زوج إيثرنت ملتف

كابل زوج ملتوي قياسي قابل للاستخدام مع معظم أنواع الإيثرنت الشائعة

قابس 8P8C

تستخدم تقنيات الإيثرنت عبر الأزواج الملتوية كابلات الأزواج الملتوية للطبقة الفيزيائية لشبكة حاسوب الإيثرنت . وهي جزء من جميع الطبقات الفيزيائية للإيثرنت .

استخدمت تقنية الإيثرنت المبكرة أنواعًا مختلفة من الكابلات المحورية ، ولكن في عام 1984، أظهرت شبكة ستارلان إمكانات استخدام زوج الأسلاك المجدولة غير المحمي ^. وقد أدى ذلك إلى تطوير معيار 10BASE-T وخلفائه 100BASE-TX و 1000BASE-T و 10GBASE-T و 40 ^GBASE -T ، والتي تدعم سرعات 10 و100 ميغابت في الثانية ، ثم 1 و10 و40 غيغابت في الثانية على ^{التوالي} .  

دخلت تقنية إيثرنت عبر زوج ملتوي واحد ، والمعروفة باسم إيثرنت الزوج المفرد ( SPE )، حيز الاستخدام التجاري. وقد تم اعتماد نوعين جديدين من إيثرنت بسرعة 10 ميجابت في الثانية عبر زوج ملتوي واحد، وهما 10BASE-T1S و 10BASE-T1L ، في معيار IEEE 802.3cg-2019. ^{[ 2 ]} يعود أصل 10BASE-T1S إلى صناعة السيارات ، وقد يكون مفيدًا في تطبيقات أخرى قصيرة المدى حيث يوجد تشويش كهربائي كبير. ^{[ 3 ]} أما 10BASE-T1L فهو إيثرنت طويل المدى، يدعم اتصالات يصل  طولها إلى كيلومتر واحد. ويجد كلا المعيارين تطبيقات في تنفيذ إنترنت الأشياء . يُعد 10BASE-T1S منافسًا مباشرًا لتقنية CAN  XL في مجال السيارات، ويتضمن نظامًا لتجنب التصادم على مستوى الطبقة الفيزيائية (PLCA). ^{[ 4 ]}

تستخدم المعايير السابقة موصلات معيارية 8P8C ^{[ ب ]} ، وتتراوح معايير الكابلات المدعومة من الفئة  3 إلى الفئة 8. تحتوي هذه الكابلات عادةً على أربعة أزواج من الأسلاك لكل وصلة، على الرغم من أن تقنية الإيثرنت المبكرة كانت تستخدم زوجين فقط. على عكس معايير -T السابقة ، صُممت واجهات -T1 للعمل عبر زوج واحد من الموصلات، وقدمت استخدام موصلين جديدين يُشار إليهما باسم IEC 63171-1 ^{[ 5 ]} و IEC 63171-6 ^{[ 6 ]} .

كان أول تصميمين مبكرين لشبكات الأزواج الملتوية هما StarLAN ، الذي اعتمدته جمعية معايير IEEE تحت مسمى IEEE 802.3e في عام 1986، بسرعة ميغابت واحد في الثانية، ^{[ 7 ]} و LattisNet ، الذي طُوّر في يناير 1987، بسرعة 10  ميغابت في الثانية. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وقد طُوّر كلاهما قبل معيار 10BASE-T (الذي نُشر عام 1990 تحت مسمى IEEE 802.3i ) واستخدما إشارات مختلفة، لذا لم يكونا متوافقين معه بشكل مباشر. ^{[ 10 ]}

في عام 1988، أطلقت شركة AT&T نظام StarLAN  10، الذي سُمّي بهذا الاسم نسبةً إلى سرعة نقل البيانات التي تبلغ 10 ميجابت/ثانية . ^{[ 11 ]} استُخدمت إشارات StarLAN  10 كأساس لنظام 10BASE-T، مع إضافة خاصية نبضات الربط للإشارة السريعة إلى حالة الاتصال. ^{[ ج ]}

