الكابلات والطبقة الفيزيائية: النحاس والألياف وEthernet

طريقان إلى نفس الفكرة

قبل أن تبدأ

الفكرة الجوهرية

1ماذا تفعل الطبقة الأولى بالضبط؟

وظيفتها نقل البت: صفر أو واحد. لا تعرف العناوين ولا الإطارات. تحدد ثلاثة أشياء: الوسط (نحاس أو زجاج أو هواء)، والموصّل (RJ45 أو LC أو هوائي)، والإشارة (جهد كهربائي، ضوء، موجة راديو). أجهزتها البسيطة: الكابل، والموصّل، ومحوّل الوسائط، و«الهَب» القديم الذي يكرر كل ما يصله لكل المنافذ.

2النحاس: الفئات وحد الـ 100 متر

الكابل المجدول فيه أربعة أزواج من الأسلاك، كل زوج ملفوف على نفسه ليلغي التشويش. كلما ارتفعت الفئة زاد التردد الذي يحمله فزادت السرعة. ومهما كانت الفئة، الإشارة الكهربائية تضعف مع المسافة، لذلك يحدد معيار TIA-568 القناة كاملة بـ 100 متر: 90 مترًا ثابتة في الجدار والباقي كابلات توصيل. أبعد من ذلك تحتاج مبدّلًا وسيطًا أو أليافًا.

غيّر الفئة والمسافات وجرّب. هذا هو السؤال الذي يسألك إياه المقاول قبل التمديد.

# Will this copper run work? The channel limit is 100 m (TIA-568).
LIMITS = {"Cat5e": {1: 100}, "Cat6": {1: 100, 10: 55}, "Cat6A": {1: 100, 10: 100}}

def check(cable, gbps, wall_m, patch_m):
    total = wall_m + patch_m
    reach = LIMITS[cable].get(gbps)
    if reach is None:
        return f"{cable} is not rated for {gbps} Gbps"
    if wall_m > 90:
        return f"{total} m: the fixed part is {wall_m} m, over the 90 m permanent link"
    return f"{total} m of {cable} at {gbps} Gbps: " + ("OK" if total <= reach else f"too long, max {reach} m")

print(check("Cat6", 10, 70, 6))
print(check("Cat6A", 10, 85, 10))
print(check("Cat5e", 10, 20, 2))
print(check("Cat6A", 1, 95, 3))

3الألياف الضوئية: متى ولماذا؟

الألياف تحمل ضوءًا في شعرة زجاج، فلا يؤثر فيها التشويش الكهربائي ولا الصواعق، وتقطع مسافات لا يستطيع عليها النحاس. متعددة النمط لبّها أعرض، أرخص وأقصر مدى، وتستخدم داخل المبنى ومراكز البيانات. أحادية النمط لبّها رفيع جدًا وتعمل بالليزر لمسافات بالكيلومترات. في المبدّل تُركّب وحدة SFP تناسب نوع الليف والسرعة، والقاعدة الذهبية: الوحدتان على طرفي الليف يجب أن تتطابقا في النوع وطول الموجة.

4إطار Ethernet والمنفذ

فوق الكابل يأتي Ethernet، وهو معيار الطبقتين الأولى والثانية في كل مكتب تقريبًا. يغلّف البيانات في إطار: عنوان MAC للوجهة، ثم للمصدر، ثم نوع الحمولة (0x0800 تعني IPv4 و0x86DD تعني IPv6)، ثم البيانات حتى 1500 بايت، ثم FCS وهو رقم تحقق يكشف الإطار التالف فيُرمى. والمنفذ يتفاوض مع الطرف الآخر على السرعة والازدواج (Full duplex يرسل ويستقبل معًا). وبعض المنافذ تمد الكهرباء أيضًا عبر PoE لتشغيل الكاميرات ونقاط الواي فاي والهواتف بكابل واحد.

notconnect يعني لا إشارة: كابل مفصول أو تالف أو جهاز مطفأ. وعداد CRC الذي يرتفع يعني كابلًا أو موصّلًا سيئًا. الكاميرا هنا تفاوضت على 100 Mbps فقط.

SW1# show interfaces status
Port      Name     Status       Vlan  Duplex  Speed  Type
Gi1/0/1   PC-01    connected    10    a-full  a-1000 10/100/1000BaseTX
Gi1/0/2   PC-02    notconnect   10    auto    auto   10/100/1000BaseTX
Gi1/0/3   CAM-01   connected    30    a-full  a-100  10/100/1000BaseTX
Gi1/0/24  UPLINK   connected    trunk full    10G    SFP-10GBase-SR

SW1# show interfaces gi1/0/3 | include errors
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored

مثال محلول

المسألة: شركة في طابقين. غرفة الخوادم في الطابق الأول، وأبعد مكتب في الثاني على بعد 120 مترًا من مسار الكابل. وكاميرات المراقبة في الممر تحتاج كهرباء. ماذا تقترح؟

الحل: 120 مترًا تتجاوز حد النحاس، فلا تمد كابلًا واحدًا. ضع مبدّلًا في الطابق الثاني واربطه بغرفة الخوادم بليف متعدد النمط ووحدتي SFP متطابقتين، ثم وزّع منه للمكاتب بـ Cat6A (كلها أقل من 90 مترًا). اجعل هذا المبدّل يدعم PoE لتشغيل الكاميرات دون مقابس كهرباء. وبعد التركيب افحص كل منفذ: الحالة connected، والسرعة المتوقعة، وعداد CRC صفر.

خرافة مقابل حقيقة

أين تقابله في العمل

اختبر فهمك

بطاقات مراجعة سريعة

تحقق من فهمك