در این مقاله قصد داریم در مورد نویز کابل شبکه صحبت کنیم و از نزدیک با انواع نویز کابل شبکه، منبع ایجاد آن، تأثیر آن بر روی سیگنال‌ها و داده‌های ارسالی و دریافتی و راهکارهایی برای حذف یا کم کردن تأثیر نویز بر روی کابل‌های شبکه آشنا شویم. با توجه به تعریفی که از نویز می‌شود، به‌راحتی می‌توان گفت که تمام محیط اطراف ما و کابل‌های شبکه‌مان را نویزهای مختلفی دربر گرفته‌اند و هرکدام به طریقی بر روی سیگنال‌های ارتباطی ما تأثیر می‌گذارند. نویز در حالت کلی به هر سیگنال اضافی و ناخواسته‌ای گفته می‌شود که در محیط و بین گیرنده و فرستنده وجود دارد و با تحت تأثیر قرار دادن سیگنال داده، منجر به مخدوش شدن و از بین رفتن اطلاعات آن می‌شود. تجهیزات برقی و الکترومغناطیسی که از آن استفاده می‌کنیم یک منبع بزرگ برای تولید سیگنال نویز هستند و منجر به از دست رفتن تمام و بخشی از اطلاعات می‌شوند؛ اما راهکارهایی نیز برای کم کردن یا حذف کردن تأثیر نویز روی کابل شبکه وجود دارد. اگر شما هم در مورد نویز کابل، انواع آن و راهکارهایی برای کاهش تأثیر نویز کنجکاو هستید، پیشنهاد می‌کنیم تا انتهای این مطلب ما را همراهی کنید.
کابل شبکه چیست؟ نویز کابل شبکه چیست؟
برای آشنایی با نویز این کابل‌ها ابتدا بهتر است با کابل شبکه و انواع آن آشنا شویم. کابل شبکه به کابلی گفته می‌شود که برای سیم‌کشی شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد و مسیری امن برای ارسال و دریافت سیگنال بین گیرنده و فرستنده به وجود می‌آورد. کابل شبکه از به هم تابانیدن ۸ سیم و ۴ زوج سیم به وجود می‌آید که یک روکش آن‌ها را دربر گرفته است.
مهم‌ترین علتی که سیم‌های ۸گانه کابل شبکه را درهم تابانیده‌اند، مقابله با نویزهای محیطی است. نویزهای مختلفی که در ادامه با آن‌ها آشنا خواهیم شد، به طرق مختلف روی سیگنال‌های عبوری از داخل کابل شبکه تأثیر می‌گذارند و باعث مخدوش شدن و از دست رفتن اطلاعات مفید می‌شوند.
سیم‌های داخل کابل شبکه با توجه به ماهیت و کارکردشان به‌صورت دوتایی و زوج سیم به‌هم‌پیچیده می‌شوند تا روی سیگنال‌های عبوری از زوج سیم‌های دیگر، تداخل سیگنالی و نویز ایجاد نکنند. نویزها در حالت کلی بر اساس منشأ پیدایش، به دو دسته نویزهای داخلی و نویزهای خارجی تقسیم می‌شوند.
نویزهای داخلی همان تأثیری است که عبور سیگنال از درون یک زوج سیم، بر سیگنال عبوری از زوج سیم مجاور ایجاد می‌کند. درواقع منشأ نویز داخلی تشعشعات الکترومغناطیسی خود زوج سیم‌های داخل کابل شبکه است. نویزهای خارجی اما از محیط بیرون وارد سیم شده و سیگنال عبوری را تحت تأثیر خود قرار می‌دهند. این نویزها داده‌ها و سیگنال‌های ارسالی بین گیرنده و فرستنده را دچار تغییر می‌کنند. تغییری که به هیچ عنوان مطلوب نیست، چرا که شکل و محتوای سیگنال ارسالی را تغییر داده و اطلاعات را دگرگون می‌کند.
چرا ما دچار اختلالات انتقال می‌شویم؟ انواع نویز شبکه
ما اغلب در حین انتقال سیگنال با خطا مواجه می‌شویم و دلیل این اختلال، به‌اصطلاح سوارشدن سیگنال نویز بر سیگنال داده اصلی است. منابعی مانند کابل‌های برق متناوب، موتور‌ها و چراغ‌های فلورسنت نویزهای محیطی را ایجاد می‌کنند که روی سیگنال شبکه تأثیر می‌گذارند.
انواع نویز کابل شبکه در حالت کلی به پنج دسته مختلف تقسیم می‌شود. نویز حرارتی (همان نویز گرمایی یا نویز سفید)، نویز القایی (اعوجاج مدولاسیون متقابل)، نویز تداخل چندمسیره، نویز هم شنوایی (Crosstalk) و نویز ضربه‌ای چهار نوع نویزی محسوب می‌شوند که به نویز کابل شبکه معروف هستند.
- نویز حرارتی یا سفید: این نویز در تمام دماهای بالاتر از صفر کلوین تشکلی می‌شود و به‌صورت ناخواسته روی سیگنال ارسالی تأثیر می‌گذارد.
