مرکز خدمات ماشین های اداری مهپا

مختصری در مورد شبکه های کامپیوتری بخش چهارم

استفاده از سرویس VPLS برای ایجاد شبکه های شهری


شبکههای *** در لایه سه ایجاد میشدند. در این مقاله برآنیم در مورد ایجاد شبکههای خصوصی مجازی در لایههای پایینتر و مزایای پیادهسازی این نوع شبکهها برای سازمانها، مطالبی را ارائه نماییم. برای تحقق این امر مهم Virtual Private LAN Service را که یکی از خلاقانهترین روشهای ارائه *** در لایه دو است بررسی میکنیم. با گسترش امکان ارائه این سرویس، ایجاد شبکههای شهری مبتنی بر اترنت بسیار آسان شده است. در اینجا علاوه بر ارائه مطالبی درباره استانداردهای پیادهسازی این سرویس، روشهای کنترل کیفیت، برقراری امنیت و مدیریت آن، نمونهای از شبکههای پیادهسازی شده مبتنی بر این سرویس را نیز معرفی میکنیم.


تاریخچه: شبکههای خصوصی مجازی (***) در اوایل دهه 1980 به دنیای شبکه معرفی شدند. در آن زمان این شبکهها با استفاده از خطوط استیجاری (Leased Line) ایجاد میشدند. در سال 1990 با توجه به تحولات در عرصه فناوری و پیدایش فناوری Frame Relay، ساختار شبکههای مجازی نیز تغییر کرد. در اواخر دهه 90 یعنی زمانی که MPLS به دنیای شبکه پا نهاد، انواع جدیدی از ***ها معرفی شدند. در آن زمان این شبکهها به طور کلی به سه گروه تقسیم میشدند:




دسته یکم: ***های لایه سه که عموماً بر بستر IP پیادهسازی میشدند و به Virtual Private Routed Network موسوم بودند.

دسته دوم: ***های لایه دو که به طور عمومی به صورت P2P تعریف میشدند و به Virtual Leased Line) VLL)معروف بودند.

دسته سوم: ***های لایه دویی که به صورت P2MP پیکربندی میشدند. این ***ها برخلاف IP-***ها ترافیک غیر IP را نیز منتقل مینمودند.

سرویس VPLS چیست؟
سرویس VPLS که به Transparent LAN Service) TLS) نیز معروف است، در حقیقت یک سرویس اترنت P2MP است که میتواند یک یا چند ناحیه شهری را پوششدهد و اتصال بین چندین سایت را که به یک LAN اترنت متصلند فراهم نماید. برخلاف سرویس اترنت، P2MP که در حال حاضر روی بستری ارائه میشود که ترکیبی از سوییچهای اترنت است، VPLS از زیرساخت IP-MPLS برای ارائه سرویس استفاده مینماید. به طور کلی میتوان تصور کرد تمام کاربران یک شبکه VPLS بدون توجه به مکان فیزیکی، به صورت مجازی در یک LAN قرار دارند که برای هر سازمان میتوان یک یا چند دامنه VPLS domain) VPLS) را همچون VLAN بهکار برد.

امروزه سرویس اترنت شهری که فراهمکنندگان سرویس در نواحی مختلف آنرا ارائه میکنند و اغلب اتصالات نقطهبهنقطه بین چندین سایت، در همان شبکه شهری است. به هر حال هدف نهایی اترنت شهری، گذر از اتصال نقطه به نقطه در محدوده ناحیه شهری به ارائه اتصال چند نقطه به چندنقطه در داخل یک ناحیه شهری و یا چندین ناحیه شهری است. به عبارت دیگر، ارائه سرویس به سازمان به گونهای انجام شود که تمام سایتهای آن در صورت اتصال به LAN به صورت یکسان ظاهر شوند؛ صرفنظر از اینکه آیا این سایتها در یک ناحیه شهری هستند یا در چندین ناحیه شهری گسترده شدهاند. پس یکی از مطرحترین روشها برای تحقیق این تصور، سرویسLAN خصوصی مجازی (VPLS) است که اتصال اترنت چندنقطه به چندنقطه را هم در داخل و هم بین شبکههای شهری تحت شبکه فراهمکننده سرویس IP/MPLS قابل توسعه فراهممینماید.
استاندارد *** در لایه دو
با توجه به ماهیت VPLS، این سرویس به سرعت در میان ارائهدهندگان سرویس فراگیر شد. زیرا با صرف هزینه بسیار کم قادر بودند سرویسهای مبتنی بر FR و ATM خود را جایگزین نمایند. به این ترتیب با جهتگیری ارائهدهندگان سرویس به سمت ارائه این سرویس، لازم بود VPLSها به صورت استاندارد ارائه شوند. به این منظورIETF اقدام به تدوین استانداردی در زمینه ارائه این سرویس نمود. همانگونه که در شکل یک نشان داده شده است قسمتهای مختلفی در تدوین استاندارد VPLS حضور دارند و هر یک مسئول استانداردسازی بخشی از این سرویس میباشند.

