معايير كابلات الإيثرنت

تُعدّ كابلات الإيثرنت عنصرًا أساسيًا في شبكتك المحلية (LAN)، وتلعب دورًا هامًا في ضمان نقل البيانات بسلاسة. كمستخدم، قد تكون على دراية بالفعل بوظيفتها الرئيسية، وهي توصيل الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر والموجهات والمحولات لتمكين الاتصال وتبادل البيانات. في هذه المقالة، سنناقش أنواع كابلات الإيثرنت المختلفة ومعاييرها، لتتمكن من اختيار الكابل الأنسب لاحتياجات شبكتك.

كل ما يجب أن تعرفه عن كابلات الإيثرنت

أنواع مختلفة من الكابلات

تتوفر أنواع عديدة من كابلات الإيثرنت، ولكل منها خصائصها ومواصفاتها الخاصة. إليك نظرة عامة سريعة:

• كابلات الأزواج الملتوية: تُعدّ كابلات الأزواج الملتوية أكثر أنواع كابلات الإيثرنت شيوعًا، وتأتي بنوعين: محمي (STP) وغير محمي (UTP). تتكون هذه الكابلات من عدة أزواج من الأسلاك النحاسية الملتوية معًا لتقليل التشويش وزيادة الموثوقية.
• النحاس: يُعدّ النحاس أكثر المواد استخدامًا في كابلات الإيثرنت، إذ يُوفّر توازنًا بين السعر المعقول والأداء العالي وسهولة الاستخدام. تدعم كابلات النحاس معايير إيثرنت المختلفة، مثل معايير Cat 5e وCat 6 وCat 6a الشائعة.

شروط استخدام كابلات الإيثرنت

• عرض النطاق الترددي: يُقاس عرض النطاق الترددي بالميغاهرتز، ويحدد نطاق التردد الذي يمكن للكابل التعامل معه.
• معدل نقل البيانات: يُقاس بوحدة جيجابت في الثانية، ويشير إلى السرعة التي يمكن بها نقل البيانات عبر الكابل.
• الحماية والعزل: تتميز الكابلات ذات الجودة العالية عادةً بحماية أفضل للحماية من التداخل وتدهور الإشارة.
• التوافق مع الإصدارات السابقة: معظم كابلات الإيثرنت متوافقة مع الإصدارات السابقة، مما يسمح بتوصيل الأجهزة القديمة بالبنية التحتية الأحدث.

التداخل والتشويش المتبادل

قد يتسبب التداخل من الأجهزة الإلكترونية الأخرى في ضعف أداء الشبكة وتدهور الإشارة. تشمل أنواع التداخل التشويش الخارجي (AXT)، والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وتداخل الترددات الراديوية (RFI). غالبًا ما تتميز كابلات الإيثرنت عالية الجودة بحماية أفضل للحد من تأثير التداخل.

معايير الإيثرنت الصادرة عن معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) وجمعية صناعة الاتصالات (TIA).

تُحدد سلسلة معايير IEEE 802.3 جوانب مختلفة من شبكات الإيثرنت، بما في ذلك معدلات نقل البيانات، وتنسيقات الإطارات، ومواصفات الطبقة الفيزيائية. كما أن لدى جمعية صناعة الاتصالات (TIA) معايير، مثل معيار ANSI/TIA-568، الذي يُغطي أنظمة الكابلات الهيكلية للمباني التجارية.

معايير كابلات الإيثرنت

تُعدّ معايير كابلات الإيثرنت أساسية لضمان تواصل أجهزة الشبكة بكفاءة وفعالية. وتتولى المنظمة الدولية للمعايير (ISO) واللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) معًا مسؤولية صيانة معيار ISO/IEC 11801، الذي يحدد مواصفات فئات كابلات الإيثرنت المختلفة.

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

فيما يلي بعض المعايير الأكثر شيوعًا

تضمن هذه المعايير التوافق والأداء السليم بين مختلف مكونات الشبكة. لذا، عند اختيار كابلات الإيثرنت لتركيباتك، احرص على مراعاة هذه المعايير لاختيار الأنسب لاحتياجاتك.

