شبکه های کابلی – سیر تکاملی اترنت

سیر تکاملی شبکه های کابلی (اترنت)

در اواسط دهه ۷۰ میلادی اولین شبکه کابلی با استفاده از کابل هم محور یا کو آکسیال (Coaxial) توسط شرکت زیراکس (Xerox) طراحی و اجرا شد و در سال ۱۹۸۳ سازمان IEEE به منظور از انحصار خارج کردن استفاده از این شبکه های ارتباطی استاندارد ۸۰۲٫۳-IEEE شبکه را تدوین کرد .

با استفاده از این استاندارد و استفاده از ساختار (Topology) باس یا خطى (BUS) سرعت انتقال اطلاعات میان گره های (Nodes) شبکه از طریق کابل کواکسیال به ۱۰Mbps (مگابیت در ثانیه) رسید .

بعدها سرعت انتقال اطلاعات با ارتقاء استاندارد اصلی و استفاده از بسترهای انتقال جديد بالاتر رفت . با استفاده از بسترهای انتقال شبکه های اترنت امروزی نظیر کابل زوج تابیده شده یا فیبر نوری سرعت انتقال اطلاعات به طور چشمگیری افزایش یافته است و به ۱۰۰ ، ۱۰۰۰ و حتی Mbps10000 رسیده است .

با این سرعت اکثر نیازهای کاربردهای شبکه ویدئویی تامین می شود . امروزه ساختار شبکه های اترنت محدود به ساختار باس نیستند و با استفاده از تجهیزات فعال شبکه نظیر سوئیچ ها بیشتر از ساختار ستاره ای (Star ) برای ایجاد شبکه استفاده می شود .

طراحان شبکه های رایانه ای می توانند با توجه به تنوع بالای تولید کنندگان تجهیزات ، شبکه های مقرون به صرفه ای را طراحی کنند . گره های چنین شبکه هایی از دو تا چندین هزار قابل افزایش دادن است و سرعت انتقال اطلاعات به نوع بستر انتقال و تجهیزات شبکه بستگی دارد .

برای طراحی شبکه های رایانه ای از ویرایش های مختلف استاندارد اترنت استفاده می شود . تفاوت این استانداردها در نوع بستر انتقال و سرعت انتقال اطلاعات است و فقط برخی از آنها برای کاربردهای ویدئویی مناسب هستند .

اترنت ۱۰مگابیتی

در اولین ویرایش استاندارد اترنت (BASE510) از کابل کو آکسیال ۸-RG استفاده می شد . به دنبال آن ویرایش BASE210 تحت عنوان IEEE 802. 3a تدوین شد که از کابل کواکسیال ۵۸-RG استفاده می کرد.

امروزه این ویرایش ها و کابل های آنها دیگر کاربردی ندارند . استاندارد به روز شده ى ۱۰-BASE-T (IEEE 802.3I) از کابل های زوج تابیده شده استفاده می کند . در این استاندارد برای انتقال بهتر اطلاعات و بهبود خصوصیات الکتریکی از نسخه ی ارتقاء یافتهی سیم های تلفن با ۴ زوج سیم تابیده شده در درون کابل های زوج تابیده شده استفاده می شود .

برای این گروه از کابل ها از سوکت ( Socket) RJ-45 و پریزهای مربوطه استفاده می شود و حداکثر طول یک بخش یا سگمنت ( Segment) آن ۱۰۰ متر است . از این طول ۹۰ متر مربوط به قسمت اصلی کابل و ۱۰ متر باقیمانده مربوط به کابل رابط در دو انتهای کابل (۲ کابل ۵ متری ) است .

اگر چه هنوز هم از اترنت ۱۰ مگابیتی برای مصارف خانگی و ادارات کوچک استفاده می شود اما چنین شبکه هایی پهنای باند لازم برای اکثر کاربری های ویدئویی را ندارند .

اترنت پرسرعت

اترنت پرسرعت (Fast Ethernet یا ۱۰۰BASE – T ) اشاره به شبکه های اترنت ۱۰۰ مگابیتی دارد که رایج ترین نوع شبکه های رایانه ای هستند . استاندارد این شبکه ها در سال ۱۹۹۵ (IEEE 802.3u )  تدوین شده است و در آنها برای انتقال اطلاعات از کابل های زوج تابیده شده (ویرایش ۱۰۰BASE-TX ) و فیبر نوری (ویرایش ۱۰۰BASE – FX ) استفاده می شود .

