کابل‌کشی ساخت‌یافته چیست و چرا مهم است؟

یک شبکه کامپیوتری ساده مجموعه‌ای متشکل از یک سوئیچ با تعدادی کابل است که کامپیوترها و سایر تجهیزات درون شبکه از طریق کابل‌هایی به…

 

کابل‌کشی ساخت‌یافته چیست و چرا مهم است؟

یک شبکه کامپیوتری ساده مجموعه‌ای متشکل از یک سوئیچ با تعدادی کابل است که کامپیوترها و سایر تجهیزات درون شبکه از طریق کابل‌هایی به سوییچ متصل شده‌اند. به لحاظ تئوری، امکان ترسیم چنین شبکه‌ای روی کاغذ ساده است، اما هنگامی که قصد پیاده‌سازی یک سوئیچ که کابل‌های مختلفی به آن متصل است را داشته باشید کار مشکل می‌شود. کارشناسان شبکه به‌خوبی می‌دانند که خدمات پیاده‌سازی زیرساخت شبکه (خدمات پسیو شبکه) کار پیچیده و طاقت‌فرسایی است، زیرا در دنیای واقعی با مشکلات فیزیکی مختلفی مثل دیوارها و سقف روبرو هستید. متأسفانه عامل انسانی باعث بروز مشکلات زیادی می‌شود. به طور مثال، کاربران ممکن است روی کابل‌ها قدم بگذارند، دانسته یا ندانسته کابل‌ها را از سوکت‌های شبکه جدا کنند یا کابل متصل به سوئیچ را با فشار زیادی از آن خارج کنند که باعث قطع سیم‌های درون کابل شده یا باعث ازکارافتادن پورت سوئیچ شوند. علاوه بر این، کوچک‌ترین اشتباهی در کابل‌کشی می‌تواند خسارت‌های زیادی به سازمان‌ها وارد کند. مشکلات این‌چنینی باعث شدند تا سازمان‌های بزرگ ارائه‌دهنده خدمات شبکه مجموعه‌قواعد و خط‌مشی‌هایی که به نام کابل‌کشی ساخت‌یافته از آن نام‌برده می‌شود را تصویب کنند.

کابل‌کشی ساخت‌یافته چیست؟

کابل‌کشی ساخت‌یافته به پیاده‌سازی زیرساخت شبکه کابلی با رعایت اصول و استانداردهای بین‌المللی اشاره دارد. به‌طوری که فرایند کابل‌کشی، نصب اتصالات، پریزها و سایر تجهیزاتی که متصل به کابل‌ها هستند بر مبنای یک نقشه مشخص انجام شود. کابل‌کشی ساخت‌یافته سعی می‌کند ارتباطات کابلی یک مجموعه، اتاق سرور و مراکز داده را به شکل دقیقی سازمان‌دهی کند.