تفصيل فئات الكابلات المختلفة

Cat1 هو كابل هاتف غير محمي من نوع الزوج الملتوي (UTP) يستخدم عادة لأنظمة الصوت الهاتفية ولكنه غير مناسب للشبكات الحديثة.

تم استخدام كابل Cat2 للاتصالات الصوتية والبيانات في شبكات IBM Token Ring خلال الثمانينيات، بمعدل نقل بيانات يبلغ 4 ميجابت في الثانية.

دعمت الفئة 3 شبكات إيثرنت 10BaseT والاتصالات الصوتية الرقمية بأربعة أزواج ملتوية في أوائل التسعينيات. ويبلغ معدل نقل البيانات فيها 10 ميجابت في الثانية، وهو معدل يعتبر بطيئًا جدًا بالنسبة للشبكات الحديثة.

تم استخدام كابل Cat4 لشبكات IBM Token Ring وكان معدل نقل البيانات فيه 16 ميجابت في الثانية.

يتميز كابل Cat 5 بسرعة نقل بيانات تصل إلى 100 ميجابت في الثانية، ويُستخدم في شبكات 10BaseT و100BaseT (إيثرنت سريع) القياسية. وهو الآن الحد الأدنى من الكابلات المعتمدة لتطبيقات شبكات البيانات ، ويمكنه نقل البيانات والفيديو وإشارات الهاتف لمسافة تصل إلى 100 متر (328 قدمًا).

كابل Cat 5e هو نسخة محسّنة من كابل Cat5. يُستخدم في الشبكات التي تعمل بسرعة تصل إلى 1000 ميجابت في الثانية بفضل مقاومته المحسّنة للتداخل، ويمكنه نقل البيانات بسرعة تصل إلى 100 ميجابت في الثانية. يتميز كابل الفئة 5 بمواصفات ضوضاء أفضل. يُنصح باستخدام كابل Cat 5e أو نوع كابل أفضل منه لشبكات جيجابت إيثرنت.

كابل Cat6 هو معيار لشبكات جيجابت إيثرنت وغيرها من بروتوكولات الشبكة. وهو متوافق مع معايير كابلات الفئة 5/5e والفئة 3، ومناسب لشبكات 10BASE-T/100BASE-TX و1000BASE-T/1000BASE-TX (جيجابت إيثرنت). يوفر هذا الكابل نطاقًا تردديًا أعلى وسرعات نقل بيانات تصل إلى 1 جيجابت في الثانية لمسافة 100 متر. ومع ذلك، يمكنه تحقيق سرعات تصل إلى 10 جيجابت في الثانية على مسافات أقصر تصل إلى 37 مترًا (121 قدمًا) بفضل تحسين الحماية وزيادة النطاق الترددي. يتضمن الكابل فاصلًا ماديًا يُسمى "الوصلة" وحماية من رقائق معدنية لتقليل التشويش والتداخل الكهرومغناطيسي.

كابل Cat6a هو كابل من الفئة 6 "المعزز" بعرض نطاق يصل إلى 500 ميجاهرتز.

تم تصميم كابلات Cat7 لتمكين نقل بيانات إيثرنت بسرعة 10 جيجابت عبر كابلات نحاسية بطول 100 متر. وهي متوافقة مع كابلات Cat5 وCat6 التقليدية، وتوفر مواصفات أكثر صرامة فيما يتعلق بالتداخل والتشويش في النظام مقارنةً بـ Cat6، كما تتضمن حماية لأزواج الأسلاك الفردية. مواصفات Cat7 هي معيار خاص طورته مجموعة من الشركات، وتتميز بموصلات GG45 خاصة وحماية قوية.

يُعدّ Cat7a تطويراً إضافياً لـ Cat7، وهو قادر على توفير سرعات تصل إلى 40 جيجابت في الثانية على مسافة 50 متراً، و100 جيجابت في الثانية على مسافة تصل إلى 15 متراً. وتحظى هذه المعايير بقاعدة مستخدمين صغيرة نسبياً مقارنةً بالفئات الأخرى.

