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 ۱۹۹۰ به تدریج جایگزین کابل کواکسیال شد. سرعت انتقال داده در این کابل در ابتدای این دهه حدود ۱۰ مگابیت بر ثانیه بود (کابل CAT3) و در حال حاضر کابل زوج تابیده‌شده شده CAT8 توسعه داده شده‌است که حدود ۴۰ 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 ۱) 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 ۶ یا نسل ۶ است، و برای مابقی دسته‌بندی های کابل شبکه نیز به همین صورت است. اولین دسته‌بندی در کابل ها، کابل های تلفن دوتایی یا تک زوج هستند، در این نوع از کابل ها فقط سیگنال های 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:

دسته بندی حداکثر سرعت انتقال کاربرد حداکثر پهنای باند ساختار کابل
CAT 1 ۱ مگابیت در ثانیه تلفن های داخلی (سیم تلفن) ۱ مگاهرتز UTP
CAT 2 ۴ مگابیت در ثانیه تلفن (استفاده بسیار کم) ۴ مگاهرتز UTP
CAT 3 ۱۶ مگابیت در ثانیه اترنت ۱۰BaseT ۱۶ مگاهرتز UTP
CAT 4 ۲۰ مگابیت در ثانیه Token Ring (استفاده بسیار کم) ۲۰ مگاهرتز UTP
CAT 5 ۱۰۰ مگابیت در ثانیه اترنت سریع (Fast Ethernet) ۱۰۰ مگاهرتز UTP
CAT 5e ۱۰۰۰ مگابیت در ثانیه اترنت گیگابیتی ۱۰۰ مگاهرتز UTP
CAT 6 ۱۰ گیگابیت در ثانیه اترنت ۱۰ گیگابیتی ۲۵۰ مگاهرتز UTP یا STP
CAT 6a ۱۰ گیگابیت بر ثانیه اترنت ۱۰ گیگابیتی ۵۰۰ مگاهرتز STP
CAT 7 ۲۵ گیگابیت بر ثانیه اترنت ۱۰ گیگابیتی ۶۰۰ مگاهرتز STP
CAT 7a ۲۵ گیگابیت بر ثانیه اترنت ۱۰ گیگابیتی ۱ گیگاهرتز STP
CAT 8 ۴۰ گیگابیت بر ثانیه اترنت ۲۵ یا ۴۰ گیگابیتی ۲ گیگاهرتز STP

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 ۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه با پهنای باند ۲۵۰ مگاهرتز است؛ اما در کابل شبکه CAT6 سرعت انتقال اطلاعات به ۱۰۰۰۰ مگابیت بر ثانیه با پهنای باند ۵۰۰ 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 ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه به ۱۰۰۰ 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 ۲۵۰ مگاهرتز به ۵۰۰ 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 شده می‌شود. کابل‌های twisted-Pair کنونی از ۴ 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: کابل هایی که در آن ها از هیچ گونه شیلد یا فویلی استفاده نشده است.
  • کابل‌های STP: در این کابل ها به دور هر کدام از زوج ها یک شیلد قرار دارد. این شیلد معمولاً از یک شیلد بافته شده بسیار نازک (Braid Screen) تشکیل شده است.
  • کابل‌های FTP یا F/UTP: در این نوع کابل شبکه به دور همه زوج ها یک فویل کلی پیچیده شده ولی به دور تک تک زوج ها شیلد یا فویلی وجود ندارد.
  • کابل‌های S/UTP: کابل هایی که یک شیلد Braid Screen یا بافته‌شده کلی دور همه زوج ها پیچیده شده است ولی به دور تک تک زوج ها شیلد یا فویلی وجود ندارد.
  • کابل‌های SF/UTP یا SFTP: کابل هایی که دور چهار زوج آن هم شیلد Braid Screen و هم فویل وجود دارد ولی به دور تک تک زوج ها شیلد یا فویلی وجود ندارد. این کابل ها بیشتر به نام SFTP شناخته می شوند.
  • کابل‌های S/FTP: کابل هایی که یک شیلد Braid Screen کلی دور همه زوج ها پیچیده شده و یک فویل دور هر یک از زوج ها را پوشانده است.
  • کابل‌های F/FTP یا FFTP: کابل هایی که دور هر زوج تابیده‌شده آن و همچنین دور تمام زوج ها فویل پیچیده شده است.
  • کابل‌های U/FTP: کابل هایی که دور هر زوج تابیده شده آن یک فویل قرار دارد اما هیچ فویل یا شیلدی کلی تمام زوج ها 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 آن ها 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. این کابل‌ها 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 سیم ها از جنس فولاد بوده و با یک لایه از جنس مس پوشیده است. این کابل‌ها حتی از کابل های CCA هم کیفیت پایین‌تری در انتقال داده دارند و به ندرت به عنوان کابل شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع کابل شبکه از لحاظ جنس روکش و محیط استفاده

بطور کلی کابل LAN از لحاظ محیط نصب به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود:
۱- کابل شبکه Indoor (فضای داخل ساختمان)
۲- 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 بلا استفاده می‌گردند. 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 می‌باشند. 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، روکش‌های کابل شبکه معمولاً از دو نوع PVC یا LSZH می‌باشد.

