Затухание сигнала в витой паре: Теория «Витой пары». Общие понятия

Теория «Витой пары». Общие понятия

• Что такое «Витая пара»
• Понятие сбалансированности пары
• Характеристический импеданс проводника (impedance)
• Скорость/задержка распространения сигнала (NVP, delay, delay skew)
• Погонное затухание сигнала в паре (Attenuation)
• Переходное затухание сигнала на ближнем конце (NEXT)
• Суммарное переходное затухание между парами (PS-NEXT)
• Переходное затухание сигнала на дальнем конце (FEXT)
• Разность между погонным и переходным затуханиями (ACR)
• Приведенное переходное затухание сигнала на дальнем конце (ELFEXT)
• Суммарное приведенное переходное затухание на дальнем конце (ELFEXT)
• Обратное затухание (Return Loss)

---

«Витая пара» (twisted pair) – это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода.

Кабели данного типа зачастую сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общепризнанные стандарты (ISO 11801 и TIA-568). Сами характеристики напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачи сигнала.

Сбалансированность пары

Сбалансированность пары является фактически определяющей характеристикой качества кабеля, поскольку влияет на большинство других его свойств. Дело в том, что электромагнитное (Electro Magnetic — EM) поле наводит электрический ток в проводниках и образуется вокруг проводника при протекании по нему электрического тока. Взаимодействие между EM-полями и токонесущими проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В обоих же проводниках сбалансированной пары электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят одинаковые по амплитуде сигналы, (S1 и S2) находящихся в противофазе.

За счет этого суммарное излучение «идеальной пары» стремится к нулю.

Если в кабеле присутствует более одной пары, то для исключения взаимных наводок пар, которые могли бы нарушить электромагнитный баланс, пары скручивают с различным шагом.

Impedance

(Характеристический импеданс) 
Как всякий проводник, «Витая пара» имеет сопротивление переменному электрическому току. Однако это сопротивление может быть различным для различных частот. «Витая пара» имеет импеданс обычно 100 или 120 Ом. В частности для кабеля Категории 5 импеданс измеряется в диапазоне частот до 100 МГц и должен составлять 100 Ом ±15%.
Для идеальной пары импеданс должен быть одинаковым по всей длине кабеля, поскольку в местах неоднородности возникает эффект отражения сигнала, что в свою очередь может ухудшить качество передачи информации. Чаще всего однородность импеданса нарушается при изменении в рамках одной пары шага скрутки, перегиба кабеля при прокладке или иного механического дефекта.

Скорость/задержка распространения сигнала

NVP (Nominal Velocity of Propagation) – скорость распространения сигнала. Выражается как отношение скорости распространения сигнала к скорости света. Однако часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика «delay» (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров пары. Если в кабеле присутствует более более одной пары, то вводят понятие «delay skew» или разность задержки. Дело в том, что пары не могут быть идеально одинаковы, что порождает разные задержки распространения сигнала в разных парах. Идеальные системы подразумевают, что подобные разницы будут минимальны.

Attenuation

Помимо импеданса и скорости распространения сигнала выделяют и другие важные характеристики кабеля типа «Витая пара». Одной из таких является погонное затухание (attenuation), характеризующей величину потери мощности сигнала при передачи. Характеристика вычисляется как отношение мощности полученного на конце линии сигнала к мощности сигнала, поданного в линию. Поскольку величина затухания изменяется с ростом частоты, она должна измеряться для всего диапазона используемых частот. Сама величина выражается в децибелах на единицу длины.

На представленном графике показаны потери мощности сигнала при передаче в зависимости как от длины кабеля, так и от используемой частоты.

NEXT

(Near End Crosstalk) 
Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце — то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами. NEXT численно равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре и выражается в децибелах. NEXT имеет тем большее значение, чем лучше сбалансирована пара. Измерения необходимо проводить с обоих сторон, поскольку эта характеристика зависит от взаимного расположения измерительных приборов и мест возможных дефектов в кабеле. Как и погонное затухание, NEXT необходимо измерять для полного ряда частот.

В многопарном кабеле измерения производятся для всех комбинаций пар. Однако в настоящее время все чаще применяют и более глубокие тесты, основанные на выявлении групповых наводок на ближнем конце между всеми парами (Power Sum Crosstalk), присутствующими в кабеле.

Power Sum Crosstalk

Другое название данной характеристики – Power Sum NEXT или PS-NEXT. Как и NEXT, Power Sum CrossTalk выражает переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце — то есть со стороны передатчика сигнала. Однако учитываются одновременные наводки со всех пар, присутствующих в кабеле. Подобно NEXT, PS-NEXT измеряется с обоих концов линии для всего диапазона применяемых частот.