- نویز القایی (اعوجاج مدولاسیون متقابل): این نویز حاصل کار کردن منابعی مانند موتور و لوازم برقی خانگی است که در محیط تولید می‌شود. درواقع هنگامی که دو سیگنال داده با فرکانس‌های مختلف از کنار هم عبور می‌کنند، رو هم تأثیر متقابل می‌گذارند. این نویز می‌تواند ماهیت و اطلاعات پایه سیگنال داده اصلی را به‌کل تغییر دهد.
- نویز هم‌شنوایی یا Crosstalk: این نویز تأثیر یک سیم بر سیم دیگر است. از تداخل میدان‌های الکتریکی و الکترومغناطیسی تشکیل‌شده داخل سیم، این نویز حاصل می‌شود که به‌راحتی می‌تواند سیگنال داده را مخدوش یا حذف کند.
- نویز تداخل چندمسیره: این نویز در ارتباط‌های وایرلس (بی‌سیم مانند ارتباط WIFI) وجود دارد و زمانی شکل می‌گیرد که سیگنال‌های مشابه وایرلس موجود در محیط، مانند سیگنال‌های گوشی همراه، گوشی‌های بی‌سیم و کنترل‌ها، روی سیگنال شبکه ما تأثیر می‌گذارند و باعث ایجاد پکت لاس می‌شوند.
- نویز ضربه‌ای: این نویز حاصل از تأثیر یک سیگنال با انرژی بالا در مدت زمان بسیار کوتاه، مانند خطوط برق، رعدوبرق و غیره بر روی سیگنال اصلی است.
راهکارهایی برای از بین بردن نویز کابل شبکه
نویز حرارتی
نویز حرارتی به دلیل حرکت تصادفی الکترون‌ها در یک سیم ایجاد می‌شود. نویز حرارتی همیشه در تجهیزات الکتریکی وجود دارد و با دمای سیم‌ها نسبت مستقیم دارد. همچنین به‌عنوان نویز جانسون-نیکوئیست، سروصدای جانسون یا نویز نایکیست نیز شناخته می‌شود.
سؤال مهم این است که چگونه نویز حرارتی را حذف کنیم؟ حذف نویز حرارتی تقریباً غیرممکن است. با این حال، کاهش دما یا مقاومت در مدار‌های الکتریکی می‌تواند نویز حرارتی را کاهش دهد.
نویز القایی
نویز القایی نویز ایجادشده در یک مدار توسط یک میدان مغناطیسی یا الکترواستاتیکی متغیر تولیدشده توسط مدار دیگر است. به‌عنوان مثال: کابل‌های برق متناوب، میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند و نور فلورسنت، میدان‌های الکترواستاتیکی تولید می‌کند. هنگامی که این انرژی الکترواستاتیک یا مغناطیسی وارد تجهیزات می‌شود، انرژی به نویز تبدیل می‌شود که به آن نویز القایی می‌گویند.
چگونه نویز القایی را حذف کنیم؟ این نویز ایجادشده را می‌توان با استفاده از کابل‌های جفت تابیده و محافظ کابل‌های شبکه کاهش داد. به هم تابیدن سیم‌ها درون کابل می‌تواند نویز را کاهش دهد. هرچه میزان پیچش و تابش زوج سیم‌های موجود در داخل کابل شبکه بیشتر باشد، سیگنال‌هایی که در داخل این سیم‌ها در حال عبور هستند، تأثیر کمتری را از نویز کابل شبکه دریافت خواهند کرد.
استفاده از شیلد در ساخت کابل شبکه علاوه بر بالاتر بردن مقاوم فیزیکی و طول عمر کابل، تأثیر مستقیمی نیز بر نویز دارد. شیلدهای فلزی که به دور سیم‌ها و جفت سیم‌ها پیچیده می‌شوند، منجر به کمتر شدن تداخل امواج می‌شوند. این فلزات و شیلدها همچنین به دور کابل نهایی نیز پیچیده می‌شوند تا کابل‌های هم مسیر کمترین تداخل سیگنال را با یکدیگر ایجاد کنند.
کابل‌های شبکه بر اساس همین ساختار و نوع و تعداد شیلد‌هایی که در ساخت آن‌ها به کار رفته است، به انواع مختلف زیر تقسیم می‌شوند:
- کابل شبکه UTP: این کابل‌ها ساده‌ترین و ارزان‌قیمت‌ترین کابل‌های شبکه هستند. در ساختار این کابل‌های شبکه هیچ نوع شیلد و محافظی به‌کار گرفته نشده است. نویز کابل شبکه در این نوع از کابل‌ها در بیشترین میزان خود است؛ بنابراین، استفاده از این کابل‌های شبکه تنها در محیط‌های کم نویز مورد توصیه است.
- کابل شبکه FTP: این نوع از کابل شبکه از یک لایه فویل آلومینیومی ساخته شده است که به دو کابل لن (LAN) پیچیده شده است. این نوع از کابل‌ها مقاومت پایینی در برابر نویز کابل شبکه دارند؛ بنابراین، استفاده از این کابل‌ها در محیط‌های کم نویزی مانند محیط خانه مورد توصیه است.
