تفاوت در خرید کابل شبکه شیلد دار و بدون شیلد چیست؟ به نقل از کابل آریا

انتخاب کابل شبکه مناسب تصمیمی حیاتی در زیرساخت های ارتباطی مدرن به شمار می رود. هنگامی که صحبت از انتقال داده های قابل اعتماد و با سرعت بالا به میان می آید کابل های شبکه شیلد دار و بدون شیلد به عنوان دو گزینه اصلی مطرح می شوند. اما تفاوت اساسی بین این دو نوع کابل چیست و کدام یک برای نیازهای خاص شما مناسب تر است؟ در این مقاله به بررسی جامع و تخصصی این تفاوت ها می پردازیم و با نگاهی علمی و مهندسی عملکرد کاربردها استانداردها و نکات کلیدی انتخاب هر یک را به تفصیل شرح خواهیم داد.

کابل شبکه شیلد دار در مقابل بدون شیلد : مفهوم و عملکرد فنی

در هسته مرکزی هر کابل شبکه وظیفه اصلی انتقال سیگنال های الکتریکی بر عهده سیم های مسی قرار دارد. کابل های بدون شیلد (Unshielded Twisted Pair – UTP) از این سیم های مسی به صورت زوج های به هم تابیده تشکیل شده اند که با یک روکش خارجی محافظت می شوند. تابیدگی زوج سیم ها یک تکنیک مهندسی هوشمندانه است که به منظور کاهش تداخل الکترومغناطیسی (Electromagnetic Interference – EMI) و هم شنوایی (Crosstalk) در کابل های بدون شیلد به کار می رود. با تابیدن سیم ها میدان های مغناطیسی ناشی از جریان در هر سیم تا حدودی اثر یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه تداخلات کاهش می یابند.

در مقابل کابل های شبکه شیلد دار (Shielded Twisted Pair – STP) علاوه بر زوج های به هم تابیده دارای یک یا چند لایه محافظ اضافی به نام شیلد (Shield) هستند. این شیلد معمولاً از جنس فویل آلومینیومی مس بافته شده یا ترکیبی از هر دو ساخته می شود و وظیفه اصلی آن ایجاد یک سد محافظتی در برابر تداخلات الکترومغناطیسی خارجی است. شیلد با جذب و انعکاس امواج الکترومغناطیسی مزاحم از ورود آن ها به سیم های حامل سیگنال جلوگیری کرده و در نتیجه کیفیت و پایداری سیگنال را در محیط های پر نویز بهبود می بخشد.

عملکرد شیلد را می توان بر اساس اصول قفس فارادی (Faraday Cage) توضیح داد. قفس فارادی یک محفظه رسانا است که میدان الکتریکی ساکن و متغیر با زمان را در داخل خود حذف می کند. شیلد کابل شبکه نیز به عنوان یک قفس فارادی عمل کرده و از نفوذ میدان های الکترومغناطیسی خارجی به داخل کابل جلوگیری می کند. برای عملکرد صحیح شیلد اتصال مناسب آن به زمین (Grounding) بسیار حائز اهمیت است. در واقع شیلد باید به طور موثری به سیستم زمین متصل شود تا بتواند جریان های ناشی از تداخلات را به زمین منتقل کند و از تجمع آن ها در کابل جلوگیری نماید. خرید کابل شبکه شیلد دار اصل از وب سایت کابل اریا با ضمانت اصالت کالا. 

