Приложение F (информационное)

Пояснения параметров линии

Данное приложение содержит пояснения к Данное приложение содержит пояснения к разделу 7. В качестве примера используется витая пара, однако пояснения также применимы к четырехпроводным кабелям.

F.1 Передача данных по симметричным кабелям

Основными параметрами передачи симметричной системы являются:

• волновое сопротивление;
• перекрестные наводки;
• сопротивление цепи постоянному току;
• затухание;
• задержка;
• устойчивость к электромагнитным помехам;
• электромагнитное излучение.

В симметричных кабелях существуют два типа ЭМ волн — продольные и поперечные моды. Способ передачи поперечными модами подробно описан в классической теории передачи сигналов. Проводники в паре передают идентичные сигналы в противофазе. В идеальном бесконечно длинном кабеле электромагнитные поля, вызванные движущимися зарядами в каждом проводнике, взаимно исключают друг друга, так что суммарное излучение кабеля равно нулю. Подобным образом взаимно исключаются наводки. Таким образом, дифференциальные сигналы определяют характеристики передачи пары, но не влияют на электромагнитную совместимость и наводки.

Продольные моды вызваны дисбалансом, в случае, если источник генерирует не идеально симметричные сигналы, а также если витая пара и приемник не идеально симметричны. Наличие асимметрии обозначает, что два сигнала не равны, что приводит к появлению тока, протекающего по парам и создающего электромагнитное поле. Подобным образом возникают наводки. Дисбаланс в кабельной системе обозначает, что электромагнитные поля и наводки со стороны других систем создают нежелательные помехи. Таким образом, продольные моды определяют электромагнитную совместимость и наличие наводок в кабельной системе. Следует отметить, что уровень продольных сигналов зависит от кабеля, передатчика и приемника, и таким образом, электромагнитная совместимость является системным эффектом.

Неоднородности кабельной системы, вызванные преимущественно монтажом, могут преобразовывать небольшую часть поперечных мод в продольные и наоборот. Таким образом, для полной характеристики кабельной системы необходимо произвести измерения поперечных и продольных мод и преобразования поперечных мод в продольные (баланс). Это позволяет полностью учесть электромагнитную совместимость и наводки.

F.1.1 Параметры линии

В разделе 7 данного международного стандарта указаны параметры передачи, объяснения к которым приводятся ниже.

После монтажа кабелей в здании, их волновое сопротивление отличается от значения при измерении непосредственно на катушке. Особенно это характерно для неэкранированных кабелей. Это явление вызвано подключением разъемов, близким расположением электропроводящих конструкций, способом прокладки кабеля (наличием изгибов и пр.) и объединением в жгутах разносерийной продукции (характеристики которой могут варьировать в зависимости от допусков производителя). Волновое сопротивление является важным параметром для проектировщика, а соответствие значений волнового сопротивления кабельной системы и оборудования важно для сведения к минимуму отражений сигналов.

Любые несоответствия значений волнового сопротивления в кабельной системе (например, на коммутационных панелях) вызывают отражения сигнала. Это может вызвать сбои сигналов между источником и нагрузкой. Измерение значения возвратных потерь, в отличие от измерения волнового сопротивления позволяет получить более полную информацию о совместимости элементов кабельной системы. К примеру, волновое сопротивление линии может соответствовать стандарту, несмотря на различие данного параметра в отдельных сегментах линии. В результате появляются высокие значения отраженных сигналов, что позволяет выявить измерение возвратных потерь.

Продольное характеристическое волновое сопротивление является важным критерием для определения электромагнитной совместимости кабеля. Чем меньше значение продольного характеристического волнового сопротивления тем больше продольный ток, и, следовательно, выше мощность электромагнитного излучения. Однако значение этого параметра намного выше в передатчике, чем в кабельной системе, поэтому именно от передатчика зависит результирующее значение электромагнитного излучения.

Баланс, или преобразование поперечных (дифференциальных) мод в продольные, является показателем качества кабельной системы, а также важным параметром для определения уровня помех и электромагнитной совместимости. Здесь важно учитывать два вида параметров: потери и наводки разбалансировки. Определения этим параметрам даны в стандарте ITU-T рекомендации G.117. Измерение значений потерь разбалансировки (ЭМ излучения — А.В.) производится на одном интерфейсе. При этом важно выявить точки разбалансировки вблизи передатчика, которые являются источниками значительного электромагнитного излучения. Наводки разбалансировки, измеряемые на обоих концах кабельной линии, характеризуют уровень шумов, попадающих в приемник (параметр NEXT — А.В.).

Значение сопротивления постоянному току указывается в характеристике кабельной линии. Этот параметр важен для некоторых приложений, например, Token Ting стандарта ISO/IEC 8802–5.

