آموزش نتورک پلاس (+Network) – کابل کشی شبکه Network Cabling

مد های ارتباطی

این مدها تعیین کننده روش مبادله داده و تعیین کننده جهت ارسال و دریافت داده بین دو وسیله می باشد.

انواع مدهای ارتباطی مبادله یک طرفه Simple Mode : در این نوع مبادله، فقط یک طرف قادر به ارسال داده می باشد و طرف دیگر فقط دریافت کننده بوده و قادر به ارسال داده نمی باشد. بدین صورت مبادله به صورت یک طرفه صورت می پذیرد. فرستنده رادیو و تلویزیون نمونه ای از این ارتباط می باشند.

مبادله دوطرفه غيرهمزمان Half Duplex Mode : در این روش هر دو طرف قادر به ارسال و دریافت داده می باشند، ولی به صورت همزمان این کار انجام نمی گیرد. مانند دستگاه بی سیم 

مبادله دوطرفه همزمان Full Duplex Mode : در این روش دو طرف هم قادر به ارسال اطلاعات و هم قادر به دریافت آن می باشند از دستگاهی که از این قابلیت استفاده می کند، می توان به تلفن اشاره نمود.

پهنای باند Bandwidth

به تفاوت میان بالاترین و پایین ترین فرکانس هایی که یک سیستم ارتباطی قادر به ارسال آن می باشد، گفته می شود.

Noise

عامل مخربی است که شکل سیگنال ها را تغییر می دهد و باعث اختلال در انتقال اطلاعات می گردد.

انواع Noise

• حرارتی
• القای الکتریکی ( توسط موتورهای مکانیکی مثل موتور ماشین)
• هم شنوایی (اثر میدان مغناطیسی یک کابل بر کابل مجاور خود مثل اثر کابل های فشار قوی برق)

انواع کابل های شبکه

Coaxial کابل

کابل های کواکسیال یا هم محور جزء اولین کابل هایی بودند که در زمینه انتقال اطلاعات بکار گرفته شدند این کابل از دو هادی داخل یکدیگر تشکیل شده است که با یک پوشش پلاستیکی همانند شکل از هم جدا شده اند.

از کانکتورهای BNC برای اتصال این نوع کابل ها به کامپیوتر استفاده می گردد.

از این کابل ها در توپولوژی BUS استفاده می گردد.

انواع کابل Coaxial

Thin Net: ضخامت این کابل 1/33اینچ بوده و حداکثر برد آن 083متر است.

Thick Net: ضخامت این کابل 1/3اینچ بوده و حداکثر برد آن 311متر است.

انواع کابل Coaxial از نظر نوع روکش: PVC ارزان قیمت بوده و با سوختن گاز سمی تولید می کند و برای کابل کشی خارج از ساختمان استفاده می شود

plenum grade: گرانتر از کابل های pvcبوده و با سوختن گاز سمی تولید نمی کند و برای کابل کشی داخل ساختمان استفاده می گردد

کابل زوج به هم تابيده Twisted pair

این نوع کابل شامل 8 رشته سیمی بوده که دو به دو به هم پیچیده هستند که چهار تای آن برای ارسال اطلاعات و چهار تای آن برای دریافت اطلاعات است و در آن از کانکتور های RJ45 استفاده می گردد.

انواع کابل زوج به هم تابيده Twisted pair UTP

UTP  unshielded twisted pair بدون محافظ: استفاده از این نوع کابل ها در شبکه های محلی متداول تر از نوع STPمی باشد. این نوع از کابل ها بدون محافظ بوده و در برابر انواع نویز آسیب پذیری می باشند.

STP shielded twisted pair محافظ دار: این کابل های نسبت به نوع قبل انعطاف کمتری داشته و به علت مقاومت در برابر امواج الکترومغناطیسی از این نوع کابل ها در شرایط خاص استفاده می شود.

نکته: در کل حداکثر مسافتی که می توان دو دستگاه را توسط کابل های زوج به هم تابیده به هم متصل نمود 011متر بوده و تفاوت انواع آن در میزان پیچش و پهنای باند آن است.

کابل کشی شبکه

کابل کشی شبکه یکی از مراحل مهم در زمان پیاده سازی یک شبکه کامپیوتری است که می بایست با دقت، ظرافت خاص و پایبندی به اصول کابل کشی ساخت یافته ، انجام شود. در هنگام سوکت زنی و تهیه کابل شبکه نوع رنگ بندی کابل شبکه و چینش رشته های کابل از اهمیت زیادی برخوردار است.

در ساختار چینش رشته های کابل دو استاندارد فراگیر وجود دارد که به استاندارد A و B معروف است. رنگ بندی در استاندارد A و B را در شکل زیر مشاهده می نمایید.