شکل 1
گروه PWE3 روی رسانه انتقال VPLS، استانداردهای مربوطه را تدوین مینماید. این استاندارد سرویسهایی نظیرATM ،Frame Relay، اترنت و TDM را روی بستر MPLS پیادهسازی مینماید. در گذشته برای برقراری ارتباط میانVLANها و شبکههای L3*** از استانداردی با عنوان Draft Martini استفادهمیشد. این استاندارد، شبکههای مجازی لایه دو را روی شبکههای مجازی لایه سه Map مینمود. در حال حاضر با استفاده از استاندارد VPL میتوان کلیه شبکهها را در لایههای مختلف به یکدیگر مرتبط نمود.

روند پیدایش VPLS
اترنت وسیعترین و در دسترسترین فناوری شبکه محلی در جهان است که امروزه با بیش از یکصدمیلیون مشتری پیادهسازی شده است. برخی از مزایای این سرویس که موجب استفاده گسترده از آن گردیده است، عبارتند از:

- به دلیل هزینه نسبتاً پایین و سادگی آن در مقایسه با فناوریهای دیگر، فناوری منتخب شبکههای LAN است.

- پهنای باند ثابت، قابل انعطاف و قابل توسعهتری را نسبت به راهحلهای متداول پهنای باند ثابت فراهم کرده و محیط شبکه شهری را متحول نموده است.

- برای کاربر نهایی کمهزینهتر است. برقراری اتصال در آن آسان و مدیریت آن نیز سادهاست.

- برای فراهمکننده سرویس، ارزانتر است و قابلیت انعطاف بیشتری دارد و این امکان را فراهم میسازد که سرویسهای جدید نسبت به راهحلهای قدیمی بسیار سادهتر و سریعتر فراهم شوند.

در سالهای قبل، ابتکار و نوآوریهای قابل توجه و مهمی در مورد استانداردهای اترنت انجام شده است که این نوآوریها نه تنها به صورت بالارفتن چشمگیر خروجی از 10Mbps به 10Gbps بوده، بلکه با ارتقای پروتکل دسترسی فیزیکی، شبکه اترنت را بهگونهای توسعه میدهند که به صورت شبکه گسترده (WAN) درآید. همچنین اترنت با بهرهگیری از پیادهسازی وسیع فیبر نوری در نواحی شهری، شهرت زیادی را به عنوان فناوری شبکه شهری بهدست آورده است. امروزه سرویس LAN خصوصی مجازی دسترسی به اترنت را بیشتر توسعه و آنرا به عنوان فناوریWAN فعال مینماید.

فناوریهای دیگری که اترنت را در سراسر WAN فعال میسازد، مانند اترنت روی MPLS، اترنت روی SONET/SDH ،Bridging اترنت روی (LAN (ATM LAN ،ATM Emulation، هرچند که تنها اتصال نقطه به نقطه را فراهم میکنند، اما پیادهسازی انبوه آنها بهعلت پیچیدگی زیاد محدود میشود. همچنین آنها برای تسهیل همگرایی شبکه، به معماری شبکه اختصاصی احتیاج دارند.

البته Frame Relay و ATM سالها به عنوان فناوریهای برگزیده برای شبکههای مبتنی بر Packet رواج داشتند و سازمانها معمولاً اتصال WAN خود را با همبندیهای hub-and-spoke و یا نیمه mash طراحی میکردند. این طرحها نتیجه استفاده زیرساخت شبکه با درنظر گرفتن عوامل قیمت و ویژگی نقطه به نقطه Frame Relay و ATM است. نسل جدید کاربردهای سازمانی لزوم وجود معماری WAN سازمانی را که بتواند همبندیهای انعطافپذیرتر و ظرفیت پهنای باند بالاتری را ارائه کند ایجاد کرده است.

اخیراً فراهمکنندگان سرویس برای پاسخگویی به این نیازهای جدید به ارائه IP مبتنی بر MPLS-*** لایه سه متوسل شدهاند. در ضمن VPLS به عنوان راهکار دیگری برای پیادهسازی سرویسهای چندنقطهای با پهنای باند بالا در شبکه WAN مبتنی بر اترنت پیشنهاد میشود.

معماری VPLS
دو معماری مطرح در VPLS عبارتند از: معماری سلسله مراتبی و معماری تکسطحی. در معماری تک سطحی، ارتباطات به صورت نقطه به نقطه مطرح میشود. در این روش بین entityها در VPLS یک تونل ایجاد میشود.

این تونل مجازی که بخش PWE3 آنرا استاندارد کرده است، در گذشته به "تونل مارتینی" معروف بوده است. به خاطر دارید در چند سال گذشته برای برقراری ارتباط و تضمین کیفیت در زمانی که بستهها به لایههای بالاتر ارسال میشدند، استانداردهای متعددی تدوین گردیده است.

یکی از استانداردهایی که به منظور تضمین کیفیت، ترافیک لایه دو را روی ترافیک لایه سه Map مینمود، استانداردDraft Martini بود که به واسطه آن تضمین کیفیت یک سرویس امکانپذیر بود.

