معايير كابلات الإيثرنت

تُعد كابلات الإيثرنت جزءًا أساسيًا من شبكتك المحلية (LAN)، وتلعب دورًا هامًا في ضمان نقل البيانات بسلاسة. كمستخدم، ربما تكون على دراية بالغرض الرئيسي منها، وهو توصيل أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التوجيه والمفاتيح لتمكين الاتصال وتبادل البيانات. في هذه المقالة، سنناقش أنواع كابلات الإيثرنت المختلفة ومعاييرها، لتتمكن من اتخاذ القرار الأمثل لاحتياجات شبكتك.

كل ما يجب أن تعرفه عن كابل الإيثرنت

أنواع مختلفة من الكابلات

تتوفر أنواع عديدة من كابلات الإيثرنت، ولكل منها خصائص ومواصفات أداء خاصة بها. إليك لمحة عامة سريعة:

• زوج ملتوي: أكثر أنواع كابلات الإيثرنت شيوعًا، وهي كابلات الزوج المجدول، تأتي بنوعين: محمي (STP) وغير محمي (UTP). تتكون كابلات الزوج المجدول من عدة أزواج من الأسلاك النحاسية ملتوية معًا لتقليل التداخل وزيادة الموثوقية.
• نحاس: يُعد النحاس المادة الأكثر استخدامًا في كابلات الإيثرنت، إذ يوفر توازنًا بين التكلفة المعقولة والأداء وسهولة الاستخدام. تدعم كابلات النحاس معايير إيثرنت متنوعة، مثل Cat 5e وCat 6 وCat 6a الشائعة.

المصطلحات المتعلقة بكابلات الإيثرنت

• النطاق الترددي: يتم قياسه بالميجا هرتز، ويحدد النطاق الترددي نطاق التردد الذي يمكن للكابل التعامل معه.
• معدل نقل البيانات: يتم قياسه بالجيجابت في الثانية، ويشير إلى السرعة التي يمكن بها نقل البيانات عبر الكابل.
• الحماية والعزل: عادةً ما تحتوي الكابلات عالية الجودة على حماية أفضل ضد التداخل وتدهور الإشارة.
• التوافق مع الإصدارات السابقة: معظم كابلات Ethernet متوافقة مع الإصدارات السابقة، مما يسمح بتوصيل الأجهزة القديمة بالبنية الأساسية الأحدث.

التداخل والتداخل

قد يؤدي التداخل من الأجهزة الإلكترونية الأخرى إلى ضعف أداء الشبكة وتدهور الإشارة. تشمل أنواع التداخل التداخل الفضائي (AXT)، والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وتداخل الترددات الراديوية (RFI). غالبًا ما تتميز كابلات الإيثرنت عالية الجودة بحماية أفضل لتقليل تأثير التداخل.

معايير Ethernet من IEEE وTIA

تُعرّف سلسلة معايير IEEE 802.3 جوانب مُختلفة لشبكات الإيثرنت، بما في ذلك مُعدّلات البيانات، وتنسيقات الإطارات، ومواصفات الطبقة المادية. كما تُطبّق جمعية صناعة الاتصالات (TIA) معايير، مثل معيار ANSI/TIA-568، الذي يُغطّي أنظمة الكابلات الهيكلية للمباني التجارية.

معايير كابلات الإيثرنت

تُعد معايير كابلات الإيثرنت أساسية لضمان تواصل أجهزة الشبكة بفعالية وكفاءة. وتتولى المنظمة الدولية للمعايير (ISO) واللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) مسؤولية الحفاظ على معيار ISO/IEC 11801، الذي يحدد مواصفات فئات كابلات الإيثرنت المختلفة. 

تُصنّف كابلات الإيثرنت إلى فئات مرقمة ("cat") بناءً على مواصفات فنية متنوعة. أحيانًا، تُحدّث هذه الفئات بمعايير اختبار إضافية، مثل 5e أو 6a. تُساعدنا هذه الفئات على تحديد نوع الكابل المناسب لتطبيق مُعيّن بسرعة.