Кроме оценки взаимных наводок пар на ближнем конце кабеля, переходное затухание измеряют и со стороны приемника сигнала. Данный тест получил название FEXT (Far End Crosstalk).

FEXT

(Far End Crosstalk)
Far End Crosstalk или переходное затухание на дальнем конце характеризует влияние сигнала в одной паре на другую пару. В отличие от NEXT FEXT измеряется посредством подачи тестового сигнала на пару в кабеле с одной пары и замера наведенного сигнала в другой паре со стороны приемника. Характеристика численно равна отношению тестового сигнала к наведенному посредством созданного электрического поля. FEXT как и все семейство характеристик переходного затухания, измеряется на всем диапазоне используемых частот и выражается в децибелах.

ACR

(Attenuation Crosstalk Ratio)
Одной из самых важных характеристик, отражающих качество кабеля является разность между погонным и переходным затуханиями, выражающуюся в децибелах. Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии.

С другой стороны чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы Attenuation Crosstalk Ratio был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно. Так как характеристика не измеряется, а является результатом вычислений на основе измерений затуханий, которые в свою очередь зависят от используемой частоты, ACR должен вычисляться для всего диапазона применяемых частот.

ELFEXT

(Equal Far End Crosstalk)
ELFEXT – приведенное переходное затухание. Эта характеристика вычисляется на основании измерений переходного затухания на дальнем конце (FEXT) и погонного затухания (Attenuation) наводимой пары.

Фактически ELFEXT – это ACR на дальнем конце кабельного линка, т.е. разница между параметрами FEXT первой пары и Attenuation второй. ELFEXT как и все семейство характеристик переходного затухания, вычисляется для всего диапазона используемых частот и выражается в децибелах.

PS-ELFEXT

(Power Sum Equal Far End Crosstalk)
PS-ELFEXT – суммарное приведенное переходное затухание. Эта характеристика вычисляется для каждой отдельной пары простым суммированием значений ее параметров elfext относительно всех остальных пар.

Return Loss

(RL)
При передачи сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или «обратное затухание» пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при построении сетей с поддержкой протокола Gigabit Ethernet, использующего передачу сигналов по витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача).

Достаточно большой по амплитуде отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.

Витая пара (соотношение сигнал и шум)

« Предыдущая

Охарактеризовать качество среды передачи с помощью значения электрических параметров не целесообразно. Даже не смотря на их первоочередное физическое значение. Так сложилось, что для ее оценки необходимо знать всего два параметра, такие как шум и сигнал. Это легко объяснимо хотя бы тем фактом, что для корректной интерпретации принятого сигнала значение амплитуды не важно. Колебания амплитуды могут находиться и в промежутке от 0.001 до 1000В. Основным условием является: уровень сигнала, должен быть выше уровня помех (шума).

В этой связи маркируются только параметры, помогающие сопоставить уровни полезного сигнала и шума. При тестировании линии значение иметь будут только они. Единицей измерения в этом случае служат дБ — Децибелы.

Так как все процессы происходят в различных средах и имеют различные единицы измерения, то данная единица измерения назначена условно и служит для того, что бы была возможность сравнения и оценки уровня сигнала. Децибелы характеризуют отношение уровней звука и шума и не показывают абсолютную величину шума в сигнале. Чтобы выразить эту величину в Децибелах, используют формулу:

Х(дБ) = 20*log10(P1/P2), где:

P1 и P2 — два сравниваемых значения.

Физические свойства линии — это очень важный фактор, поэтому рассмотрим самые важные параметры, которые ее характеризуют. Один из таких показателей — это ослабление (затухание). Этот фактор более других влияет на среду передачи, определяется он как отношение мощности сигнала на выходе из передатчика к мощности сигнала на входе в приемник одной и той же линии. Затухание приводит к постепенной потере энергии сигнала в среде передачи данных и, как следствие, сила полезного сигнала снижается.

A = 20*log10 (Р передатчика / Р приемника)

Следующий параметр — коэффициент затухания alfa. Он показывает ослабление сигнала на единицу длины и используется для оценки качества прокладываемого кабеля:

alfa(дБ/метр) = А (дБ) / L (м), где:

L — длина кабеля

Затухание может быть рабочим и собственным. Необходимо различать оба эти вида. Самым маленьким затухание будет при условии отсутствия отражения электромагнитной энергии. Это можно достичь, если волновое сопротивление приемника, кабеля и источника сигнала равно.