Наводки измеряются между любыми двумя интерфейсами с использованием источника и приемника дифференциальных сигналов. Этот параметр важен для линий с передачей сигналов по разным парам одного кабеля. Дифференциальное затухание является "нормальной« потерей мощности сигнала. Затухание и наводки являются основными параметрами для определения отношения сигнал / шум, являющегося фундаментальным параметром передачи. Оба параметра — затухание и наводки — определены для всех классов кабельных линий. В спецификации кабельных линий класса D затухание и наводки объединены в один параметр ACR (отношение затухания к наводкам). Значение ACR — это (логарифмическая — А.В) разность(и десятичное отношение - А.В) между наводками и затуханием. Данный параметр дает возможность выбора при проектировании кабельных линий: длинные линии с высоким значением затухания и невысоким значением наводок и короткие линии с большим значением наводок могут иметь одинаковые характеристики передачи.

Некоторые протоколы чувствительны к задержкам распространения сигнала (например, ISO/IEC 8802–3 LANs). Данный параметр включен в спецификацию линий, поэтому кабельные системы, совместимые с такими протоколами, легко определить.

Возможность защитить пару от внешних электромагнитных полей и наводок со стороны других пар определяется переходным волновым сопротивлением кабельной системы. Данный параметр определяют как отношение напряжения между парой и экраном к току экрана при замыкании пары на экран на удаленном интерфейсе. Тестирование следует проводить на частоте 100 КГц по двум причинам. Во-первых, значение волнового сопротивления зависит от частоты. Чтобы определить реальную длину кабельной системы, следует использовать низкие частоты. Во-вторых, результаты измерения волнового сопротивления экрана на высоких частотах (более 1 МГц) сильно зависят от конструкции экрана, а на низких частотах — от длины экрана. Приведенное в частотах — от длины экрана. Приведенное в разделе 7 тестирование волнового сопротивления экрана позволяет также определить его непрерывность. Измерение волнового сопротивление экрана в изложенном виде не позволяет определить качество экрана при работе на более высоких частотах, используемых в локальных сетях. Таким образом, данное тестирование не является универсальным индикатором электромагнитной совместимости.

F.1.2 Значения параметров линий

Значения параметров для каждого класса кабельных линий определяются самым требовательным поддерживаемым приложением.

Для линий класса А значения параметров определены нормативами телефонии.

Для линий класса В значения параметров определены рекомендациями I.430 стандарта ITU-T.

Для линий класса C спецификации каналов 10BASE-T приведена к длине 95 м (исключая абонентские и сетевые кабели).

Для класса D спецификации канала FDDI для медных кабелей TP-PMD приведена к длине приблизительно 95 м.

Спецификации линий любого класса соответствуют параметрам горизонтальной подсистемы длиной 95 метров с наихудшими параметрами элементов, приведенных в параметрами элементов, приведенных в разделах 8 и 9.

Данное приложение позволяет увидеть одно из самых уязвимых мест стандарта - степень согласованности стандартов СКС и приложений. Представление о полной гармонии не подвергается сомнениям. Такая убежденность создана усилиями маркетинга и рекламы не только у заказчиков, но и у подавляющего большинства специалистов. Фактически — это иллюзия. Параметры симметричных линий ниже требований протоколов, что не обеспечивает нормальной работы приложений класса D на каналах длиной более 60 метров.

Параметры линий класса D определены только для одного протокола TP-PMD. Это объясняется отсутствием утвержденных стандартов приложений в период разработки ISO/IEC 11801, EN 50 173 и ANSI/TIA/IEA-568-A (1993 — 1994). При этом о соответствии параметров линии класса приложений D говорится не в тексте стандарта и даже не в нормативном, а лишь в информативном приложении. Кроме того, точно не указана длина линии.

Это значит, что:

1) стандарты определяют параметры линий класса D не для всех приложений;
2) для единственного приложения TP-PMD параметры линии не вполне достаточны;
3) соответствие параметров линий и приложений носит не нормативный а информативный характер.

Реальная ситуация приведена в таблице F1.

Таблица F1 Сравнение параметров канала и протоколов класса D (в стандартах данная информация отсутствует)

Требования протоколов включают: задействованные пары, эффективную полосу частот, предельно допустимое затухание и отношение сигнал / шум на входе в приемник. Отношение затухания и наводок (ACR) можно считать равным отношению сигнал / шум без учета внешних помех. ACR соответствует разности значений NEXT и затухания. Фактически ACR канала оказывается на 5,5 — 13 дБ хуже, чем требуется. Плюс неучтенные электромагнитные помехи (ЭМП). Даже без учета ЭМП это приводит к увеличению без учета ЭМП это приводит к увеличению коэффициента ошибок с 10^–10 до 10^–4 — 10^–1 или в сотни тысяч - миллиард раз.

Решение данной проблемы — в Решение данной проблемы — в резерве параметров линий и каналов. Резерв позволяет производителю СКС гарантировать не только функциональные характеристики класса D / категории 5, а также работу протоколов. При этом следует уточнить обеспечено ли тестирование СКС на уровне требований протоколов, и если да, то по каким значениям.

В таблице приведены установочные параметры трех из девятнадцати приложений полевого тестера WireScope 155, записанные в память прибора. Использование данного прибора является обязательным требованием компании ITT NS&S для предоставления гарантий работы приложений — А.В.