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 ۸ عدد می‌باشند که ۴ زوج تابیده‌شده را تشکیل می‌دهند و وظیفه ارسال و دریافت اطلاعات را بر عهده دارند. این ۴ زوج کابل شبکه از ۴ رنگ اصلی و ۴ رنگ فرعی تشکیل شده‌اند. رنگ‌های اصلی شامل سبز، آبی، قهوه‌ای و نارنجی و رنگ‌های فرعی ترکیبی از رنگ سفید و رنگ‌های اصلی می‌باشند، 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 داده هاست.

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 شبکه

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 شبکهبه سوییچ شبکه یا … برقرار کنیم.

نکاتی درباره کابل شبکه زوج تابیده شده

در یک شبکه کابلی، تفاوتی ندارد که از کابل cat5e و یا از cat6 استفاده می‌کنید. در هر صورت ارتباط برقرار می‌شود و هیچ مشکل اساسی به وجود نخواهد آمد، ولی سرعت انتقال اطلاعات و پهنای باند شبکه به اندازه کابل ضعیف‌تر یعنی Cat5e خواهد بود. این موضوع را همواره به خاطر داشته باشید که شبکه مثل یک گروه کوهنوردی است. حتی اگر یکی از عضوهای گروه آرام‌تر از بقیه حرکت کند، از سرعت کل گروه کاسته می‌شود.
اگر در شبکه خود از کابل Cat6 استفاده می‌کنید باید تمامی تجهیزات دیگر شبکه هم سرعت و پهنای باند کابل Cat6 را پشتیبانی کنند. به این معنی که شما باید یک سوییچ شبکه تهیه کنید که تا سرعت حداکثر ۱۰۰۰۰ مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی کند، و حتماً از کیستون، پچ پنل و سوکتی با استاندارد Cat6 استفاده کنید تا بتوانید سرعت واقعی کابل Cat6 را دریافت کنید.
سوکت شبکه یا کانکتورهای شبکه در کابل‌های مفتولی و رشته‌ای با هم تفاوت دارند. همان‌طور که در مقاله سوکت شبکه توضیح دادیم باید بسته به جنس و طبقه‌بندی کابل LAN، سوکت و کیستون مناسب را تهیه کنید.
رنگ رشته سیم‌های داخل کابل برای شناسایی هر سیم است، به این دلیل که هر سیم داخل کابل وظیفه‌ای خاص دارد و اطلاعات مشخصی را رد و بدل می‌کند. در هنگام سوکت زدن کابل شبکه باید با استفاده از رنگ‌بندی روی کابل، سوکت را پانچ کنیم.

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری نوعی کابل شبکه است که از یک یا چند رشته الیاف شیشه‌ای و چندین پوشش عایق محافظ تشکیل شده است. این نوع کابل‌ها به منظور انتقال داده‌ها در مسافت‌های زیاد و با عملکرد بالا ساخته شده‌اند و در شبکه‌های بزرگ، دیتاسنترها و زیرساخت‌های مخابراتی کاربرد دارند. در مقایسه با کابل‌های سیمی، کابل‌های فیبر نوری پهنای بیشتر دارند و می‌توانند داده‌ها را تا مسافت‌های بالاتری (مانند فاصله دو کشور یا شهر) انتقال دهند. کابل‌های فیبر نوری در بیشتر سیستم‌های تلوزیونی، مخابراتی و اینترنتی جهان به کار رفته است.
این کابل‌ها سیگنال‌های مخابراتی و داده‌ها را به صورت پالس‌هایی نوری حمل می‌کنند که به وسیله لیزرها و LED های کوچک تولید شده‌اند. این سیگنال‌ها از طریق رشته‌هایی شیشه‌ای منتقل می‌شوند که قطر آن‌ها در حد موی انسان است. مرکز هر کدام از این رشته‌ها را هسته (Core) می‌نامند که در واقع محل عبور پالس‌های نوری است. به دور هسته لایه‌ای شیشه‌ای قرار گرفته است که سیگنال‌های نوری را به درون هسته بازتاب می‌دهد تا سیگنال‌ها از بین نروند و بتوانند از درون هسته عبور کنند.

کابل کواکسیال

کابل‌های کواکسیال در گذشته بیشترین استفاده را در حوزه شبکه داشتند. در حال حاضر بیشترین استفاده از این کابل‌ها برای اتصال آنتن تلویزیون یا اتصال انواع LNB به گیرنده‌های امواج تلوزیونی می‌باشد، اما در حوزه شبکه‌های کامپیوتری به ندرت کاربرد دارند. استفاده از کابل‌های کواکسیال مشکل است و هزینه آن‌ها از کابل‌های زوج تابیده‌شده بیشتر است. اما از مزایای این نوع کابل این است که پهنای باند زیادی دارند و نویز زیادی نمی‌پذیرند. با وجود قیمت بیشتر کابل‌های کواکسیال هزینه نصب آن‌ها معقول است زیرا زمان کمتری برای اتصال کانکتورهای آن‌ها صرف می‌شود. ده‌ها نوع مختلف از کابل‌های کواکسیال وجود دارند اما ساختار آن‌ها به یک شکل است. همانطور که در شکل زیر می‌بینید در مرکز این کابل‌ها یک سیم مسی قرار دارد. یک نیمه رسانا مانند PVC این هسته را پوشانده است. پس از این عایق یک لایه دیگر مسی یا سیم های بافته شده مسی یا آلومینیومی قرار می‌گیرند و در آخر روکش کابل این لایه را می‌پوشاند. این آرایش باعث می‌شود که داده‌های که از هسته می‌گذرند از نویز و سیگنال‌های ناخواسته محافظت شوند.