Рассмотрение картины прохождения сигнала по реальному кабелю только с позиции одного затухания не верно. Существует еще она особенность. Когда сигнал проходит в реальных условиях (не по теоретической идеальной витой паре), часть передаваемой энергии теряется в виде электромагнитных волн и тепла. Таким образом, чем больше различия между реальной ситуацией и идеальной витой парой (разбалансированная система), тем больше будут потери.

В случае разбалансированности, если рядом с такими кабелями будут находиться другие, то это приведет к возникновению в них наведенного тока. Этому эффекту было дано название «переходные наводки». Определяется, как отношение мощности наведенного сигнала к основному. Переходным затуханием будет называться разность между ним и передаваемым сигналом.

 Переходные наводки

 

На этом рисунке:

NEXT (Near End Crosstalk) — переходное затухание двунаправленной передачи

FEXT (Far End Crosstalk) — переходное затухание однонаправленной передачи (английское слово Cross часто сокращают как Х).

В результате мы можем вывести следующие соотношения, которые будут зависеть от типа передачи:

NEXT (FEXT) = 20*log10 (Pс/Рн), где:

Рс — мощность сигнала

Рн — мощность сигнала, наведенная на другой витой паре

Возникает самая настоящая терминологическая путаница. Ее появление объясняется тем, что стандарты 10/100baseT включают в себя 2 пары: одна на прием, другая на передачу. В итоге само понятие однонаправленных наводок теряет практический смысл, т.к. нет смысла от наводки электромагнитного излучения на источник сигнала. Существование определения этого термина в таком виде сохранилось до наших дней благодаря тому, что изначально оно было выбрано для простоты, потом прочно закрепилось в документации, а сейчас изменить его во всех этих актах не возможно.

В итоге можно сделать вывод, что уровень качества определяется уровнем NEXT и FEXT: чем эти величины выше, тем качественнее используемый кабель. Этим объясняется определение затухания, как базового параметра (не смотря на то, что инженерам более понятен параметр «наводка»). В связи с законами маркетинга, было определено, что кабель более высокого качества не должен быть маркирован низкими числами характеристик.

Проводника, размещенные параллельно, рассматриваются как обкладки конденсатора, поэтому наводки зависят от частоты. Был определен специальный стандарт (EIA/TIA-568A), который определяет норму для минимально допустимого значения переходного затухания двунаправленной передачи. Предполагается, что кабель имеет длину сто метров, переходное затухание определяется как:

NEXT(f) = NEXT(0,772) — 15*log10(f/0,772), где

NEXT(0,772) — минимально допустимое переходное затухание двунаправленной передачи на частоте 0,772 МГц (составляет 43 дБ для кабеля 3 категории, и 64 дБ для 5 категории)

f (МГц) — частота сигнала

В логарифмическом виде можно представить формулы, определяющие соотношение сигнал-шум. Такая формула будет показывать качество линии. Для кабельных систем используют два параметра:

ACR (attenuation to crosstalk ratio), дословно переводится как «отношение затухания к наводкам»,
 
ELFEXT (equal level far end crosstalk) — «равноуровневые наводки на дальнем конце».

Измерить эти параметры нельзя, они определяются по следующим формулам:

ACR = NEXT — A, ELFEXT = FEXT – А

ACR — это превышение сигнала над уровнем собственных шумов при двунаправленной передачи сигналов

ELFEXT — это превышение сигнала над уровнем собственных шумов при однонаправленной передачи сигналов

Можно сделать вывод, что самой распространенной помехой в кабельных компьютерных сетях являются наводки. ACR дает возможность обозначить верхнюю границу частоты электрического тракта передачи. Если параметр ACR равен 10 дБ, то считается, что среда передачи может обеспечить устойчивую полнодуплексную работу любого приложения с такой граничной частотой.

 Граничная частота среды передачи

 

На этом рисунке наглядно представлена зависимость приема сигнала заданной частоты от качественных характеристик кабеля. Лучше всего этим графиком иллюстрируется случай, когда применяется нестандартный кабель. В дальнейшем мы еще обратимся к этому изображению.
 
Рассмотрим пример. Предположим, что взят стандартный кабель протяженностью 100 м, с помощью которого организована сеть 100baseT. Согласно установленным нормативам, затухание не должно быть больше 24 дБ. Если перевести в десятичную систему, то это означает уменьшение сигнала в 251 раз. Так же мы знаем, что уровень наводок на входе в приемник должен не превышать 27,1 дБ (это для комбинации самых худших пар). В десятичной системе это означает, что мощность наводок в 513 раз меньше мощности сигнала передатчика смежной пары. В итоге — мощность сигнала будет в 2,04 (3,1 дБ) раза выше мощности наводок.

