الكابلات:
تعد كابلات البيانات أحد تخصصات هندسة التي شهدت تطورًا طويلًا، ولم يكن المقصود من التورية الكابلات هي المكون الأطول عمراً في الشبكة، كل شيء فوق طبقة الكابلات، من المفاتيح إلى محطات العمل يمكن أن يخضع لعدة دورات ترقية قبل تجديد الكابلات.
يمكن أن يكون فهم سبب تطوير أنواع الكابلات هذه وكيفية استخدامها وما يتم استخدامها مفتاحًا لاتخاذ قرارات التخطيط والشراء المثلى.
أشهر أنواع الكابلات:
في حين أن هناك العشرات من أنواع الكابلات المستخدمة حاليًا في كابلات شبكة البيانات والاتصالات، إلا أنها تقع جميعها ضمن ثلاث فئات، متمايزة بوسائط الإرسال (أي المواد التي تحمل الإشارات الكهربائية)، وبكيفية تشكيل وسيط الإرسال.
هذه الفئات الثلاثة المشتركة هي:
- كبل متحد المحور (يشار إليه غالبًا باسم “coax”)، والذي يستخدم النحاس كوسيط نقل.
- كبل مزدوج مجدول، والذي يستخدم أيضًا النحاس كوسيط نقل، ولكن له هيكل مختلف.
- الكبل البصري الذي يستخدم الألياف الضوئية لنقل الإشارات على شكل ضوء.
حيث تحدد المادة والبنية مقدار تكاليف الكبل، وكيفية تثبيته والتحقق منه، والعديد من المعلمات التشغيلية الأخرى ولكنها تحدد أيضًا كيفية تصرفه على وجه الخصوص.
هناك عدة أنواع من الكابلات داخل كل فئة، وتستخدم شبكات الشركات الحديثة بشكل روتيني الكابلات من جميع هذه الفئات الثلاث، أكثرها شيوعًا هو الكبل المزدوج المجدول، والذي يتم استخدامه في جميع طوابق المكاتب تقريبًا، تُستخدم كابلات الألياف بشكل أساسي في الكابلات طويلة المسافة، مثل معدات الأمان الخارجية والاتصالات السلكية، وللتطبيقات ذات النطاق الترددي العالي، مثل كابلات مركز البيانات والكابلات المحورية، على الرغم من ندرة استخدامها لشبكات بيانات الكمبيوتر بعد الآن، إلا أنها لا تزال تستخدم في الكيبل التلفزيوني وبعض تطبيقات الراديو.
الكابل الثنائي الملفوف:
كابل الزوج الملتوي هو الذي يعرفه معظمنا باسم “كبل الشبكة” في الواقع، هناك العديد من الأنواع المختلفة من كابلات الزوج المجدول، واختيار النوع الصحيح ليس دائمًا أمرًا سهلاً ومع ذلك، يعد هذا قرارًا مهمًا، حيث أن الكبل المزدوج المجدول هو نسيج شبكة المكاتب التي تواجه المستخدم لذلك يمكن أن يكون له تأثير كبير على كفاءة التشغيل اليومي للشركة ويشكل نسبة كبيرة من تكلفة الكابلات للشبكة.
حصل الكبل المزدوج المجدول على اسمه من حقيقة أنه مصنوع من عدة أزواج من الأسلاك الملتوية حول بعضها البعض وفي كل من هذه الأزواج، يحمل أحد الأسلاك الإشارة ويستخدم السلك الآخر “كمرجع أرضي” أي أن أحد السلك “يحمل” الجهد المطلوب تفسيره على أنه إشارة بيانات، والآخر يستخدم بواسطة الأجهزة الموجودة على طرفي الكبل من أجل الاتفاق على معنى 0 فولت.
يتم لف الكابلات حول بعضها البعض لتقليل التأثير الذي يحدثه التداخل الخارجي (بدون الخوض في فيزياء الشعر، هذا يعمل لأن التداخل يتناسب مع السطح بين الأسلاك، وأفضل طريقة للحفاظ على السطح عند الحد الأدنى هو تحريف الأسلاك بإحكام حول بعضها البعض).
في بعض التطبيقات، تبين أن هذا لا يوفر مناعة كافية لذلك أضاف المهندسون أيضًا طبقة من الواقي المعدني حول أزواج الكابلات الملتوية، يُطلق على هذا الكبل المحمي الملتوي المزدوج (STP)، على عكس كبل الشقيق الملتوي غير المحمي (UTP) غير المحمي ( وبالتالي فهو أقل مناعة ضد التداخل ). كابل UTP هو الأكثر استخدامًا في أرضيات المكاتب.