تونلهایی که با استفاده از این استاندارد در سراسر مسیر ایجاد میشوند، سرویسهای لایه دو را با فرمت MPLS کپسوله و منتقلمینمایند. برای این منظور لازم است کلیه ویژگیهای پایهای اترنت را پشتیبانی نمایند. در معماری VPLS به صورت تکسطحی تونلها به صورت P2P تعریف میشوند. در حالی که با گسترش روز افزون سرویسها و نیاز به ایجاد تونلهایی به صورت mesh بین نقاط مختلف، این ساختار جوابگوی نیازهای شبکه نیست.

معماری سلسله مراتبی (HVPLS) در VPLS برای پاسخ به این نیاز مطرح شده است. این معماری بر پایه همان روش سنتی ارائه سرویس بنا شده است. اما با توجه به حجم بالای تونلها در یک شبکه، توسعهای بر روش سنتی در نظر گرفته شده است که نتیجتاً منجر به ایجاد همبندی سلسله مراتبی برای این فناوری شده است. در این همبندی برای ایجاد تونلهایی به صورت full mesh لازم است، در سمت مشترک روترهایی نصب شود که برای ایجاد سلسله مراتب در شبکه به روترهای PE متصل شود.

شکل 2
برای مشاهده تصاویر در ابعاد بزرگتر روی آنها کلیک کنید.
نمونه این شبکه در شکل2 نشان داده شده است.
در پیادهسازی این همبندی توسط ارائه دهندگان سرویس، به طور معمول در نقاط اصلی شبکه برای ایجاد امکان ارائه سرویس به کاربران از تعدادی Multi Tenant Unit) MTU) استفاده میشود که هر کدام میتوانند به تعداد زیاد شبکههای سازمانی را به صورت ایجاد VPLS *** سرویسدهی نمایند.

شبکه ترافیک تمام MTUها مجتمع میکند و برای PE اصلی که در حقیقت نقطه تمرکز شبکه است، ارسال میشود.

در طراحی این سرویس تجهیزاتی که در MTU نصب میشود یک سوییچ اترنت است که کلیه عملیات سوییچینگ لایه دو را انجام میدهد. این تجهیزات معمولاً به صورت اختصاصی در اختیار یک سازمان قرار میگیرند. اما برای استفاده بهینه از منابع WAN، عملکردهای VPLS روی MTU ها نیز تعریف میشود.


شکل 3
در شبکهای که MTUها نیز عملکردی شبیه PE دارند، محدودیتهایی نظیر ایجاد تونل، تکرار اطلاعات و ایجاد جدول آدرسهای MAC ایجاد میشود. برای مقابله با این محدودیت، در شبکه سلسله مراتب تعریف میشود. به این صورت که Core شبکه به صورت Full mesh تعریف میشود و در لایه دسترسی ارتباطات به صورت تونلهای مجزا بین نقاط تعریف میشوند. (شکل 3)

با توجه به ساختار کلیای که از VPLS ارائه شد، این سرویس نه تنها برای ایجاد شبکههای اترنت شهری مناسب است بلکه از آن برای برقراری ارتباط میان شبکههای شهری مختلف که با استفاده از فناوریهای متفاوتی نظیر نسل آینده SDH و یا RPR ایجاد شدهاند نیز استفاده میشود.

مسئله مهم دیگری که در پیادهسازی این سرویس مطرح است، آشکارسازی خودکار و سیگنالینگ است. آشکارسازی خودکار برای فعالسازی فراهمکنندگان سرویس بسیار مهم است تا با استفاده از آن هزینههای کاربری را پایین نگه دارند و نیز در این سرویس از BGP و یا LDP به عنوان مکانیزم سیگنالینگ استفاده گردد.
مسیریابی در VPLS
استفاده از پروتکلهای مسیریابی شبکه IP به جای پروتکل Spanning tree و برچسبهای MPLS به جای شناسههای VLAN در زیرساخت، موجب بهبود و پیشرفت قابل توجهی در قابلیت توسعه سرویس VPLS میشود.

تفاوت VPLS با L3*** در تجهیزات طرف CE است. در ایجاد شبکهها با استفاده از VPLS لزومی ندارد در سمت CE تجهیزاتی نظیر روتر قرارگیرد.


شکل 4
در سمت PE نیز به ازای هر CE لزومی به تعریف جدول مسیریابی نیست، بلکه ترافیک لایه دو در MPLS LSP به سادگی Map میشود. در حقیقت VPLS آنچه را BGP MPLS *** در لایه سه ارائه مینماید، در لایه دو در اختیار کاربر قرار میدهد؛ اما رسانه انتقال آن شبکهIP نیست، بلکه ارتباطات از طریق اترنت برقرار میشوند. (شکل4)

برای ایجاد یک شبکه VPLS لازم است مواردی نظیر افزونگی ارتباط میان CEها و PEها همانگونه که در لایه دو مطرح است در نظر گرفته شود.


