Экран для витой пары

Экран для витой пары

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP)

Ошибочный взгляд на рабочие характеристики

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP). Широко распространенные традиционные взгляды на экранирование привели к вере в то, что физически “экранированный” кабель безусловно обладает лучшей невосприимчивостью к шуму и более низкими уровнями излучательной способности, чем “неэкранированный” кабель. Однако полученные результаты исследований показывают, что невосприимчивость к шуму и излучательные характеристики информационных кабелей типа неэкранированная витая пара практически не отличаются от таких же характеристик кабелей типа экранированная витая пара. Опубликованная работа “Сравнение характеристик чувствительности к помехам кабелей типа экранированная витая пара и неэкранированная витая пара при передаче данных” дает заключение, что кабельные системы на основе UTP Category 5 демонстрируют превосходные рабочие характеристики с точки зрения электромагнитной совместимости и в то же время обеспечивают конкурентноспособные цены при монтаже и эксплуатации.

По мере увеличения скоростей передачи информации в телекоммуникационных системах, растет внимание к проблемам шума и его разрушительном воздействии на телекоммуникационные сети. Электромагнитная совместимость (EMC — Electromagnetic Compatibility) является показателем способности кабельной системы минимизировать уровни излучаемой энергии (испускание излучения) и быть устойчивой к шумовым помехам от внешних источников (невосприимчивость). Важно помнить, что рабочие характеристики EMC определяются общим качеством кабельной системы и сетевого оборудования. Кабельная система с превосходными рабочими характеристиками не может улучшить рабочие характеристики EMC плохо сконструированного телекоммуникационного оборудования. И наоборот, кабель с плохими рабочими характеристиками может стать причиной ухудшения рабочих характеристик EMC хорошо сконструированного оборудования.

Передающие характеристики витой пары

Понимание эффективных способов снижения уровней излучения и повышения невосприимчивости зависит от понимания принципов, на которых основана передача сбалансированного сигнала по паре витых проводников. Сбалансированный сигнал состоит из двух одинаковых по амплитуде и противофазных сигналов, распространяющихся по двум проводникам пары. Приемник интерпретирует сигнал, приходящий по линии передачи витая пара как разницу напряжений между двумя проводниками. В приложении к кабелю термин “баланс” означает насколько точно соответствуют друг другу проводники в одной паре. В идеально сбалансированной кабельной системе электрические наводки вызывают одинаковые шумовые сигналы в обоих проводниках пары. Вследствие того, что шумы в проводниках равны по амплитуде, но не противофазны, приемник, который обнаруживает только разницу напряжений, их игнорирует. Кроме того, при идеальных условиях, два одинаковых по амплитуде и противофазных сигнала, генерируемые передатчиком, образуют равные по напряженности и противофазные электромагнитные поля, которые являются самокомпенсирующими и дают суммарный эффект отсутствия излучения.

К сожалению в реальных ситуациях передаваемые сигналы и кабельные компоненты не бывают идеально сбалансированными. Такая разбалансированность приводит к испусканию электромагнитного излучения, энергия которого зависит от степени разбалансированности и амплитуды передаваемого сигнала. Несбалансированные токи в паре могут рассматриваться как ток, текущий в одну сторону по одному из проводников и возвращающийся обратно по другому, таким образом формируя огромную петлю. Эта часть несбалансированного тока ведет себя как контурная антенна, формирующая поле. Напряженность поля зависит от площади петли и количества проходящего по ней “нескомпенсированного” тока. Такое излучение может мешать работе беспроводных приемников, таких как телевизоры, радиоприемники и сотовые телефоны, а также устройств, использующих медный кабель для приема-передачи сигналов. Уровень излучения зависит от степени сбалансированности пары, а также от других второстепенных факторов, таких как, например, изоляционный материал кабеля. Для снижения уровня излучения энергии важно поддержание баланса пар как для кабелей UTP, так и для кабелей STP.