Существует еще ряд характеристик, которые не описаны стандартами, однако они оказывают непосредственное влияние на скорость передачи информации в сети.

Во-первых — это Nominal Vilocity of Propagation (относительная скорость распространения сигналов). Данный показатель измеряется в процентах и показывает замедление сигналов в витой паре относительно скорости света в вакууме. Он влияет на работу высокоскоростных приложений. Его применяют в своей работе и рефлектометры: с его помощью измеряется расстояния до аномалии.

Не одинаковый шаг скрутки пар в кабеле и различный материал, из которого изготовлена изоляция, оказывают влияние на задержки (Delay) в передаче информации по одному кабелю. Если на стандарты 10/100baseT этот фактор не оказывает существенного влияния, то при передаче протокола 1000baseT он может привести к очень серьезному рассогласованию сигнала. Поэтому здесь этот вид нестандартных кабелей лучше не применять.

Закончим эту главу на том, что укажем: скорости передачи данных в витопарных кабельных сетях с каждым годом возрастают, что сопряжено с ростом влияющих на сигнал факторов. Все эти параметры необходимо выявить и учесть при построении сети. Рассмотренных показателей хватит, чтобы построить качественную сеть стандарта 10/100/1000baseT. Но это не повод для расслабления — с появлением новых протоколов обязательно выявятся дополнительные оказывающие влияние факторы, характерные для электрической среды передачи данных.

Следующая »

Тестирование характеристик кабелей с витой парой

В этой работе представлены характеристики кабелей с витой парой, которые играют важную роль в передаче данных. В этой статье улучшенная категория 5 как тип неэкранированной витой пары была выбрана для проверки всех испытаний на ней в соответствии с ISO/IEC 11801 как одной из спецификаций международного стандарта. Случайные образцы были отобраны на кабельном рынке. Все тесты были проведены на этих образцах, чтобы убедиться в их достоверности и соответствии международному стандарту. После тестирования отобранных образцов было обнаружено, что 4% не соответствуют требованиям международного стандарта, а 9%6% соответствуют требованиям международного стандарта.

1. Введение

Сегодня общение входит в нашу повседневную жизнь во многих различными способами, что очень легко упустить из виду множество его граней [1]. В последние годы большинство из нас осознало решающее влияние телекоммуникационных систем в нашей современной жизни, которые разрушили географические границы между людьми во всем мире.

Высокоскоростная передача данных по витой паре — действительно сложная задача и в настоящее время представляют большой интерес [2–5]. Витая пара кабели, используемые для передачи телекоммуникационных услуг, состоят из пучков пары медных проводов, соединяющие центр проводов с потребителями [6]. Витая пара кабели также обычно используются для соединений между различными частями системы в сфере телекоммуникаций [7]. Кабели с витой парой хорошо известны тем, проектировщики и монтажники компьютерных сетей.

Кабели после изготовления должны соответствовать некоторые жесткие испытания на заводе для проверки их пригодности для использования. Основная часть в эта статья посвящена этим тестам и сравнению характеристик скрученных пара кабелей на рынке кабелей с международной стандартной спецификацией.

Статья организована следующим образом. Следующий это введение, международная стандартная спецификация ISO / IEC 11801, используемая для производства кабелей с витой парой. приведен в разделе 2. Параметры эксплуатационных испытаний приведены в Раздел 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение представлены в Разделе 4. Заключение. представлена ​​в разделе 5.

2. Спецификация международного стандарта ISO/IEC 11801

В реальной производственной среде очень сложные, чтобы получить готовые кабели с требуемыми характеристиками, которые соответствуют как рекомендации международных стандартов, так и запросы клиентов с минимальные затраты. Это проблема, над которой исследователи до сих пор работают. лучше всего решить. Международная спецификация объединила разработку, производство, тестирование и поддержание высокого качества продукции.

Стандарты вносят огромный вклад в большинство аспектов нашей жизни, хотя это вклад невидим. Люди обычно не знают о той роли, которую играет стандарты в повышении уровня качества, безопасности, надежности, эффективности и взаимозаменяемость, а также в предоставлении таких преимуществ по экономичной цене [8].

Международными организациями, разрабатывающими международные стандарты, являются Международная электротехническая комиссия. (IEC), Международной организации по стандартизации (ISO) и Международный союз электросвязи (МСЭ).

Одна из спецификаций международного стандарта для тестирования кабелей витой пары используется стандарт (ISO/IEC 11801), который выбран в качестве примера для проведения испытаний в соответствии с ним.