ساهم استخدام كابلات الأزواج الملتوية في بنية الشبكة النجمية في معالجة العديد من نقاط الضعف في معايير الإيثرنت السابقة:

• كانت كابلات الأزواج الملتوية مستخدمة بالفعل لخدمة الهاتف وكانت موجودة بالفعل في العديد من المباني المكتبية، مما أدى إلى خفض التكلفة الإجمالية للنشر.
• كانت بنية النجمة المركزية مستخدمة بالفعل في كثير من الأحيان لكابلات خدمة الهاتف، على عكس بنية الحافلة المطلوبة في معايير الإيثرنت السابقة.
• كان استخدام الروابط من نقطة إلى نقطة أقل عرضة للفشل وأدى إلى تبسيط عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل كبير مقارنة بالحافلة المشتركة.
• كان استبدال موزعات إعادة الإرسال الرخيصة بموزعات تبديل أكثر تطوراً بمثابة مسار ترقية قابل للتطبيق.
• أصبح دمج السرعات المختلفة في شبكة واحدة ممكناً مع ظهور تقنية إيثرنت السريع .
• اعتمادًا على درجات الكابلات ، يمكن إجراء الترقية اللاحقة إلى جيجابت إيثرنت أو أسرع عن طريق استبدال محولات الشبكة.

على الرغم من أن تقنية 10BASE-T نادراً ما تُستخدم كمعدل إشارة تشغيل عادي اليوم، إلا أنها لا تزال شائعة الاستخدام مع وحدات تحكم واجهة الشبكة في وضع إيقاف تشغيل الطاقة عند تفعيل خاصية Wake-on-LAN، وللتطبيقات الخاصة منخفضة الطاقة والنطاق الترددي. ولا تزال تقنية 10BASE-T مدعومة على معظم منافذ إيثرنت ذات الأزواج الملتوية بسرعة تصل إلى جيجابت إيثرنت .

تُستمد الأسماء الشائعة للمعايير من خصائص الوسائط المادية. يشير الرقم الأول ( 10 في 10BASE-T) إلى سرعة الإرسال بالميغابِت/ثانية. يشير BASE إلى استخدام الإرسال في النطاق الأساسي . يشير T إلى كابل الزوج المجدول. عند وجود عدة معايير لنفس سرعة الإرسال ، يتم تمييزها بحرف أو رقم بعد T، مثل TX أو T4 ، للإشارة إلى طريقة التشفير وعدد المسارات. ^{[ 13 ]}

إنهاء ANSI/TIA-568 T568A

دبوس	زوج	سلك [ د ]	لون
1	3	نصيحة	أبيض/أخضر
2	3	جرس	أخضر
3	2	نصيحة	أبيض/برتقالي
4	1	جرس	أزرق
5	1	نصيحة	أبيض/أزرق
6	2	جرس	البرتقالي
7	4	نصيحة	أبيض/بني
8	4	جرس	بني

إنهاء ANSI/TIA-568 T568B

دبوس	زوج	سلك [ د ]	لون
1	2	نصيحة	أبيض/برتقالي
2	2	جرس	البرتقالي
3	3	نصيحة	أبيض/أخضر
4	1	جرس	أزرق
5	1	نصيحة	أبيض/أزرق
6	3	جرس	أخضر
7	4	نصيحة	أبيض/بني
8	4	جرس	بني

معظم كابلات الإيثرنت موصلة بشكل مباشر (الطرف 1 بالطرف 1، والطرف 2 بالطرف 2، وهكذا). في بعض الحالات، قد يكون من الضروري استخدام التوصيل المتقاطع (الاستقبال بالإرسال والإرسال بالاستقبال).

