أنواع الكابلات و الموصلات في الشبكات – Physical Media

الكابل هو الوسيط الذي تنتقل من خلاله البيانات و المعلومات من حاسب إلى أخرى في الشبكة أو من شبكة إلى شبكة أخرى.

أنواع الكابلات في عالم الشبكة يوجد الكثير من الكابلات سنقوم بشرح ثلاث من هذه الأنواع المستخدم في الشبكات :

1. الكابل المحوري Coaxial Cable
2. الكابل المزدوج Twisted Pair Cable
3. الكابل الضوئي Fiber Optic Cable

سأقوم بشرح كل من هذه الأنواع بالتفصيل و شرح كل من مميزات هذه الأنواع المختلفة :

1 – الكابل المحوري Coaxial Cable

هو نوع من أنواع الكابلات النحاسية المستخدمة ويتكون من سلك نحاسي محاط بمجموعة أسلاك مجدولة ويفصل بينهما طبقة عازلة , الكابل المحوري يصنع خصيصا لنقل الإشارات ويستخدم كثيرا لتوصيل جهاز راديو أو جهاز تسجيل بجهاز آخر . كما يستخدم من قبل شركات الهاتف والاتصالات . فالإشارات ما هي إلا موجات ترددات عالية . تتصل الشبكة المعدنية الواقية بالأرضي فلا تؤثر شوشرة من الخارج على السلك المحوري .

يكون الكبل المحوري بقطر 5 – 15 مليمتر , ويستخدم أيضا لنقل البث التلفزيوني وفي أجهزة الفيديو .ويعم استخدامه أيضا في شبكات الراديو السلكية واللاسلكية . حيث أن أطوال قصيرة منه تستخدم لربط أجهزة ومعدات الاختبار مثل مولدات الإشار . ويستخدم على نطاق واسع لربط شبكات الكمبيوتر في المنطقة المحلية . ولكن يتم في الوقت الحاضر استبداله بالأسلاك المحورية المجدولة والألياف الضوئية .

ومن استخداماته في الأعمال التجارية وشبكة إيثرنت , Ethernet كما يربط بين محطة الإرسال التلفزيوني أو الإرسال الراديو وبينهوائي الإرسال وهذا النوع يسمى خط إرسال ترددات الراديو أو خط قفصي ويكون عالي القدر .

تاريخ الكابل المحوري Coaxial Cable

نتيجة للحاجة الملحة في ذلك الوقت بسبب تغير الأوضاع الاقتصادية والعلمية كان لا بد من إيجاد وسيلة من التكنولوجيا آنذاك تسهل عملية الاتصال والتواصل فجاء الحل باختراع الكبل المحوري . حيث اخترع عام 1929 م واستخدم لأول مرة عام 1941 م وبعد ذلك قامت AT&T بتشكيل فريقها الأول الذي اعتمد على هذه التقنية . ثم انتقل النظام عام 1941 م الذي اعتمد على الكبل المحوري وغيرها من العوامل الآخرة إلى الأسلاك المجدولة والألياف الضوئية حيث أصبحت هي البدائل .

بنية الكابل المحوري Coaxial Cable

هو كبل واحد يتكون من اثنين الموصلات من هما الموصل الداخلي والخارجي وهي تشترك في نفس المحور لهذا سميت بالكبل متحد المركز . الموصل الداخلي يعزله عازل كهربائي عن الموصل الخارجي ويغلفهما طبقة واقية عازلة هي الآخرة فيسهل استخدامه واستعماله . الموصل الداخلي هو عادة سلك رفيع تنتقل فيه الإشارات المرسلة , مثل كابل إنترنت أو كبل تليفون أو إلى مضخم صوت . الموصل الخارجي هو عادة يكون الدرع مصنوع من نوع مختلف من المواد ويحيط بالموصل الداخلي ويفصلها عن بعض طبقة عازلة . و يكون الدرع مؤلفا من إسلاك مضفرة .

الكابلات المحورية والنظم المرتبطة بها ليست مثالية وهناك بعض الإشارات تشع من الكابلات . الموصل الخارجي له وظائف كثيرة وهي كدرع للحد من اقتران الإشارة إلى الأسلاك فهو يحمي من الحقول الكهرومغناطيسية . هناك العديد من الأنواع المختلفة من الكبل المحوري . لأن كل نوع منها مع الخصائص الفيزيائية والإلكترونية مختلفة عن الآخر
حيث أنه يصمم لأداء مهام معينة .

استخدام الكابل المحوري Coaxial Cable

الكابلات المحورية تصنع خصيصا لنقل الإشارات. لهذا تستخدبم في البث التلفزيوني والراديو وكذلك في وصلات الهاتف. تعمل لنقل الترددات العالية تحت جهد صغير .

تعمل لنقل عدد كبير من النطاق الترددي الذي يسمح لها لحمل إشارات متعددة مما يجعلها مثالية لاستخدامها في العديد من كابلات البث التلفزيوني . التدريع الواقي المتأرض يوفر حماية من التداخل الكهرومغناطيسي مما يسمح للإشارات على انخفاض القدر على أن تنتقل لمسافات أطول وهو يمنع من اقتراب الإشارة إلى الأسلاك المجاورة مما يتيح زيادة أطوال الكبل الموصلة إلى مكبرات الصوت . الكبل المحوري يستخدم طوبولوجيا لربط شبكة الاتصال التي هي عرضة للاحتقان.