بر مبنای این تعریف مشاهده می‌کنیم که کابل‌کشی ساخت‌یافته به طراحی، مستند‌سازی و مدیریت پایین‌ترین مباحث دنیای شبکه یعنی لایه فیزیکی اشاره دارد. لایه فیزیکی پایه و اساس هر مدل شبکه‌ای (داده‌‌محور، چندرسانه‌ای یا صوتی) را شامل می‌شود. رسانه فیزیکی چگونگی ارسال سیگنال‌ها یا داده‌ها در شبکه را تعریف می‌کند. تقریباً 70٪ شبکه‌های ارتباطی که از آن‌ها استفاده می‌کنید شامل تجهیزات پسیو مثل کابل‌ها، پچ‌پنل‌ها و بلوک‌های اتصال‌دهنده هستند. بر همین اساس مستندسازی این مولفه‌های شبکه فرآیند حساس و مهمی است. محیط فیزیکی می‌تواند کابل مسی به‌طور مثال، Cat5e، Cat6 و غیره، کابل کواکسیال، فیبرنوری یا کابل‌کشی‌های مخصوص ارتباطات ماهواره‌ای باشد. کابل‌کشی ساخت‌یافته بر مبنای مجموعه‌ای از استانداردها انجام می‌شود که چگونگی سیم‌کشی مراکز داده، دفاتر و ساختمان‌های تجاری یا مسکونی را بر مبنای نوع کابل‌ها و پریزهای ماژولاری که استفاده می‌شوند (به‌طور مثال، کابل‌های رده (CAT 5e) یا کابل‌های رده 6 (CAT 6) تعریف می‌کند. این استانداردها نحوه قرار گرفتن کابل بر مبنای هم‌بندی انتخاب شده را تعریف می‌کنند، به‌گونه‌ای که در نهایت تمام خروجی‌ها به یک پچ پنل مرکزی برسند که به‌طور معمول در رک‌سرورها نصب می‌شود. هر خروجی را می‌توان به یک سوئیچ شبکه که درون رک نصب می‌شود یا به یک پچ‌پنل متصل کرد. اشنایدر الکترونیک این مفهوم را این‌گونه تعریف می‌کند: «کابل‌کشی ساخت‌یافته به زیرساخت‌های کابل‌کشی جهت برقراری ارتباط میان مولفه‌های شبکه در محیط یک ساختمان یا یک فضای خاص گفته می‌شود. در واقع کابل‌کشی ساخت‌یافته را باید مجموعه‌ای از اصول و روش‌های استاندارد توصیف کرد که این مجموعه خود به زیر مجموعه‌هایی تقسیم می‌شود. منظور از زیر مجموعه، بلوک‌های قابل کنترلی است که تجهیزات شبکه در هر بلوک، مستقل از تجهیزات موجود در سایر بلوک‌ها مدیریت و نگهداری می‌شوند.»

مولفه‌های سیستم کابل‌کشی ساخت‌یافته

به‌طورکلی، مولفه‌های کابل‌کشی ساخت‌یافته به پنج بخش اصلی تقسیم می‌شوند که هر یک از این بخش‌ها، ویژگی‌ها و استانداردهای خاص خود را دارند. این بخش‌ها به شرح زیر هستند:

نقطه علامت‌گذاری (Demarcation point): منظور از نقطه علامت‌گذاری، محلی در نزدیکی ساختمان (داخل آن) است که کابل‌کشی شرکت مخابرات به پایان رسیده و کابل‌کشی‌های ارتباطی داخل ساختمان از آن نقطه آغاز می‌شود. در بیشتر موارد، یک دی مارک یا نقطه سرحد (demarcation point) دستگاهی است که نشان می‌دهد یک ارائه‌دهنده سرویس مخابراتی کارش به پایان رسیده و فرایند کابل‌کشی شبکه یک سازمان آغاز شده است. در این محل تجهیزاتی نصب می‌شود که ارتباط میان شبکه خصوصی سازمان و شرکت ارائه‌دهنده خدمات اینترنتی را به وجود می‌آورند. این ارتباط می‌تواند از طریق خطوط تلفن، خطوط اجاره‌ای و نمونه‌های مشابه باشد.

اتاق تجهیزات یا ارتباطات (Equipment or Telecommunication Room): اتاق‌ تجهیزات یا ارتباطات به اتاق‌هایی گفته می‌شود که محل قرارگیری تجهیزات اصلی شبکه و تجهیزات مخابراتی است. تمامی اتصالات اصلی شبکه در این اتاق‌ها سازمان‌دهی می‌شوند. برخی منابع این مکان‌ را اتاق MCR سرنام Main Cross Room می‌نامند.

