جامپرهای کابل شبکه Cat5e انواع شیلد اتصال مستقیم اتصال کابل شبکه با قابلیت یافتن خط در یک ثانیه

مشخصات فیزیکی جامپرهای کابل شبکه، قابلیت‌های اولیه انتقال، استحکام مکانیکی و انعطاف‌پذیری آنها را تعیین می‌کند و پایه و اساس انتقال پایدار داده‌ها را بنا می‌نهد.

I. پارامترهای مشخصات فیزیکی: اساس مادی عملکرد انتقال

مشخصات فیزیکی جامپرهای کابل شبکه، قابلیت‌های اولیه انتقال، استحکام مکانیکی و انعطاف‌پذیری آنها را تعیین می‌کند و پایه و اساس انتقال پایدار داده‌ها را بنا می‌نهد.

۱. جنس و ساختار هادی

هادی، حامل اصلی انتقال سیگنال الکتریکی در جامپرهای شبکه است و جنس و ساختار آن مستقیماً بر رسانایی، یکپارچگی سیگنال و مقاومت در برابر اکسیداسیون تأثیر می‌گذارد:

مواد هسته:

مس بدون اکسیژن (اف سی): با خلوص ≥99.95% و میزان اکسیژن ≤0.003%، رسانایی عالی (رسانایی الکتریکی ≥100% آی‌ای‌سی‌اس) دارد. مقاومت ویژه در دمای 20 درجه سانتیگراد ≤0.0172Ω·میلی‌متر²/m است که می‌تواند به طور موثر تلفات انتقال سیگنال را کاهش دهد. این ماده اصلی برای جامپرهای شبکه با کارایی بالا (مانند کت۶ و بالاتر) است.

مس قلع اندود: یک لایه قلع 2-5 میکرومتری روی سطح رساناهای مسی بدون اکسیژن آبکاری می‌شود. قلع می‌تواند از اکسیداسیون مس جلوگیری کند (مقاومت در برابر اکسیداسیون 5 برابر مس خالص است) و رسانایی پایدار را حتی در محیط‌های مرطوب (مانند اتاق‌های کامپیوتر با رطوبت بالای تهویه مطبوع) تضمین می‌کند. این ماده معمولاً در جامپرهای مراکز داده استفاده می‌شود.

آلومینیوم با روکش مس (سی سی ای): هسته آلومینیومی با یک لایه نازک مس پوشانده شده است. رسانایی آن تنها 60٪ تا 70٪ مس بدون اکسیژن است و مقاومت ویژه آن ≥0.028Ω·میلی‌متر²/m است. تضعیف سیگنال زیاد است و به دلیل هزینه کم، فقط در جامپرهای ارزان قیمت (مانند Cat5e برای اتصالات موقت) استفاده می‌شود.

فولاد با روکش مس (سی سی اس): هسته فولادی با روکش مس، استحکام مکانیکی بالایی دارد اما رسانایی ضعیفی دارد (رسانایی ≤30% آی‌ای‌سی‌اس). این نوع کابل فقط در موارد خاصی که نیاز به استحکام کششی دارند (مانند اتصالات کوتاه‌مدت در فضای باز) استفاده می‌شود و برای انتقال داده با سرعت بالا مناسب نیست.

ساختار هادی:

هادی جامد: یک سیم مسی جامد تکی با قطر 0.4-0.6 میلی‌متر (مشخصات رایج: 24AWG، 23AWG). این هادی عملکرد انتقال سیگنال پایدار و تضعیف کمی دارد، اما انعطاف‌پذیری ضعیفی دارد (حداقل شعاع خمش ≥8 برابر قطر کابل). برای سیم‌کشی ثابت در پچ پنل‌ها و اتاق‌های تجهیزات مناسب است.

هادی رشته‌ای: از ۷ تا ۱۹ سیم مسی نازک (هر سیم با قطر ۰.۰۸ تا ۰.۱ میلی‌متر) که به هم تابیده شده‌اند، تشکیل شده است. این هادی انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارد (حداقل شعاع خمش ۴ برابر قطر کابل) و می‌تواند بدون شکستن، بیش از ۱۰۰۰۰ بار آزمایش خمش را تحمل کند. این هادی برای اتصالاتی که نیاز به قطع و وصل مکرر دارند (مانند اتصالات بین سوئیچ‌ها و سرورها) مناسب است.