فيما يلي بعض المعايير الأكثر شيوعًا

تضمن هذه المعايير التوافق والأداء السليم لمختلف مكونات الشبكة. لذا، عند اختيار كابلات إيثرنت لتركيباتك، تأكد من مراعاة هذه المعايير لاختيار الكابل الأنسب لاحتياجاتك.

تفصيل فئات الكابلات المختلفة

Cat1 هو كابل هاتف من زوج مجدول غير محمي (UTP) يستخدم عادة في أنظمة الصوت الهاتفية ولكنه غير مناسب للشبكات الحديثة.

الفئة 2 تم استخدام الكابل في الاتصالات الصوتية والبيانات في شبكات IBM Token Ring خلال الثمانينيات، بمعدل نقل بيانات يبلغ 4 ميجابايت في الثانية.

القط 3 دعم شبكات إيثرنت 10BaseT والاتصالات الصوتية الرقمية بأربعة أزواج مجدولة في أوائل التسعينيات. يبلغ معدل نقل البيانات 10 ميجابت في الثانية، وهو معدل يُعتبر بطيئًا جدًا للشبكات الحديثة. 

الفئة 4 تم استخدام الكابل لشبكات IBM Token Ring وكان معدل البيانات لديه 16 ميجابايت في الثانية.

كابل Cat 5 يصل معدل نقل البيانات إلى 100 ميجابت في الثانية، ويُستخدم في شبكات 10BaseT و100BaseT (إيثرنت سريع) القياسية. وهو الآن الكابل الأقل استخدامًا لـ شبكات البيانات ويمكن للتطبيقات توزيع البيانات والفيديو وإشارات الهاتف حتى مسافة 100 متر (328 قدمًا). 

القط 5e هو نسخة مُحسّنة من كابل Cat5. يُستخدم في الشبكات، ويمكنه نقل البيانات بسرعة تصل إلى 1000 ميجابت في الثانية بفضل مقاومته المُحسّنة للتداخل، ويمكنه أيضًا نقل البيانات بسرعات تصل إلى 100 ميجابت في الثانية. يتميز كابل الفئة 5 بمواصفات ضوضاء أفضل. بالنسبة لكابلات شبكة جيجابت إيثرنت، يُنصح باستخدام كابل Cat 5e أو نوع كابل أفضل.

كابل Cat6 معيار جيجابت إيثرنت وبروتوكولات الشبكات الأخرى. وهو متوافق مع معايير الكابلات من الفئة 5/5e والفئة 3، وهو مناسب لـ 10BASE-T/100BASE-TX و1000BASE-T/1000BASE-TX (جيجابت إيثرنت). يوفر هذا الكابل عرض نطاق ترددي ومعدلات نقل بيانات أعلى تصل إلى 1 جيجابت في الثانية على مسافة 100 متر. ومع ذلك، يمكنه تحقيق سرعات تصل إلى 10 جيجابت في الثانية على مسافات أقصر تصل إلى 37 مترًا (121 قدمًا) بفضل درعه المُحسّن وعرض نطاقه الترددي الأعلى. يتضمن الكابل فاصلًا ماديًا يُسمى "spline" ودرعًا معدنيًا لتقليل التداخل والتداخل الكهرومغناطيسي.

كابل Cat6a هو عبارة عن كابل من الفئة 6 "معزز" بنطاق ترددي يصل إلى 500 ميجاهرتز.

الفئة 7 صُمم هذا المعيار للسماح بتوصيل إيثرنت بسرعة 10 جيجابت على مدى 100 متر من الكابلات النحاسية. وهو متوافق مع إيثرنت Cat5 وCat6 التقليديين، ويوفر مواصفات أكثر صرامةً للتداخل وضوضاء النظام مقارنةً بـ Cat6، ويتضمن حجبًا لأزواج الأسلاك الفردية. أما مواصفات Cat7 فهي معيار خاص طورته مجموعة من الشركات، وتتميز بموصلات GG45 خاصة وحجب متين.