يمكن توصيل كابل الإيثرنت بمعيار إنهاء T568A أو T568B عند طرفيه. ولأن هذين المعيارين يختلفان فقط في تبديل موضع الزوجين 2 و3 - وهما الزوجان الوحيدان المستخدمان في معياري 10BASE-T و100BASE-TX الشائعين سابقًا - فإن الكابل المزود بتوصيل T568A من أحد طرفيه وT568B من الطرف الآخر يعمل ككابل توصيل متقاطع للمعايير القديمة ذات الزوجين.  

يستخدم مضيف 10BASE-T أو 100BASE-TX عادةً توصيلات تُسمى واجهة تعتمد على الوسيط ( MDI )، حيث يتم الإرسال عبر الدبابيس 1 و2 والاستقبال عبر الدبابيس 3 و6. أما عقدة البنية التحتية (مثل الموزع أو المحول ) فتستخدم عادةً ترتيب التوصيلات التكميلي، المسمى MDI-X ، حيث يرمز X إلى التوصيل المتقاطع . ببساطة، يعكس MDI-X أزواج الدبابيس، حيث يتم الإرسال عبر الدبابيس 3 و6 والاستقبال عبر الدبابيس 1 و2. يتم توصيل هذه المنافذ باستخدام كابل مباشر ، بحيث يتواصل كل مُرسِل مع المُستقبِل على الطرف الآخر من الكابل. (يستخدم إيثرنت الأزواج الملتوية الحديثة الأزواج الأربعة بطريقة مختلفة، ولا ينطبق التمييز بين MDI وMDI-X).

تستطيع الأجهزة الحديثة غالبًا التبديل تلقائيًا بين ترتيبي MDI وMDI-X حسب الحاجة، مما يُغني عن استخدام كابلات التوصيل المتقاطع والاختيار اليدوي. أما في الترتيب التقليدي، فعند الحاجة إلى توصيل عقدتين لهما نفس نوع المنفذ (الثابت)، يلزم استخدام كابل توصيل متقاطع. إذا كان كلا الجهازين المتصلين يدعمان معيار 1000BASE-T، فسيتصلان بغض النظر عن استخدام كابل توصيل مباشر أو كابل توصيل متقاطع. ^{[ 14 ]}

يرسل جهاز إرسال 10BASE-T جهدين تفاضليين ، +2.5  فولت أو -2.5  فولت. بينما يرسل جهاز إرسال 100BASE-TX ثلاثة جهود تفاضلية، +1  فولت، 0  فولت، أو -1  فولت. ^{[ 15 ]} على عكس معايير الإيثرنت السابقة التي تستخدم كابلات النطاق العريض والكابلات المحورية ، مثل 10BASE5 (الشبكة السميكة) و 10BASE2 (الشبكة الرقيقة)، لا يحدد معيار 10BASE-T نوع الأسلاك المستخدمة بدقة، بل يحدد خصائص معينة يجب أن يستوفيها الكابل. وقد تم ذلك تحسبًا لاستخدام 10BASE-T في أنظمة الأسلاك المجدولة الموجودة التي لا تتوافق مع أي معيار أسلاك محدد. من بين هذه الخصائص: التوهين ، والمعاوقة المميزة ، وتأخير الانتشار ، وأنواع متعددة من التشويش المتبادل . تتوفر أجهزة اختبار الكابلات على نطاق واسع للتحقق من هذه المعايير لتحديد إمكانية استخدام الكابل مع 10BASE-T. من المتوقع أن تفي كابلات زوجية مجدولة غير محمية بطول 100 متر وقطر 24 بهذه الخصائص . ومع ذلك، باستخدام كابلات عالية الجودة، يمكن في كثير من الأحيان تحقيق وصلات كابلات موثوقة بطول 150 مترًا أو أكثر، ويعتبرها الفنيون المطلعون على مواصفات 10BASE-T خيارًا عمليًا.

يتبع 100BASE-TX نفس أنماط الأسلاك مثل 10BASE-T، ولكنه أكثر حساسية لجودة السلك وطوله، وذلك بسبب معدلات البت الأعلى .