اجزای اصلی کابل های شیلد دار و بدون شیلد و اصول کارکرد آن ها

برای درک عمیق تر تفاوت های این دو نوع کابل لازم است اجزای اصلی آن ها را به همراه اصول کارکردشان بررسی کنیم :

1. هادی (Conductor) : هادی اصلی در هر دو نوع کابل سیم مسی است که وظیفه انتقال سیگنال های الکتریکی را بر عهده دارد. جنس قطر و کیفیت مس به کار رفته در هادی تأثیر مستقیمی بر افت سیگنال (Signal Attenuation) مقاومت (Resistance) و پهنای باند (Bandwidth) کابل دارد. استانداردهای بین المللی مانند انجمن صنایع الکترونیک (EIA) و سازمان بین المللی استانداردسازی (ISO) مشخصات فنی هادی های مسی را برای کابل های شبکه تعریف کرده اند.
2. عایق (Insulation) : هر سیم مسی با یک لایه عایق پوشیده می شود تا از اتصال کوتاه (Short Circuit) بین سیم ها جلوگیری شود. عایق معمولاً از جنس پلی اتیلن (Polyethylene – PE) یا پلی وینیل کلراید (Polyvinyl Chloride – PVC) ساخته می شود. خواص دی الکتریک عایق نیز بر ظرفیت خازنی (Capacitance) کابل و در نتیجه بر سرعت انتقال سیگنال تأثیرگذار است.
3. زوج های به هم تابیده (Twisted Pairs) : در هر دو نوع کابل سیم ها به صورت زوج های به هم تابیده سازماندهی می شوند. تعداد تابیدگی در واحد طول (معمولاً بر حسب اینچ) و الگوی تابیدگی به دقت طراحی می شوند تا میزان هم شنوایی و تداخلات را به حداقل برسانند. کابل های با دسته بندی های بالاتر (مانند Cat۶ Cat۶a Cat۷) معمولاً دارای تابیدگی های بیشتر و پیچیده تری هستند.
4. شیلد (Shield) : این جزء وجه تمایز اصلی بین کابل های شیلد دار و بدون شیلد است. کابل های شیلد دار دارای یک یا چند لایه شیلد هستند که اطراف زوج های به هم تابیده را فرا می گیرند. انواع مختلفی از شیلد وجود دارد :
• F/UTP (Foiled Unshielded Twisted Pair) : یک لایه فویل کلی دور کل زوج ها.
• S/UTP (Shielded Unshielded Twisted Pair) : یک لایه بافته شده کلی دور کل زوج ها.
• SF/UTP (Shielded Foiled Unshielded Twisted Pair) : ترکیبی از فویل و بافته شده کلی دور کل زوج ها.
• U/FTP (Unshielded Foiled Twisted Pair) : هر زوج به صورت جداگانه با فویل شیلد شده است.
• F/FTP (Foiled Foiled Twisted Pair) : هر زوج با فویل شیلد شده و یک فویل کلی دور کل زوج ها.
• S/FTP (Shielded Foiled Twisted Pair) : هر زوج با فویل شیلد شده و یک لایه بافته شده کلی دور کل زوج ها.

انتخاب نوع شیلد به سطح حفاظت مورد نیاز در برابر EMI و بودجه بستگی دارد. شیلدهای فویلی معمولاً پوشش ۱۰۰% در برابر EMI ارائه می دهند در حالی که شیلدهای بافته شده انعطاف پذیری بیشتری دارند و برای اتصال به زمین مناسب تر هستند.

1. روکش خارجی (Jacket) : آخرین لایه محافظ کابل روکش خارجی است که از کل اجزای داخلی در برابر آسیب های مکانیکی رطوبت اشعه UV و سایر عوامل محیطی محافظت می کند. روکش های مختلفی با جنس های متفاوت (PVC LSZH PE) برای کاربردهای گوناگون وجود دارند. روکش های LSZH (Low Smoke Zero Halogen) در صورت آتش سوزی دود کمتری تولید می کنند و گازهای سمی آزاد نمی کنند و برای محیط های داخلی با تهویه محدود مناسب تر هستند.