کابل‌کشی عمودی (Vertical Cabling): در هر طبقه از ساختمان به اتاقی نیاز است که تجهیزات اصلی مانند سوئیچ، روترها و ملزومات دیگر در آن قرار بگیرد و تمامی کابل‌های کشیده شده در ساختمان به آن ختم شوند. این مکان‌ها که اتاق تجهیزات (ER) سرنام Equipment Room نام دارند، پس از اتاق MC مهم‌ترین محل در ساختمان (شبکه) هستند. جهت ایجاد ارتباط میان این اتاق‌ها و اتصال آن‌ها به اتاق MC کابل‌کشی‌هایی باید انجام شود. باتوجه‌به این‌که این اتاق در طبقات مختلفی از ساختمان قرار دارند، کابل‌ها باید به‌صورت عمودی در بین طبقات کشیده شوند. این نوع کابل‌کشی، به کابل‌کشی عمودی معروف است و مهم‌ترین قسمت کابل‌کشی در شبکه است.

کابل‌کشی افقی (Horizontal Cabling): کابل‌کشی افقی به انجام کابل‌کشی میان ملزومات شبکه داخل اتاق تجهیزات و پریزهای شبکه موجود در اتاق‌های کاری کاربران اشاره دارد. این کابل‌کشی، از طریق داکت‌ها، ترانک و مسیرهایی که روی دیوارها یا در سطح زمین نصب شده‌اند و در برخی موارد از طریق مسیرهایی که از داخل کف کاذب یا سقف کاذب عبور می‌کنند انجام می‌شود.

محیط کاری (Work Area): محیط کاری به محوطه یا اتاقی گفته می‌شود که تجهیزات کاربران نقطه پایانی در آن قرار دارند. منظور از کاربران نقطه پایانی، افرادی است که به شکل مستقیم از کامپیوترها، لپ‌تاپ‌ها، چاپگرها، تلفن‌های آی‌پی و دستگاه‌های دیگر برای اتصال به شبکه استفاده می‌کنند. محیط کاری محل اتصال تجهیزات شبکه به پریزهای شبکه است. در کابل‌کشی استاندارد به‌ازای هر سه متر فاصله یک پریز شبکه نصب می‌شود.

کابل‌کشی ساخت‌یافته چه مزایایی دارد؟

ثبات و پایداری: در کابل‌کشی ساخت‌یافته به دلیل رعایت استانداردها و اجرای کابل‌کشی بر طبق اصول و روش‌های قانونمند استانداردسازی شبکه، نیازی به ایجاد تغییرات مداوم در ساختار کابل‌کشی نیست که همین موضوع ثبات و پایداری بیشتر شبکه را به همراه دارد.

پشتیبانی از محصولات تولید شده توسط سازندگان مختلف: در کابل‌کشی ساخت‌یافته، استانداردها تعیین‌کننده اصول و روش‌ انجام کار هستند، بنابراین هیچ ناسازگاری در ساختار شبکه دیده نمی‌شود. به بیان دقیق‌تر، شبکه می‌تواند از تجهیزات سازندگان مختلف (چه تجهیزات نرم‌افزاری و چه سخت‌افزاری) پشتیبانی کند و بدون وابستگی به فروشنده خاصی از ترکیب محصولات تولید شده توسط تولیدکنندگان مختلف استفاده کرد.

سهولت در جابه‌جایی، اضافه‌کردن و اعمال تغییر: همان‌گونه که اشاره شد در کابل‌کشی ساخت‌یافته از ساختاری منطبق بر استانداردها پشتیبانی می‌شود؛ بنابراین در ابتدای طراحی و راه‌اندازی شبکه هر تغییر یا جابه‌جایی در شبکه پیش‌بینی شده و امکان اضافه‌کردن تجهیزات جدید یا اعمال تغییرات وجود دارد.

سهولت در عیب‌یابی و اشکال‌زدایی: باتوجه‌به این‌که قبل از پیاده‌سازی شبکه نقشه دقیقی از آن ترسیم می‌شود و جزئیات هر تغییری در مستندات ثبت می‌شود یک شبکه یکپارچه و منظم داریم. به همین دلیل عیب‌یابی و شناسایی خطاها کار ساده‌ای است و حتی یک تکنسین شبکه می‌تواند با یک بررسی ساده علت بروز مشکل را پیدا کند.