يستخدم معيار 1000BASE-T جميع الأزواج الأربعة ثنائية الاتجاه باستخدام دوائر هجينة ووحدات إلغاء . ^{[ 16 ]} تُشفّر البيانات باستخدام تقنية 4D-PAM5؛ وهي تقنية رباعية الأبعاد تعتمد على تعديل سعة النبضة (PAM) بخمسة جهود : -2  فولت، -1  فولت، 0  فولت، +1  فولت، و+2  فولت. ^{[ 17 ]} على الرغم من إمكانية ظهور جهد يتراوح بين +2  فولت و-2  فولت على أطراف مُشغّل الخط، إلا أن الجهد الفعلي على الكابل يكون اسميًا +1  فولت، +0.5  فولت، 0  فولت، -0.5  فولت، و-1  فولت. ^{[ 18 ]}

تم تصميم كل من 100BASE-TX و 1000BASE-T بحيث يتطلبان حدًا أدنى من كابل الفئة 5 ويحددان أيضًا الحد الأقصى لطول الكابل وهو 100 متر (330 قدمًا) . 

زوج واحد

بالإضافة إلى إصدارات الزوجين والأربعة أزواج الأكثر ملاءمةً للحاسوب، تُستخدم طبقات الإيثرنت أحادية الزوج ( SPE ) من نوع 10BASE - T1 ^{[ 20 ]} و 100BASE-T1 ^{[ 21 ]} و 1000BASE-T1 ^{[ 22 ]} في تطبيقات السيارات وإنترنت الأشياء ( IoT ) وتطبيقات الاتصال بين الآلات ( M2M ) ^{[ 23 ]} أو كقنوات بيانات اختيارية في تطبيقات الربط البيني الأخرى. ^{[ 24 ]} وتعتمد المسافات التي يعمل بها الزوج الواحد في وضع الإرسال والاستقبال المتزامن الكامل على السرعة: 1000 متر (1 كيلومتر) مع معيار 802.3cg-2019 10BASE-T1L؛ و15 مترًا (49 قدمًا) مع معيار 100BASE-T1 (نوع وصلة A)؛ وما يصل إلى 40 مترًا (130 قدمًا) باستخدام معيار 1000BASE-T1 (نوع وصلة B) مع ما يصل إلى أربعة موصلات مضمنة. تتطلب كلتا الطبقتين الفيزيائيتين زوجًا ملتويًا متوازنًا بمقاومة 100 أوم . يجب أن يكون الكابل قادرًا على نقل تردد 600 ميجاهرتز لتقنية 1000BASE-T1 و66 ميجاهرتز لتقنية 100BASE-T1. تم توحيد سرعات 2.5 جيجابت/ثانية و5 جيجابت/ثانية و10 جيجابت/ثانية عبر زوج واحد بطول 15 مترًا في معيار 802.3ch-2020. ^{[ 25 ]} في يونيو 2023، أضاف معيار 802.3cy سرعات 25 جيجابت/ثانية بأطوال تصل إلى 11 مترًا. ^{[ 26 ]}                 

على غرار تقنية PoE، يمكن لتقنية Power over Data Lines (PoDL) أن توفر ما يصل إلى 50  واط للجهاز. ^{[ 27 ]}

إيثرنت أحادي الزوج (SPE)