شبکه های ۱۰۰BASE – TX  از پرکاربردترین انواع شبکه های اترنت هستند که سازگاری کاملی با شبکه های ۱۰BASE-T T قدیمی دارند و اکثر تجهیزاتی که به این شبکه ها متصل می شوند (نظیر لپ تاپ یا دوربین های حفاظتی ) برای پشتیبانی از شبکه های اترنت پرسرعت و ۱۰ مگابیتی به رابطهای ( connectors) اترنت ۱۰۰BASE – TX / 10BASE – T  (رابط ۱۰۰ / ۱۰ ) مجهز هستند .

اترنت گیگابیتی

با تدوین استاندارد IEEE 802.3z  در سال ۱۹۹۸ نسل سوم شبکه های اترنت بر پایه بستر فیبر نوری ، آغاز به کار کرد . در سال بعد استاندارد ۱۰۰۰BASE – T ) IEEE 802  . ۳ab )  برای بسترهای زوج تابیده شده تدوین شد .

سرعت بالای انتقال اطلاعات   ۱۰۰۰Mbps (1Gbps) باعث فراگیر شدن شبکه های گیگابیتی شده است و انتظار می رود به زودی جایگزین اترنت های پرسرعت شوند . تفاوت اصلی میان چنین شبکه هایی با اترنت پرسرعت و ۱۰BASE – T در استفاده از تمام ۴ زوج سیم کابل های زوج تابیده شده برای رسیدن به سرعت انتقال اطلاعات بالا است . رابط های این شبکه ها با شبکه های اترنت پرسرعت و ۱۰BASE – T سازگار است و به آنها رابط های  ۱۰/۱۰۰/۱۰۰۰  گفته می شود (شکل ۶-۱) .

اترنت گیگابایتی

شکل ۶-۱ رابط ۴۵-RJ استاندارد با اترنت های قدیمی سازگار است و در شبکه های مگابیتی پرسرعت و گیگابیتی استفاده می شود .

برای انتقال اطلاعات از طریق بستر فیبر نوری به مسافت های دور از ویرایش های ۱۰۰۰BASE-SX و  و ۱۰۰۰BASE – LX استفاده می شود . در ویرایش SX از کابل های فیبر نوری چندرشته ای (MultiMode Fiber – MMF) و طول موج کوتاه ۸۳۰ نانومتر با حداکثر طول ۵۵۰ متر استفاده می شود و در ویرایش LX از کابل های فیبر نوری تک رشته ای ( SingleMode Fiber – SMF )  و طول موج بلند ۱۲۷۰ نانومتر با حداکثر طول ۵۰۰۰ متر استفاده می شود (شکل ۶-۲) .

فیبر نوری

شکل ۶-۲ با استفاده از فیبر نوری می توان اطلاعات را به مسافت های دور تری منتقل کرد . معمولاً از فیبر نوری به عنوان ستون فقرات (back bone[1] ) شبکه استفاده می شود و از آن برای گره های شبکه نظیر دوربین های شبکه و کدگذارهای ویدئو استفاده نمی شوند .

 

اترنت ۱۰گیگابیتی

سرعت انتقال اطلاعات با استفاده از کابل های زوج تابیده شده یا فیبر نوری در چنین شبکه هایی به Gbps 10 می رسد . استاندارد استفاده از کابل های فیبر نوری در سال ۲۰۰۱ با نام IEEE 802.3ae  تدوین شده است و اطلاعات با استفاده از ویرایش های ۱۰ GBASE – ER  ، ۱۰GBASE – LX4   و ۱۰GBASE – SR این استاندارد به فاصله ی ۱۰ کیلومتری منتقل می شود .

در استاندارد مربوط به کابل های زوج تابیده شده که در سال ۲۰۰۶ با نام IEEE 802 .3an تدوین شده است ، برای رسیدن به سرعت و کیفیت بالای انتقال اطلاعات از هر ۴ زوج سیم استفاده می شود . شبکه های اترنت ۱۰ گیگابیتی به عنوان ستون فقرات در شبکه های پرسرعت انتقال اطلاعات استفاده می شوند .