تتميز كابلات Cat8 بأعلى عرض نطاق ترددي، حيث تدعم معدل بيانات أقصى يبلغ 40 جيجابت في الثانية مع عرض نطاق ترددي يصل إلى 2000 ميجاهرتز. وهي تستخدم التدريع لتقليل التداخل، ما يجعلها مناسبة للشبكات عالية الأداء.

تُستخدم هذه الكابلات عادةً في مراكز البيانات وشبكات المؤسسات لبثّ الفيديو بدقة 4K/8K والواقع الافتراضي. يتميز هذا الكابل بنطاق ترددي يصل إلى 2 جيجاهرتز (2000 ميجاهرتز) على مسافة 30 مترًا، ومعدل نقل بيانات يصل إلى 40 جيجابت في الثانية. تُغلّف موصلاته برقائق معدنية للحدّ من التشويش المتبادل، مما يُتيح معدلات نقل بيانات أعلى.

أقصى أطوال لفئات كابلات الإيثرنت المختلفة

تختلف أطوال كابلات الإيثرنت القصوى باختلاف نوع الكابل وسرعة نقل البيانات. وفيما يلي الطول الأقصى لكل فئة من فئات كابلات الإيثرنت:

• الفئة 5: 100 متر (328 قدم)
• Cat5e: 100 متر (328 قدم)
• الفئة 6: 100 متر (328 قدم)
• الفئة 6أ: 100 متر (328 قدم)
• الفئة 7: 100 متر (328 قدم)
• الفئة 8: 30 متراً (98 قدماً)

ولتوسيع نطاق شبكة الإيثرنت إلى ما وراء هذه الحدود، يمكن لأجهزة إعادة الإرسال أو المحولات أو أجهزة الشبكات الأخرى تضخيم الإشارة أو إعادة توليدها.

تُعد كابلات الألياف الضوئية أيضًا حلاً بديلاً لتمديدات الكابلات الطويلة، حيث تتمتع بسعة نطاق ترددي أعلى ويمكنها نقل البيانات عبر مسافات أطول دون فقدان الإشارة.

موصلات كابلات الإيثرنت، وترتيبات الدبابيس، وEthercon

موصلات كابلات إيثرنت القياسية

• RJ45 : موصل RJ45، المستخدم مع كابلات الأزواج الملتوية، يحتوي على ثمانية دبابيس مرتبة بشكل مستطيل وهو متوافق مع معايير إيثرنت متعددة.

• MTRJ هذا موصل لكابلات إيثرنت الألياف الضوئية، يجمع بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال في جهاز واحد، ويستخدم حلقة بلاستيكية لتوصيلات الألياف متعددة الأوضاع.
• LC هذا موصل ألياف بصرية صغير الحجم، يستخدم حلقة 1.25 مم لمحاذاة خيوط الألياف، ويستخدم لكل من الاتصالات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع في مراكز البيانات وشبكات المؤسسات.
• ST:  موصل ST مخصص لكابلات إيثرنت الألياف الضوئية متعددة الأوضاع ويستخدم آلية اقتران على شكل حربة شائعة الاستخدام في شبكات الألياف الضوئية القديمة.
• SC: إنه موصل ألياف بصرية مزود بآلية اقتران الدفع والسحب، وهو متوفر بإصدارات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع، ويستخدم بشكل شائع في شبكات المؤسسات ومراكز البيانات.
• GBIC/SFP هذه موصلات لمفاتيح وأجهزة توجيه الإيثرنت لتوفير الاتصال بشبكات الألياف الضوئية، وهي وحدات قابلة للتبديل السريع يتم توصيلها بفتحة في الجهاز، وهي متوفرة بإصدارات أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع.
• USB: تقوم محولات الإيثرنت بإضافة اتصال الإيثرنت إلى الأجهزة التي لا تحتوي على منفذ مدمج، كما تقوم بتحويل منفذ USB إلى منفذ إيثرنت، وهي متوفرة بسرعات مختلفة لكل من كابلات الزوج الملتوي وكابلات الألياف الضوئية.

