مقالات فنية
كيف تغير كابلات إيثرنت المخصصة لنقل البيانات
نحن نعيش في عالم مترابط ويمكن لعدد قليل جدًا من الصناعات تشغيل أعمالهم دون الحاجة إلى اتصالات شبكة الكمبيوتر. سواء كان نظامًا مركزيًا للتواصل مع الإدارات المختلفة ، مثل المحاسبة والمخزن ، أو شبكة لموظفي الشركة لمشاركة المعلومات والمستندات على الفور ، يتطلب هذا الإعداد الاتصالات اللازمة حتى يمكن تحميل البيانات ونقلها وتنزيلها بالمللي ثانية.
لإجراء هذه الاتصالات ، ستعتمد الشركات على استخدام إيثرنت والكابلات المناسبة. بدون Ethernet ، ستكون الاتصالات التي لدينا اليوم بين أجهزة الكمبيوتر والطابعات وأجهزة المودم وأجهزة الحوسبة الأخرى مختلفة تمامًا.
الشكل 1: مثال على إعداد شبكة لإعداد مكتب.
تفسير بسيط لشبكة إيثرنت هو أنها تتكون من نظام يستخدم لتكوين شبكة محلية (LAN) أو شبكة واسعة (WAN) أو شبكة منطقة حضرية (MAN) عن طريق توصيل العديد من أجهزة الكمبيوتر معًا. يساعد هذا النظام في نقل المعلومات ، لذلك فهو فعال وموثوق به بينما لا يسمح بالإرسال المتزامن بين نظامين أو أكثر حيث توجد مجموعة من البروتوكولات في المكان لإملاء كيفية تمرير المعلومات على طول.
على الرغم من أن Ethernet تبدو وكأنها كلمة طنين تم إنشاؤها خلال العقد الماضي ، إلا أنها في الواقع أقدم مما يعتقده الكثير من الناس. تم إنشاء إيثرنت لأول مرة في أوائل السبعينيات من قبل روبرت ميتكالف ، إلى جانب ديفيد بوغز ، الذي عمل في مركز أبحاث زيروكس بالو ألتو (PARC). تم تكليف الفريق بمهمة توصيل أول محطة عمل شخصية تتكون من مئات أجهزة الكمبيوتر بأول طابعة ليزر تم تطويرها في العالم. للقيام بذلك ، كان على Metcalf و Boggs التغلب على مشكلة كبيرة للغاية في تصادم الحزم.
تتكون الحزمة من وحدة بيانات تنتقل من نقطة بداية إلى وجهة أثناء التوجيه. يتم تقسيم أي شيء يتم إرساله حاليًا عبر الإنترنت ، مثل ملفات GIF أو رسائل البريد الإلكتروني أو طلبات عناوين URL إلى أجزاء كبيرة من البيانات حتى يصل إلى الحجم الكافي للتوجيه. بعد ذلك ، يتم إرسال جميع هذه الحزم عبر الإنترنت معًا أو في مسارات مختلفة عند وصولها إلى وجهتها بسبب الرقم وعنوان الإنترنت الذي تم تعيينه لكل حزمة.
كل هذه الحزم التي تسافر في وقت واحد ستقلل من كفاءة نظام البيانات في السبعينيات. إذا تم إرسال نظامين في نفس الوقت ، فسوف تصطدم الحزم و “تضيع في الأثير”. سيتعين على عقد النظام إعادة إرسال الحزم بعد فترة زمنية ، مما يتسبب في زيادة سعة تحميل حركة المرور التي قللت من كفاءة النظام. عمل كل من Metcalf و Boggs على اكتشاف خوارزميات انتظار الحزم التي سعت إلى زيادة كفاءة السعة المرورية بنسبة 90 بالمائة حيث أصبح عملهم أساس إيثرنت وقواعد الوصول إلى الوسائط (MAC).
ومع ذلك ، بالنسبة لاحتياجاتهم الخاصة في PARC ، أدرك Boggs و Metcalf أن الحلول اللاسلكية لن تكون الخيار الصحيح. وبدلاً من ذلك ، تحولوا إلى كبلات متحدة المحور لتكوين الاتصالات حيث يمكن لأجهزة الكمبيوتر الحصول على سرعة شبكة تبلغ 3 ميجابت في الثانية. حافظت Xerox على هذه التقنية تحت القفل والمفتاح حتى عام 1983 عندما قامت لجنة معهد الإلكترونيات والمهندسين الكهربائيين (IEEE) 802.3 بتوحيد إيثرنت حيث أصبحت الآن قابلة للتسويق.