پشتیبانی از نیازهای آینده: کابل‌کشی ساخت‌یافته از نیازهای آینده و به‌ویژه گسترش‌پذیری شبکه به‌خوبی پشتیبانی می‌کند، زیرا در همان ابتدای کار نیازها پیش‌بینی می‌شوند. به طور مثال، اگر قرار است در آینده از ویدئوکنفرانس‌ها، تلفن‌های آی‌پی یا شبکه‌های محلی بیشتر استفاده کنید بدون نیاز به بازطراحی شبکه این فرایند امکان‌پذیر است.

تفکیک خطاها: در کابل‌کشی ساخت‌یافته، شبکه به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود تا در صورت بروز مشکل در شبکه، هر بلوک به طور جداگانه آزمایش می‌شود.

مزیت روش فوق این است که هر خطایی که در شبکه اتفاق افتد به‌سرعت قابل‌شناسایی است. تقسیم فیزیکی شبکه به بلوک‌های مختلف شباهت زیادی به پیاده‌سازی شبکه محلی مجازی (VLAN) دارد که شبکه هر واحد یا طبقه یک سازمان بزرگ به لحاظ منطقی متمایز از دیگری است.

کاهش هزینه‌ها: به دلیل این‌که در کابل‌کشی تمامی مراحل طبق استاندارد انجام می‌شود، نسبت به سیستم‌هایی که فاقد استاندارد هستند، نیازی به‌صرف هزینه‌های زیاد بابت بروز مشکل در شبکه یا ایجاد تغییرات در آن نیست و اصلی‌ترین هزینه زمانی پرداخت می‌شود که برای اولین مرتبه سیستم طراحی و راه‌اندازی می‌شود. پس از این مرحله، بیشتر هزینه‌ها مربوط به نگهداری تجهیزات است که این هزینه‌ها در قبال سیستم‌های فاقد استاندارد بسیار ناچیز هستند.

استانداردها

طراحی و راه‌اندازی کابل‌کشی ساخت‌یافته، به‌وسیله مجموعه‌ای از استانداردها که کابل‌کشی مراکز داده، اداره‌ها و ساختمان‌های آپارتمانی را به کمک انواع کابل‌ها مشخص می‌کند مدیریت می‌شود. این استانداردها جهت انتقال داده‌ها، صدا و تصویر به کمک کابل‌هایی مانند (Cat-5e)، Cat-6، فیبر نوری (Fiber Optic) و کانکتورهای مربوط به آن‌ها تعریف شده‌اند. در واقع این استانداردها چگونگی ایجاد اتصال میان پریزهای شبکه و نقاط مرکزی شبکه را مشخص می‌نمایند. جهت برقراری اتصال، کابل‌های موجود در اتاق‌های کاری ابتدا به پچ پنل‌های موجود در اتاق تجهیزات متصل شده و سپس به کمک کابل‌هایی کوتاه به‌ نام پچ‌‌کرد (PatchCord) به سوئیچ شبکه یا سوئیچ‌های تلفن متصل می‌شوند. جهت برقراری ارتباط میان پچ پنل و سوئیچ و برقراری ارتباط میان کامپیوترهای کاربران و پریز شبکه، نیازمند کابل مستقیم هستیم. کابلی که به دو طرف آن دو کانکتور متصل شده و تمام رشته‌های آن به‌صورت یکسان و بدون تغییر در ترتیب رنگ به این کانکتورها وصل شده‌‌اند.

استانداردهای مرتبط با کابل‌کشی ساخت‌یافته

استانداردهای کابل‌کشی ساخت‌یافته بین‌المللی هستند و توسط سازمان‌هایی مثل BICSI، European Committee for Electrotechnical Standardization تصویب می‌شوند. از استانداردهای مهم در این زمینه باید به موارد زیر اشاره کرد:

1000Base-LX: متداول‌ترین استاندارد گیگابیت اترنت است و از طول‌موج‌های بلند 1300 نانومتر استفاده می‌کند (یک نانومتر برابر با 0.000000001 متر یا همان ۹-۱۰ است).