Невосприимчивость к шуму

В дополнение к излучению реальные кабельные системы подвержены влиянию шумовых помех. Невосприимчивость — это способность кабельной системы противостоять воздействию шумов и помех. Помехи могут генерироваться передающими антеннами (например, радиостанциями), излучением от других электронных устройств (например, от близко расположенного принтера ПК) или наведенным шумом от электрических приборов (например, от электродвигателей и электровыключателей).

В кабелях UTP и STP применяются две различные стратегии противостояния шумовым помехам. В неэкранированных кабелях витая пара для повышения невосприимчивости к шуму основная ставка делается на хороший баланс пар в кабеле. Когда сбалансированность кабельной UTP-системы приближается к идеальной, наведенные шумовые токи на витых проводниках выравниваются и приемник, который способен обнаруживать только разницу напряжений на паре, становиться невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже без защиты с помощью физического "экрана" идеально сбалансированная пара будет демонстрировать отличную невосприимчивость к шуму.

В экранированных кабелях витая пара для улучшения невосприимчивости к шуму используется легко разрушимая и дорогостоящая техника. Поле шумовой помехи наводит ток в металлическом экране кабеля. В результате стекания на землю наведенного тока на сигнальных проводниках под экраном будет наводиться одинаковый по амплитуде и разнофазный ток. По мере приближения качества экрана к идеальному два тока становятся равными по амплитуде и противофазными, компенсируя влияние шумовых помех.

Сложное взаимозависимое соотношение существует между явлениями шумовых помех и испусканием излучения. Идеально сбалансированная кабельная система обладает бесконечно высокой невосприимчивостью к шуму и не испускает электромагнитное излучение (в случае если передатчик и приемник также идеально сбалансированы).

Однако в реальных ситуациях, если сигнальные проводники "открыты" для несбалансированных шумовых токов, не только регистрируется шум на стороне приемника, но и несбалансированный ток создает описанный ранее эффект контурной антенны,. Следовательно, несбалансированная передающая система на витой паре или неправильно заземленная передающая STP-система будут не только испускать излучение, но будут также подвержены шумовым помехам от внешних источников. Как разработчики систем и оборудования, так и конечные пользователи во время принятия решений, касающихся кабельных систем, должны тщательно исследовать возможность возникновения этих явлений:

Инженеры и разработчики систем и оборудования

Разработчики систем и оборудования, занимающиеся проектированием устройств для передачи и приема телекоммуникационных сигналов, часто рассматривают проблемы излучения и невосприимчивости к шуму как вопросы, требующие компромиссного решения. Для соответствия требованиям к излучению (таким как FCC Part 15 и IEC CISPR22), часто снижается амплитуда передаваемого сигнала. К сожалению низкие уровни сигналов увеличивают восприимчивость системы к шуму. С точки зрения разработчика хорошая кабельная система — это система, которая позволяет вести передачу сигнала с уровнями, достаточными для преодоления остаточного шума, и в то же время удовлетворяющими требования к излучению, установленные для предполагаемого рынка.

Главной заботой для огромного большинства конечных пользователей является то, насколько хорошо будет функционировать система в различных конфигурациях и при различных кабельных решениях. Невосприимчивость к воздействию со стороны электромагнитных шумов является главным критерием при определении рабочих характеристик установленной системы (часто выражается как BER — bit-error-rate — уровень битовой ошибки). В случае LAN ухудшение рабочих характеристик может значительно увеличить время реакции системы и в экстремальных ситуациях вызвать аварию в сети. С точки зрения конечного пользователя хорошая кабельная система позволяет реализовать множественные конфигурации (то есть количество пользователей, количество подключений, длины кабельных сегментов) и в то же время сохранять приемлемые рабочие характеристики BER. По этой причине экранированные кабели обладают интуитивной привлекательностью для тех, кто не подозревает об опасностях, создаваемых неправильно терминированным экраном, и не знает о хорошей невосприимчивости к шуму и отличных рабочих характеристиках кабельных систем UTP, предназначенных для передачи данных.