Стандарт ISO/IEC 11801 определяет общую кабельную систему, которая независима и поддерживает открытый рынок кабельных компонентов. Он разработан предоставить пользователям гибкую схему кабельной разводки, чтобы изменения были простыми и экономичными; осуществлять. Кроме того, он обеспечивает промышленность кабельной системой, которая будет поддерживать текущее активное оборудование и обеспечит основу для будущих разработки [9].

3. Параметры теста производительности

3.1. Длина

Длина определяется как физическая длина или длина оболочки кабеля. Это должна соответствовать длине, полученной из маркировки длины, обычно находится на внешней оболочке кабеля. Физическая длина отличается от электрическая или спиральная длина, которая является длиной медные проводники. Физическая длина всегда будет немного меньше электрической длины, за счет скручивания проводников [10].

В тесте есть предел, который нельзя превышать. Этот предел равен 361 футу

3.2. Propagation Delay

Задержка распространения, или задержка, является мерой времени, необходимого для распространения сигнала от одного конца цепь к другому. Это измерение должно быть выполнено для каждого из четыре пары проводов. Задержка измеряется в наносекундах (нс). Типичная задержка для категория 5e чуть меньше 5 наносекунд на метр (наихудший случай допустимое значение составляет 5,8 нс/м, как показано в ISO/IEC 11801). 100-метровый кабель может иметь задержку, равную 500 нс (в худшем случае допускается 580 нс/м).

3.3. Delay Skew

Разница задержки распространения между задержкой распространения на самых быстрых и самых медленных парах в кабеле UTP. В соответствии со стандартом ISO/IEC 11801 кабель должен иметь перекос менее 50 наносекунд на линии связи длиной 100 м. Чем меньше перекос, тем лучше. Все, что меньше 25 наносекунд, отличный. Перекос между 45 и 50 наносекундами является минимально приемлемым.

3.4. Затухание

Электрические сигналы, передаваемые по линии связи, теряют часть своей энергии по мере прохождения канал, как показано на рис. 1. Затухание измеряет количество энергии, теряется, когда сигнал поступает на приемный конец кабельной линии. измерение затухания количественно определяет влияние сопротивления кабеля link предлагает передачу электрических сигналов.

Согласно ISO/IEC 11801 затухание на частотах, соответствующих расчетным значения менее 4,0 дБ вернутся к максимальному требованию 4,0 дБ и затухание каждой пары в категории 5e будет соответствовать требованиям, вытекающим из следующую формулу [9]: √1,05×(1,9108𝑓+0,022×𝑓+0,2√𝑓√)+4×0,04×𝑓.(1)

3.5. Переходные помехи на ближнем конце (NEXT)

Когда ток течет по проводу, создается электромагнитное поле, которое может мешать сигналам на соседних провода. С увеличением частоты этот эффект усиливается. Каждая пара скручены, потому что это позволяет противоположным полям в паре проводов компенсировать каждый другой. Чем туже закрутка, тем эффективнее отмена и выше данные скорость, поддерживаемая кабелем.

Согласно ISO/IEC 11801, NEXT каждой пары будет соответствовать требованиям выводится по следующей формуле [9]: −20log1065,3−15log𝑓/−20+2×1083−20log𝑓/−20. (2)

3.6. Power Sum NEXT (PSNEXT)

Power Sum NEXT (PSNEXT) — это расчет, а не измерение. PSNEXT это полученный путем суммирования индивидуальных эффектов NEXT для каждой пары с помощью остальные три пары.

Согласно ISO/IEC 11801, PSNEXT каждой пары будет соответствовать требования, выведенные по следующей формуле [9]:−20log1062.3−15log𝑓/−20+2×1080−20log𝑓/−20.(3)

PSNEXT пары k , PSNEXT ( k ), вычисляется из пары NEXT ( i , k ) соседних пар i , 𝑗=1,…,𝑛, следующим образом: PSNEXT𝑘=−10log𝑛𝑖=1,𝑖≠ 𝑘10−СЛЕДУЮЩИЙ𝑖𝑘/10,(4) где i — номер возмущающей пары, k — номер нарушенная пара, n — общее количество пар, а NEXT _ik — ближний конец потери на перекрестных помехах от пары и в пара к .

3.7. Равноуровневые перекрестные помехи на дальнем конце (ELFEXT)

ELFEXT — это расчетный результат, а не чем измерение. Он получается путем вычитания затухания мешающая пара от перекрестных помех на дальнем конце (FEXT) эта пара вызывает соседняя пара. Это нормализует результаты по длине.