موصلات إيثركون

موصلات إيثركون هي نوع من موصلات RJ45 المتينة، مصممة خصيصًا لتطبيقات الصوت والفيديو والإضاءة الاحترافية. صُممت هذه الموصلات لتحمل الظروف البيئية القاسية وتوفير اتصال آمن وموثوق. تتوفر موصلات إيثركون بنوعين:

• موصلات Ethercon Cat5، وهي متوافقة مع كابلات إيثرنت Cat5 ومصممة للاستخدام مع شبكات 10/100 ميجابت في الثانية.
• موصلات Ethercon Cat6 مناسبة لكابلات إيثرنت Cat6 ومصممة للاستخدام مع شبكات إيثرنت جيجابت.

يتميز كلا نوعي موصلات إيثركون بآلية قفل تُثبّت الموصل بإحكام في مكانه، مما يمنع فصله عن طريق الخطأ. ويُصنع غلاف الموصل من مادة متينة وقوية، مثل الزنك المصبوب، مما يوفر حماية ضد التلف المادي.

تُستخدم موصلات إيثركون بشكل شائع في الأحداث المباشرة والبث الإذاعي والتلفزيوني وغيرها من تطبيقات الصوت والفيديو والإضاءة الاحترافية حيث يكون اتصال إيثرنت آمنًا وموثوقًا به أمرًا بالغ الأهمية.

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

لوحة التوصيل هي جهاز يُستخدم في شبكات الحاسوب، يسمح بتوصيل كابلات الشبكة بمفاتيح الشبكة أو أجهزة التوجيه أو غيرها من الأجهزة. تتكون لوحة التوصيل عادةً من إطار معدني يحتوي على مجموعة من المنافذ التي يمكن إدخال كابلات الشبكة فيها وتوصيلها بالمنافذ المقابلة على أجهزة الشبكة.

مخطط توصيل كابل الإيثرنت

يشير ترتيب دبابيس كابل الإيثرنت إلى ترتيب الأسلاك وتوصيلها بدبابيس موصل الإيثرنت. بالإضافة إلى ترتيب الدبابيس القياسي، توجد أيضًا ترتيبات دبابيس متخصصة لكابلات الإيثرنت تُستخدم لتطبيقات محددة، مثل تقنية التغذية عبر الإيثرنت (PoE) وكابلات الإيثرنت المتقاطعة.

تسمح منافذ PoE بنقل الطاقة عبر كابل الإيثرنت، بينما تسمح منافذ التوصيل المتقاطع بتوصيل جهازين مباشرة ببعضهما البعض دون الحاجة إلى مفتاح أو موزع.

يُحدد ترتيب دبابيس التوصيل كيفية إرسال واستقبال الإشارات بين الأجهزة المتصلة بالكابل. تستخدم كابلات الإيثرنت عادةً نظام توصيل رباعي الأزواج الملتوية، حيث يحمل كل زوج من الأسلاك رمزًا لونيًا مختلفًا. فيما يلي أنواع ترتيب دبابيس توصيل كابلات الإيثرنت:

• توصيل مباشر : هذا هو التوصيل الأكثر شيوعًا لكابلات الإيثرنت لتوصيل أجهزة الشبكة مثل أجهزة الكمبيوتر والمحولات والموجهات. في هذا النوع من التوصيل، يكون ترتيب الدبابيس في أحد طرفي الكابل مطابقًا للطرف الآخر.
• مخطط توصيل كابلات الإيثرنت المتقاطع : يربط هذا المخطط جهازين متشابهين، مثل جهازَي كمبيوتر أو جهازَي تحويل، دون الحاجة إلى موزع أو محول. في مخطط التوصيل المتقاطع، يكون ترتيب دبابيس أحد طرفي الكابل معكوسًا عن ترتيبها في الطرف الآخر.