Физические характеристики кабеля UTP по сравнению с STP

Неэкранированный кабель витая пара состоит из двух или более одножильных медных проводников, в основном размером 24 AWG, отдельно помещенных в изолирующие пластиковые оболочки. Изоляция, как правило, изготавливается из термопластичного материала, такого как поливинилхлорид (PVC — ПВХ) для кабелей более низкого класса и из полиэтилена для кабелей высших классов. Изолированные проводники обычно свиты с различным шагом витков для повышения сбалансированности пар и улучшения невосприимчивости к шуму между парами (NEXT).

Экранированный кабель витая пара состоит из свитых пар (как описано выше), которые окружены экраном, представляющим собой луженую сетку, фольгу или комбинацию обеих. Два наиболее распространенных типа техники экранирования — это индивидуальное экранирование каждой пары и экранирование всего кабельного пучка. Практика индивидуального экранирования витых пар имеет целью уменьшение излучения и повышение невосприимчивости к шумовым помехам, а также для улучшения рабочих характеристик NEXT. Общее экранирование кабеля снижает уровень излучения и повышает невосприимчивость к шумовым помехам, но не улучшает рабочие характеристики NEXT между парами. Недостатком кабелей, экранированных только оболочкой из фольги является то, что они подвержены низкочастотному EMI-шуму, например, генерируемому мощными электрическими двигателями. Кроме того, экранирование в общем случае ухудшает характеристики кабеля по затуханию сигнала. Это повышенное значение затухания является следствием добавочной емкости между экраном и витыми парами.

В AT&T Bell Laboratories было проведено сравнительное исследование рабочих характеристик экранированного кабеля витая пара и неэкранированного кабеля витая пара с помощью двух тестовых процедур. Была исследована чувствительность кабеля к шуму при защите только с помощью экранирования (измерение вторично наведенного тока). Результаты этого теста являются индикатором проникновения шума через экран. Еще одна серия исследований была выполнена для сравнения относительных уровней помехового напряжения, наводимого на кабелях UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP в результате воздействия шума (измерение разницы напряжений).

Читайте также:  Как в эксель поставить печать

Измерение вторично наведенного тока

Многие проектировщики систем и оборудования, а также конечные пользователи уверены в том, что качество их кабельных систем на основе STP является следствием физического присутствия "экрана". Однако, любой экран, если он изготовлен и терминирован некачественно, будет вести себя как антенна, излучая или поглощая шумы. Эффективно экранированная кабельная система должна быть правильно терминирована с обоих концов и должна поддерживать целостность экрана в каждом соединении по всей кабельной системе. При измерении вторично наведенного тока сравнивают результирующее воздействие шума, произошедшее вследствие нарушения системы заземления, с воздействием шума на хорошо заземленный кабель.

По результатам этого теста невосприимчивость экрана к шуму изменялась от граничной (10% для заземляющего отвода длиной 1 дюйм) до плохой (50% для заземляющего отвода длиной 8 дюймов) и результирующее влияние на сигнал изменялось соответствующим образом. Это замечание является очень важным, так как на практике очень часто экран заземляется с помощью заземляющего отвода.

Результаты измерений вторично наведенного тока четко демонстрируют, что любая деградация экрана может ухудшать невосприимчивость к шуму до такой степени, что начинают происходить искажения сигнала. Очевидно, что физическое наличие экрана само по себе недостаточно для обеспечения невосприимчивости к шуму. Более того, качество терминирования экрана по всей телекоммуникационной системе и качество монтажа системы заземления определяют уровень невосприимчивости к шуму. На самом деле сбалансированная линия передачи с неправильно терминированной системой экранирования может быть более подвержена шумовым помехам, чем если бы она не была экранирована вовсе.

Измерение разницы напряжений

Важным фактором при выборе кабельной продукции как для разработчиков систем и оборудования, так и для конечных пользователей является общий уровень работоспособности кабеля. Измерение разницы напряжений, основанное на измерении уровней помех, вызванных шумом, были проведены для кабелей UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP.