Согласно ISO/IEC 11801, ELFEXT каждой пары будет соответствовать требованиям, вытекающим из следующих формула [9]:−20log1063,8−20log𝑓/−20+4×1075,1−20log𝑓/−20.(5)

ELFEXT _ik пар i и k есть вычисляется следующим образом: ELFEXT𝑖𝑘=FEXT𝑖𝑘−IL𝑘, (6) где i — номер нарушенная пара, k – номер мешающая пара, FEXT _ik — это перекрестные потери на дальнем конце, связанные с из пары i в пару k , а IL _k — вносимые потери пары к .

3.8. Суммарная мощность равноуровневых перекрестных помех на дальнем конце (PSELFEXT)

Суммарная мощность ELFEXT (PSELFEXT) на самом деле является расчет, а не измерение. PSELFEXT происходит от алгебраическое суммирование отдельных эффектов ELFEXT на каждой паре с помощью остальные три пары. Для каждого конца имеется четыре результата PSELFEXT.

Согласно ISO/IEC 11801, PSNEXT каждого пара будет удовлетворять требованиям, выводимым по следующей формуле [9]: −20log1060,8−20log𝑓/−20+4×1072,1−20log𝑓/−20. (7)

3.9. Возвратные потери (RL)

Влияние неправильного характеристического импеданса более точно измеряется и представляется количественным возвратом потеря.

Обратные потери (RL) — это мера всех отражений, вызванных несовпадения импеданса во всех точках на линии и выражается в децибел (дБ).

В соответствии с ISO/IEC 11801 обратные потери будут соответствовать требованиям по следующей формуле [9]:𝑓30−10log.(8)

4. Экспериментальные результаты

Для получения оптимальных характеристик для кабель витой пары, он должен реализовывать характеристики кабеля системы. Чтобы приблизиться к процессу производства кабелей, просто медь натягивается на стержни разного диаметра, которые позже будут натянуты на необходимые диаметры проводников.

После этого он изолируется подходящим изоляционным материалом для сделать один провод.

Первым требованием является предоставление электрическая изоляция проводов друг от друга путем изоляции отдельных проводов [10]. Без надлежащей изоляции и использования защитных материалов, проводов и кабели не будут работать должным образом или безопасно, и они не прослужат очень долго [11].

Эти изолированные провода будут собраны в пары, которые, в свою очередь, собираются вместе, а затем покрываются подходящей оболочкой для получения конечный кабель.

Оболочка кабеля предотвращает повреждение жилы кабеля вследствие воздействия внешних механических воздействий и, в зависимости от типа используемого материала, он также может играть очень значительную роль. участие в защите жилы кабеля от внешних электрических помех [12].

На рис. 2 показаны интерфейсные адаптеры для тестирования кабельных катушек Fluke Networks DSP-SPOOL. используется для тестирования кабелей с витой парой [13].

Параметры теста производительности для Cat 5e определены в ISO/IEC 11801. Испытание каждого образца должно содержать все параметры, как обсуждалось ранее. Для того, чтобы пройти тест, все измерения (при каждая частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц) должна соответствовать или превышать предельное значение, определенное в вышеупомянутом стандарте, в противном случае образец неуспешный.

При работе с кабельным рынком было обнаружено, что многие образцы Кабели с витой парой производились во многих странах. После тестирования этих отобранных образцов было обнаружено, что 96% прошли тест и удовлетворяющие требованиям международного стандарта, в то время как 4% не соответствуют требованиям и не удовлетворяющие требованиям международного стандарта.

Пройденный образец кабелей витой пары – это образец, в котором все измерения (на каждом частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц) должны соответствовать или превышать предельное значение определено в ISO/IEC 11801.

Анализ пройденной пробы приведен с рисунка 3 по рисунок 11. Имеется предел, который нельзя превышать. Обсуждены все параметры теста производительности раньше не превышайте этот предел.

Как показано на рис. 3, существует предел, равный 361 футу, и количество пройденных образцов не превышает этого предела.

Как показано на рис. 4, хотя распространение задержка пройденных отсчетов имеет наихудшие значения пар 12 и 78, равные 432 наносекунд, но эти значения задержки распространения не превышают 580 наносекунд.

Как показано на рис. 5, хотя перекос задержки пройденных выборок имеет наихудшие значения пар 12 и 78, которые равны 14 наносекундам, но эти значения перекоса задержки равны отличные результаты, так как они не превышают 25 наносекунд.

Как показано на рисунке 6, затухание переданных отсчетов пары 1,2, пары 3,6, пара 4,5 и пара 7,8, не превышают лимита.

Как показано на рис. 7, несмотря на то, что СЛЕДУЮЩИЙ между парами 3,6 и парой 7,8 имеет наихудшее значение, которое составляет 38,3 дБ на частоте 85,6 МГц, но не превышает предела. СЛЕДУЮЩИЙ из пройденных образцов между каждой парой и остальными не превышает предела.

