معرفی و بررسی

چرا زوج های کابل شبکه به هم تابیده شده اند؟

وقتی صحبت از کابل شبکه می شود به احتمال فراوان منظور کابل های شبکه زوج تابیده شده یا Twisted Pair است. همانطور که شاید از نام آن حدس زده باشید، این کابل های شبکه از 4 زوج سیم تشکیل شده‌اند که دو به دو به دور یکدیگر تابیده شده اند. دلیل تابیده شدن زوج های کابل شبکه به دور یکدیگر چیست؟ آیا بهتر و ساده تر نبود که آن ها را به صورت صاف در کنار یکدیگر قرار می دادیم؟

پاسخ به این سؤالات هم می تواند ساده و هم دشوار باشد. به زبان ساده دلیل این کار کاهش نویز و نوسانات الکترومغناطیسی است. چگونگی حذف نویز و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) توسط این روش در ادامه این مقاله بررسی شده است.

کاهش نویز:

هیچ مهندسی کاری را انجام نمی دهد مگر این که سودی برایش داشته باشد و مشکلی را حل کند. زوج های کابل شبکه به دلیل زیبایی یا مرتب بودن به دور یکدیگر پیچیده نشده اند، بلکه این کار برای حذف سیگنال های ناخواسته یا همان سیگنال های نویز خودمان انجام شده است.

الکساندر گراهام بل، مخترع مشهور تلفن، اولین کسی بود که مزایای ارسال سیگنال با سیم های تابیده شده را دریافت، اگرچه سیم های تلفنی آن زمان مانند امروز نبودند. همان طور که در شکل زیر می بینید در آن زمان جای سیم های تلفن ارسال و دریافت سیگنال های تلفن بر روی هر دکل عوض می شد. این دکل ها با فاصله یکسان از هم و در مسافت های چندین کیلومتری قرار داده شده بودند.

سیگنال های موجود بر روی هر سیم دارای اندازه یکسان اما جهت (قطبش) مخالف هستند به طور مثال یکی A+ و دیگری A- است. گیرنده در انتهای مسیر این دو سیگنال را از هم کم می کند تا سیگنال اصلی به دست آید. نویزی که در محیط وجود دارد (N) به طور مساوی بر سیگنال های هر دو سیم تأثیر می گذارد و با آن ها جمع می شود یعنی سیگنال یکی تبدیل به N+A و سیگنال دیگری تبدیل به N-A می شود. هنگامی که گیرنده در مقصد این سیگنال ها را از هم کم می کند، خود به خود نویز محیط حذف خواهد شد. البته هیچ گاه نویز به طور کامل حذف نخواهد شد و همیشه مقداری نویز وجود خواهد داشت.

اما ما فرض کردیم که اندازه سیگنال های نویز محیط بر روی هر دو سیم یکسان است، در حالی که در واقعیت این چنین نیست و نویز وارد شده به هر سیم متفاوت است. اما چکار کنیم نویز وارد شده به هر سیم برابر شود؟ برای این کار باید زوج ها در فواصل کمتری به دور هم تابیده شوند تا هر سیم به نوبت و به طور مساوی در معرض نویز قرار گیرد و هنگام تفریق شدن در گیرنده حذف شوند. به همین دلیل است که زوج ها در کابل شبکه با شدت بیشتری به دور یکدیگر تابیده شده اند.

کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI):

نویز وارد شده به یک سیم تنها بر اثر نویز موجود در محیط نیست بلکه سایر سیم های مجاور نیز می توانند منبع نویز باشند. میدان الکترومغناطیسی موجود در اطراف هر سیم می تواند بر روی سیم مجاور تأثیر گذاشته، در آن یک جریان اضافی ایجاد کند و ارسال یا دریافت داده ها را با اشکال مواجه کند. با این نوع نویز Cross-Talk (کراستاک) یا تداخل الکترومغناطیسی (EMI) گفته می شود.

تابیده شدن زوج های کابل شبکه

این نویز در دنیای امروز که همه سیگنال ها دیجیتال هستند اهمیت بیشتری پیدا می کند. همانطور که می دانید سیگنال های دیجیتال از 0 و یک تشکیل شده اند و در صورت ایجاد EMI یک می تواند تبدیل به صفر یا صفر می تواند تبدیل به 1 شود که به معنی ایجاد خطاست.

تابیده شدن زوج ها می تواند از دو طریق نویز را حذف کند:

  • همان طور که در بخش قبل توضیح داده شد، قرار گرفتن هر دو سیم در برابر منبع نویز به صورت برابر به ما این اطمینان را می دهد که هنگام تفریق سیگنال ها نویز حذف می شود.
  • در هر تاب، میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم تغییر جهت می دهد، به گونه ای که جریان اضافی تولید شده نیز جهتش تغییر می کند. جریان های با جهت مخالف یکدیگر را حذف می کنند و از تغییر 0 و 1 جلوگیری می شود.

نکته: هر چه زوج های تابیده شده با شدت بیشتری به دور هم تابیده شوند، حذف نویز بهتر می شود اما در عوض طول سیم افزایش پیدا می کند و در نتیجه اتلاف بیشتری رخ می دهد.

سخن آخر:

تابیده شدن زوج ها به دور یکدیگر، نویز و تداخل الکترومغناطیسی را تا حدی کاهش می دهد و کیفیت انتقال داده ها را افزایش می دهد اما همیشه نمی تواند نویز را به طور کامل حذف کند. برای شبکه های حرفه ای و دیتاسنترها، انتقال داده ها باید با کیفیت بسیار بالاتری انجام گیرد؛ بنابراین استفاده از کابل های شبکه شیلد دار و سایر اقدامات الزامی است.

امید اتحادمحکم

کارشناس واحد تولید محتوا و کارشناس ارشد فنی نت‌رانه. دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد برق از دانشگاه گیلانه. پیش از این‌که به خانواده‌ی نت‌ران بپیونده، به‌مدت 4 سال در زمینه‌ی اتوماسیون صنعتی و طراحی مدارهای الکترونیکی فعالیت حرفه‌ای داشته. امید در زمینه‌ی تولید و بازاریابی محتوا تخصص داره.
خبرنامه
Notify of
guest
0 نظرات
Inline Feedbacks
View all comments
دکمه بازگشت به بالا