На основании результатов измерений инженеры Bell Labs сделали заключение, что "при соблюдении определенных правил, в реальных рабочих условиях неэкранированный кабель витая пара может достигать таких же высоких рабочих характеристик по сопротивляемости к шуму, какие присущи экранированному кабелю витая пара. Результирующие дифференциальные шумовые напряжения, измеренные в кабелях UTP Category 5 и STP были достаточно низкими для обеспечения точной передачи данных, учитывая жесткие условия эксперимента".

Выводы по результатам измерений

Результаты измерений разницы напряжений и вторично наведенного тока привели к заключению, что и UTP и STP способны обеспечивать степень невосприимчивость к электромагнитным помехам от хорошей до отличной. По определению специалистов Bell Labs степень невосприимчивости "зависит от сбалансированности системы UTP и качества экранирования системы STP. Кабели UTP для высокочастотных приложений с жестко контролируемым балансом могут обеспечивать рабочие характеристики EMC, сравнимые с такими же характеристиками кабельных систем на основе STP с хорошим экраном. И точно так же, плохо экранированная система STP или система с дефектным экраном может оказаться более уязвимой к помехам, чем хорошо сбалансированная система на основе UTP".

Измерения рабочих характеристик, проведенные AT&T развеяли некоторые заблуждения, связанные с рабочими характеристиками кабелей на основе экранированной и неэкранированной витой пары. Результаты измерений вторично наведенного тока привели к заключению, что "сам по себе экранированный кабель не обеспечивает невосприимчивости к шуму. Следует рассматривать внешнее экранирование всей линии, так как на первый взгляд безобидные соединения могут оказывать и оказывают значительное влияние на эффективность экранирования. Кроме того, поддержание высокого качества экрана в каждой точке становиться дорогим, а разработчик системы должен найти компромисс между требованиями, предъявляемыми к системе, учитывая требуемые рабочие характеристики EMC, а также стоимость компонентов и обслуживания системы". В заключение можно констатировать, что при использовании обычных кабельных конфигураций, неэкранированный кабель полностью способен обеспечивать такой же уровень устойчивости к шуму, как и экранированный кабель.

R.C. Pritchard, D.C. Smith, “A comparison of the Susceptibility Performance of Shielded and Unshielded Twisted Pair Cable for Data Transmission,” IEEE International EMC Symposium Record, Aug. 17-21, 1992, Anaheim, California.

“Radio Frequency Devices” Federal Communications Commision, Volume II, Part 15.

“Limits and methods of measurements of radio interference characteristics of information technology equipment” IEC C.I.S.P.R. Publication 22, 1985.

R.C. Pritchard, AT&T Technical Memorandum, “Understanding the Successful EMC Performance of Twisted Pair Cables” Sept. 17, 1992.

Wiring for the Future, Volume II, Number 2, 1992, A Siemon Company Publication.

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP)

Ошибочный взгляд на рабочие характеристики

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP). Широко распространенные традиционные взгляды на экранирование привели к вере в то, что физически “экранированный” кабель безусловно обладает лучшей невосприимчивостью к шуму и более низкими уровнями излучательной способности, чем “неэкранированный” кабель. Однако полученные результаты исследований показывают, что невосприимчивость к шуму и излучательные характеристики информационных кабелей типа неэкранированная витая пара практически не отличаются от таких же характеристик кабелей типа экранированная витая пара. Опубликованная работа “Сравнение характеристик чувствительности к помехам кабелей типа экранированная витая пара и неэкранированная витая пара при передаче данных” дает заключение, что кабельные системы на основе UTP Category 5 демонстрируют превосходные рабочие характеристики с точки зрения электромагнитной совместимости и в то же время обеспечивают конкурентноспособные цены при монтаже и эксплуатации.