کاربردهای صنعتی کابل های شیلد دار و بدون شیلد و مثال هایی از صنایع مختلف

انتخاب بین کابل شبکه شیلد دار و بدون شیلد به محیط نصب و سطح نویز الکترومغناطیسی بستگی دارد. به طور کلی :

• کابل های بدون شیلد (UTP) : برای محیط های خانگی اداری و تجاری معمولی که سطح نویز الکترومغناطیسی نسبتاً پایین است انتخاب مناسبی هستند. این کابل ها ارزان تر سبک تر و انعطاف پذیرتر از کابل های شیلد دار هستند و نصب و نگهداری آن ها آسان تر است. در صنایع مختلف کابل های UTP برای شبکه های LAN در دفاتر مدارس فروشگاه ها و ساختمان های تجاری به طور گسترده استفاده می شوند.
• کابل های شیلد دار (STP) : برای محیط های صنعتی کارخانه ها مراکز داده (Data Centers) بیمارستان ها و مکان هایی که تجهیزات الکتریکی پرقدرت موتورهای الکتریکی اینورترها ترانسفورماتورها و سایر منابع نویز الکترومغناطیسی وجود دارند ضروری هستند. در این محیط ها تداخلات الکترومغناطیسی می توانند عملکرد شبکه را مختل کرده سرعت انتقال داده را کاهش داده و حتی باعث از دست رفتن داده ها شوند. کابل های STP با حفاظت قوی در برابر EMI عملکرد پایدار و قابل اعتماد شبکه را در این محیط های چالش برانگیز تضمین می کنند.

مثال هایی از کاربردهای صنعتی کابل های شیلد دار :

• صنعت تولید : در خطوط تولید اتوماتیک رباتیک صنعتی سیستم های کنترل فرآیند و دستگاه های CNC کابل های STP برای ارتباطات شبکه صنعتی (Industrial Ethernet) به کار می روند. موتورهای الکتریکی پرقدرت درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و سایر تجهیزات الکتریکی در این محیط ها نویز الکترومغناطیسی قابل توجهی تولید می کنند که نیاز به استفاده از کابل های شیلد دار را اجتناب ناپذیر می سازد.
• صنعت نفت و گاز : در پالایشگاه ها سکوهای نفتی و گازی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی حساسی وجود دارند که باید در برابر تداخلات الکترومغناطیسی و همچنین شرایط محیطی سخت (دما رطوبت مواد شیمیایی) محافظت شوند. کابل های STP با روکش های مقاوم در برابر مواد شیمیایی و شرایط محیطی سخت انتخاب مناسبی برای این صنایع هستند.
• مراکز داده (Data Centers) : در مراکز داده تراکم بالای تجهیزات سرور سوئیچ روتر و منابع تغذیه منجر به ایجاد سطح بالایی از نویز الکترومغناطیسی می شود. کابل های STP برای شبکه های پرسرعت و حساس در مراکز داده مانند شبکه های ۱۰ گیگابیتی و ۴۰ گیگابیتی اترنت ضروری هستند تا از انتقال داده بدون خطا و با سرعت بالا اطمینان حاصل شود.
• بیمارستان ها : در بیمارستان ها تجهیزات پزشکی حساس مانند دستگاه های MRI CT Scan رادیولوژی و مانیتورینگ بیمار باید از تداخلات الکترومغناطیسی محافظت شوند. کابل های STP برای شبکه های بیمارستانی و ارتباطات بین تجهیزات پزشکی به کار می روند تا از عملکرد دقیق و قابل اعتماد تجهیزات پزشکی و سلامت بیماران محافظت شود.