1000Base-SX: شکلی دیگر از گیگابیت اترنت است که در مقایسه با 1000Base-LX هزینه نصب آن ارزان‌تر است و از طول‌موج‌های کوتاه 850 نانومتر استفاده می‌کند. حداکثر طول سگمنت برای 1000Base-SX به دو فاکتور قطر فیبر و پهنای باند مودال که برای انتقال سیگنال از آن استفاده می‌شود بستگی دارد.

EIA/TIA-568: استاندارد فوق حداقل نیازهای یک سیستم کابل‌کشی، هم‌بندی‌های لازم، حداقل و حداکثر طول کابل‌ها، سطح عملکرد رسانه‌ها و تجهیزات در تعامل با کابل‌کشی، نوع کانکتورها و ترتیب اتصال پین‌ها را تعریف می‌کند. در استاندارد فوق تأکید بر این موضوع است که سیستم کابل‌کشی ساخت‌یافته باید از شش زیر سیستم ورودی ساختمان (Building Entrance)، اتاق تجهیزات (Equipment Room)، کابل‌کشی ستون فقرات (Backbone Cabling)، کدهای مخابراتی (Telecommunication Closet)، کابل‌کشی افقی (Horizontal Cabling) و ناحیه کاری (Work Area) تشکیل شده باشد.

TIA-526-7: این استاندارد، میزان افت سیگنال‌ها در فیبرهای نوری تک حالته را اندازه‌گیری و مشخص می‌کند و به‌نام OFSTP-7 شناخته می‌شود.

ANSI/TIA/EIA-568-B.1: این استاندارد نیازمندی‌های کلی یک سیستم کابل‌کشی را در ساختمان‌های تجاری مشخص می‌کند.

ANSI/TIA/EIA-568-B.1-1-2001: اولین ضمیمه به استاندارد ANSI/TIA/EIA-568-B.1 است که حداقل شعاع خمش برای 4 جفت سیم موجود در کابل‌های UTPو ScTP را مشخص می‌کند.

TIA/EIA-568-B.1-2: این استاندارد دومین ضمیمه به استاندارد ANSI/TIA/EIA-568-B.1 است و نیازمندی‌های سیستم اتصال به زمین را برای کابل‌های بهم تابیده در کابل‌کشی افقی مشخص می‌کند.

TIA/EIA-568-B.1-3: ضمیمه سوم به استاندارد ANSI/TIA/EIA-568-B.1 است. در این ضمیمه به فاصله قابل تحمل توسط فیبرهای نوری و میزان تضعیف در کانال فیبر نوری (برای انواع کابل‌های فیبر نوری ) اشاره شده است.

TIA/EIA-568-B.1-4: ضمیمه چهارم به استاندارد ANSI/TIA/EIA-568-B.1 است و به مسائلی مانند مشخصات کابل‌کشی کابل‌های CAT-6 و کابل‌های فیبر نوری چند حالته با قطر 50/125 میکرون (μm)که از امواج لیزر استفاده می‌کنند اشاره دارد.

TIA/EIA-568-B.1-5: ضمیمه پنجم استاندارد ANSI/TIA/EIA-568-B.1 است و به أصول کابل‌کشی ارتباطاتی در محیط‌های مخابراتی می‌پردازد.

TIA/EIA-568-B.2: این استاندارد، نیازمندی‌های کلی یک سیستم کابل‌کشی را در ساختمان‌های تجاری و مولفه‌های سیستم کابل‌کشی با استفاده از کابل‌های بهم تابیده (Twisted Pairs) را مشخص می‌کند.

TIA/EIA-568-B.2-1: اولین ضمیمه به استاندارد TIA/EIA-568-B.2 است که به مشخصات عملکرد و انتقال کابل‌های بهم تابیده CAT6 در مقاومت 100 اُهم می‌پردازد