По мере увеличения скоростей передачи информации в телекоммуникационных системах, растет внимание к проблемам шума и его разрушительном воздействии на телекоммуникационные сети. Электромагнитная совместимость (EMC — Electromagnetic Compatibility) является показателем способности кабельной системы минимизировать уровни излучаемой энергии (испускание излучения) и быть устойчивой к шумовым помехам от внешних источников (невосприимчивость). Важно помнить, что рабочие характеристики EMC определяются общим качеством кабельной системы и сетевого оборудования. Кабельная система с превосходными рабочими характеристиками не может улучшить рабочие характеристики EMC плохо сконструированного телекоммуникационного оборудования. И наоборот, кабель с плохими рабочими характеристиками может стать причиной ухудшения рабочих характеристик EMC хорошо сконструированного оборудования.

Передающие характеристики витой пары

Понимание эффективных способов снижения уровней излучения и повышения невосприимчивости зависит от понимания принципов, на которых основана передача сбалансированного сигнала по паре витых проводников. Сбалансированный сигнал состоит из двух одинаковых по амплитуде и противофазных сигналов, распространяющихся по двум проводникам пары. Приемник интерпретирует сигнал, приходящий по линии передачи витая пара как разницу напряжений между двумя проводниками. В приложении к кабелю термин “баланс” означает насколько точно соответствуют друг другу проводники в одной паре. В идеально сбалансированной кабельной системе электрические наводки вызывают одинаковые шумовые сигналы в обоих проводниках пары. Вследствие того, что шумы в проводниках равны по амплитуде, но не противофазны, приемник, который обнаруживает только разницу напряжений, их игнорирует. Кроме того, при идеальных условиях, два одинаковых по амплитуде и противофазных сигнала, генерируемые передатчиком, образуют равные по напряженности и противофазные электромагнитные поля, которые являются самокомпенсирующими и дают суммарный эффект отсутствия излучения.

К сожалению в реальных ситуациях передаваемые сигналы и кабельные компоненты не бывают идеально сбалансированными. Такая разбалансированность приводит к испусканию электромагнитного излучения, энергия которого зависит от степени разбалансированности и амплитуды передаваемого сигнала. Несбалансированные токи в паре могут рассматриваться как ток, текущий в одну сторону по одному из проводников и возвращающийся обратно по другому, таким образом формируя огромную петлю. Эта часть несбалансированного тока ведет себя как контурная антенна, формирующая поле. Напряженность поля зависит от площади петли и количества проходящего по ней “нескомпенсированного” тока. Такое излучение может мешать работе беспроводных приемников, таких как телевизоры, радиоприемники и сотовые телефоны, а также устройств, использующих медный кабель для приема-передачи сигналов. Уровень излучения зависит от степени сбалансированности пары, а также от других второстепенных факторов, таких как, например, изоляционный материал кабеля. Для снижения уровня излучения энергии важно поддержание баланса пар как для кабелей UTP, так и для кабелей STP.

Невосприимчивость к шуму

В дополнение к излучению реальные кабельные системы подвержены влиянию шумовых помех. Невосприимчивость — это способность кабельной системы противостоять воздействию шумов и помех. Помехи могут генерироваться передающими антеннами (например, радиостанциями), излучением от других электронных устройств (например, от близко расположенного принтера ПК) или наведенным шумом от электрических приборов (например, от электродвигателей и электровыключателей).

В кабелях UTP и STP применяются две различные стратегии противостояния шумовым помехам. В неэкранированных кабелях витая пара для повышения невосприимчивости к шуму основная ставка делается на хороший баланс пар в кабеле. Когда сбалансированность кабельной UTP-системы приближается к идеальной, наведенные шумовые токи на витых проводниках выравниваются и приемник, который способен обнаруживать только разницу напряжений на паре, становиться невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже без защиты с помощью физического "экрана" идеально сбалансированная пара будет демонстрировать отличную невосприимчивость к шуму.

Читайте также:  Http www mikrotik com download

В экранированных кабелях витая пара для улучшения невосприимчивости к шуму используется легко разрушимая и дорогостоящая техника. Поле шумовой помехи наводит ток в металлическом экране кабеля. В результате стекания на землю наведенного тока на сигнальных проводниках под экраном будет наводиться одинаковый по амплитуде и разнофазный ток. По мере приближения качества экрана к идеальному два тока становятся равными по амплитуде и противофазными, компенсируя влияние шумовых помех.