كات 7أ هو تحسين إضافي لمعيار Cat7، قادر على توفير سرعات 40 جيجابت في الثانية على مسافة 50 مترًا و100 جيجابت في الثانية حتى مسافة 15 مترًا. هذه المعايير ذات قاعدة تثبيت صغيرة نسبيًا مقارنةً بالفئات الأخرى.

الفئة 8  تتمتع الكابلات بأعلى عرض نطاق ترددي، يدعم معدل بيانات أقصى يبلغ 40 جيجابت في الثانية، مع عرض نطاق ترددي يصل إلى 2000 ميجاهرتز. تستخدم هذه الكابلات دروعًا لتقليل التداخل، وهي مناسبة للشبكات عالية الأداء.

تُستخدم هذه الكابلات عادةً في مراكز البيانات وشبكات المؤسسات لبث الفيديو بدقة 4K/8K والواقع الافتراضي. يتميز هذا الكابل بنطاق ترددي يصل إلى 2 جيجاهرتز (2000 ميجاهرتز) على مسافة 30 مترًا، وبمعدل بيانات يصل إلى 40 جيجابت في الثانية. موصلاته مغلفة برقائق معدنية لمنع التداخل، وتمكين سرعات بيانات أعلى افتراضيًا.

الحد الأقصى لأطوال فئات كابلات إيثرنت المختلفة

تختلف أطوال كابلات الإيثرنت باختلاف نوعها ومعدل نقل البيانات. الطول الأقصى لكل فئة من كابلات الإيثرنت هو كما يلي:

• الفئة 5: 100 متر (328 قدمًا)
• Cat5e: 100 متر (328 قدمًا)
• الفئة 6: 100 متر (328 قدمًا)
• Cat6a: 100 متر (328 قدمًا)
• الفئة 7: 100 متر (328 قدمًا)
• الفئة 8: 30 مترًا (98 قدمًا)

لتوسيع نطاق شبكة Ethernet إلى ما هو أبعد من هذه الحدود، يمكن للمكررات أو المفاتيح أو أجهزة الشبكات الأخرى تضخيم الإشارة أو تجديدها.

كما تعد كابلات الألياف الضوئية حلاً بديلاً للمسافات الطويلة، حيث تتمتع بسعة نطاق ترددي أعلى ويمكنها نقل البيانات عبر مسافات أطول دون إضعاف الإشارة.

موصلات كابلات الإيثرنت، وتوصيلات الدبابيس، وEthercon

موصلات كابل إيثرنت القياسية

• آر جيه 45:يحتوي موصل RJ45 المستخدم مع كابلات الزوج الملتوية على ثمانية دبابيس مرتبة في شكل مستطيل وهو متوافق مع معايير Ethernet المتعددة.

• إم تي آر جيه:هذا موصل لكابلات الألياف الضوئية إيثرنت، يجمع بين المرسل والمستقبل في جهاز واحد، ويستخدم حلقة بلاستيكية لاتصالات الألياف متعددة الأوضاع.
• إل سي:هذا موصل ألياف بصرية ذو عامل شكل صغير، يستخدم حلقة مقاس 1.25 مم لمحاذاة خيوط الألياف، ويُستخدم في الاتصالات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع في مراكز البيانات وشبكات المؤسسات.
• شارع: موصل ST مخصص لكابلات Ethernet ذات الألياف الضوئية متعددة الأوضاع ويستخدم آلية اقتران على شكل حربة تستخدم عادة في شبكات الألياف الضوئية القديمة.
• س: إنه موصل ألياف بصرية مزود بآلية اقتران دفع وسحب، ومتوفر في إصدارات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع، ويُستخدم بشكل شائع في شبكات المؤسسات ومراكز البيانات.
• GBIC/SFP:هذه موصلات لمفاتيح وموجهات Ethernet لتوفير الاتصال بشبكات الألياف الضوئية، وهي وحدات قابلة للتبديل السريع يتم توصيلها بفتحة على الجهاز، ومتوفرة في كل من الإصدارات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع.
• USB: تضيف محولات Ethernet اتصال Ethernet إلى الأجهزة التي لا تحتوي على منفذ مدمج وتحول منفذ USB إلى منفذ Ethernet، وهي متوفرة بسرعات مختلفة لكل من الكابلات المجدولة وكابلات الألياف الضوئية.