حال اگر شما در دو سر کابل از استاندارد A و یا از استاندارد B استفاده نمایید، به کابل تولید شده اصطلاحا مستقیم یا Straight گفته می شود و زمانی که یک طرف کابل را استاندارد A و طرف دیگر را استاندارد B قرار دهید، به کابل تولید شده اصطلاحا Cross گفته می شود.

موارد استفاده کابل های Cross و Straight

در مواقعی که می خواهیم دو دستگاه یکسان را به یکدیگر متصل نماییم از کابل Cross استفاده می کنیم. مانند اتصال دو کامپیوتر یا دو روتر به یکدیگر ، که در این حالت از کابل Cross برای اتصال استفاده می شود. البته استثناء هایی هم در این مورد وجود دارد، مانند اتصال کامپیوتر به روتر که در این مورد نیز از کابل Cross استفاده می گردد.

در اتصال کامپیوتر به سوییچ یا هاب و اتصال کامپیوتر به مودم و غیره از کابل Straightاستفاده می شود. لازم به ذکر است که استفاده از این دو نوع کابل به منظور تفاوت ساختار دستگاه ها در ارسال و دریافت می باشد که اکثر دستگاه های امروزی قادر به تبدیل سیگنال های دریافتی و ارسالی بوده و با هر دو نوع از کابل ها کار خواهند کرد.

برای ایجاد کابل های UTP از تجهيزات زیر استفاده می گردد:

1. آچار کانکتور
   
2. سیم چین
   
3. سوکت
   
4. کابل

Fiber Optic فيبر نوری

از کابل های دیگر متفاوت بوده و به جای انتقال سیگنال های الکترونیکی در داخل سیم، پالس هایی از نور را در میان پلاستیک یا شیشه انتقال می دهد. در این نوع کابل های از کانکتورهای SC و ST استفاده می گردد.

مزایای استفاده از فيبر نوری

در برابر امواج الکترومغناطیسی مقاوم هستند اندازه آن کوچک و دارای پهنای باند بسیار وسیع در حد گیگاهرتز می باشد قابلیت انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی حدود 120 کیلومتر تنها عیب این نوع کابل در هزینه نصب و نگهداری آن می باشد.

انواع فيبر نوری Fiber Optic

فیبر نوری از لحاظ زاویه شکست نور و انعکاس آن کار کرده به طوری که انعکاس آن بستگی به قطر کابل دارد که انواع آن به دو دسته زیر تقسیم بندی می شود.

SMF – single mode fiber : از این نوع کابل که تک مد نیز نامیده می شود به منظور انتقال اطلاعات در فواصل طولانی استفاده می گردد. در این نوع فیبر نوری از یک لیزر (ILD (inject laser diode به عنوان منبع نوری استفاده می گردد.

MMF – multi mode fiber : از این نوع کابل که چند مد نیز نامیده می شود برای انتقال اطلاعات در فواصل کوتاه استفاده می گردد و در آن از ( LED (light emiting diode به عنوان منبع نوری استفاده می گردد.

Patch Panel

برای ارتباط از سیستم کلاینت تا سوییچ در یک ساختار شبکه، باید کابل کشی انجام شود. معمولا این کابل از داخل داکت در اتاق کلاینت تا اتاق سرور که سوییچ داخل آن می باشد، عبور می کند. داکت وسیله ای برای مرتب نمودن کابل ها است که معمولا از جنس پلاستیک خاص بوده و دارای مقسم به منظور جدا کردن کابل های برق از شبکه است و می تواند برق را نیز در کنار کابل شبکه انتقال دهد. نمونه ای از داکت را در تصویر زیر، پایین تصویر Patch Panel مشاهده می کنید.

در یک شبکه معمولا یک کابل مستقیما از کلاینت به سوییچ متصل نمی شود. ابتدا یک کابل کوچک از سیستم کلاینت به داکت درون اتاق وی متصل می شود که این کار از طریق نصب Face Plate مطابق شکل زیر روی داکت صورت می گیرد. در مسیر داکت یک کابل تا اتاق سرور کشیده می شود. در اتاق سرور سر دیگر کابل به یک Patch Panel متصل می شود. پس از اتصال به آن، یک کابل کوچک از Patch Panel به سوییچ متصل می شود.

در تصویر زیر نیز شما سرعت و محدودیت های سرعت در شبکه های کابلی یا Ethernet رو مشاهده می کنید.

مخابره بی سيم (شبکه بی سیم)

یکی از انواع راه های ارسال اطلاعات، ارسال به وسیله امواج مایکروویو و بدون سیم است.