Сложное взаимозависимое соотношение существует между явлениями шумовых помех и испусканием излучения. Идеально сбалансированная кабельная система обладает бесконечно высокой невосприимчивостью к шуму и не испускает электромагнитное излучение (в случае если передатчик и приемник также идеально сбалансированы).

Однако в реальных ситуациях, если сигнальные проводники "открыты" для несбалансированных шумовых токов, не только регистрируется шум на стороне приемника, но и несбалансированный ток создает описанный ранее эффект контурной антенны,. Следовательно, несбалансированная передающая система на витой паре или неправильно заземленная передающая STP-система будут не только испускать излучение, но будут также подвержены шумовым помехам от внешних источников. Как разработчики систем и оборудования, так и конечные пользователи во время принятия решений, касающихся кабельных систем, должны тщательно исследовать возможность возникновения этих явлений:

Инженеры и разработчики систем и оборудования

Разработчики систем и оборудования, занимающиеся проектированием устройств для передачи и приема телекоммуникационных сигналов, часто рассматривают проблемы излучения и невосприимчивости к шуму как вопросы, требующие компромиссного решения. Для соответствия требованиям к излучению (таким как FCC Part 15 и IEC CISPR22), часто снижается амплитуда передаваемого сигнала. К сожалению низкие уровни сигналов увеличивают восприимчивость системы к шуму. С точки зрения разработчика хорошая кабельная система — это система, которая позволяет вести передачу сигнала с уровнями, достаточными для преодоления остаточного шума, и в то же время удовлетворяющими требования к излучению, установленные для предполагаемого рынка.

Главной заботой для огромного большинства конечных пользователей является то, насколько хорошо будет функционировать система в различных конфигурациях и при различных кабельных решениях. Невосприимчивость к воздействию со стороны электромагнитных шумов является главным критерием при определении рабочих характеристик установленной системы (часто выражается как BER — bit-error-rate — уровень битовой ошибки). В случае LAN ухудшение рабочих характеристик может значительно увеличить время реакции системы и в экстремальных ситуациях вызвать аварию в сети. С точки зрения конечного пользователя хорошая кабельная система позволяет реализовать множественные конфигурации (то есть количество пользователей, количество подключений, длины кабельных сегментов) и в то же время сохранять приемлемые рабочие характеристики BER. По этой причине экранированные кабели обладают интуитивной привлекательностью для тех, кто не подозревает об опасностях, создаваемых неправильно терминированным экраном, и не знает о хорошей невосприимчивости к шуму и отличных рабочих характеристиках кабельных систем UTP, предназначенных для передачи данных.

Физические характеристики кабеля UTP по сравнению с STP

Неэкранированный кабель витая пара состоит из двух или более одножильных медных проводников, в основном размером 24 AWG, отдельно помещенных в изолирующие пластиковые оболочки. Изоляция, как правило, изготавливается из термопластичного материала, такого как поливинилхлорид (PVC — ПВХ) для кабелей более низкого класса и из полиэтилена для кабелей высших классов. Изолированные проводники обычно свиты с различным шагом витков для повышения сбалансированности пар и улучшения невосприимчивости к шуму между парами (NEXT).

Экранированный кабель витая пара состоит из свитых пар (как описано выше), которые окружены экраном, представляющим собой луженую сетку, фольгу или комбинацию обеих. Два наиболее распространенных типа техники экранирования — это индивидуальное экранирование каждой пары и экранирование всего кабельного пучка. Практика индивидуального экранирования витых пар имеет целью уменьшение излучения и повышение невосприимчивости к шумовым помехам, а также для улучшения рабочих характеристик NEXT. Общее экранирование кабеля снижает уровень излучения и повышает невосприимчивость к шумовым помехам, но не улучшает рабочие характеристики NEXT между парами. Недостатком кабелей, экранированных только оболочкой из фольги является то, что они подвержены низкочастотному EMI-шуму, например, генерируемому мощными электрическими двигателями. Кроме того, экранирование в общем случае ухудшает характеристики кабеля по затуханию сигнала. Это повышенное значение затухания является следствием добавочной емкости между экраном и витыми парами.