ساختار شبکه های کابلی یا اترنت

ساختار شبکه های کابلی یا اترنت به دو روش اجرا می شوند:

۱) ساختار ستاره ای یا

۲) ساختار باس .

به ساختار ، توپولوژی نیز گفته می شود که به مفهوم الگوی اتصال گره ها به شبکه است . شبکه های کابلی یا اترنت از هر دو دسته ی ساختارها استفاده می کنند اما در اکثر شبکه های جدید از ساختار ستاره ای استفاده می شود .

ساختار باس

بستر انتقال در ساختار باس (شکل ۶-۳) از ۱) یک کابل کو آکسیال (متصل به تمام گره های شبکه های کابلی) و ۲) دو مقامت ۵۰ اهمی (برای حذف سیگنال هایی که به دو سر انتهایی کابل می رسند (Termination)) تشکیل شده است .

در استاندارد ۱۰BASE2 برای اتصال گره ها به شبکه از رابط های Tشکل استفاده می شود و از آنجایی که بستر انتقال به تمامی گره ها متصل شده است در هر لحظه فقط یکی از گره ها می تواند اطلاعات خود را روی شبکه قرار دهد و دیگر گره ها تا خالی شدن خط باید منتظر بمانند . طولانی ترین سگمنت در میان انواع شبکه ها مربوط به این ساختار (۵۰۰ متر) است .

ساختار باس

شکل ۶-۳ ساختار باس در اوایل شروع به کار شبکه های اترنت پرکاربردترین ساختار شبکه بود و ممکن است هنوز هم در برخی از شبکه های قدیمی از آن استفاده شود .

ساختار ستاره

در شکل ۶-۴ ساختار ستاره ای نشان داده شده است . در این ساختار از طریق کابل های فیبر نوری یا زوج تابیده شده تمامی گره ها توسط یک دستگاه مرکزی مثل سوئیچ به یکدیگر متصل می شوند .

ساختار ستاره

شکل ۶-  ۴ در ساختار ستاره ای تمامی گره ها به دستگاه مرکزی متصل می شوند .

در اجرای شبکه های کابلی بزرگ تر از شبکه ستاره ای چندسطحی استفاده می شود (شکل ۶-۵) . برای اتصال میان سوئیچ های چنین شبکه هایی از درگاه uplink استفاده می شود .

شکل ۶-۵ در شبکه های کابلی بزرگ اترنت از ساختار ستاره ای چندسطحی استفاده می شود . شبکه های ستارهای محلی از طریق ستون فقرات به هم متصل می شوند . بالاترین سطح شبکه باید بالاترین بازدهی را داشته باشد .

کابل کشی

 

۶ – ۴ کابل کشی شبکه ویدئویی و دوربین های حفاظتی

برای اتصال گره ها به یکدیگر در شبکه های کابلی یا اترنت از کابل هایی نظیر کو آکسیال ، زوج تابیده شده یا فیبر نوری استفاده می شود و هر کدام از آنها زیر مجموعه های کابلی مخصوص به خود را دارند . کابل های زوج تابیده شده نیز به دسته های مختلفی (CAT) تقسیم می شوند . در این بخش انواع مختلف کابل های رایج و رابط های مخصوص آنها معرفی شده و نحوه آماده سازی آنها توضیح داده می شود .

کابل کواکسیال و رابط BNC

شبکه های اترنت ابتدایی ۱۰BASE2 از کابل کو آکسیال ۵۸-RG استفاده می کردند (شکل ۶-۶) . کابل ۵۸-RG شبیه کابل آنتن تلویزیون یا کابل کو آکسیالی دوربین های حفاظتی آنالوگ است اما از نظر ضخامت و امپدانس با آنها تفاوت دارد .

قطر بیرونی ۵۸-RG ، ۲٫۹۵ میلی متر و امپدانس آن ۵۰ اهم است و به دوسر انتهایی آن ، رابط  BNC (British Naval Connector)  متصل می شود . در ساختار باس برای اتصال تمامی گره ها به یکدیگر از رابط T شکل متصل به کابل ۵۸-RG استفاده می شود و دو سر کابل برای جلوگیری از انعکاس سیگنال و تداخل آن با سیگنال های جدید به وسیله امپدانس های تطبیق دهنده ، بسته ( terminate) می شود .