زیرا هر ارتباط میان یک CE و PE میتواند یک Single Point of Failure باشد. برای جلوگیری از این پیشامد، باید هر CE حداقل به دو PE متصل شود. به منظور ایجاد ارتباطات افزونهای که به صورت یک bundle تعریف شود، لازم است از مشخصه smart trunking در ارتباط میان CE و PE استفاده نمود. از Smart trunkها به طور معمول برای افزایش ظرفیت استفاده میشود.

در حالی که در این نوع پیکربندی این ترانک برای ایجاد افزونگی مورد استفاده قرار گرفته است. در صورتی که لینک ارتباطی قطع شود، ترافیک به صورت خودکار به لینک افزونه منتقل خواهد شد. برای ایجاد این ارتباطات لازم است تجهیزات CE و PE هر دو قابلیت پشتیبانی از این ویژگی را دارا باشند. علاوه بر این، تجهیزات سمت PE باید بتوانند در زمان تعریف Forwarding Equivalence Class) L2FEC) این ترانک را روی VPLS نگاشت نماید.

حوزه هر VPLS از تعدادی PE تشکیل شده که هرکدام به تعدادی CE سرویس ارائه مینمایند. برای ارائه سرویس لازم است جدولی از MAC آدرسهای هر یک از CEها در PE مربوطه ایجاد شود. به بیان سادهتر میتوان فرض کرد که فقط یک حوزه VPLS به ازای هر سازمان وجود دارد.

به طوری که CE مستقل از مکان فیزیکی خود روی یک PE متعلق به سایت آن سازمان اجرا میشود. در حوزه VPLS باید یک شبکه Full mesh از LSPها روی هر PE میان تمام CEها ساخته شود (اینLSPها فقط برای روترهای PE قابل رویت هستند و توسط دیگر روترها در شبکه مشاهده نمیشوند.


شکل 5
این امر با استفاده از ایجاد نمودن پشتهای از برچسبهای MPLS انجام میپذیرد). زمانی که یک PE جدید یا یک CE اضافه شود، با توجه به دقت پیادهسازی VPLS، ساخت این حلقه کامل از LSPها میتواند مسائل و مشکلات بسیار متفاوتی به همراه داشته باشد. (شکل 5)

وقتی که حلقه LSP ایجاد شد، CE روی یک PE خاص میتواند فریمهای اترنت را از سایت مشتری دریافت کند و بر اساس آدرس MAC آن، فریمها را بهLSP مناسب سوییچ نماید.

تحقق این امر به این دلیل است که VPLS روتر PE را قادر میسازد بهوسیله یک جدول MAC، روی هر PE همچون یک Learning Bridge عمل کند.

به عبارت دیگر، نمونه VPLS روی روتر PE یک جدول MAC دارد که با جستجو کردن (Snooping) آن را ایجاد میکند و آدرسهای MAC را به هنگام ورود فریمهای اترنت روی یک پورت فیزیکی یا منطقی به خاطر میسپارد. درست همانگونه که یک سوییچ اترنت عمل میکند. وقتی یک فریم اترنت از طریق یک پورت ورودی مشتری وارد شد، آدرسMAC مقصد در جدول MAC جستجو میشود و فریم بدون هیچگونه تغییری به سوی LSP ارسال میشود ( تا زمانیکه جدول MAC آدرس MAC را دربردارد) و پس از آن به PE مناسب متصل به سایت دوردست ارائه میشود. اگر آدرس MAC در جدول آدرس MAC وجود نداشت، فریم اترنت برگردانده میشود و به تمام پورتهای منطقی مربوط به نمونه VPLS، غیراز پورت ورودی که از آن وارد شده است فرستاده میشود.

هنگامی که PE از طریق میزبانی مطلع شد که آدرس MAC روی یک پورت خاص متعلق به اوست، جدول MAC در PEبروز میشود. درست مثل یک سوییچ، MAC آدرسهایی که برای زمان معینی استفاده نمیشوند، برای کنترل اندازه جدول MAC حذف میشوند.

فناوری چندنقطهای به کاربر امکان دسترسی به چندین مقصد را از طریق اتصال منطقی یا فیزیکی جداگانه میدهد که این اتصال برای تصمیمگیری درباره ارسال بسته بر اساس مقصد بسته به شبکه نیاز دارد.

بهعبارت دیگر، شبکه براساس آدرس MAC مقصد فریم اترنت تصمیم به ارسال میگیرد. از دیدگاه مشتری نهایی، VPLS سرویس چندنقطهای جالب توجهی است که به اتصالات کمتری برای برقراری اتصال کامل بین چندین نقطه احتیاج دارد.