موصلات إيثركون

موصلات إيثركون هي نوع من موصلات RJ45 المتينة، مصممة لتطبيقات الصوت والفيديو والإضاءة الاحترافية. وهي مصممة لتحمل البيئات القاسية وتوفر اتصالاً آمنًا وموثوقًا. تتوفر موصلات إيثركون بنوعين:

• موصلات Ethercon Cat5، والتي تتوافق مع كابلات Ethernet Cat5 ومصممة للاستخدام مع شبكات 10/100 ميجابت في الثانية.
• موصلات Ethercon Cat6، مناسبة لكابلات Ethernet من Cat6 ومصممة للاستخدام مع شبكات Gigabit Ethernet.

يتميز كلا نوعي موصلات إيثركون بآلية قفل تُثبّت الموصل بإحكام في مكانه، مما يمنع الانقطاعات العرضية. غلاف الموصل مصنوع من مادة متينة وقوية، مثل الزنك المصبوب، مما يوفر حماية من التلف المادي.

تُستخدم موصلات Ethercon بشكل شائع في الأحداث المباشرة والبث وغيرها من تطبيقات الصوت والفيديو والإضاءة الاحترافية حيث يكون الاتصال الآمن والموثوق به عبر Ethernet أمرًا بالغ الأهمية.

يمكنك أيضًا استخدام لوحة التوصيل كموقع مركزي لتوصيل وفصل كابلات الشبكة، مما يساعد على تبسيط إدارة الكابلات وتقليل خطر تلف الكابل أو فشله.

لوحة التوصيلات هي جهاز يُستخدم في شبكات الحاسوب، ويتيح توصيل كابلات الشبكة بمفاتيح الشبكة أو أجهزة التوجيه أو غيرها من الأجهزة. تتكون لوحة التوصيلات عادةً من إطار معدني يحتوي على مجموعة من المنافذ التي يمكن من خلالها إدخال كابلات الشبكة وتوصيلها بالمنافذ المقابلة لها في أجهزة الشبكة.

توصيلات كابل إيثرنت

يشير توزيع دبابيس كابل الإيثرنت إلى ترتيب الأسلاك وتوصيلها بدبابيس موصل الإيثرنت. بالإضافة إلى توزيعات الدبابيس القياسية، توجد أيضًا توزيعات دبابيس خاصة بكابل الإيثرنت تُستخدم لتطبيقات محددة، مثل كابلات الطاقة عبر الإيثرنت (PoE) وكابلات الإيثرنت المتقاطعة.

تسمح دبابيس PoE بنقل الطاقة عبر كابل Ethernet، بينما تسمح دبابيس التقاطع بتوصيل جهازين مباشرة ببعضهما البعض دون الحاجة إلى مفتاح أو موزع.

يحدد توزيع دبابيس كابلات الإيثرنت كيفية إرسال واستقبال الإشارات بين الأجهزة المتصلة بالكابل. تستخدم كابلات الإيثرنت عادةً نظام توصيل رباعي الأزواج، ولكل زوج رمز لوني مختلف. فيما يلي أنواع توزيع دبابيس كابلات الإيثرنت:

• توصيلات مستقيمةهذا هو توزيع دبابيس كابل الإيثرنت الأكثر شيوعًا لتوصيل أجهزة الشبكة، مثل أجهزة الكمبيوتر والمفاتيح وأجهزة التوجيه. في توزيع الدبابيس المستقيم، يكون توزيع الدبابيس في أحد طرفي الكابل مماثلًا للطرف الآخر.
• توصيلات التقاطع:يربط توصيل كابل إيثرنت جهازين متشابهين، مثل جهازي كمبيوتر أو مفتاحين، دون الحاجة إلى موزع أو مفتاح. في توصيل التقاطع، يكون تكوين الدبابيس في أحد طرفي الكابل معكوسًا عن تكوين الدبابيس في الطرف الآخر.