• مخطط توصيل كابلات T1/E1: يربط هذا المخطط بين خطي T1 وE1، وهما خطا نقل بيانات رقميان يُستخدمان في الاتصالات. ويختلف مخطط توصيل خطي T1 وE1 عن مخطط توصيل كابلات الإيثرنت القياسية.
• توصيلات معكوسة : يُعرف هذا النوع من توصيلات كابلات الإيثرنت أيضًا باسم كابل وحدة التحكم، وهو يربط جهاز كمبيوتر أو طرفية بمنفذ وحدة التحكم في جهاز التوجيه أو المحول. في هذا النوع من التوصيلات، يكون ترتيب الأسلاك في أحد طرفي الكابل معكوسًا في الطرف الآخر.
• مخطط توصيل محول إيثرنت USB : يُستخدم مخطط توصيل كابل الإيثرنت هذا مع محولات إيثرنت USB، والتي تُستخدم لإضافة اتصال إيثرنت للأجهزة التي لا تحتوي على منفذ إيثرنت مدمج، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية. يختلف تكوين دبابيس محولات إيثرنت USB باختلاف نوع المحول.

تعتمد خصائص كابلات الإيثرنت على نوع الموصل المستخدم. وأكثر موصلات كابلات الإيثرنت شيوعاً هو RJ45، الذي يحتوي على ثمانية دبابيس.

يتكون كابل الإيثرنت القياسي عادةً من كابل مزدوج ملتوي من الفئة 5 (Cat 5) أو الفئة 6 (Cat 6) بطول أقصى يبلغ 100 متر. ومع ذلك، فإن أنواع كابلات الإيثرنت الأخرى، مثل كابلات الألياف الضوئية والكابلات المحورية، لها أبعاد وترتيبات توصيل مختلفة.

حماية كابلات الإيثرنت وأنواعها

أهمية حماية الكابلات

حماية الكابلات هي استخدام مواد وتقنيات لحماية الموصلات التي تحمل الإشارات من التداخل الكهرومغناطيسي وتداخل الترددات الراديوية. وهي تمنع التداخل الذي يمكن أن يؤدي إلى أخطاء وفقدان البيانات وانخفاض أداء الشبكة المحلية.

يمكن أن تتخذ الحماية أشكالاً مختلفة، وهي شائعة الاستخدام في بيئات نقل البيانات عالية السرعة. كما أنها توفر حاجزاً بين الموصلات ومصادر التداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية الخارجية، مما يمنع الموصلات من العمل كهوائيات والتقاط إشارات غير مرغوب فيها.

حماية الموصل

يُعدّ التدريع الموصلي تقنية تُستخدم لحماية الموصلات الحاملة للإشارات في الكابل من التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي (EMI) وتداخل الترددات الراديوية (RFI). يتم وضع التدريع حول كل موصل لإنشاء حاجز يمنع التداخل من اختراق الكابل.

يُعدّ تدريع الموصلات جانبًا مهمًا في تصميم الكابلات، إذ يحمي الموصلات الناقلة للإشارات من التداخل الكهرومغناطيسي، مما يضمن نقل البيانات بشكل موثوق. ويعتمد نوع التدريع المستخدم على التطبيق المحدد ومستوى التداخل المتوقع.

أنواع حماية الكابلات

التدريع المضفر : يتكون التدريع المضفر من شبكة من الأسلاك الدقيقة المنسوجة حول قلب الكابل. يوفر التدريع المضفر درجة عالية من المرونة ويقلل بشكل فعال من التداخل الكهرومغناطيسي عالي التردد.

التدريع بالرقائق المعدنية : يتكون التدريع بالرقائق المعدنية من طبقة رقيقة من رقائق الألومنيوم أو النحاس ملفوفة حول قلب الكابل. يقلل التدريع بالرقائق المعدنية بشكل فعال من التداخل الكهرومغناطيسي عالي ومنخفض التردد، ولكنه أقل مرونة من التدريع المضفر.