بررسی استانداردهای بین المللی و فناوری های پیشرفته مرتبط

استانداردهای بین المللی نقش مهمی در تعریف مشخصات فنی عملکرد و کیفیت کابل های شبکه ایفا می کنند. دو سازمان اصلی استانداردسازی در این زمینه عبارتند از :

• انجمن صنایع مخابراتی (TIA) و انجمن صنایع الکترونیک (EIA) که استانداردهای TIA/EIA-۵۶۸ را برای کابل کشی ساختار یافته ساختمان ها تدوین کرده اند. این استانداردها دسته بندی های مختلف کابل های شبکه (Cat۵e Cat۶ Cat۶a Cat۷ Cat۸) را بر اساس پهنای باند سرعت انتقال داده مشخصات الکتریکی و مکانیکی تعریف می کنند. استاندارد TIA-۵۶۸.۲-D به طور خاص به مشخصات کابل های زوج به هم تابیده می پردازد و الزامات مربوط به کابل های شیلد دار و بدون شیلد را مشخص می کند.
• سازمان بین المللی استانداردسازی (ISO) و کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC) که استانداردهای ISO/IEC ۱۱۸۰۱ را برای کابل کشی عمومی ساختمان ها تدوین کرده اند. این استانداردها نیز دسته بندی های مشابهی برای کابل های شبکه ارائه می دهند و الزامات فنی و عملکردی آن ها را مشخص می کنند. استاندارد ISO/IEC ۱۱۸۰۱–۱ به کلیات کابل کشی عمومی می پردازد و ISO/IEC ۱۱۸۰۱–۲ به کابل کشی اداری و تجاری اختصاص دارد.

فناوری های پیشرفته مرتبط با کابل های شبکه شیلد دار و بدون شیلد :

• Power over Ethernet (PoE) : فناوری PoE امکان انتقال توان الکتریکی به همراه داده ها از طریق کابل شبکه را فراهم می کند. این فناوری برای تغذیه دستگاه های شبکه مانند دوربین های IP تلفن های VoIP نقاط دسترسی بی سیم و سنسورهای IoT بسیار کاربردی است. کابل های شیلد دار معمولاً برای PoE با توان بالا (PoE+) و PoE با توان بسیار بالا (PoE++) توصیه می شوند زیرا اتلاف توان در کابل های شیلد دار کمتر است و شیلد می تواند به دفع حرارت تولید شده در اثر جریان الکتریکی کمک کند.
• کابل های دسته بندی بالا (Cat۶a Cat۷ Cat۸) : با افزایش نیاز به پهنای باند و سرعت انتقال داده بیشتر کابل های دسته بندی بالاتر مانند Cat۶a Cat۷ و Cat۸ توسعه یافته اند. این کابل ها عملکرد بهتری در فرکانس های بالاتر ارائه می دهند و سرعت های انتقال داده تا ۴۰ گیگابیت بر ثانیه و حتی بیشتر را پشتیبانی می کنند. کابل های Cat۶a Cat۷ و Cat۸ همگی شیلد دار هستند تا بتوانند عملکرد مطلوب را در فرکانس های بالا و در برابر تداخلات الکترومغناطیسی حفظ کنند.
• کابل های فیبر نوری : در کاربردهایی که فاصله های طولانی پهنای باند بسیار بالا و مصونیت کامل در برابر تداخلات الکترومغناطیسی مورد نیاز است کابل های فیبر نوری جایگزین کابل های مسی می شوند. کابل های فیبر نوری داده ها را به صورت پالس های نوری انتقال می دهند و هیچ گونه تداخل الکترومغناطیسی بر آن ها تأثیر نمی گذارد. با این حال هزینه نصب و نگهداری کابل های فیبر نوری بالاتر است و نصب آن ها نیاز به تخصص بیشتری دارد.

چالش ها و محدودیت های فنی کابل های شیلد دار

در کنار مزایای کابل های شیلد دار برخی چالش ها و محدودیت های فنی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند :

• هزینه بالاتر : کابل های شیلد دار معمولاً گران تر از کابل های بدون شیلد هستند به دلیل مواد اولیه بیشتر (شیلد) و فرآیند تولید پیچیده تر. این افزایش هزینه می تواند در پروژه های بزرگ با متراژ بالای کابل کشی قابل توجه باشد.
• انعطاف پذیری کمتر : کابل های شیلد دار معمولاً انعطاف پذیری کمتری نسبت به کابل های بدون شیلد دارند به دلیل وجود لایه شیلد که کابل را ضخیم تر و سخت تر می کند. این مسئله می تواند نصب و کابل کشی در فضاهای محدود و پیچیده را دشوارتر کند.
• نیاز به اتصال به زمین (Grounding) : برای عملکرد صحیح شیلد اتصال مناسب آن به سیستم زمین ضروری است. اتصال نادرست یا عدم اتصال به زمین می تواند کارایی شیلد را کاهش داده و حتی مشکلات نویز و تداخل را تشدید کند. اتصال به زمین باید مطابق با استانداردهای مربوطه و توسط افراد متخصص انجام شود.
• وزن بیشتر : کابل های شیلد دار به دلیل وجود لایه شیلد و روکش های اضافی وزن بیشتری نسبت به کابل های بدون شیلد دارند. این مسئله می تواند در نصب های هوایی و کابل کشی های طولانی اهمیت پیدا کند.
• پیچیدگی نصب کانکتورها : نصب کانکتورهای RJ۴۵ بر روی کابل های شیلد دار پیچیده تر و زمان برتر از کابل های بدون شیلد است. کانکتورهای شیلد دار (STP) باید به درستی به شیلد کابل متصل شوند تا پیوستگی شیلد در کل مسیر کابل کشی حفظ شود. نصب نادرست کانکتورها می تواند کارایی شیلد را کاهش داده و مشکلات نویز را افزایش دهد.

نکات کلیدی برای بهینه سازی و بهبود عملکرد کابل های شبکه

برای بهره برداری حداکثری از کابل های شبکه شیلد دار و بدون شیلد و اطمینان از عملکرد بهینه شبکه رعایت نکات زیر ضروری است :

• انتخاب کابل مناسب با توجه به محیط نصب : مهم ترین نکته انتخاب نوع کابل (شیلد دار یا بدون شیلد) و دسته بندی مناسب (Cat۵e Cat۶ Cat۶a و غیره) با توجه به سطح نویز الکترومغناطیسی محیط پهنای باند مورد نیاز و فاصله کابل کشی است. در محیط های پر نویز و برای شبکه های پرسرعت کابل های شیلد دار با دسته بندی بالا توصیه می شوند. در محیط های خانگی و اداری معمولی کابل های بدون شیلد با دسته بندی مناسب (حداقل Cat۵e یا Cat۶) کافی خواهند بود.
• نصب صحیح کابل ها : کابل کشی باید مطابق با استانداردهای مربوطه و توسط افراد متخصص انجام شود. رعایت شعاع خمش مناسب کابل ها جلوگیری از کشیدگی و فشار بیش از حد بر روی کابل ها و استفاده از بست های مناسب برای تثبیت کابل ها از جمله نکات مهم در نصب صحیح کابل ها هستند.
• اتصال به زمین صحیح شیلد (برای کابل های شیلد دار) : اتصال صحیح و موثر شیلد به سیستم زمین برای عملکرد بهینه کابل های شیلد دار حیاتی است. نقطه اتصال به زمین باید به درستی انتخاب شود و مقاومت مسیر زمین باید تا حد امکان کم باشد. استفاده از کانکتورهای شیلد دار مناسب و اتصال صحیح آن ها به شیلد کابل نیز بسیار مهم است.
• اجتناب از کابل کشی موازی با کابل های برق : تا حد امکان از کابل کشی موازی کابل های شبکه با کابل های برق پرقدرت و منابع نویز الکترومغناطیسی اجتناب کنید. در صورت اجتناب ناپذیر بودن کابل کشی موازی فاصله مناسب بین کابل ها را رعایت کنید و از کابل های شیلد دار استفاده نمایید.
• تست و عیب یابی شبکه : پس از نصب کابل کشی تست و عیب یابی شبکه با استفاده از تجهیزات تست شبکه (Cable Tester) ضروری است. این تست ها می توانند مشکلات احتمالی مانند اتصالات نادرست قطعی کابل افت سیگنال و نویز را شناسایی کنند. عیب یابی و رفع مشکلات شبکه در مراحل اولیه از اختلالات احتمالی در عملکرد شبکه در آینده جلوگیری می کند.

