آموزش رایگان دوره نتورک‌پلاس (+Network) آشنایی با ملزومات شبکه، استاندارد اترنت، انتقال توان الکتریکی، فیبر نوری (بخش 34 )

برای مطالعه بخش سی و سه آموزش رایگان و جامع نتورک پلاس (+Network) اینجا کلیک کنید

آچارهای مخصوص کابل‌کشی

ممکن است در برخی مواقع مجبور شوید یک کانکتور RJ-45 را جایگزین کانکتوری کنید که انتهای یک کابل قرار دارد. آسیب دیدگی سیمی که درون یک کابل قرار دارد یا پینی که در یک کانکتور خم شده از جمله این موارد است. اما چگونه می‌توانیم مشکل کابل‌هایی که آسیب دیده‌اند را برطرف کنیم؟ برای حل این مشکل به آچارها و ابزارهای شبکه نیاز دارید. یک تکنسین شبکه دست کم باید یک سیم‌چین مخصوص، سیم لخت‌کن و آچار crimper در جعبه ابزار خود داشته باشد. در تصاویر زیر ابزارهای فوق را مشاهده می‌کنید. البته برخی از تکنسین‌ها ترجیح می‌دهند از یک آچار سه کاره استفاده کنند، این آچارها قیمت بالایی دارند، اما در مقابل خیال شما را از بابت در اختیار داشتن یک ابزار چندکاره راحت می‌کنند.

یک آچار wire cutter اجازه می‌دهد یک کابل را به شکل درست و تمیزی برش دهید، در حالی که آچار سیم لخت‌کن (wire stripper) پوشش (عایق) روی یک کابل را بدون آن‌که سیم‌ها آسیبی ببینند باز می‌دهد. یک آچار پرس سوکت‌زن شبکه (crimper) سیم‌ها را روی پین‌های داخل یک کانکتور RJ-45 قرار می‌دهد (همچنین RJ-11)، به‌طوری که پین‌ها عایق سیم را سوراخ کرده و ارتباط میان دو هادی را برقرار می‌کنند. البته شما به یک کانکتور RJ-45  همراه با یک بوت نیاز دارید. بوت یک کاور پلاستیکی است که از سیم‌ها در زمان اتصال محافظت می‌کند.

نکته: دقت کنید شما باید با نحوه کار این ابزارها و همچنین نحوه لخت کردن سیم‌ها، اتصال کانکتورها به کابل‌ها یا تعویض کانکتورها آشنایی داشته باشید. پیشنهاد می‌کنم، ویدیوهای مربوط به تعویض یا اتصال کانکتورها به کابل‌ها را مشاهده کنید که دست کم با کم و کیف انجام این‌کار آشنا شوید.

Power over Ethernet

 در سال 2003، انجمن IEEE استاندارد 802.3af  را منتشر کرد که راهکاری برای تامین برقی بود که در ارتباطات اترنت مبتنی بر جفت سیم‌های بهم تابیده شده از آن استفاده می‌شود. استانداردی که به نام انتقال توان الکتریکی PoE (Power over Ethernet) معروف است. درست است که این استاندارد نسبتا جدید است، اما این مفهوم جدید نیست، زیرا تلفن‌های خانگی نیز بر پایه یک چنین مکانیزمی کار می‌کنند و توان الکتریکی مورد نیاز را از خطوط تلفن دریافت می‌کنند. این برق یا به عبارت دقیق‌تر انرژی برای شماره‌گیری و زنگ زدن ضروری است.

در یک شبکه اترنت، انتقال انرژی از طریق اتصالات شبکه می‌تواند برای گره‌هایی که در فواصلی دورتر از منابع تامین انرژی سنتی قرار دارند یا به یک منبع قدرت ثابت و قابل اعتماد نیاز دارند مفید واقع شود. جریان یا انرژیی که به این شکل انتقال پیدا می‌کند تقریبا ضعیف است، اما 15.4 وات برای دستگاه‌های PoE استاندارد و 25.5 وات برای دستگاه‌های جدید PoE1 که توسط استاندارد 802.3af تعریف شده‌اند کفایت می‌کند. همین مقدار برای تامین انرژی یک اکسس‌پوینت بی‌سیم، یک تلفن آی‌پی یا یک دوربین امنیتی که بالای دیوار نصب شده است نیز مناسب است.