• توصيلات T1/E1: يربط هذا المخطط التفصيلي لكابل الإيثرنت خطوط النقل الرقمي T1 وE1 المستخدمة في الاتصالات. يختلف مخطط دبابيس خطي T1 وE1 عن المخطط المستخدم في كابلات الإيثرنت القياسية.
• توصيلات التدحرجيُعرف أيضًا باسم كابل وحدة التحكم، وهو يربط جهاز كمبيوتر أو طرفية بمنفذ وحدة التحكم في جهاز التوجيه أو المحول. في كابل التوصيل العكسي، يكون ترتيب الأسلاك في أحد الطرفين معكوسًا في الطرف الآخر.
• توصيلات محول إيثرنت USBيُستخدم هذا المخطط التفصيلي لتوصيلات كابل إيثرنت مع محولات إيثرنت USB، والتي تُستخدم لإضافة اتصال إيثرنت إلى الأجهزة التي لا تحتوي على منفذ إيثرنت مدمج، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية. يختلف تكوين توصيلات محولات إيثرنت USB باختلاف المحول.

تعتمد خصائص كابلات الإيثرنت على نوع الموصل المُستخدم. موصل كابل الإيثرنت الأكثر شيوعًا هو RJ45، المُكوّن من ثمانية دبابيس.

عادةً ما يُصنع كابل الإيثرنت القياسي من كابلات مجدولة من الفئة 5 (Cat 5) أو الفئة 6 (Cat 6)، ويبلغ أقصى طول لها 100 متر. إلا أن أنواعًا أخرى من كابلات الإيثرنت، مثل كابلات الألياف الضوئية والكابلات المحورية، تختلف في أبعادها وتوصيلاتها.

حماية كابلات الإيثرنت وأنواعها

أهمية حماية الكابلات

حجب الكابلات هو استخدام المواد والتقنيات لحماية الموصلات الحاملة للإشارة من التداخل الكهرومغناطيسي والترددات الراديوية. فهو يمنع التداخل الذي يمكن أن يؤدي إلى أخطاء وفقدان البيانات وانخفاض أداء الشبكة المحلية.

يمكن أن يتخذ الحجب أشكالًا مختلفة، ويُستخدم عادةً في بيئات نقل البيانات عالية السرعة. كما يوفر حاجزًا بين الموصلات ومصادر التداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية الخارجية، مما يمنع الموصلات من العمل كهوائيات والتقاط الإشارات غير المرغوب فيها.

حماية الموصل

حجب الموصلات هي تقنية تستخدم لحماية الموصلات الحاملة للإشارة في الكابل من التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي (EMI) وتداخل الترددات الراديوية (RFI). يتم وضع الحجب حول كل موصل لإنشاء حاجز يمنع التداخل من اختراق الكابل.

يُعدّ حجب الموصلات جانبًا مهمًا في تصميم الكابلات، إذ يحمي الموصلات الحاملة للإشارة من التداخل الكهرومغناطيسي، مما يضمن نقل بيانات موثوقًا. ويعتمد نوع الحجب المستخدم على التطبيق المحدد ومستوى التداخل المتوقع.

أنواع حجب الكابلات

درع مضفريتكون الدرع المضفر من شبكة من الأسلاك الدقيقة المنسوجة حول قلب الكابل. يوفر الدرع المضفر مرونة عالية ويقلل بفعالية التداخل الكهرومغناطيسي عالي التردد (EMI).

درع الرقائقيتكون درع الرقائق من طبقة رقيقة من رقائق الألومنيوم أو النحاس ملفوفة حول قلب الكابل. يُقلل درع الرقائق بفعالية من التداخل الكهرومغناطيسي عالي ومنخفض التردد، ولكنه أقل مرونة من الدرع المضفر.

الحماية المركبةيستخدم التدريع المركب درعًا مضفرًا ودرعًا من رقائق معدنية في كابل واحد. يوفر هذا النوع من التدريع حماية عالية ضد التداخل الكهرومغناطيسي عالي ومنخفض التردد، ويُستخدم عادةً في تطبيقات نقل البيانات عالية السرعة.