الحماية المركبة : تستخدم الحماية المركبة غلافًا مضفرًا وغلافًا من رقائق معدنية في كابل واحد. يوفر هذا النوع من الحماية درجة عالية من الحماية ضد التداخل الكهرومغناطيسي عالي ومنخفض التردد، ويُستخدم عادةً في تطبيقات نقل البيانات عالية السرعة.

حماية الكابل المحوري : يتكون الكابل المحوري من موصل داخلي وآخر خارجي يفصل بينهما مادة عازلة. يعمل الموصل الخارجي كحاجز واقٍ ضد التداخل الكهرومغناطيسي. يُستخدم الكابل المحوري بشكل شائع في تطبيقات مثل تلفزيون الكابل والإنترنت والاتصالات اللاسلكية.

حماية كابلات الأزواج الملتوية : يحتوي كابل الأزواج الملتوية على سلكين معزولين ملتويين معًا لتقليل التشويش والتداخل الكهرومغناطيسي. أما كابل الأزواج الملتوية المحمي (STP) فيحتوي على طبقة حماية إضافية، عادةً ما تكون من رقائق معدنية أو غلاف مضفر، لتوفير حماية إضافية ضد التداخل الكهرومغناطيسي.

الدروع الحلزونية : تتكون الدروع الحلزونية من لفّة حلزونية لسلك رفيع حول الموصلات الداخلية. يوفر هذا النوع من الحماية تغطية جيدة عند الترددات العالية، وهو مرن نسبيًا.

دروع الحماية : تتكون دروع الحماية من سلسلة من الأسلاك الداخلية الملتوية حول الموصلات. يوفر هذا النوع من الحماية تغطية جيدة عند الترددات العالية، كما أنه يتميز بمرونة نسبية.

الأسئلة الشائعة

كيف تختلف معايير الأسلاك T568A و T568B؟

يُعدّ كلٌّ من T568A وT568B معيارين قياسيين لتوصيل كابلات إيثرنت. ويكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في ترتيب الأسلاك الملونة في الموصل. يتبادل الزوجان الأخضر والبرتقالي مواقعهما بين المعيارين، ولكن يمكن استخدام كليهما في معظم التطبيقات. من المهم استخدام نفس معيار التوصيل على طرفي الكابل لضمان التشغيل السليم.

ما هي الأنواع الرئيسية للحماية المستخدمة في كابلات الإيثرنت؟

قد تحتوي كابلات الإيثرنت على طبقة حماية لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي. أما كابلات الأزواج الملتوية غير المحمية (UTP) فلا تحتوي على أي طبقة حماية، إذ تعتمد فقط على لف أزواج الأسلاك للتخلص من التشويش المتبادل. بينما تحتوي كابلات الأزواج الملتوية المحمية (STP) على طبقة حماية إضافية حول كل زوج من الأسلاك أو حول 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 وأداء الكابل بشكل عام. يمكن أن تساعد مستويات الجهد الأعلى في تقليل تأثير الضوضاء والتداخل، مما يؤدي إلى تحسين جودة نقل البيانات. تستخدم معظم أجهزة الإيثرنت إشارات تفاضلية، مما يساعد على رفض الضوضاء ذات الوضع المشترك ويزيد من الأداء العام لنظام الكابلات.

ما هي أفضل الممارسات لتركيب كابلات الشبكة؟

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

• خطط لتصميمك، مع مراعاة أطوال الكابلات ومتطلبات الطاقة والتوسعات المستقبلية.
• استخدم نوع الكابل المناسب وفئة الأداء المناسبة لتطبيقك المحدد.
• اتبع معيار الأسلاك T568A أو T568B بشكل متسق في جميع مراحل عملية التركيب.
• قم بتركيب أنظمة إدارة الكابلات المناسبة، مثل صواني الكابلات أو الرفوف، للحفاظ على تنظيم الكابلات وحمايتها.
• اختبر كل وصلة وقم بتسميتها لتسهيل عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة.
• تجنب مدّ كابلات الإيثرنت بالقرب من مصادر التداخل الكهربائي، مثل قنوات الكهرباء أو أنابيب الرش.