نتیجه گیری علمی و تخصصی

انتخاب بین کابل شبکه شیلد دار و بدون شیلد تصمیمی استراتژیک است که باید بر اساس تحلیل دقیق محیط نصب سطح نویز الکترومغناطیسی پهنای باند مورد نیاز و بودجه انجام شود. کابل های بدون شیلد (UTP) برای محیط های کم نویز و کاربردهای عمومی مناسب هستند و هزینه کمتری دارند. کابل های شیلد دار (STP) در محیط های پر نویز و کاربردهای صنعتی و حساس ضروری هستند و حفاظت بهتری در برابر تداخلات الکترومغناطیسی ارائه می دهند.

با درک عمیق از اصول عملکرد اجزا کاربردها استانداردها و محدودیت های فنی هر دو نوع کابل می توان انتخاب آگاهانه تری انجام داد و زیرساخت شبکه پایدار قابل اعتماد و با کارایی بالا ایجاد کرد. رعایت نکات کلیدی در نصب اتصال به زمین و تست شبکه نیز به بهینه سازی عملکرد و افزایش طول عمر کابل های شبکه کمک شایانی خواهد کرد. همواره توصیه می شود برای پروژه های بزرگ و حساس از مشاوره متخصصان کابل کشی و شبکه بهره مند شوید تا از انتخاب و نصب صحیح کابل های شبکه اطمینان حاصل شود.

بخش پرسش و پاسخ (FAQ)

۱. آیا کابل شبکه شیلد دار همیشه بهتر از کابل بدون شیلد است؟

خیر کابل شبکه شیلد دار همیشه بهتر نیست. کابل های شیلد دار گران تر سنگین تر و انعطاف پذیری کمتری دارند و نصب آن ها پیچیده تر است. استفاده از کابل شیلد دار فقط در محیط های پر نویز الکترومغناطیسی توجیه دارد. در محیط های خانگی و اداری معمولی کابل های بدون شیلد عملکرد کافی و مقرون به صرفه تری ارائه می دهند. انتخاب نوع کابل باید بر اساس نیازهای واقعی و شرایط محیط نصب انجام شود.

۲. آیا برای کابل شبکه شیلد دار حتماً باید از کانکتور شیلد دار استفاده کرد؟

بله برای حفظ پیوستگی شیلد در کل مسیر کابل کشی و عملکرد بهینه کابل های شیلد دار استفاده از کانکتورهای شیلد دار (STP) ضروری است. کانکتورهای شیلد دار به گونه ای طراحی شده اند که شیلد کابل را به بدنه فلزی کانکتور متصل می کنند و مسیر پیوسته ای برای جریان های ناشی از تداخلات الکترومغناطیسی به زمین ایجاد می کنند. استفاده از کانکتورهای بدون شیلد (UTP) با کابل های شیلد دار کارایی شیلد را به شدت کاهش می دهد.

۳. آیا می توان کابل شبکه شیلد دار را به جای کابل بدون شیلد استفاده کرد؟

بله می توان از کابل شبکه شیلد دار به جای کابل بدون شیلد استفاده کرد. کابل های شیلد دار هیچ گونه مشکلی برای دستگاه های شبکه ایجاد نمی کنند و حتی ممکن است عملکرد شبکه را در برابر نویزهای احتمالی بهبود بخشند. با این حال هزینه بالاتر و انعطاف پذیری کمتر کابل های شیلد دار را باید در نظر گرفت. اگر محیط نصب نویز الکترومغناطیسی زیادی ندارد و بودجه محدود است استفاده از کابل بدون شیلد گزینه معقول تری خواهد بود.