انواع مخابره بدون سيم

در این روش انتقال اطلاعات بین ایستگاه ها از طریق امواج مایکرویو صورت می گیرد که انواع آن به شکل زیر است

مخابره زمینی: برای این منظور از آنتن های بشقابی شده و در جاهایی که امکان کابل کشی وجود ندارد مورد بهره برداری قرار می گیرد

مخابره ماهواره ای: در این روش انتقال اطلاعات توسط ماهواره هایی که حول زمین هستند بین دو ایستگاه زمینی صورت می گیرد و در مواقعی که مخابره زمینی امکان پذیر نباشد مورد استفاده قرار می گیرد

روش های دیگر مخابره بی سيم

• WiFi
  
• Wimax
  
• Bluetooth

در شبکه های بی سیم دو ساختار برای نحوه اتصال کلاینت ها در نظر گرفته می شود که شامل Ad-hoc و Infrastructure

Ad-hoc : شبکه هایی که در ساختار آن از Access Point استفاده نشده و سیستم ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. از این نوع شبکه زمانیکه فاصله کمی بین کامپیوترها وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرد.

Infrastructure : در این ساختار از یک Access Point استفاده می شود. سیستم ها ابتدا باید به AP یا همان Access Point متصل شده و سپس با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند. منطقه تحت پوشش در این ساختار بیشتر از شبکه های Ad-hoc می باشد.

اصطلاحات رایج در شبکه های وایرلس

SSID – Service Set Identifier : در واقع شناسه و نام Access Point است که وجه اشتراک بین AP و تمام کلاینت هایی است که قصد اتصال به آن را دارند. این نام به صورت پیش فرض اسم شرکت سازنده می باشد که باید آن را تعویضنمود.

Chanel : معمولا بین یک تا چهارده کانال در هر AP وجود دارد. این چهارده کانال حد فاصل بین بیشتر فرکانس تا کمترین فرکانس است. اگر دو AP در یک کانال فعالیت کنند، افت سرعت در آنها بوجود خواهد آمد. معمولا پیشنهاد می شود برای کارایی بهتر AP خود در کانالی قرار دهید که AP دیگری وجود نداشته باشد. از نرم افزار WiFi Analyzer برای این منظور استفاده می گردد.

BSSID : آدرس فیزیکی Access Point می باشد.

Association : فرآیند اتصال یک دستگاه وایرلس به Access Point را گویند.

HotSpot : محل هایی که شبکه های وایرلس در دسترسی عموم قرار دارند.

مدولاسيون : جهت انتقال دیتا به صورت بی سیم، نیاز به تولید یک موج سینوسی می باشد که بیت های دیتا را روی این موج های سینوسی سوار شده و ارسال می گردند. در طرف دیگر این بیت ها از روی موج سینوسی برداشته شده و دوباره سر هم می شوند. به موج سینوسی ، حامل (Carrier) و به سوار کردن بیت های دیتا بر روی این موج مدولاسیون (Modulation) می گوییم. انواع مدولاسیون ها شامل DSSS ،OFDM ،CCK ،QPSK ، BPSK و FHSS می باشد.

نکته: اطلاعات واقعی در یک سیگنال مدوله شده را sidebands می نامند.

انواع آنتن در شبکه های وایرلس

آنتن ها را می توان به دو رده کلی درون ساختمان Indoor و بیرون ساختمان Outdoor تقسیم بندی کرد. آنتن های بیرونی عموماً دارای جنس، پوشش و اتصالاتی هستند که بتوانند در شرایط دشوار فضای آزاد مثل باد، طوفان، برف، باران و سرما و گرمای شدید دوام بیاورند. در حالی که آنتن های درون ساختمان با ظاهر و پوشش ظریف و حتی الامکان زیبا ساخته می شوند تا باعث زشت شدن محیط داخلی ساختمان و دکوراسیون آن نشوند.

آنتن های درونی را نمی توان در بیرون ساختمان نصب کرد مگر آنکه در مشخصات آن به صراحت به ویژگی (درونی/بیرونی) اشاره شده باشد.

به طور کلی در شبکه های وایرلس سه نوع آنتن وجود دارد که البته هر کدام دارای زیر مجموعه هایی می باشند.

1. Omni Directional آنتن همه طرفه
   
2. Semi Directional آنتن نيمه جهت دار
   
3. Highly Directional کاملا جهت دار

استاندارد های شبکه های وایرلس

802.11a: اولین استاندارد یا WiFi A که با نام OFDM نیز شناخته می‌شود اولین استاندارد یا اصلاحیه وای‌فای بود که دو سال پس از کامل شدن استاندارد اولیه از راه رسید. این اصلاحیه باند 5 گیگاهرتزی را نیز به اضافه کرد تا وای‌فای منعطف‌تر از گذشته باشد. چرا که فضای 2.4 گیگاهرتزی با تلفن‌های بی‌سیم خانگی، وسایل پایش کودک، مایکروویوها و … پر و شلوغ شده بود.