ألية عمل الكابل المحوري Coaxial Cable

الطريقة التي يعمل بها الكابل المحوري هي طريقة بسيطة والإشارات التي تحتاج إلى أن تنتقل يتم إرسالها على طول الموصلات الداخلية والإشارة لا تتحرك في خط مستقيم لأن الانحناءات في الكبل المحوري تمنع ذلك من الحدوث ثم يأتي دور الموصل الخارجي فهو يتكون من الموصل المجدول الذي يوصل ويقي بذلك السلك المحوري الحامل للإشارات
أي إشارة مشوشرة خارجية إلى الأرضي الإشارة تفقد شيئا من طاقتها لأنها تسافر على طول الكابل .

وهذه الخسارة في الطاقة تأتي في شكل فقدان الإشارة إلى الموصل الخارجي وهذا يجعل من فقدان إشارة الكبل المحوري أقل مثالية لتطبيقات كثيرة ولكن يمكن التغلب على ذلك في سكتها وتقوية الإشارات بواسطة مضخم إلكتروني .

يوجد نوعان من الكابل المحوري :

1. Thick net هذا النوع السميك و قوي من نوعه و يدعم مسافة أكبر من ال Thin net
2. Thin net هذا النوع النحيف قوي ايضاً ولكن المسافة أقصر من ال Thick net

المسافة 500 متر السرعة 10 mbps هذا النوع يدعم ال Thick
المسافة 300 متر السرعة 10 mbps هذا النوع يدعم ال Thin

2- الكابل المزدوج Twisted Pair Cable

يتكون هذا النوع من الاسلاك من عدد من الأزواج الملفوفة على بعضها كما بالصور التالية وهذا الالتفاف يعمل على تقليل التشويش أو التداخل الكهرومغناطيسى نوعا ما .

وينقسم هذا النوع إلى قسمين :

1- الكابلات الثنائية الملفوفة المحمية Shielded Twisted Pair / STP :

وهي عبار عن أزواج من الأسلاك الملتوية محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف بلاستيكي خارجي كما بالصورة التالية .

2- الكابلات الثنائية الملفوفة الغير محمية Unshielded Twisted Pair / UTP

وهي تتكون من أسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط ,وقد صنفت جميعة الصناعات الإلكترونية كيابل ال UTP إلى 6 فئات مشهورة هي :

• Cat1 هذه الفئه تستخدم لنقل الصوت فقط ولا تستخدم لنقل البيانات .
• Cat2 هذه الفئه تستخدم لنقل البيانات بسرعه تصل إلى 4 ميجابت .
• Cat3 هذه الفئه تستخدم لنقل البيانات بسرعة تصل إلى 10 ميجابت .
• Cat4 هذه الفئه تستخدم لنقل البيانات بسرعة تصل إلى 16 ميجابت .
• Cat5 هذه الفئه تستخدم لنقل البيانات بسرعة تصل إلى 100 ميجابت .
• Cat5 هذه الفئه تستخدم لنقل البيانات بسرعة قد تصل إلى 1000 ميجابت اعتمادا على طول السلك و نوعية السوتش .
• Cat6 هذه الفئه تستخدم لنقل البيانات بسرعة تصل إلى 1000 ميجابت و أكثر .

وكان ذلك قبل أن تظهر الفئة السادسة Category 6 والتي تستخدم لنقل البيانات بسرعة 1 جيجابايت في الثانية .

و تتفوق كابلات STP على UTP في أمرين :

• أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي .
• تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد .
• في بعض الظروف توفر سرعات بث أكبر .

و تستخدم الكابلات الملتوية UTP عادة في الحالات التالية :

• عندما يكون هناك الحاجة إلى ميزانية محدود للشبكة .
• وعندما يكون هناك حاجة لتوفير سهولة و بساطة في التركيب .

هناك نوعين من التوصيل فى الكابل STP و UTP :

1. التوصيل المباشر (Straight cable) وهو يستخدم لتوصيل أجهزة مختلفة مثل كمبيوتر مع سويتش
2. والتوصيل التقاطعى (Crossover cable) وهو يستخدم لتوصيل أجهزة متشابهه مثل سويتش مع سويتش

وهذه صورة ترتيب الاسلك في داخل ال Rj-45 من النوعين الخاصين في التوصيل :

تستخدم الكابلات STP و UTP مشبك من نوع Rj-45

3- الكابل الضوئي Fiber Optic Cable

كابلات الألياف البصرية تستخدم فى نقل البيانات فى شكل اشارات ضوئية , وهي ألياف مصنوعة من الزجاج النقي طويلة ورفيعة لا يتعدى سمكها سمك الشعر يجمع العديد من
هذه الألياف في حزم داخل الكيبلات البصرية وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً .

وتتكون كابلات الألياف البصرية من ثلاث طبقات كما بالصورة السابقة :

1. طبقة القلب Core : وهى عبارة عن الياف من الزجاج أو البلاستيك ينتقل فيه الضوء .
2. الصميم أو العاكس Cladding : مادة تحيط باللب الزجاجي وتعمل على عكس الضوء مرة أخرى إلى مركز الليف البصري .
3. الغلاف الواقي Buffer coating : وهى طبقة تستخدم لحماية الكابل من التغيرات الجوية أو الكسر .

مزايا أسلاك الألياف البصرية :

• منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي و التداخل من الأسلاك المجاورة .
• معدلات التوهين منخفضة جدا .
• سرعة إرسال بيانات مرتفعة جدا بدأت ب 100 ميجابت في الثانية و قد وصلت حاليا إلى 200000 ميجابت في الثانية .
• في الألياف البصرية يتم تحويل البيانات الرقمية إلى نبضات من الضوء، و حيث أنه لا يمر بهذه الألياف أي إشارات كهربائية فإن مستوى الأمن الذي تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعا .

يستخدم حاليا نوعان من منفذ التوصيل كما في الصورة

من اعداد المهندس / أحمد حسن المشايخ