در مقابل اتصال مبتنی بر فناوری نقطه به نقطه به تعداد خیلی بیشتری از اتصالات و یا به کارگیری ارسال بهینه بسته نیاز دارد.
دلایل نیاز به VPLS
امروزه ارائه سرویسهای اترنت شهری با محدودیتهایی روبهرو است. بسیاری از فراهمکنندگان سرویس، تنها اتصالات نقطه به نقطه مانند دسترسی به اترنت و یا اتصال سایتها در داخل شبکه شهری را پشتیبانی میکنند. برخی فراهمکنندگان دیگر تنها تعداد محدودی از مشتریانی را که اتصال LAN اترنت چندنقطه به چندنقطه را در داخل شبکه شهری پیادهسازی نمودهاند، حمایت میکنند.

از آن جاییکه بیشتر فراهمکنندگانی که سرویسهای اترنت شهری را ارائه میدهند، امروزه شبکههای خود را بدون استفاده از سوییچهای اترنت ساختهاند، فراهم کردن این سرویس در شبکه شهری بزرگ برخی مشکلات اساسی را در بردارد.

مدیریت این سرویس دشوار است و گاهی به علت ناپایداری پروتکل Spanning tree، دسترسی به مشکلات شبکه و دلایل بروز آنها غیرممکن است. بهطور کلی با بررسیهایی که انجمنها و گروههای مختلف در زمینه شبکههای شهری مبتنی بر اترنت انجام دادهاند، سرویسهای مبتنی بر اترنت را به دو گروه نقطه به نقطه و چندنقطه تقسیم نمودهاند.


نمودار 1
معماری لازم برای پیادهسازی سرویسهای نقطه به نقطه Virtual Private Wire Services) VPWS) و برای پیادهسازی سرویسهای چندنقطهای VPLS است.

VPLS شبکههای اترنت فراهمکنندگان سرویس را با دو ویژگی توسعهپذیری و در دسترس بودن، توانمند میسازد. بدون VPLS قابلیت توسعه شبکههای اترنت به تعداد شناسههای VLAN که توسط فراهمکنندگان سرویس برای مشتریان استفاده میگردد محدود میشود که آنها میتوانند فقط 4096 شناسه VLAN را پشتیبانی نمایند.

از آنجاییکه یک شناسه به یک مشتری تعلق دارد وشناسههای VLAN بسیار مهم هستند، باید همگی در داخل شبکه فراهمکننده سرویس منحصر بهفرد باشند. به همین دلیل این شبکهها میتوانند با تعداد محدودی مشتری پیادهسازی شوند. همچنین از طریق این معماری نمیتوان شبکه LAN را در چندین شبکه شهری پیادهسازی نمود. چون این امر مستلزم ساخت شبکه اترنت لایه دوی بزرگتری توسط فراهمکننده سرویس است.

در دسترس بودن شبکههای اترنت نیز به خاطر ویژگی انعطافپذیری ضعیف سازوکارهایی مثلSTP محدود میشود. هرچند تمهیداتی نظیر Q in Q Stacking و پروتکل Spanning tree سریع برای برطرفکردن این محدودیتها وجود دارند، بسیاری از آنها خاص یک سازمان یا شرکتند و بین سازندگان مختلف عمل نمیکنند.

VPLS علاوه بر حل این دو معضل، مزایای دیگری را نیز دارد. شبکه VPLS میتواند حتی یک میلیون شناسه منحصر بهفرد برچسبهای MPLS را پشتیبانیکند. یعنی در مجموع VPLS سیگنالینگ پویای مسیرهای جدید را معین میکند.

VPLS ویژگی مقرون به صرفه بودن اترنت، توسعهپذیری و در دسترسبودن MPLS را با یکدیگر ترکیب میکند. بهعلاوه، تدارک سرویس و نگهداری آن نیز کمهزینهتر و سادهتر است.
شکل 6

استاندارد Cat 6

در تاریخ بیستم ژوئن سال 2002، انجمن صنایع مخابراتی (TIA) استاندارد Cat 6 را معرفی نمود. پس از ارائه این استاندارد، سؤالات متعددی در ذهن علاقهمندان بهوجود آمد. سؤالاتی از قبیل اینکه این استاندارد چیست؟ چه شباهتها و تفاوتهایی با استاندارد قبلی خود یعنی Cat5/5e دارد؟ آیا جایگزین Cat5/5e خواهد شد؟ نحوه کارکرد آن چگونه است؟ آیا کلیه مشکلات را برطرف کرده است؟ چه تأثیرات مثبتی در عملکرد شبکهها ایجاد میکند؟ و کاربردهای خاص این استاندارد کابلبندی کدامها هستند و چه کاربردهایی با استانداردهای قبلی مشکل پیدا خواهند کرد؟ برای یافتن پاسخ این سؤالات میتوانید این مقاله که در قالب پرسش و پاسخ تدوین شده است را مطالعه نمایید.
استاندارد Cat 6 چیست؟
Cat 6 یک سیستم کابلبندی است که تشکیل شده است از اجزاء مختلف نظیر کابلها (Cable)، قطعه کابلها(Cord) و کانکتورهای اختصاصی که از لحاظ شکل و نوع و مواد تشکیلدهنده شباهتها و تفاوتهایی را با استاندارد قبل از خود دارد.