۲. اندازه و وزن کابل

اندازه و وزن جامپرهای شبکه بر راحتی نصب، اشغال فضا و پایداری سازه آنها تأثیر می‌گذارد:

گیج هادی: با واحد وزن مخصوص متوسط (AWG) (اندازه سیم آمریکایی) بیان می‌شود. مشخصات رایج برای جامپرهای شبکه 24AWG (قطر 0.511 میلی‌متر) و 23AWG (قطر 0.573 میلی‌متر) است. در طول یکسان، هادی‌های 23AWG سطح مقطع بزرگتری نسبت به 24AWG دارند و 15 تا 20 درصد تضعیف کمتری دارند. آنها برای انتقال فرکانس بالا (≥500 مگاهرتز) و جامپرهای مسافت طولانی (≥5 متر) مناسب هستند.

قطر خارجی کابل: بسته به نوع کابل و نوع محافظ آن متفاوت است. کابل‌های کت۶ بدون محافظ (یو تی پی) قطر خارجی 5-6 میلی‌متر دارند؛ کابل‌های Cat6a با محافظ (اس تی پی) به دلیل لایه محافظ اضافی، قطر خارجی 6-8 میلی‌متر دارند. قطر خارجی بزرگتر، محافظت بهتری را فراهم می‌کند اما فضای بیشتری را اشغال می‌کند، بنابراین باید با توجه به تراکم سیم‌کشی (مانند کابینت‌های با تراکم بالا در مراکز داده) انتخاب شود.

وزن: وزن جامپرهای یو تی پی با استاندارد 24AWG، 12 تا 18 گرم بر متر مربع است؛ وزن جامپرهای اس تی پی با استاندارد 23AWG به دلیل لایه محافظ و رساناهای ضخیم‌تر، 20 تا 25 گرم بر متر مربع است. مدیریت جامپرهای سبک (مانند بسته‌بندی و مسیریابی) آسان‌تر است، در حالی که جامپرهای سنگین‌تر دوام بهتری دارند.

۳. مواد عایق و غلاف

مواد عایق، رساناهای مجاور را برای جلوگیری از تداخل ایزوله می‌کنند و مواد غلاف، کابل را از آسیب مکانیکی و فرسایش محیطی محافظت می‌کنند:

مواد عایق:

پلی اتیلن سنگین (پلی اتیلن با چگالی بالا): این ماده دارای عملکرد عایق الکتریکی عالی (ثابت دی الکتریک 2.3-2.4) و جذب آب کم (≤0.01%/24h) است. این ماده می‌تواند عملکرد پایداری را در محدوده دمایی -40°C تا +80°C حفظ کند. این ماده عایق اصلی برای جامپرهای شبکه است و ظرفیت خازنی کم بین هادی‌ها (ظرفیت خازنی ≤56pF/m) را تضمین می‌کند.

پی پی (پلی‌پروپیلن): از نظر عملکرد مشابه پلی اتیلن سنگین است اما استحکام بالاتری دارد. اغلب در عایق‌بندی هادی‌های رشته‌ای برای افزایش پایداری ساختاری دسته هادی استفاده می‌شود.

پلی اتیلن سنگین فومی: با افزودن عوامل فوم‌ساز به پلی اتیلن سنگین، ثابت دی‌الکتریک به ۱.۸-۲.۰ کاهش می‌یابد که می‌تواند تضعیف سیگنال را بیشتر کاهش دهد (تضعیف در ۱۰۰ مگاهرتز ۱۰٪ کمتر از پلی اتیلن سنگین جامد است). در جامپرهای فرکانس بالا (مانند Cat6a و کت۷) استفاده می‌شود.

مواد غلاف:

پی وی سی (پلی وینیل کلراید): کم هزینه، مقاوم در برابر شعله (درجه UL94 V-2) و محدوده دمای عملیاتی از -15 درجه سانتیگراد تا +60 درجه سانتیگراد. برای محیط های خشک داخلی (مانند شبکه های اداری) مناسب است. با این حال، در دماهای پایین مستعد سخت شدن است و هنگام سوختن گازهای مضر آزاد می کند.

LSZH (کم دود بدون هالوژن): بدون عناصر هالوژن، تولید دود کم هنگام سوختن (چگالی دود ≤50٪ از پی وی سی) و انتشار گازهای غیر سمی. درجه بازدارندگی شعله می‌تواند به UL94 V-0 برسد و محدوده دمای عملیاتی از -20°C تا +70°C است. این ماده برای مراکز داده، مترو و شبکه‌های کشتیرانی با الزامات ایمنی بالا الزامی است.

پی ای (پلی اتیلن): انعطاف‌پذیری و مقاومت ضربه‌ای عالی، اما مقاومت در برابر شعله ضعیف (قابل اشتعال). این ماده در ژاکت‌های فضای باز (با افزودنی‌های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش اضافی) برای مقاومت در برابر فرسایش باد و باران استفاده می‌شود.

دوم. پارامترهای عملکرد الکتریکی: شاخص‌های اصلی تعیین‌کننده کیفیت انتقال شبکه

عملکرد الکتریکی مهم‌ترین پارامتر جامپرهای شبکه است که مستقیماً نرخ انتقال، پهنای باند و پایداری سیگنال را تعیین می‌کند.