ظهور كابلات UTC CAT
مع بدء Ethernet في اللحاق بالبيوت والشركات في جميع أنحاء البلاد وحول العالم ، بدأ نقل البيانات في النمو ، مما يتطلب كابلات يمكنها التعامل مع الحزم العديدة التي يتم توجيهها بين أجهزة الكمبيوتر والشبكات وأجهزة المودم والمبدلات. في عام 1985 ، ظهرت سرعات شبكة 10 ميجابت في الثانية ، والتي اعتبرت إنترنت سريع في ذلك الوقت. ثم زادت إلى 100 ميجابت في الثانية في عام 1995 وزادت مرة أخرى إلى 1 جيجابت في الثانية في عام 1998 عندما أعطت الكابلات الأقل سمكًا طريقة كابلات الألياف الضوئية الملتوية ، وفقًا لـ TechTarget.
عندما اقترب عام 2006 ، كذلك فعلت سرعات الشبكات 10 جيجابت في الثانية عبر نقل الألياف البصرية حيث تم استخدام كبلات الزوج الملتوية المزدوجة المحمية (UTC) بشكل شائع. تم وضع كابلات UTC هذه في فئات بأرقام تستند إلى الاستخدام وعدد التقلبات للسلك. وقد تمت الإشارة إليها باسم كابلات CAT.
لعقود ، تم استخدام كابلات CAT-1 بشكل صارم ككابلات هاتفية قديمة لمعدلات بيانات 1 ميجا بت في الثانية. ومع ذلك ، لا يمكن استخدامه لحركة مرور الشبكة. تم إنشاء CAT-2 و CAT-3 و CAT-4 لاستخدامها مع شبكات Token Ring ، وهي عبارة عن شبكة LAN حيث يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر في حلقة لمنع تصادم البيانات بين جهازي كمبيوتر يرغبان في إرسال الرسائل في نفس الوقت بالضبط . بالإضافة إلى ذلك ، تم توصيل كابلات CAT الخاصة هذه بأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التوجيه والمحولات. مع زيادة معدلات البيانات ، كانت هناك حاجة إلى كابلات أسرع وأكثر كفاءة. يمكن لـ CAT-3 معالجة معدلات 10 ميجابت في الثانية بينما يمكن لـ CAT-4 رفع الحد الأقصى حتى 16 ميجابت في الثانية.
كابلات CAT-5 و CAT-6 تأخذ إيثرنت إلى المستقبل
بحلول عام 2010 ، يمكن للشبكات دفع سرعات أعلى لاستيعاب مراكز البيانات المتزايدة حيث يمكنها الوصول إلى معدلات نقل بيانات تصل إلى 10 ميجا بت في الثانية حتى 75 ميجا بت في الثانية أو أكثر. نظرًا لأن كابلات Cat-4 يمكن أن ترتفع فقط إلى 16 ميجا بت في الثانية ومع وجود عرض نطاق ترددي محدود يبلغ 100 متر فقط ، يجب إنشاء كابلات CAT جديدة. الشركات التي لديها أقسام متعددة تمتد عبر المباني التي تتطلب اتصالات آمنة وسريعة تحولت إلى كابلات CAT-5 باعتبارها الاتصال الأكثر رغبة في توفير خدمات إيثرنت بسرعة عالية دون الحاجة إلى وضع أجهزة الكمبيوتر في شبكة Token Ring.
تتكون كبلات CAT-5 المبكرة من أسلاك نحاسية تحتوي على 4 أزواج من 8 أسلاك ملتوية ، حيث كانت أسلاك CAT-5 تحتوي على المزيد من التقلبات لكل بوصة ثم كبلات CAT السابقة. كانت هذه التقلبات للسلك ضرورية ، حيث تم تصميمها لمنع التداخل من كابل واحد إلى كابل بجانبه حتى لا تضيع حزم البيانات. على الرغم من أن الكابلات تحتوي على ثمانية أسلاك ، إلا أن الإصدار المبكر استخدم بالفعل 4 من الأسلاك (زوجان) لتوفير 10 ميجا بت في الثانية إلى 100 ميجا بت في الثانية.
يحتوي كل طرف من طرفي الكبل على مقبس يشبه كبل مقبس الهاتف ، ولكن كبل Ethernet أوسع قليلاً. يُطلق على المقبس معيار واجهة مقبس مسجل 45 ، والمعروف باسم موصل RJ45. يحتوي الموصل على ثمانية دبابيس في الداخل لأسلاك 8 الموجودة في كابل Cat-5 ، حيث يتم ترميز كل سلك بالألوان. هناك معياران للأسلاك لموصلات RJ45 ، T-568A و T-568B ، استنادًا إلى التطبيق حيث سيكون للأسلاك ألوان مختلفة لهم لتمثيل أي منها للإرسال وأيها للاستقبال.
الشكل 2: مثال على توصيل قابس RJ45 في نهاية كابل إيثرنت.