هناك سبع فئات من الكابلات المزدوجة المجدولة التي تم تطويرها لتطبيقات مختلفة، بعض هذه الفئات السبع لها أهمية تاريخية فقط اليوم، والبعض الآخر يستخدم فقط في مجالات محددة للغاية
كيف يتم الاختيار الصحيح للكابل؟
- عرض النطاق الترددي: تحتاج شبكات 10 جيجابت في الثانية حتمًا إلى استخدام كابل Cat6، ولكن الخيارات مفتوحة دون هذا المستوى، خاصةً عندما تتصل محطات عمل المستخدم عبر الشبكة اللاسلكية (وبالتالي، فإن سرعة الاتصال يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال عدد نقاط الوصول اللاسلكية وسرعتها).
- المسافة: تحدد المسافة التي يجب إرسال الإشارات عبرها فئة الكبل واختيار الحماية، بالإضافة إلى تصميم الشبكة العام، حيث إنها تؤثر على موضع معدات التحويل (وتكرارها إذا لزم الأمر).
- التكلفة: تكلف الكابلات المحمية عالية السرعة أكثر من الكابلات غير المحمية منخفضة السرعة، إن العثور على مجموعة إمكانيات المسافة والنطاق الترددي التي تخدم متطلبات عملك اليوم، وفي المستقبل المنظور هو في النهاية المفتاح لاختيار الكابلات الأكثر فعالية من حيث التكلفة.
كابلات الألياف البصرية:
تستخدم كابلات الألياف الضوئية مبدأ نقل مختلفًا تمامًا، كبل ألياف بصرية مصنوع من خيط طويل من مادة تشبه الزجاج، يُطلق عليه اللب، ومغطى بغطاء يسمى الكسوة، تحمي الكسوة اللب، ولكن لا يتم اختيار مادة الكسوة فقط لخصائصها الوقائية: يتم اختيار إحدى خصائصها، والتي تسمى معامل الانكسار، بحيث عندما يضرب شعاع ضوئي يمر عبر اللب الكسوة بزاوية معينة، ينعكس بالكامل تقريبًا، مع فقدان القليل جدًا من طاقته من خلال التشتت أو الانكسار.
وهكذا، طالما أننا نستطيع الحفاظ على اللب رقيقًا بدرجة كافية، وتوجيه شعاع من الضوء جيدًا بما يكفي عند دخوله إلى القلب، فيمكننا حمله لمسافات طويلة جدًا، مع قدر ضئيل جدًا من التدهور. في الواقع، يمكن لبعض كابلات الألياف الضوئية أن تحمل إشارات بسرعة 10 جيجابت في الثانية عبر مسافات تصل إلى 10 كيلومترات.
ومع ذلك، فإن هذه القدرات الرائعة تأتي بتكلفة: أجهزة الكمبيوتر والطابعات والهواتف تستخدم الإشارات الكهربائية، وليس الإشارات الضوئية. بطريقة ما، يجب تحويل الإشارات الكهربائية إلى ضوء – ثم من الضوء مرة أخرى إلى إشارات كهربائية. أجهزة الإرسال والاستقبال التي تقوم بذلك مكلفة للغاية مقارنة بالنحاس، كذلك الألياف نفسها.
عادةً ما تكون الألياف الضوئية هي ما تريد استخدامه لعمليات النشر لمسافات طويلة، تعتبر الألياف الضوئية حلاً فعالاً من حيث التكلفة في هذه الحالات، وتتطلب تركيبًا أقل تعقيدًا بكثير من عمليات النشر القائمة على النحاس، كما تعد أيضًا خيارًا جيدًا للشبكات الأساسية عالية السرعة ووصلات مركز البيانات وأنظمة الأمان.
كابلات متحدة المحور:
نادرًا ما يُرى الكبل المحوري في شبكات البيانات الحاسوبية اليوم، لكنه لا يزال مستخدمًا للعديد من تطبيقات التلفزيون والراديو، لذلك سنقوم بتغطيته هنا أيضًا، يستخدم الكبل متحد المحور حبلاً سلكيًا مركزيًا، يسمى النواة، وهو مغطى بطبقة عازلة ثم بسطح موصل آخر يعمل كمرجع أرضي، هذا الموصل الثاني مطلي بمادة عازلة توفر أيضًا الحماية المادية.
يتمتع الكبل المحوري بعرض نطاق ترددي ممتاز (أعلى في الواقع من كابلات الأزواج الملتوية)، لكن الإشارة تضعف بمعدل أعلى بكثير بمرور الوقت، أدى ذلك إلى تقييد استخدام كبل (coax) لشبكات الهاتف الرقمية وتطبيقات التلفزيون، مثل (CATV) وبعض أنظمة (CCTV) القديمة.
الاستنتاجات:
يعد الاختيار بين أنواع الكابلات المختلفة لمبنى حديث أكثر صعوبة مما قد يبدو من الناحية النظرية، من الناحية العملية يستغرق الأمر سنوات من الخبرة في العمل في أكثر مشاريع الكابلات تنوعًا حتى تتمكن من اختيار الكابلات المناسبة، الأداء والتكاليف وقابلية التوسع والمتانة ليست سوى عدد قليل من العوامل التي يجب أن يأخذها مهندس الكابلات في الاعتبار عند اختيار الكابلات لمبنى معين.