استاندارد PoE دو نوع دستگاه را مشخص می‌کند:

• PSE (تجهیزات تامین نیروی برق) - دستگاهی که انرژی را تامین می‌کند

• PDs (دستگاه‌های دریافت‌کننده) - دستگاه‌هایی که انرژی را از PSE دریافت می‌کنند

استاندارد انتقال توان الکتریکی (PoE) به کابل Cat 5 یا کابل‌های مسی با کیفیت نیاز دارد. داخل کابل، جریان برق ممکن است از طریق یک یا بیش از یک جفت سیم استفاده نشده برای انتقال داده‌ها جریان پیدا کند. با این حال، در یک شبکه واحد، انتخاب جفت‌های حامل انرژی باید به شکلی انتخاب شود که میان همه PSE‌ها و PDs‌ها سازگاری وجود باشد. یک سوئیچ یا روتر که انتظار می‌رود از طریق اترنت انرژی را تامین کند نیز باید از این فناوری پشتیبانی کنند. شکل زیر سوییچی را نشان می‌دهد که هر 8 پورت آن به PoE تجهیز شده‌اند.

همچنین، گره پایانی باید قادر به دریافت PoE باشد. یک دستگاه PSE برای اولین بار و پیش از آن‌که فرآیند انتقال جریان آغاز شود، تعیین می‌کند که آیا گرهی سازگار با استاندارد PoE است یا خیر. به‌طور مثال، دوربین امنیتی شکل زیر شامل یک آداپتور برق اختیاری است، با این وجود کانکتور اترنت با قابلیت دریافت PoE نیز در آن تعبیه شده است.

اجازه دهید تا ببینیم چگونه این دستگاه‌ها در یک شبکه قرار گرفته و استفاده می‌شوند. اگر به بخش بالايي تصویر زیر دقت کنید یک سوئيچ سازگار با PoE را مشاهده می‌کنید که انرژی و قابلیت اتصال را در اختیار یک دوربین امنیتی سازگار با PoE مي‌دهد.

در شبکه‌هایی که PoE را تقاضا می‌کنند اما فاقد تجهیزات PoE هستند، شما می‌توانید اضافه کنید با اضافه کردن آداپتورهای PoE، همانند آن‌چه در شکل زیر نشان داده شده است از این استاندارد استفاده کنید. در شکل بالا و سمت چپ تصویر آداپتوری به نام انژکتور یا midspan نشان داده شده است که به یک سوئیچ یا روتر فاقد PoE متصل شده تا انرژی را به شبکه منتقل کند. نوع دیگری از این آداپتور که اپلیتر نامیده شده و در پایین سمت راست تصویر قرار دارد برای دستگاه‌های کلاینت فاقد PoE همچون دوربین‌های نصب شده در فضای باز استفاده می‌شود تا انرژی مورد نیاز خود را از اترنت دریافت کنند. هر یک از این آداپتورها بسته به دستگاه‌های نصب شده درون یک شبکه استفاده می‌شوند.

تا به این جای بحث در مورد کابل‌کشی در لایه فیزیکی با شما صحبت کردیم، اما لایه پیوند داده در تعامل با لایه فیزیکی است که اساس یک شبکه را به وجود می‌آورد. اجازه دهید اکنون به سراغ این بخش از مبحث برویم.