أصبحت كابلات CAT-5 قياسية ومرغوبة في هذا الوقت. ومع ذلك ، ظهرت مشكلة جديدة في الشركات التي كانت تدير مجموعة واسعة من الكابلات من خلال مبانيها وتوصيل أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض. سوف تواجه المعدات الإلكترونية الحديث المتبادل. التداخل الصوتي هو المكان الذي تنبعث منه الإشارات الكهرومغناطيسية التي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى التداخل مع التوجيه الجاري في الكابلات ، حيث سيؤدي هذا التداخل إلى زيادة عدد الحزم المفقودة والأخطاء الإجمالية.
لمنع المشاكل الناتجة عن الحديث المتبادل ، تم إدخال كابلات CAT-5 المحسنة (CAT-5E) و CAT-6 ، مما يجعل الكابلات القديمة من CAT-5 قديمة. كانت الكابلات الهيكلية CAT-5E و CAT-6 لا تزال هي نفسها مثل CAT-5 القديمة. ومع ذلك ، قدمت هذه الكابلات أسرع سرعات حيث يمكن أن تصل سرعة CAT-5E إلى 1 جيجابت في الثانية ويمكن أن تصل CAT-6 إلى معدلات بيانات تبلغ 10 جيجابت في الثانية.
تطبيقات لكابلات CAT-5E و CAT-6
لمدة 15 عامًا تقريبًا ، تم استخدام كابلات CAT-5E لمعظم التطبيقات القياسية من أماكن العمل إلى محطات العمل المنزلية. كانت كابلات CAT-6 هي الإصدار الأحدث ، لكنها تمر بكثافة لاستخدامها كتوصيلات شبكة الشركة. يمكن أن توفر اتصالات CAT-6 المزيد من القدرات بمعدلات أسرع مع عرض نطاق ترددي أطول يصل إلى 164 مترًا.
يعتمد تحديد الكبل المناسب للاستخدام على نوع الاتصال الذي تحتاجه الشركة ، وكمية الحديث المتبادل التي ستتم تجربتها في بيئة مكان العمل ، ومعدل البيانات القياسي المطلوب ، وحدود النطاق الترددي. تتطلب معظم التطبيقات السكنية استخدام كابلات CAT-5E فقط ، لأن هذه الكابلات أكثر من كافية لتوفير الاتصال المناسب بالسعر المناسب.
بالنسبة للتطبيقات التجارية ، يمكن لشركة صغيرة لا تتطلب الكثير من اتصالات الإنترنت لمساحة العمل الخاصة بهم لأنها لا تشارك كميات كبيرة من الملفات بين أجهزة الكمبيوتر أن تعتمد أيضًا على كابلات CAT-5E. ومع ذلك ، بالنسبة للشركات التي تتوقع أن ينمو معدل بياناتها بمرور الوقت ، سيكون من الأفضل امتلاك كابلات CAT-6. يجب على الشركات أيضًا أن تتحول إلى CAT-6 إذا كانت ستقوم بالكثير من معالجة الفيديو والصوت بين محطات العمل ، حيث إن قدرات الشبكات الأعلى من CAT-6 ستفي باحتياجات الأعمال.
يتم إدخال كابلات CAT الجديدة باستمرار لتلبية الاحتياجات المتزايدة لمعدلات بيانات أكبر. CAT-6A و CAT-7 موجودان هنا بالفعل ، حيث ستصبح الشبكات واسعة النطاق وتغير المشهد العام حول كيفية إرسال البيانات واستلامها.
كابلات إيثرنت مخصصة Epec
من الواضح أنه مع نمو معدلات نقل البيانات وتصبح وصلات RJ45 هي القاعدة ، سيستمر استخدام كابل CAT على نطاق واسع. وهذا يخلق فرصًا جديدة للزواج من توحيد سلسلة كابلات CAT بميزات وأطوال ووظائف مخصصة ، وما إلى ذلك. هناك طرق لا حصر لها لدمج كابلات نمط CAT في كل من تطبيقات إيثرنت وغير إيثرنت. على سبيل المثال ، يمكن تفريغ الدبابيس ويمكن استخدام 4 موصلات فقط – مع الحفاظ على موصل RJ45 منخفض التكلفة كموصل.
الشكل 3: مثال على كابل إيثرنت مصنّع حسب الطلب.
في تطبيق التصميم هذا ، يمكن استخدام هذه الكابلات لتمرير الطاقة والبيانات ذات الجهد المنخفض ، أو أيًا كان متطلبات تطبيقك. يمكن أيضًا تخصيص كابلات CAT مع عدد لا نهائي من تكوينات التشكيل الزائدة التي توفر حماية الدخول إلى العبوات المقاومة للطقس التي تتطلب الوصول إلى إنترانت.
اعتمادًا على التطبيق الخاص بك ، يمكن أن تساعد Epec في حل أكثر تحديات التصميم تعقيدًا التي تتضمن كابلات CAT مع موصلات RJ45.