Как показано на рис. 8, несмотря на то, что PSNEXT пара 36 имеет наихудшее значение, равное 37,9 дБ на частоте 85,6 МГц, но не превышающее Лимит. PSNEXT пройденных отсчетов пар 12, 36, 45 и 78 не превышает предел.

Как показано на рис. 9, хотя ELFEXT между парами 45 и 36 имеет наихудшее значение, равное 31,7 дБ на частоте 67 МГц, но не превышает предела.

Как показано на рис. 10, несмотря на то, что PSELFEXT пары 36 имеет наихудшее значение, равное 31,7 дБ на частоте 67 МГц, но не превышает Лимит. PSELFEXT пройденных отсчетов пар 12, 36, 45 и 78 не превышает Лимит.

Как показано на рис. 11, хотя обратные потери пара 36 имеет наихудшее значение, равное 21,9 дБ на частоте 86,8 МГц, но не превышающее Лимит. Обратные потери пройденных отсчетов пар 12, 36, 45 и 78 не превышают Лимит.

С другой стороны, неудачный образец скрученного пара кабелей является образцом, для которого некоторые измерения (частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц), чтобы не выходить за пределы предельного значения, установленного в ISO/IEC 11801.

Анализ неудавшегося образца приведен на рисунках с 12 по 20. Существует предел который нельзя превышать. Хотя распространение задержка, перекос задержки, ELFEXT и PSELFEXT не превышают этот предел, но проблема заключается в затухание, NEXT, PSNEXT и RL, которые превышают этот предел, и, конечно же, имеет влияние на передачу данных.

Как показано на рис. 12, существует предел, равный 361 футу, и неудачные образцы не превышают этот предел.

Как показано на рис. 13, несмотря на то, что задержка распространения неудачных выборок наихудшие значения пары 45, равной 520 наносекундам, но это значение задержка распространения не превышает наихудшего разрешенного случая, равного 580   наносекунд.

Как показано на рис. 14, хотя перекос задержки неудачных выборок имеет наихудшее значение пары 45, равное 23 наносекундам, но это значение перекоса задержки не превышает предела.

Как показано на рисунке 15, хотя затухание пары 12 не превышает предела, а затухание пар 36, 45, и 78 превышает лимит.

Как показано на рис. 16, хотя NEXT между парами 36–45 и 36–78 не превышает лимита, но СЛЕДУЮЩАЯ неудачных проб между парами 12–36, 12–45, 12–78 и 45–78 превышает лимит, а наихудшее значение пар 12–45 равно 29 дБ на частоте 47,6 МГц.

Как показано на рис. 17, несмотря на то, что PSNEXT пара 36 не превышает предела, но PSNEXT неудачных выборок между парами 12, 45 и 78 превышает лимит, а наихудшее значение пары 45 равно 29дБ на частоте 47,6 МГц.

Как показано на рисунке 18, ELFEXT неудачных выборок между каждой парой и другими не превышать лимит.

Как показано на рис. 19, PSELFEXT ошибки отсчетов каждой пары не превышает лимита.

Как показано на рис. 20, хотя обратные потери пары 45 не превышают предела, но обратные потери неудачных выборок между парами 12, 36 и 78 превышают предел, а наихудшее значение пары 36 равно 17,7 дБ на частоте 89,2 МГц.

Существуют и другие первичные тесты, которые можно выполнить на каждом отдельном проводе витой пары, как непрерывность, сопротивление и удлинение.

О программе непрерывность, чтобы убедиться, что между проводами нет короткого замыкания, просто этот тест можно сделать с помощью любого устройства для проверки короткого замыкания/обрыва цепи, например, мультиметра. Выбранные кабели для тестирования имеют непрерывность, а без непрерывности нет параметров для кабели.

О сопротивлении, все одиночные провода пройденного образца имеют сопротивление в диапазон от 81,76 Ом/км до 81,88 Ом/км. Максимальное сопротивление, допустимое для каждого проводника составляет 84 Ом/км в соответствии с международными, стандартными и более что образец неудачный.

О процентном удлинении всех изоляционных материалов жил пройденный образец имеет значения в диапазоне от 550% до 690%. Минимальное удлинение процент, допустимый для изоляционных материалов проводников, составляет 400 % в соответствии с Международный стандарт.

О усилии натяжения всех изоляционных материалов проводников прошедших образцы имеют диапазон значений от 24 Н/мм ² до 27 Н/мм ² . минимальное допустимое усилие натяжения для изолированных материалов проводников составляет 22,1 Н/мм ² по международному стандарту.