شباهتها و تفاوتها
نخست باید بدانید که اجزاء Cat 6 که توسط شرکتهای سازنده مختلف تولید میشوند میبایست بتوانند با یکدیگر کار کنند (Interoperability) و همچنین باید بتوانند با سایر استانداردهای قبل از خود نیز سازگاری داشته باشند. یعنی اینکه بتوان اجزاء Cat 6 و اجزاء Cat5/5e را در یک شبکه در کنار یکدیگر استفاده نمود و یا در صورت لزوم بتوان اجزاء Cat 6 را جایگزین اجزاء Cat5/5e نمود.

به غیر از این، تمامی اجزاء Cat 6 و Cat5/5e دارای امپدانس اسمی 100(Nominal Impedance) اهم هستند ولی در تجهیزات Cat 6 تحمل خطای بیشتری در برابر تغییرات مقاومت وجود دارد.

تغییرات مقاومت تحت عنوان پارامتری به نام Return loss (افت بازگشتی) سنجیده میشوند. هر چقدر مقدار Return loss (برحسب دسیبل) بیشتر باشد تطبیق امپدانس بهتری میان اجزاء وجود خواهد داشت و طبیعتاً مقدار انعکاس سیگنال و انعکاس مجدد سیگنال کمتر خواهد بود. در نتیجه Cat 6 نرخ خطای بیتی (BER) کمتری برای شبکههای اترنت سریع و گیگابیت اترنت (1000BASET) ارائه میکند.

همانطور که میدانید هر چقدر خطاهای بیتی افزایش یابد، شبکه شما صرفنظر از قیمت ابزارهای شبکهای که خریداری کردهاید در یک چرخه بیپایان کشف خطا و ارسال مجدد گرفتار میشود و این موضوع منجر به کاهش سرعت و افت شدید کارایی شبکه میگردد.

سوم اینکه در Cat 6 تمامی پارامترهای انتقال برای کانالهای مختلف و اجزاء و ارتباطات پایدار قادرند تا حداکثر فرکانس 250 مگاهرتز کارکنند. این در حالیست که این مقدار برای استاندارد Cat5/5e فقط 100 مگاهرتز است.
در جدول 1، مقایسه پارامتری مختلف انتقال استانداردهای Cat5/5e و Cat 6 که از سوی سازمان TIA منتشر شده، آمده است.

تفاوتهایی نیز در مورد محدوده فرکانسی و پهنای باند مفید وجود دارد. طبق تعریف پهنای باند همان محدوده فرکانسی است زمانی که PSACR (جمع جبری نسبت تضعیف به سیگنالهای ناخواسته) مثبت است.

Cat 6 پهنای باند 200 مگاهرتز را در دمای 20 درجه سانتیگراد در مسافتی حدود 100 متر پشتیبانی میکند که این مقدار برای استاندارد Cat5/5e حدود 100 مگاهرتز است یعنی چیزی در حدود نصف.
آیا اجزاء Cat 6 در مقایسه Cat5/5e تغییر کردهاند؟
یکی از تفاوتهای اساسی و مشهود میان این دو استاندارد در ساختمان کابلها میباشد. قطر کابلهای Cat 6 به نسبت Cat5/5e بیشتر است. این مقدار برای استاندارد Cat 6 از 3/5 میلیمتر تا 8/5 میلیمتر متغیراست. ولی برای استاندارد Cat5/5e قطر کابلها از 8/4 میلیمتر تا 5/5 میلیمتر در نظر گرفته شده است و دلیل آن هم به دو عامل برمیگردد. اولاً به خاطر ضخیمتر بودن سیمهای مسی به کار رفته در این کابلها و ثانیاً اینکه در بعضی محصولات Cat 6 از یک جداکننده به نام Cross-Web استفاده میشود که به عنوان یک حائل در میان زوج سیمها قرار میگیرد تا اثرات نویز را کاهش دهد. البته این Cross Web از ضروریات استاندارد Cat 6 نمیباشد ولی برخی تولیدکنندگان بااین روش اثرات نویز را در طول کابل کاهش میدهند.

دلیل افزایش قطر سیمها (32AWG) به خاطر کاهش مقیاسی به نام افت تداخلی (Insertion loss) که گاهی تضعیف نیز نامیده میشود در یک محدوده فرکانس میباشد. هر چقدر مقدار Insertion loss کمتر باشد سیگنال دریافتی در گیرنده قویتر خواهد بود. این اصلاح منجر به کاهش اثرات نویز صادره از منابع داخلی و خارجی میگردد. بهعلاوه کابلهایی با Insertion loss کمتر میتوانند مسافتهای طولانیتر و تحمل بیشتر در مقابل تغییرات دما را پشتیبانی کنند که نتیجه نهایی آن عملکرد بهتر شبکه خواهد بود.