۱. دسته کابل و نرخ انتقال

جامپرهای شبکه طبق استانداردهای تیا/ارزیابی اثرات زیست‌محیطی-568 و ایزو/کمیسیون مستقل انتخابات 11801 طبقه‌بندی می‌شوند و دسته‌های مختلف با قابلیت‌های انتقال مختلف مطابقت دارند:

Cat5e (رده ۵ پیشرفته):

پهنای باند: تا 100 مگاهرتز

حداکثر سرعت انتقال: ۱۰۰۰ مگابیت در ثانیه (اترنت گیگابیت) در ۱۰۰ متر

کاربردهای کلیدی: شبکه‌های خانگی، کامپیوترهای رومیزی اداری و دستگاه‌های اینترنت اشیا با سرعت پایین.

کت۶ (رده ۶):

پهنای باند: تا ۲۵۰ مگاهرتز

حداکثر سرعت انتقال: 10 گیگابیت بر ثانیه در 55 متر، 1000 مگابیت بر ثانیه در 100 متر

بهبودها: شاخص‌های تداخل و تضعیف دقیق‌تر نسبت به Cat5e، با یک جداکننده طولی (قاب عرضی پلاستیکی) برای جداسازی چهار جفت هادی، که تداخل متقابل را کاهش می‌دهد.

کاربردها: شبکه‌های گیگابیت سازمانی، نظارت تصویری (دوربین‌های 4K).

Cat6a (رده ۶ ارتقا یافته):

پهنای باند: تا ۵۰۰ مگاهرتز

حداکثر سرعت انتقال: 10 گیگابیت بر ثانیه در 100 متر

بهبودها: محافظ بهتر یا پیچش محکم‌تر برای کاهش تداخل خارجی (آکس تی)، پشتیبانی از انتقال کاملاً دوطرفه 10 گیگابیت بر ثانیه در کل 100 متر.

کاربردها: اتصالات ستون فقرات 10 گیگابیت بر ثانیه در مراکز داده، ایستگاه‌های کاری ویرایش ویدیوی با کیفیت بالا.

کت۷ (رده ۷):

پهنای باند: تا 600 مگاهرتز

حداکثر سرعت انتقال: 10 گیگابیت بر ثانیه در 100 متر، 40 گیگابیت بر ثانیه در 50 متر

ویژگی‌ها: کاملاً شیلد شده (ساختار SFTP)، هر جفت هادی به صورت جداگانه شیلد شده است و کل کابل با یک شیلد بیرونی پوشانده شده است. اثربخشی شیلد در فرکانس ۱ گیگاهرتز، ≥۸۵ دسی‌بل است.

کاربردها: مراکز داده با تراکم بالا، پیش‌اتصال اترنت 40G/100G.

کت ۸.۱/کت ۸.۲:

پهنای باند: تا ۲۰۰۰ مگاهرتز (گربه۸.1) و ۲۴۰۰ مگاهرتز (گربه۸.2).

حداکثر سرعت انتقال: 40 گیگابیت بر ثانیه / 100 گیگابیت بر ثانیه در 30 متر

ویژگی‌ها: محافظ بسیار مقاوم، سازگار با کانکتورهای RJ45 و جی‌جی۴۵، طراحی شده برای اتصالات پرسرعت در فواصل کوتاه بین سوئیچ‌های مرکز داده و سرورها.

۲. مشخصه امپدانس

امپدانس مشخصه جامپرهای شبکه برای مطابقت با تجهیزات شبکه (معمولاً ۱۰۰ اهم) طراحی شده است، که برای کاهش انعکاس سیگنال و تضمین یکپارچگی سیگنال بسیار مهم است:

امپدانس اسمی: ۱۰۰ اهم ±۲۰ اهم (استاندارد تیا/ارزیابی اثرات زیست‌محیطی)، که باید با امپدانس ۱۰۰ اهم کارت‌های شبکه، سوئیچ‌ها و سایر تجهیزات مطابقت داشته باشد.

پایداری امپدانس: نوسان امپدانس در محدوده فرکانس کاری (0-2000 مگاهرتز) باید ≤15 اهم باشد. نوسان بیش از حد باعث انعکاس سیگنال (کاهش تلفات انعکاس) می‌شود و منجر به خطاهای بیتی می‌گردد.

تطبیق امپدانس: اختلاف امپدانس بین جامپر و تجهیزات متصل باید کمتر یا مساوی 10 اهم باشد. در غیر این صورت، انعکاس سیگنال در نقطه اتصال رخ می‌دهد و تلفات انعکاس (آر ال) کمتر یا مساوی 10 دسی‌بل خواهد بود که بر پایداری انتقال تأثیر می‌گذارد.