لون السلك	إشارة PMA
	BI_DA+
	BI_DA−

• موصل 8P8C المعياري : يُعد هذا الموصل الأكثر شيوعًا للاستخدامات الثابتة في البيئات المُتحكَّم بها، بدءًا من المنازل وصولًا إلى مراكز البيانات . إلا أن لسان القفل الهشّ يحدّ من ملاءمته ومتانته. وتُحدَّد نطاقات التردد التي تدعم كابلات Cat 8 لهذا النوع من الموصلات.
• M12X: هذا هو موصل M12 المخصص لشبكات الإيثرنت، والمُعتمد وفقًا للمعيار IEC 61076-2-109. وهو عبارة عن  برغي معدني بطول 12 مم يحتوي على 4 أزواج من الدبابيس المحمية. يبلغ عرض النطاق الترددي الاسمي 500  ميجاهرتز (الفئة 6A). تُستخدم هذه العائلة من الموصلات في البيئات القاسية كيميائيًا وميكانيكيًا، مثل أتمتة المصانع والنقل. حجمه مشابه للموصل المعياري.
• تحدد تقنية إيثرنت أحادية الزوج موصلاتها الخاصة:
  • IEC 63171-1 LC : ^{[ 5 ]} هذا موصل ذو 2 دبوس مع لسان قفل مشابه للموصل المعياري، وإن كان أكثر سمكًا.
  • المعيار الصناعي IEC 63171-6 : ^{[ 6 ]} يحدد هذا المعيار خمسة موصلات ثنائية الأطراف تختلف في آليات قفلها، وموصلًا رباعي الأطراف مزودًا بأطراف مخصصة للطاقة. تتراوح آليات القفل من لسان قفل معدني إلى موصلات M8 وM12 ذات قفل لولبي أو قفل بالدفع والسحب. ويُعرَّف الموصل رباعي الأطراف بقفل لولبي M8 فقط.

تُعرّف معايير الإيثرنت عبر الأزواج الملتوية، وصولاً إلى إيثرنت جيجابت، كلاً من الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل والاتصال ثنائي الاتجاه الجزئي . مع ذلك، لا تدعم أي من الأجهزة الحالية الاتصال ثنائي الاتجاه الجزئي بسرعة جيجابت. ^{[ 28 ] [ 29 ]} أما معايير السرعات الأعلى، من 2.5GBASE-T إلى 40GBASE-T ^{[ 30 ]} التي تعمل بسرعة تتراوح بين 2.5 و 40 جيجابت/ثانية ، فتُعرّف بالتالي روابط ثنائية الاتجاه كاملة فقط من نقطة إلى نقطة، والتي تُربط عادةً عبر محولات الشبكة ، ولا تدعم عملية CSMA/CD التقليدية ذات الوسيط المشترك . ^{[ 31 ]}

توجد أنماط تشغيل متعددة (مثل 10BASE-T نصف مزدوج، و10BASE-T مزدوج كامل، و100BASE-TX نصف مزدوج، إلخ) لشبكة الإيثرنت عبر الأسلاك المجدولة ، ومعظم محولات الشبكة تدعم أنماط تشغيل مختلفة. يتطلب إنشاء اتصال 1000BASE-T تفعيل خاصية التفاوض التلقائي .

عندما يتم ضبط واجهتين متصلتين على وضعَي إرسال واستقبال مختلفين ، ينتج عن هذا التباين في وضع الإرسال والاستقبال شبكة تعمل بسرعة أبطأ بكثير من سرعتها الاسمية. قد يحدث هذا التباين دون قصد عندما يقوم مسؤول النظام بضبط واجهة على وضع ثابت (مثل 100 ميجابت/ثانية، وضع الإرسال والاستقبال الكامل) ويفشل في ضبط الواجهة البعيدة، تاركًا إياها مضبوطة على التفاوض التلقائي. عندئذٍ، عندما تفشل عملية التفاوض التلقائي، يفترض الطرف الذي يقوم بالتفاوض التلقائي للرابط وضع الإرسال والاستقبال النصفي.

• إيثرنت كلاسيكي
• رمز اللون لـ 25 زوجًا
• شهادة كابلات النحاس
• موسع إيثرنت
• عازل الشبكة
• تجنب التصادم على مستوى الطبقة الفيزيائية ، المستخدم في 10BASE-T1
• الكابلات الهيكلية

• كيفية صنع كابل شبكة ، مقال إرشادي من موقع wikiHow
• كيفية صنع كابلات إيثرنت خاصة بك