Основное испытание, которое должен пройти каждый кабель Pass — это испытание на диэлектрическую прочность, при котором кабель подвергается более высокому напряжение, чем реальное рабочее напряжение за определенный период. Целью этого испытания является обеспечение идеальной изоляции. если есть слабое место в изоляции, оно не должно пройти испытание.

Основное различие между типами скрученных парные кабели — это характеристики кабеля на более высокой частоте, что означает более высокую категория. С наибольшим развитием в производстве кабели, оказывается, что новые типы кабелей витой пары, которые имеют более высокий номер категории, чем улучшенная категория 5. Это подразумевает, что для улучшение производительности в кабелях с витой парой, все тесты были сделано на них, чтобы убедиться в использовании действительности и соблюдении международная стандартная спецификация.

5. Заключение

В этом документе представлена ​​улучшенная категория 5 как тип неэкранированной витой пары кабелей и проводит на них все испытания в соответствии со стандартом ISO/IEC 11801 как одним из спецификации международного стандарта.

Параметры, используемые для проверки производительности: задержка распространения, задержка перекос, затухание, перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT), powersum NEXT (PSNEXT), одинаковый уровень перекрестных помех на дальнем конце (ELFEXT), перекрестные помехи на дальнем конце с равным уровнем мощности (PSELFEXT) и обратное потеря.

При работе со случайными образцами скрученных парные кабели, выбранные на рынке кабелей, обнаружено, что 96% эти образцы прошли и соответствуют международному стандарту. На с другой стороны, 4% этих образцов оказались неудовлетворительными и не соответствовали требованиям. Международный стандарт.

Образцы, прошедшие проверку качества, должны быть приемлемыми для всех испытаний согласно спецификации международного стандарта.

Заказчик должен просмотреть эти тесты в соответствии с к спецификации международного стандарта.

Copyright © 2008 Ахмед Ф. Махмуд и Махмуд И. Абдалла. Это статья в открытом доступе, распространяемая под Лицензия Creative Commons Attribution, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Скручивание в витой паре уменьшает затухание?

спросил 6 лет, 11 месяцев назад

Изменено 4 года, 11 месяцев назад

Просмотрено 7к раз

\$\начало группы\$

занимаюсь сетевым подключением и пытаюсь понять уменьшает ли скрутка в витой паре затухание. Я знаю, что кабель не может быть длиннее 100 метров и в книге написано это

Из Microsoft Windows Networking Essentials

Кабель типа «витая пара» является наиболее часто используемым типом кабеля в сетях. сегодня. Он поставляется в нескольких категориях с разной скоростью возможности. Витая пара, используемая в сети, включает в себя четыре пар медного провода. Каждый провод в паре накручен вокруг каждого другой, и четыре пары в кабеле затем скручены вокруг другие пары. Затем четыре витые пары заворачиваются в полиэтилен. или поливиниловая оболочка. Количество витков на метр в этих кабелях равно разные для разных категорий кабелей. Повороты в кабеле помогают свести к минимуму перекрестные помехи и электромагнитные помехи. Кроме того, количество поворотов на метр определяет скоростные и частотные возможности кабель. Более высокие скорости и частоты позволяют кабелю передавать большие объемы данных. Однако все категории витых пар имеют максимальное расстояние 100 метров. Другими словами, кабель не может быть длиннее 100 метров между любыми двумя компонентами. можно увеличить это расстояние с помощью повторителя. Репитер усиливает сигнал, позволяющий протянуть кабель еще на 100 метров.

Значит, чем выше частота, тем меньше затухание? Я имею в виду, что я думал, что затухание — это расстояние, которое проходят данные, а не количество данных, поэтому я думаю, что ответ на мой вопрос — нет, но прав я или нет?

Спасибо

• витая пара

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

№

Основное влияние на волновое сопротивление и скорость распространения оказывает диаметр отдельных проводов, расстояние между проводами и диэлектрическая проницаемость материала между проводами.

Основные эффекты затухания связаны с потерями в диэлектрике, проводимостью проводов и диаметром проводов.

Основным ограничителем полосы пропускания является затухание, которое увеличивается с увеличением частоты сигнала (в основном из-за скин-эффекта )

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Возможно, смысл руководства таков: с большим количеством витков на метр кабель может передавать более высокую частоту, а более высокая частота означает больший объем данных. Но я бы сказал, что важна точность скручивания, два провода должны быть как можно ближе, чтобы уменьшить окно свободного пространства до минимума, это обеспечивает низкую индуктивность -> возможная более высокая частота. Большее количество витков как раз снижает восприимчивость к шуму.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Нет. Во всяком случае, скручивание увеличивает емкость , что увеличивает потери (затухание) на более высоких частотах.