استاندارد اترنت برای کابل زوج به هم تابیده

طبقه‌بندی کابل‌ها (مانند Cat 5e یا Cat 6) حداکثر سرعتی که یک  شبکه می‌تواند از آن پشتیبانی کند را تعیین می‌کند. این ویژگی لایه  1 است. کارت شبکه دستگاه نیز برای تعیین حداکثر سرعت شبکه که توسط استانداردهای مختلف اترنت تعریف شده است، استفاده می‌شود. درست است که اترنت به‌طور کلی به عنوان یک پروتکل لایه 2 شناخته شده است، اما یکسری عملکردها یا به عبارت دقیق‌تر توابع لایه 1 را دارد که فرکانس انتقال و سایر ویژگی‌های الکتریکی را تعیین می‌کند. بخشی از عملکرد این لایه، ارائه یک سیگنال بین دو گره است، زیرا آن‌ها یک زبان مشترک را برای برقراری ارتباط استفاده می‌کنند. سایر فناوری‌های نام آشنای لایه 2،  USB، Wi-Fi و همچنین مولفه‌های لایه فیزیکی هستند. اکثر شبکه‌های محلی امروزی از دستگاه‌ها و کارت‌های شبکه استفاده می‌کنند که قادر هستند از Ethernet Fast  و Gigabit Ethernet پشتیبانی کنند. هنگامی که گره‌ها برای اولین بار ارتباط برقرار می‌کنند، دستگاه‌ها از قابلیت auto-negotiate  برای دسترسی به سریع‌ترین استاندارد مشترک استفاده می‌کنند. با این حال، شبکه باید از کابل‌هایی استفاده کند که بتوانند از حداکثر سرعتی که دستگاه‌ها از آن استفاده می‌کنند پشتیبانی کنند. جدول زیر فهرستی از استانداردهای اترنت قابل پشتیبانی از سوی کابل‌های مختلف را نشان می‌دهد.

نکته امتحانی: دقت کنید در آزمون نتورک‌پلاس لازم است اطلاعات جدول بالا را کامل حفظ کنید.

به تازگی دو استاندارد جدید زیر از سوی انجمن IEEE ارائه شده است.

2.5GBase-T-2500 Mbps به کابل Cat 5e یا بهتر از آن نیاز دارد.

5GBase-t-5000 Mbps به کابل Cat 6 یا بهتر از آن نیاز دارد.

این استانداردها یک راه‌حل میان‌بر میان Gigabit Ethernet و 10-Gigabit Ethernet ارائه می‌کنند. دقت کنید که یک شبکه می‌تواند در یک زمان از استانداردهای اترنت متنوعی پشتیبانی کند. زمانی که در شبکه خود از کابل‌های به هم تابیده مناسبی استفاده کرده باشید، این قابلیت در اختیارتان قرار دارد تا به‌طور مداوم یک شبکه، یک دستگاه یا کارت شبکه را ارتقا دهید. سریع‌ترین استاندارد اترنت 10GBase-T است که نرخ انتقال قابل توجهی را روی کابل‌های به هم تابیده ارائه می‌کند که تقریبا قابل قیاس با کابل‌کشی فیبر نوری بوده، اما ارزان‌تر از فیبر-نوری است. با این حال، همانند دیگر استانداردهای اترنت زوج به هم تابیده، حداکثر طول 1GBase-T برابر با 100 متر است. این محدودیت به این معنا است که 10GBase-T برای شبکه‌های WAN که دارای فواصل طولی زیاد هستند مناسب نیست، اما به راحتی اجازه می‌دهد تا هر دسکتاپ متصل به یک شبکه محلی از سرویس‌های همگرا مثل ویدئو و صدا استفاده کند. اکنون که درباره قابلیت‌های سیم‌های مسی برای ارسال سیگنال‌ها مطالبی یاد گرفته‌اید، زمان آن فرا رسیده است تا درباره قابلیت‌های کابل فیبرنوری و نحوه ارسال سیگنال‌ها بر مبنای نور اطلاعاتی به دست آوریم.

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری یا به عبارت دیگر فیبر، شامل یک یا چند رشته شیشه‌ای یا پلاستیکی (شفاف و انعطاف‌پذیر) است که درون یک محفظه عایق قرار گرفته است. داده‌ها از طریق فیبرهای مرکزی و از طریق پالس‌های نوری معمولا از یکی از دو منبع زیر ارسال شده و انتقال می‌یابد:

• لیزر - یک نور شدید و متمرکز است که می‌تواند حجم بالایی از داده‌ها را با سرعت زیاد در فواصل دور انتقال دهد.