- کابل شبکه STP: در ساختار کابل‌های شبکه STP از یک لایه آلومینیومی مشبک استفاده شده است که مقاومت بالایی را در برابر نویزهای محیطی و خارجی به کابل می‌بخشد. این نوع از کابل‌های شبکه برای استفاده در محیط‌هایی با نویز بالا طراحی شده‌اند. برای مثال اگر قرار است کابل شبکه از کنار کابل برق عبور داده شود، بهتر است برای مقابله با نویز ، تخلیه اثرات القایی و الکتریسیته ساکن، از کابل‌های STP استفاده شود.
- کابل شبکه SFTP: این کابل‌ها بدون شک بهترین و البته گران‌قیمت‌ترین نوع کابل‌های شبکه هستند که در بازار وجود داشته و قابل خریداری هستند. این کابل‌ها از شیلدهای قدرتمندی ساخته شده‌اند که بیشترین مقاومت را در برابر نویز از خود نشان می‌دهند. اگر امنیت شبکه برای شما از اهمیت بالاتری برخوردار است، پیشنهاد ما استفاده از کابل‌های SFTP برای پایین نگه‌داشتن نویز کابل شبکه است.
Crosstalk Noise
در تداخل هم‌شنوایی، سیگنال یک سیم بر سیگنال سیم دیگر تأثیر می‌گذارد. یک سیم به‌عنوان آنتن ارسال و سیم دیگر به‌عنوان آنتن گیرنده عمل می‌کند. بر اثر این نویز و تداخل ممکن است بتوانید مکالمه شخص دیگری را بشنوید.
چگونه نویز Crosstalk را حذف کنیم؟ کابل‌های جفت پیچ‌خورده، کابل‌های شیلددار و فاصله بیشتر کابل‌ها از هم به جلوگیری از تداخل کمک می‌کند.
نویز ضربه‌ای
نویز ضربه‌ای سطح سیگنال مدار را افزایش یا کاهش می‌دهد. این امر باعث می‌شود که تجهیزات گیرنده سیگنال را اشتباه تفسیر کنند. نمونه‌ای از نویزهای ضربه‌ای از خطوط برق یا صاعقه ایجاد می‌شود. حذف این نوع از انواع نویز کابل شبکه عملاً امکان‌پذیر نیست.
اثرات نویز کابل شبکه بر ترافیک و عملکرد شبکه
ما در واقعیت نمی‌توانیم رسانه‌ای بدون نویز ایجاد کنیم. و سیگنال ارسالی به گیرنده همیشه دارای یک جزء نویز است. راه‌اندازی یک شبکه برای کسب‌وکار شما نیاز به تفکر و برنامه‌ریزی زیادی دارد تا اطمینان حاصل شود که شبکه، کمترین تأثیر را از نویز دریافت می‌کند.
هنگام راه‌اندازی شبکه باید ملاحظات مختلفی در نظر گرفته شود. عدم رسیدگی به این موارد می‌تواند منجر به مجموعه‌ای از مسائل شود که احتمالاً عملکرد شبکه شما را مختل می‌کند و همچنین ممکن است بر عملیات و فرآیند‌های تجاری شما تأثیر منفی بگذارد. از میان مسائل مختلفی که می‌تواند یک شبکه را تحت تأثیر قرار دهد، یکی از رایج‌ترین و چالش‌برانگیزترین موارد، مدیریت نویز است.
به‌طور کلی، اگر نویز کابل شبکه به‌موقع تشخیص داده نشود و اصلاح نشود، می‌تواند منجر به کاهش عملکرد کلی شبکه شود:
- کاهش سرعت انتقال داده: تداخل سیگنال در نتیجه نویز کابل شبکه می‌تواند سرعت انتقال داده‌ها در شبکه را کاهش دهد.
- تضعیف سیگنال: نویز کابل شبکه می‌تواند قدرت سیگنال‌ها را در یک شبکه ضعیف کند. هر چه نویز در یک شبکه بیشتر باشد، سیگنال‌ها بیشتر کاهش می‌یابد.
- از دست دادن بسته‌های داده: نویز کابل شبکه می‌تواند باعث از بین رفتن بسته‌های داده در مسیر رسیدن به مقصد شود. هنگامی که این مورد اتفاق می‌افتد، قسمت یا تمام اطلاعات به گیرنده منتقل نمی‌شود.
سخن پایانی
در این مقاله با مفهوم نویز کابل شبکه و انواع آن آشنا شدیم. برای مدیریت نویز ابتدا باید علت و منبع آن مشخص شود. در حالت کلی استفاده از کابل‌های شبکه با کتگوری بالا (مانند کابل‌های CAT6، CAT6A و CAT7) و استفاده از کابل‌های شیلددار از کاهش نویز کابل شبکه کارآمدترین راهکار است.علاوه بر این، محیط خارجی نیز باید برای محرک‌های بالقوه‌ای که می‌تواند منجر به تولید نویز شده باشد، بررسی شود.