۳. میرایی (ضریب ورودی)

تضعیف به از دست دادن قدرت سیگنال در حین انتقال اشاره دارد که با فرکانس و طول افزایش می‌یابد:

تعریف: با واحد دسی‌بل بیان می‌شود و فرمول آن به صورت تضعیف = 20lg (توان ورودی/توان خروجی) است. هرچه مقدار آن کوچکتر باشد، عملکرد انتقال بهتر است.

شاخص‌های خاص:

Cat5e: در 100 مگاهرتز، میرایی ≤24dB/100m.

کت۶: در فرکانس ۲۵۰ مگاهرتز، میرایی ≤۳۰ دسی‌بل در ۱۰۰ متر.

Cat6a: در فرکانس ۵۰۰ مگاهرتز، میرایی ≤۳۹ دسی‌بل در ۱۰۰ متر.

کت۷: در فرکانس ۶۰۰ مگاهرتز، میرایی ≤۴۰ دسی‌بل در ۱۰۰ متر.

عوامل مؤثر: جنس هادی (مس بدون اکسیژن تضعیف کمتری نسبت به مس بدون اکسیژن دارد)، سطح مقطع (هادی‌های ضخیم‌تر تضعیف را کاهش می‌دهند) و جنس عایق (عایق فومی تلفات دی‌الکتریک کمتری دارد).

۴. تداخل (تداخل بین رساناها)

تداخل سیگنال بین جفت‌های هادی مجاور، عامل اصلی محدودکننده سرعت انتقال است:

تداخل نزدیک به انتها (بعدی): تداخل از انتهای فرستنده به انتهای گیرنده جفت‌های مجاور در همان انتهای کابل. هرچه فرکانس بالاتر باشد، بعدی جدی‌تر است.

استانداردها: کت۶ به بعدی ≥44dB در 250 مگاهرتز نیاز دارد؛ Cat6a به بعدی ≥46dB در 500 مگاهرتز نیاز دارد.

تداخل از انتهای دور (فکس): تداخل از انتهای فرستنده به انتهای گیرنده جفت‌های مجاور در انتهای دور کابل. این تداخل عمدتاً تحت تأثیر طول و فرکانس کابل قرار دارد.

تداخل هم‌سطح دور (الفکس): فکس منهای میرایی، که تداخل واقعی را بهتر منعکس می‌کند. Cat6a به الفکس ≥24dB در 500MHz نیاز دارد.

تداخل بیگانه (آکس تی): تداخل بین کابل‌های مختلف در یک دسته (مانند چندین جامپر که با هم دسته شده‌اند). این یک شاخص کلیدی برای Cat6a و بالاتر است و برای Cat6a به آکس تی ≥35dB در 500MHz نیاز دارد.

تداخل نزدیک به سر جمع توان (پی‌اس‌نکست): مجموع تداخل بعدی از تمام جفت‌های دیگر به یک جفت، که دقیق‌تر از بعدی است. کت۶ به پی‌اس‌نکست ≥42dB در 250MHz نیاز دارد.

۵. تلفات بازگشتی (آر ال)

تلفات بازگشتی، نسبت توان سیگنال بازتابی به توان سیگنال فرودی است که نشان‌دهنده تطبیق امپدانس است:

شاخص: بر حسب دسی‌بل بیان می‌شود، هرچه مقدار بزرگتر باشد، بازتاب کمتر است. کابل کت۶ در فرکانس ۲۵۰ مگاهرتز به آر ال ≥۱۲dB نیاز دارد؛ کابل Cat6a در فرکانس ۵۰۰ مگاهرتز به آر ال ≥۱۰dB نیاز دارد.

تأثیر: تلفات بازگشتی ضعیف (≤8dB) باعث اعوجاج سیگنال می‌شود و منجر به از دست رفتن بسته‌ها و ارسال مجدد آنها و کاهش توان عملیاتی شبکه می‌گردد.

۶. تأخیر و چولگی تأخیر

تأخیر انتشار: زمان لازم برای عبور سیگنال از طریق کابل. برای جامپرهای ۱۰۰ متری، کت۶ به تأخیر انتشار ≤۵۵۵ نانوثانیه در ۲۵۰ مگاهرتز نیاز دارد.

انحراف تأخیر: تفاوت در تأخیر انتشار بین چهار جفت رسانا. این مورد برای سیستم‌های جفت پیچ‌خورده که از هر چهار جفت استفاده می‌کنند (مانند اترنت 10 گیگابیت بر ثانیه) بسیار مهم است. کت۶ به انحراف تأخیر ≤50 نانوثانیه در 100 متر نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که سیگنال‌ها از جفت‌های مختلف به طور همزمان به سمت گیرنده می‌رسند.