اترنت

شکل ۶-۶ اگرچه از کابل کشی شبکه های اترنت ۱۰BASE2 ممكن است در شبکه های قدیمی استفاده شده باشد ، اما در شبکه های جدید استفاده از این نوع کابل کشی منسوخ شده است .

مزیت ساختار باس اتصال همزمان چندین گره به یکدیگر بدون استفاده از هاب ، سوئیچ و دیگر دستگاه های مرکزی و سهولت گسترش شبکه است .

در ساختار شبکه های کابلی جدید به علت ۱) محدودیت سرعت ارسال اطلاعات (در حد۱۰ مگابیت) و ۲) تاثیر پذیری کل شبکه از خرابی های کوچک رابط ها ، امپدانس های تطبیق دهنده و کابل کشی زیاد از کابل های کواکسیال استفاده نمی شود .

اگر چه از کابل کواکسیال به عنوان بستر اصلی شبکه های ویدئویی بزرگ استفاده نمی شود اما از آن جایی که تعداد زیادی از دوربین های حفاظتی از نوع آنالوگ هستند و خصوصیات الکتریکی و پهنای باند کابل کو آکسیال در مسافت های کوتاه تا متوسط (از چند ده متر تا چند صد متر) برای انتقال سیگنال ویدئوی دوربین به نمایشگر مناسب است ، از این کابل ها به شکل گسترده ای برای ایجاد سیستم های ویدئوی حفاظتی خانگی و متوسط استفاده می شود (شکل ۶-۷) .

شبکه کابلی

شکل ۶-۷ دوربین آنالوگ از طریق کابل کو آکسیال به نمایشگر یا DVR متصل می شود .

کابل های RG-59/U و RG-11/U پرکاربردترین مدل های کابل کو آکسیال در سیستم های ویدئوی حفاظتی هستند . از کابل کو آکسیال RG-59/U  ۲۵ مدل و از ۱۰ RG – ۱۱/ U  مدل مختلف در بازار موجود است که از این میان فقط تعداد اندکی از آنها برای انتقال سیگنال ویدئویی مناسب هستند .

اگرچه کابل های کواکسیال مسی با ۶۵ درصد خلوص در بازار وجود دارند اما برای داشتن بهترین بازدهی و جلوگیری از تاثیر میدان های مغناطیسی (Electromagnetic interference-EMI )  بر روی کابل ، باید کابلی را انتخاب کرد که جنس غلاف آن ۹۵ درصد (یا بیشتر ) مسی بوده و مغزی یا روکش مغزی آن از جنس مس باشد .

کابل کو آکسیال در ساختار اصلی دارد: ۱) کابل های کو آکسیال balanced و ۲) کابل های کوآکسیال unbalanced . هر دو نوع در شکل ۶-۸ نشان داده شده اند .

معمولاً برای اتصال دوربین های حفاظتی آنالوگ به DVR یا نمایشگر در کاربری های خانگی و سازمان های کوچک از کابل کواکسیال ۷۵ اهمی unbalanced RG-59/ U یا unbalanced RG-11/U استفاده می شود . در جدول ۶-۱ ظرفیت کابل های کواکسیال و دو محوره (Twinaxial ) برای انتقال سیگنال ویدئویی گردآوری شده است .

شبکه های کابلی

شکل ۶-۸ ساختار داخلی کابل کو آکسیال (هم محور) و twinaxial (دو محور)

جدول ۶-۱ حداکثر فاصله میان دوربین و نمایشگر برای انواع کابل های کو آکسیال

جدول اترنت

* امپدانس تمامی کابل ها ۷۵ اهم است.

به بخش های مرکزی شبکه که وظیفه اتصال همه ساختارهای ستاره ای محلی را دارند ، ستون فقرات شبکه یا بک بون گفته می شود .

 

دوره های آموزش نصب دوربین مداربسته به طور کاملا عملی در کارگاه های مجهز مجتمع آموزشی پایتخت فناوری برگزار می شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

For security, use of Google's reCAPTCHA service is required which is subject to the Google Privacy Policy and Terms of Use.

If you agree to these terms, please click here.