• دیود (LED) سرنام light-emitting diode- یک فناوری با طول عمر بالا است که برای ارتباطات مبتنی بر فیبرنوری در فواصل کوتاه و میان طبقات یک ساختمان یا بین یک سوئیچ و روتر قابل استفاده است. رشته‌های شیشه‌ای یا پلاستیکی درون فیبر با لایه‌ای که به آن روکش فلزی ( cladding) می‌گویند، احاطه شده‌اند. این لایه فلزی برای ایجاد محیطی که بتواند نور در آن انعکاس پیدا کند استفاده می‌شود. تراکم روکش فلزی در مقایسه با رشته‌های شیشه یا پلاستیک کمتر بوده و در نتیجه انعکاس نور می‌تواند بر مبنای الگوهای حالت انتقال به هسته برسد. این انعکاس اجازه می‌دهد که فیبر بتواند در اطراف گوشه‌ها خم شود بدون اینکه یکپارچگی سیگنال‌های نوری کاهش پیدا کند. (البته توجه داشته باشید که همواره محدودیتی در ارتباط با شعاع خمش وجود دارد). خارج از این روکش فلزی، یک بافر پلاستیکی قرار دارد که از هسته و روکش فلزی محافظت می‌کند. از آنجا که بافر مات است، ممکن است نورهایی که جذب نشده‌اند را دریافت کند. برای اجتناب از به وجود آمدن این مشکل و محافظت مضاعف از هسته داخلی، رشته Kevlar (یک فیبر پلیمری) بافر پلاستیکی را احاطه کرده است. در نهایت، یک غلاف پلاستیکی رشته کولار را پوشش می‌دهد. شکل زیر یک کابل فیبر نوری با الیاف‌های عایق‌بندی شده را نشان می‌دهد. رشته‌های روشن که مشاهده می‌کنید که از هر خطی بیرون می‌آیند هسته‌های واقعی نیستند - این روکش‌های قابل رویت در اطراف هر هسته قرار دارند. خود هسته در ابعاد میکروسکوپی ساخته می‌شود.

شبیه به کابل‌های به هم تابیده شده و کواکسیال، کابل‌های فیبر نوری بسته به نوع کاربری به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. به‌طور مثال، کابل‌های فیبر نوری که برای اتصال تلفن‌های بزرگ و حامل‌های داده استفاده می‌شوند ممکن است تا 1000 فیبر داشته باشند و برای محافظت از آسیب‌دیدگی در برابر شرایط محیطی نامساعد به شکل قابل توجهی محافظت شده‌اند. در انتهای دیگر طیف، کابل‌های پچ فیبر نوری برای استفاده در شبکه‌ها ممکن است فقط دو رشته فیبر داشته باشند و به اندازه کافی قابل شده باشند تا بتوانند در اطراف دستان شما قرار گیرند.

از آنجایی که هر رشته شیشه‌ای در یک کابل فیبر نوری تنها در یک جهت (یک طرفه) حرکت می‌کند، دو رشته نیاز است تا یک ارتباط (تسهیم‌سازی) دو طرفه کامل ایجاد شود. یک راه‌حل برای این مشکل به‌کارگیری کابل zipcord است که در آن دو رشته در مجاورت یکدیگر قرار گرفته‌اند. شکل زیر نمونه‌ای از کابل zipcord را نشان می‌دهد.

شما می‌توانید zipcordها را در مکان‌هایی که کابل فیبرنوری برای به‌کارگیری در فواصل کوتاه استفاده شده است همچون اتصال یک سرور و سوییچ مشاهده کنید. یک zipcord ممکن است با یکی از انواع مختلف کانکتورها که در ادامه با آن‌ها آشنا خواهید شد استفاده شود.

کابل فیبر نوری یک استاندارد صنعتی برای شبکه‌‌های با سرعت بالا است و در مقایسه با کابل‌های مس مزایای زیر را ارائه می‌کند:

• توانایی بسیار بالا

• مقاومت بسیار بالای نویز

• امنیت عالی

• قابلیت حمل سیگنال تا فواصل طولانی پیش از آن‌که به تکرار کننده نیازی داشته باشد

مهم‌ترین مشکل فیبر قیمت آن است که در مقایسه با کابل‌های به هم تابیده شده گران‌تر است. همچنین کابل فیبر نوری نیاز به تجهیزات ویژه برای متصل یا جدا کردن سیگنال‌ها دارد. به این معنی که تعمیر کابل فیبر نوری (با توجه به زمان کم یا منابع کم) فرآیند زمان‌بری بوده و با دشواری همراه است. اگر بخواهیم به شکل خلاصه شده به ویژگی‌های مهم فیبر اشاره کنیم، موارد زیر در اولویت قرار دارند:

•  توان عملیاتی- فیبر می‌تواند داده‌ها را با نرخ 100 گیگابیت (یا 100 هزار مگابیت) بر ثانیه در هر کانال انتقال دهد. این سرعت خیره کننده به لطف شکست نور و اتکا این فناوری بر فیزیک نور است. پالس‌های الکتریکی که روی کابل‌های مسی انتقال پیدا می‌کنند دارای مقدار کم یا زیادی مقاومت هستند در حالی که نور این مشکل را ندارد. بنابراین، سیگنال‌های مبتنی بر نور را می‌توان در نرخ‌های سریع‌تر و با خطاهایی به مراتب کمتر از پالس‌های الکتریکی انتقال داد. در حقیقت یک رشته شیشه‌ای خالص می‌تواند تا 1 میلیارد پالس نور لیزری در ثانیه را دریافت کند. توان عملیاتی بالا باعث شده است تا فیبر به ستون فقرات ارتباطات به ویژه در پروژه‌ها/برنامه‌هایی که حجم زیادی از ترافیک را مبادله می‌کنند همچون ویدئوکنفرانس‌ها تبدیل شود.

• هزینه- فیبرنوری یک رسانه گران‌قیمت برای انتقال است. به دلیل هزینه بالایی که دارد، اکثر سازمان‌ها به این نتیجه‌گیری کلی می‌رسند که در عمل به‌کارگیری این کابل‌ها در ارتباط با دسکتاپ‌ها توجیه اقتصادی ندارد. نه تنها خود کابل گرا‌ن‌تر از کابل‌ مسی است، بلکه فرستنده‌های فیبر نوری و تجهیزات اتصال نیز می‌توانند تا پنج برابر بیشتر از هزینه‌های طراحی شبکه‌های UTP برای سازمان‌ها بار مالی به وجود آورند. علاوه بر این، افرادی که تخصص آن‌ها نصب این تجهیزات است، دستمزدهای بالایی دریافت می‌کنند.

• نویز- از آنجا که فیبر از جریان الکتریکی برای انتقال سیگنال استفاده نمی‌کند، تحت تاثیر تداخل الکترومغناطیس قرار نمی‌گیرد. مقاومت در برابر نویز یکی از دلایلی است که باعث شده است فیبر به گزینه ایده‌آلی برای به‌کارگیری در فواصل دور تبدیل شود.

• اندازه و گسترش‌پذیری - بسته به نوع کابل فیبر نوری استفاده شده، طول سگمنت از 2 تا 40،000 متر متغیر است. درست شبیه به نور یک چراغ قوه که پس از متصاعد شدن از چراغ به تدریج از شدت آن کاسته می‌شود، سیگنال‌های نوری نیز پس از آن‌که از منبع خارج شدند، به تدریج دچار افت شده یا ممکن است بنا به دلایلی خراب شوند. هر چه فاصله طولانی‌تر می‌شود، از دست رفتن نور نیز افزایش پیدا می‌کند که برای حل این مشکل از نقاط اتصال در یک شبکه فیبر استفاده می‌شود. گرد و غبارنیز  می‌تواند بر شدت از دست رفتن نور بیافزاید. فاصله‌ای که یک کابل می‌تواند نور را حمل کند، تا حدی بستگی به طول موج نور دارد که البته این مورد نیز به نوع کابل که تک حالته یا چندگانه باشد بستگی دارد.

در شماره آینده آموزش نتورک‌پلاس مبحث کابل‌های فیبرنوری را ادامه خواهیم داد.

استان تهران (تهران): آموزشگاه عصر شبکه
برگزار كننده دوره‌ها بصورت حضوری و مجازی هم‌زمان 
تلفن: 02188735845           کانال: Asrehshabakeh@
---------------------------------------
استان گیلان (رشت): آموزشگاه  هیوا شبکه 
تلفن: 01333241269           کانال: HivaShabake@