ویژگی دیگر Cat 6، وجود به هم تابیدگی بیشتر سیمها برای کاهش اثر نویز میان زوج سیمها میباشد.
همانطورکه میبینید در این استاندارد، سازندگان مختلف، محصولات متنوعی را میتوانید تولید کنید و این موضوع، تصمیمگیری صحیح در انتخاب کابل مناسب را مشکل میکند.
نصب تجهیزات Cat 6
نحوه نصب تجهیزات Cat 6 در بسیاری از موارد با روشهای نصب تجهیزات استاندارد قدیمیتر یعنی Cat5/5e مشابه است. ولی برخی نکات درباره طراحی و نصب وجود دارد که افراد فعال در زمینه نصب و پیادهسازی شبکهها میبایست به آنها توجه داشته باشند، نظیر پایاندهندههای کابل (Cable Terminator) و نحوه انتخاب مسیر کابل. یعنی ضخامت کابلها در انتخاب اندازه داکت باید محاسبه شود. ضمناً وجود پایاندهنده کابل هم در کارایی کلی شبکه تأثیر بهسزائی دارد.
آیا Cat 6 جایگزین Cat5/5e خواهد شد؟
پاسخ مثبت است ولی زمان دقیق آن مشخص نیست. مانند هر فناوری جدید دیگر، در حال حاضر امروزه هزینه نصب تجهیزات Cat 6 در مقایسه با استاندارد Cat5/5e حدود پانزده درصد گرانتر است. البته هزینهها به مرور زمان و با افزایش تولید محصولات کاهش خواهد یافت. اما امکاناتی که این استاندارد از نظر کارایی، سرعت و قابلیت میدهد، کمابیش صرفنظر کردن از آن را غیرممکن میکند. ضمن آنکه کاربردها نیز سرعت بیشتر را طلب میکنند و گاهی ما را مجبور به استفاده از Cat 6 مینمایند.

آیا مشکلات قبلی برطرف شدهاند و آیا Cat 6 ادعاهای خود را عملی نموده است؟
پاسخ مثبت است. چرا که هیچ مانع فنی در این راه وجود ندارد. زمانی که برای تکمیل استاندارد صرف شده است مربوط به توسعه پارامترها و فرآیندهای تست میباشد که برای بهینهسازی اجزاء Cat 6 در جهت تضمین همکاری متقابل فروشندگان مختلف صورت گرفته است.

مشخصههای فنی با دقت و جزییات بسیار زیاد ذکر شدهاند و سختافزارهای ارتباطی در شرایط آزمایشی مختلف تست شدهاند و در شرایط کاری بسیار بد نیز مورد آزمایش قرار گرفتهاند.

برای همین هم ممکن است مثلاً کانکتورهای ساخت یک شرکت با بقیه محصولات Cat 6 کار کند ولی کارایی آن مثلاً در حالت حداقلی باشد. برای همین هم بهترین کارایی در حالتی وجود دارد که همه تجهیزات از یک سازنده انتخاب شده باشند.

برای آشنایی با عملکرد اتصالات در Cat 6، میتوانید یک گیرنده ماهوارهای را تجسم کنید. زمانی که تکنسین برای نصب آنتن بشقابی ماهواره شروع به کار میکند، ابتدا آنتن را در جهت اصلی یک ماهواره قرار میدهد و سپس با گوش دادن به صدای دستگاه ردیاب خود و یا مشاهده تصویر تلویزیونی اقدام به تغییر جهت بشقاب مینماید تا قویترین سیگنال را بیابد. در مورد جکهای Cat 6 نیز این موضوع صدق میکند.

به این صورت که یک مقدار حداقل قابل قبول برای سیگنالها وجود دارد و یک سیگنال بهینه که در واقع بیانگر قویترین سیگنال دریافتی در سمت گیرنده اطلاعات میباشد.

همانطورکه میبینید استاندارد Cat 6 کلیه ادعاهای خود را عملی ساخته است. کارایی شبکه چقدر تغییر خواهد یافت؟

چه از Cat 6 و چه از Cat5/5e استفاده کنید، کارآیی شبکه، تحت تأثیر نسبت سیگنال به نویز در سمت گیرنده خواهد بود. همه منابع مؤثر در نویز نظیر NEXT وFEXT، نویز ILD و همشنوایی خارجی باید موردتوجه قرار گیرند.
مهمترین مزیت کابلهای Cat 6 در بهینه کردن نسبت سیگنال به نویز با استفاده از بالا بردن پهنای باند است. نتیجه اینکه Cat 6 در مقایسه Cat5/5e نسبت سیگنال به نویز را حدود 12 دسیبل (تقریباً 16 برابر) نسبت به
Cat5 بهبود بخشیده است.
آیا واقعاً به Cat 6 نیازمندیم؟
شاید بهتر باشد به این سئوال پاسخ دهیم که آیا Cat5/5e نمیتواند جوابگوی نیازهای امروز و یا قابلپیشبینی آینده باشد؟ پاسخ این است که احتمالاً میتواند ولیکن تفاوتهایی نیز وجود دارد. مثلاً اینکه ثابت شده است که 6 Cat نرخ خطای بیتی کمتری را نسبت به Cat5/5e دارد که این موضوع منجر به انتقال دادههای بیشتر در طول شبکههای اترنت 100BASE-TX و 1000BASE-T میشود.

