آموزش CCNA-200-301

ایجاد شبکه‌های فیزیکی LAN با استفاده از فیبر نوری – آموزش CCNA 200-301 – درس ۱۱

  • توسط محمد حاجی آبادی
  • ۳۰ فروردین ۱۳۹۹
  • ۰

اکثر استادنداردهای مبتنی بر UTP اترنت حداکثر تا طول ۱۰۰ متر را پشتیبانی می‌کنند. به این معنی است که بیشترین استفاده از این نوع کابل‌ها استفاده درون سازمانی است. فاصله هر سوئیچ تا کلاینت‌ها به نظر می‌رسد که کمتر از ۱۰۰ متر است و می‌توان از کابل UTP برای این منظور استفاده کرد. گاهی اوقات، مهندسین شبکه ترجیح می‌دهند که برای برخی از لینک‌های اترنت در شبکه‌های LAN، کابل‌های فیبر نوری استفاده کنند، اولین دلیل این است که مسافت بیشتری نسبت به کابل UTP پشتیبانی می‌کند، دلایل دیگری هم برای این انتخاب وجود دارد که در ادامه این درس با یکدیکر آنها را بررسی خواهیم کرد.

مفاهیم انتقال اطلاعات در کابل‌های فیبر نوری

کابل‌های فیبر نوری از شیشه به عنوان رسانه اصلی استفاده می‌کند که از طریق آن بتواند نور را به سمت دیگر منتقل کند، نور‌های متفاوتی که نشانگر بیت‌های ۰ و ۱ باشد. ممکن است در نگاه اول کمی عجیب به نظر برسد، که وقتی گفته می‌شود از شیشه برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود، اکثر ما به شیشه‌ای که در پنجره استفاده می‌شود، فکر می‌کنیم. جنس شیشه‌های پنجره سفت و سخت و غیر قابل خم شدن است، و اگر ضربه بخورد و یا خم شود، ممکن است باعث شکستن یا خرد شدن آن شود. این ویژگی‌ها برای کابل اصلا خوب نیست.

کابل‌های فیبر نوری از فایبرگلس استفاده می‌کنند، که به سازندگان اجازه می‌دهد که کابل‌های فیبر نوری را به صورت انعطاف پذیر ساخته و آن را به صورت یک رشته نازک و بلند به دور خود بپیچد. یک کابل فیبر نوری فایبرگلس را دقیقا در وسط کابل نگه‌ می‌دارد، و با این کار اجازه عبور نور را از فایبرگلس می‌دهد، و این یک ویژگی مهم به منظور ارسال اطلاعات می‌باشد.

اگرچه ارسال اطلاعات از طریق فایبرگلس به خوبی انجام می‌گیرد، اما خود فایبرگلس هم به کمی کمک نیاز دارد، به این دلیل که ممکن است در اثر خم شدن زیاد از حد بشکند و آسیب ببیند، به همین دلیل فایبرگلس هم به محافظ و تقویت نیاز دارد. شکل ۱-۱۱ اجزای تشکیل دهنده یک کابل فیبر نوری را نشان می‌دهد.

اجزای یک کابل فیبر نوری
شکل ۱-۱۱: اجزای یک کابل فیبر نوری

سه لایه بیرونی نشان داده شده در شکل بالا برای محافظت از اجزای درون کابل ایجاد شده‌اند، و باعث سهولت در استفاده از کابل می‌شود، در حالی که لایه‌های درونی Cladding و Core با کمک یکدیگر محیطی را ایجاد می‌کنند که بتوان نور را از درون کابل انتقال داد. یک منبع نور یا Optical Transmitter، نور را درون لایه Core می‌تاباند. نور می‌تواند از طریق Core به صورت مستقیم منتقل شود، اما به هر حال اگر به لایه Cladding برخورد هم کند، مجدد به لایه Core برگردانده می‌شود. شکل ۲-۱۱ مثالی از یک فرستنده LED را نشان می‌دهد. همان طور که مشاهده می‌کنید، نور پس از برخورد به لایه Cladding مجدد به درون Core برمی‌گردد و در طول کابل منتقل می‌شود.

نحوه انتقال در فیبر نوری به روش Multimode به همراه انعکاس درونی
شکل ۲-۱۱: نحوه انتقال در فیبر نوری به روش Multimode به همراه انعکاس درونی

شکل بالا عملکرد یک کابل فیبر نوری را در حالت Multimode نشان می‌دهد، که در این حالت فرستنده نور را در چندین زاویه مختلف در داخل کابل منعکس می‌کند.

متقابلا، در کابل فیبر نوری Single-Mode از قطر کوچک‌تری برای Core استفاده می‌شود (تقریبا پنجاه برابر کوچک‌تر از قطر Core کابل Multimode). برای ارسال نور در چنین قطر کوچکی، از یک فرستنده مبتنی بر لیزر قفط در یک زاویه استفاده می‌شود. از این رو به این نوع کابل‌ها Single-Mode گفته می‌شود. به شکل ۳-۱۱ توجه کنید.