802.11b: این پروتکل که اولین پروتکل فراگیر بود WiFi B نام گرفت و توانست برد و سرعت انتقال اطلاعات را افزایش دهد؛ هرچند که سرعت 11 مگابیت بر ثانیه آن در مقایسه با استانداردهای فعلی خنده‌دار به نظر می‌رسد اما هنوز در کشور ما بیشتر سرویس‌های اینترنت سرعتی پایین‌تر از این مقدار را ارائه می‌دهند.

802.11: به عنوان افزونه‌ای برای باند 2.4 گیگاهرتزی معرفی شد و از آن‌جایی که 80 درصد وای‌فای‌های امروزی کماکان با باند 2.4 گیگاهرتزی کار می‌کنند این استاندارد در حال استفاده است هرچند که دستگاه‌های با این استاندارد دیگر تولید نمی‌شوند.

802.1g: وای‌فای G سه سال پس از B و با وعده سرعتی 5 برابر بالاتر (تا 54 مگابیت بر ثانیه) عرضه شد. این استاندارد نیز افزونه‌ای برای باند 2.4 گیگاهرتزی محسوب می‌شود و از آن‌جایی که سرعت انتقال اطلاعات در آن زمان برای کاربران بسیار مهم بود محبوبیت زیادی یافت. در حال حاضر این استاندارد نیز آن‌ قدر سریع نیست که بتواند نیازهای انتقال اطلاعات تمامی وسایل وای‌فای یک خانه را برطرف کند.

802.11n: وای‌فای N یک افزایش دیگر در سرعت وای‌فای بود که نرخ انتقال اطلاعات را به 300 تا 450 مگابیت بر ثانیه بسته به تعداد آنتن‌ها می‌رساند. این پروتکل بر روی هر دو باند 2.4 و 5 گیگاهرتزی اعمال شده و امکان انتقال اطلاعات حجیم را در زمانی اندک فراهم کرد.

802.11ac: شش سال پس از وای‌فای N وای‌فای AC به عنوان اولین قدم در مسیر وای‌فای گیگابیتی معرفی شد. این پروتکل که سرعتی حدود یک گیگابیت بر ثانیه (معادل حدوداً 800 مگابیت بر قانیه) را فراهم می‌کند توانی تقریباً دو برابر پروتکل قبلی داشته و در حال حاضر سریع‌ترین استاندارد کنونی مورد استفاده محسوب می‌شود. این پروتکل روی باند 5 گیگاهرتزی کار می‌کند و به همین دلیل برای انتقال سریع‌تر مناسب‌تر است. هرچند که استفاده از فرکانس بالاتر به این معناست که برد آن نیز نسبت به پروتکل‌های b/g/n کمتر است.

802.11ah: این فناوری با فرکانس 900 مگاهرتز کار می‌کند و به همین دلیل مصرف انرژی کمتر و برد بسیار بیشتری دارد. لقب این پروتکل کم‌مصرف بوده و بیشتر برای حسگرها به کار می‌رود که به برد بالا و نرخ پایین انتقال اطلاعات نیاز دارند.

802.11ad: فناوری AD درست برعکس AH است. این فناوری برای سرعت فوق‌العاده بالا اما برد بسیار پایین کاربرد دارد. این پروتکل پیش از این WiGig نیز نامیده می‌شد خود را از باندهای فرکانسی 2.4 و 5 گیگاهرتزی جدا کرده و بر روی فرکانس 60 گیگاهرتز کار می‌کند. این فضا کاملاً خالی و باز است و به این ترتیب سرعتی حدود 50 برابر WiFi N را امکان‌پذیر خواهد کرد. همان‌طور فرکانس بالاتر به معنای برد کمتر اما توان بیشتر است. مورد استفاده این فناوری احتمالاً سازمان‌های نیازمند به پهنای باند فوق‌العاده بالا خواهند بود.

802.11ax: استاندارد 802.11ax می‌توان هم روی فرکانس 2.4 گیگاهرتز و هم روی فرکانس 5 گیگاهرتز کار کند. اولین تفاوت این استاندارد با 802.11ac در همین موضوع است. استاندارد 802.11ac فقط روی فرکانس 5 گیگاهرتز کار می‌کرد. در استاندارد 802.11ax روی پهنای باند 160 مگاهرتز سرعت یک لینک به تنهایی 3.5 گیگابیت است و با چهار لینک به سرعت 14 گیگابیت می‌رسیم. در واقع؛ سرعت این استاندرد روی پهنای‌باند 40 مگاهرتز با سرعت 802.11ac روی پهنای‌باند 160 مگاهرتز برابری می‌کند.

802.11ay: این استاندارد قرار است در سال 2019 معرفی و استفاده شود، در فرکانس 60 گیگاهرتز کار می‌کند و پهنای باند به 8000 مگاهرتز تا سرعت 20 گیگ در ثانیه را پشتیبانی نمایید.

802.11az: آخرین استاندارد است که تا کنون برای سال 2021 درحال آماده سازی است.