در مورد کاربردهای آتی شبکه نیز باید بگوییم که در این استاندارد استفاده از امکان گیگابیت اترنت
(1000BASE-TX) به صورت یک راهحل مناسب برای آینده ارائه شده است.

کاربرد دیگر در زمینه ارسال ویدئو از طریق خطوط باند پهن میباشد که امروزه برای اینکار از کابلهای هم محور (Coaxial) استفاده میشود ولی راهحل Cat 6 برای این کار برای مسافتهای بیش از 100متر و در فرکانسهای کاری بالای 550 مگاهرتز میباشد. چرا که ضریب افت سیگنال کم در فرکانسهای بالا در استاندارد Cat 6 آن را نسبت به Cat5/5e برای این کار مناسبتر نموده است.

یک کاربرد اساسی دیگر، ویدئوی دیجیتال میباشد که بر اساس آن سیگنالهای دیجیتال مستقیماً از یک منبع تلویزیون با کیفیت بالا (HDTV) با سرعت 5/1 گیگابایت در ثانیه صادر میشوند که از توان امروزی شبکههای مسی Cat5/5e بسیار بالاتر است. طی یک بررسی از ظرفیت انتقال داده در کابلهای Cat 6 با پهنای باند 200 مگاهرتز مشاهده شد که نرخ انتقال داده حدود 2 گیگابایت در ثانیه بود.
چرا به جای Cat 6 از فیبر نوری استفاده نکنیم؟
بدون نیاز به بررسی کارایی، تصمیمگیری درباره انتخاب کابلهای مسی یا نوری را بهتر است با توجه به تفاوت قیمت میان کابلهای مسی و کابلهای فیبر نوری شروع کنیم و یا شاید بهتر باشد کل تجهیزات لازم برای شبکههای مبتنی بر کابلهای مسی و کابلهای فیبر نوری را با یکدیگر مقایسه کنیم.

در کل، هزینه بالای تجهیزات شبکههای نوری، استفاده از آنها را در کابلکشی افقی مقرون به صرفه نمیسازد و فقط در شرایطی که محیط از نویز بالا برخوردار است یا امنیت بالا مورد نیاز میباشد میتواند مورد بررسی قرار گیرد. البته با گذشت زمان هزینه خرید کابلهای نوری پائین آمده است ولیکن در مقایسه با تجهیزات فعال
(Active) شبکهای، هنوز هم این رقم بسیار بالاتر از استانداردهای مبتنی بر کابل مسی میباشد.


دلیل دیگر در استفاده از تجهیزات مسی در کاربردهای مربوط به برقرسانی سیستمهای تلفنی VoIP میباشد. طبق این استاندارد جدید که توسط IEEE ارائه شده، یک پریز دیواری میتواند توان موردنیاز برای تجهیزاتی نظیر
IP Phone، دوربین و ... را فراهم سازد که این ویژگی بهخوبی توسط استانداردهای مبتنی بر کابلهای مسی قابل پشتیبانی و ارائه است.
نتیجهگیری
در این مقاله تفاوتها و شباهتهای میان استانداردهای Cat 6 و Cat5/5e و دلائلی که کاربران را قانع کند تا از
Cat 6 استفاده نمایند بیان شدند. این استاندارد شامل مشخصههای مربوط به سازگاری محصولات سازندههای مختلف و سازگاری با استانداردهای قبلی میباشد.

از نقطه نظر کارایی، اگر ما از ویژگیهای پهنای باند و نسبت سیگنال به نویز برای مشخص کردن کل کارایی استفاده کنیم، کابلبندی Cat 6 در مقایسه با Cat5/5e پهنای باندی حدود 2 برابر (200 مگاهرتز) و نسبت سیگنال به نویزی در حدود 16 برابر بهتر ارائه میکند. بقیه موارد مربوط است به جبران کمبودهای سایر تجهیزات و نویزهای خارجی و تغییرات حرارتی محیط.

ضمناً Cat 6 از کاربردهای مختلفی نظیر امکان ارسال ویدئو از طریق خط باندپهن چند کاناله تا حداکثر محدوده فرکانسی 550 مگاهرتز و نیز سیگنالهای ویدئویی دیجیتالی تا 2 گیگابیت در ثانیه برای HDTV و همچنین کاربردهای گیگابیت اترنت پشتیبانی میکند.

از یک جنبه دیگر، کابلبندی Cat 6 برای کارهای متداول در مقایسه با فیبر نوری مناسبتر است و دلیل اصلی آن هم تفاوت قیمت عمده این دو نوع از تجهیزات میباشد. به غیر از اینها، استاندارد جدید IEEE برای تغذیه راه دور تجهیزات DTE سازگاری بیشتری با تجهیزات Cat 6 دارد و دلیل آن هم به خاطر اتلاف کمتر ولتاژ در این کابلها میباشد.