حماية الكابل المحورييحتوي الكابل المحوري على موصل داخلي وآخر خارجي مفصولين بمادة عازلة. يعمل الموصل الخارجي كدرع يحمي من التداخل الكهرومغناطيسي. يُستخدم الكابل المحوري عادةً في تطبيقات مثل التلفزيون الكبلي، والإنترنت، واتصالات الترددات الراديوية.

حماية كابلات الزوج الملتويةيحتوي كابل الزوج المجدول على سلكين معزولين ملتويين معًا لتقليل التداخل والتداخل الكهرومغناطيسي. يحتوي كابل الزوج المجدول المحمي (STP) على طبقة إضافية من الحماية، عادةً ما تكون رقاقة معدنية أو درعًا مضفرًا، لتوفير حماية إضافية من التداخل الكهرومغناطيسي.

دروع حلزونيةتتكون الدروع الحلزونية من لفافة حلزونية لسلك رفيع حول الموصلات الداخلية. يوفر هذا النوع من الدروع تغطية جيدة للترددات العالية، ويتميز بمرونة نسبية.

خدمة الدروعتتكون دروع الخدمة من سلسلة من الأسلاك الداخلية الملتوية حول الموصلات. يوفر هذا النوع من الدروع تغطية جيدة للترددات العالية، كما أنه مرن نسبيًا.

الأسئلة الشائعة

كيف تختلف معايير الأسلاك T568A و T568B؟

T568A وT568B هما مخططا توصيل قياسيان لكابلات توصيل إيثرنت. يكمن الفرق الرئيسي بينهما في ترتيب ألوان الأسلاك في الموصل. تتبادل الأزواج الخضراء والبرتقالية مواقعها بين المعيارين، ولكن يمكن استخدام كليهما في معظم التطبيقات. من المهم استخدام معيار توصيل واحد على طرفي الكابل لضمان التشغيل السليم.

ما هي الأنواع الرئيسية للحماية المستخدمة في كابلات الإيثرنت؟

يمكن تزويد كابلات الإيثرنت بدروع لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). أما كابلات الأزواج المجدولة غير المحمية (UTP) فلا تحتوي على دروع، بل تعتمد فقط على لف أزواج الأسلاك لمنع التداخل. أما كابلات الأزواج المجدولة المحمية (STP) فتحتوي على طبقة دروع إضافية حول كل زوج على حدة أو الكابل بأكمله، مما يوفر حماية إضافية ضد التداخل الكهرومغناطيسي.

كيف تؤثر مستويات جهد إشارة الإيثرنت على أداء الكابل؟

تؤثر مستويات جهد إشارة الإيثرنت على نسبة الإشارة إلى الضوضاء والأداء العام للكابل. تساعد مستويات الجهد الأعلى على تقليل تأثير الضوضاء والتداخل، مما يؤدي إلى جودة نقل بيانات أفضل. تستخدم معظم أجهزة الإيثرنت إشارات تفاضلية، مما يساعد على رفض ضوضاء الوضع المشترك ويعزز الأداء العام لنظام الكابلات.

ما هي أفضل الممارسات لتثبيت كابلات الشبكة؟

يتضمن ضمان نجاح تركيب كابلات الشبكة اتباع العديد من أفضل الممارسات:

• قم بالتخطيط لمخططك، مع الأخذ في الاعتبار أطوال الكابلات، ومتطلبات الطاقة، والتوسعات المستقبلية.
• استخدم نوع الكابل وفئة الأداء المناسبة لتطبيقك المحدد.
• اتبع معيار الأسلاك T568A أو T568B بشكل ثابت طوال عملية التثبيت.
• قم بتثبيت أنظمة إدارة الكابلات المناسبة، مثل صواني الكابلات أو الرفوف، للحفاظ على الكابلات منظمة ومحمية.
• اختبار كل اتصال ووضع علامة عليه لتبسيط استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة.
• تجنب تشغيل كابلات Ethernet بالقرب من مصادر التداخل الكهربائي، مثل الأنابيب الكهربائية أو أنابيب الرش.