نحوه انتقال در فیبر نوری به روش Single Mode به همراه فرستنده لیزری
شکل ۳-۱۱: نحوه انتقال در فیبر نوری به روش Single Mode به همراه فرستنده لیزری

هر دو نوع کابل‌های Multimode و Single-Mode از قوانین مهمی پیروی می‌کنند و نیاز‌های متفاوتی دارند. کابل‌های Multimode از مسافت بیشتری نسبت به کابل‌های UTP پشتیبانی می‌کنند، همچنین فرستنده آنها نسبت به کابل‌های Single-Mode هم ارزان‌تر می‌باشد. کابل‌‎های فیبر استاندارد‌های متفاوتی هم دارند. برای نمونه، استاندارد ۱۰ گیگابیت برثانیه روی کابل فیبر تا مسافت ۴۰۰ متر را پشتیبانی می‌کند، که اجازه می‌دهد تا دستگاه‌های دو ساختمان متفاوت در یک شرکت با یکدیگر در ارتباط باشند. کابل‌های Single-Mode هم مسافتی تا ده‌ها کیلومتر را پشتیبانی می‌کند، اما برای استفاده از این بستر، باید از سخت‌افزار‌هایی (SFP/SFP+) گرانتر استفاده کرد.

برای ارسال اطلاعات مابین دو دستگاه، دو کابل فیبر برای هر مسیر نیاز است، همانطور که در شکل ۴-۱۱ نشان داده شده است. این ایده بسیار شبیه به استفاده از دو حلقه الکتریکی در کابل‌های UTP اترنت می‌باشد. توجه داشته باشید که فرستنده یک دستگاه به گیرنده دستگاه مقابل متصل می‌گردد و برعکس همین روال برای مسیر دیگر.

در دو کابل فیبر نوری مجزا، فرستنده یکی به گیرنده دیگری متصل شده است
شکل ۴-۱۱: در دو کابل فیبر نوری مجزا، فرستنده یکی به گیرنده دیگری متصل شده است

استفاده از فیبر به همراه اترنت

برای استفاده از فیبر نوری در سوئیچ‌های اترنت، یا باید از سوئیچ‌هایی که به صورت شرکتی از پورت‌های فیبر پشتیبانی می‌کند، و یا از سوئیچ‌هایی که به صورت ماژولار هستند و می‌توان به آنها پورت فیبر اضافه کرد، استفاده کرد. در سوئیچ‌های ماژولار، شما می‌توانید از ماژول‌های مختلفی او نوع SFP استفاده کنید. ماژول‌های SFP+ که از انواع استاندارد‌های ۱۰-Gbps پشتیبانی می‌کند در جدول ۱-۱۱ لیست شده‌اند.

جدول 1-11: انواع استاندارد‌های فیبر IEEE 802.3 10-Gbps

استانداردنوع کابلحداکثر مسافت
10GBASE-SMultimode (MM)400 متر
10GBASE-LX4Multimode (MM)300 متر
10GBASE-LRSingle-Mode (SM)10 کیلومتر
10GBASE-ESingle-Mode (SM)30 کیلومتر

برای نمونه، برای ایجاد یک شبکه LAN در یک شرکت تجاری، شما ممکن است که هم از کابل‌های MM و هم از کابل‌های SM استفاده کنید. در واقع، بسیاری از شرکت‌ها برای ارتباط ساختمان‌های مختلف خود، از کابل‌کشی فیبر نوری استفاده کرده‌اند. اگر ساختمان‌ها فقط چند صد متر از ساختمان دیگر فاصله داشته باشند، می‌توان از کابل MM استفاده کرد و این ساختمان‌ها را به یکدیگر متصل کرد و یک شبکه LAN ایجاد کرد.

ممکن است زمانی که به فکر جایگزینی کابل UTP با فیبر نوری هستید، مسافت اولین ملاک برای این جایگزینی باشد، اما ملاک‌های دیگری هم وجود دارد که باید در نظر بگیرید. کابل‌های UTP نسبت به کابل‌های MM و همچنین SM از قیمت پایین‌تری برخوردار هستند، علاوه بر این هزینه استفاده از ماژول‌های SFP و SFP+ هم اضافه می‌شود. هرچند کابل‌های UTP معیبی هم دارند، از جمله، این نوع کابل‌ها در مقابل تداخل الکترومغناطیسی کیفیت خود را از دست می‌دهد. همچنین، کابل‌های UTP سیگنال را به بیرون از کابل هم منتشر می‌کنند (البته تا شعاع بسیار کمی)، پس اگر یک شبکه با امنیت بالا می‌خواهید، می‌توانید از کابل‌های فیبر نوری استفاده کنید، که چنین ضعفی را ندارد. جدول ۲-۱۱ برخی از معیار‌های انتخاب کابل را نشان می‌دهد.

جدول 2-11: مقایسه‌ی بین کابل اترنت UTP، فیبر MM و SM

معیار و شاخصکابل UTPکابل فیبر MMکابل فیبر SM
نسبت قیمت به کابل‌کشیپایینمتوسطمتوسط
نسبت قیمت به پورت سوئیچپایینمتوسطبالا
مقدار تقریبی حداکثر مسافت100 متر500 متر40 کیلومتر
حساسیت نسبی به تداخل الکترومغناطیسیکمنداردندارد
خطر کپی کردن از روی انتشار سیگنال به بیرون کابلکمنداردندارد

لیست کامل فهرست مطالب آموزش CCNA 200-301

محمد حاجی‌آبادی هستم، کارشناس رشته کامپیوتر و علاقه‌مند به حوزه فناوری اطلاعات و شبکه‌های کامپیوتری.

دیدگاهتان را بنویسید

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