В AT&T Bell Laboratories было проведено сравнительное исследование рабочих характеристик экранированного кабеля витая пара и неэкранированного кабеля витая пара с помощью двух тестовых процедур. Была исследована чувствительность кабеля к шуму при защите только с помощью экранирования (измерение вторично наведенного тока). Результаты этого теста являются индикатором проникновения шума через экран. Еще одна серия исследований была выполнена для сравнения относительных уровней помехового напряжения, наводимого на кабелях UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP в результате воздействия шума (измерение разницы напряжений).

Измерение вторично наведенного тока

Многие проектировщики систем и оборудования, а также конечные пользователи уверены в том, что качество их кабельных систем на основе STP является следствием физического присутствия "экрана". Однако, любой экран, если он изготовлен и терминирован некачественно, будет вести себя как антенна, излучая или поглощая шумы. Эффективно экранированная кабельная система должна быть правильно терминирована с обоих концов и должна поддерживать целостность экрана в каждом соединении по всей кабельной системе. При измерении вторично наведенного тока сравнивают результирующее воздействие шума, произошедшее вследствие нарушения системы заземления, с воздействием шума на хорошо заземленный кабель.

По результатам этого теста невосприимчивость экрана к шуму изменялась от граничной (10% для заземляющего отвода длиной 1 дюйм) до плохой (50% для заземляющего отвода длиной 8 дюймов) и результирующее влияние на сигнал изменялось соответствующим образом. Это замечание является очень важным, так как на практике очень часто экран заземляется с помощью заземляющего отвода.

Результаты измерений вторично наведенного тока четко демонстрируют, что любая деградация экрана может ухудшать невосприимчивость к шуму до такой степени, что начинают происходить искажения сигнала. Очевидно, что физическое наличие экрана само по себе недостаточно для обеспечения невосприимчивости к шуму. Более того, качество терминирования экрана по всей телекоммуникационной системе и качество монтажа системы заземления определяют уровень невосприимчивости к шуму. На самом деле сбалансированная линия передачи с неправильно терминированной системой экранирования может быть более подвержена шумовым помехам, чем если бы она не была экранирована вовсе.

Измерение разницы напряжений

Важным фактором при выборе кабельной продукции как для разработчиков систем и оборудования, так и для конечных пользователей является общий уровень работоспособности кабеля. Измерение разницы напряжений, основанное на измерении уровней помех, вызванных шумом, были проведены для кабелей UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP.

На основании результатов измерений инженеры Bell Labs сделали заключение, что "при соблюдении определенных правил, в реальных рабочих условиях неэкранированный кабель витая пара может достигать таких же высоких рабочих характеристик по сопротивляемости к шуму, какие присущи экранированному кабелю витая пара. Результирующие дифференциальные шумовые напряжения, измеренные в кабелях UTP Category 5 и STP были достаточно низкими для обеспечения точной передачи данных, учитывая жесткие условия эксперимента".

Выводы по результатам измерений

Результаты измерений разницы напряжений и вторично наведенного тока привели к заключению, что и UTP и STP способны обеспечивать степень невосприимчивость к электромагнитным помехам от хорошей до отличной. По определению специалистов Bell Labs степень невосприимчивости "зависит от сбалансированности системы UTP и качества экранирования системы STP. Кабели UTP для высокочастотных приложений с жестко контролируемым балансом могут обеспечивать рабочие характеристики EMC, сравнимые с такими же характеристиками кабельных систем на основе STP с хорошим экраном. И точно так же, плохо экранированная система STP или система с дефектным экраном может оказаться более уязвимой к помехам, чем хорошо сбалансированная система на основе UTP".

Измерения рабочих характеристик, проведенные AT&T развеяли некоторые заблуждения, связанные с рабочими характеристиками кабелей на основе экранированной и неэкранированной витой пары. Результаты измерений вторично наведенного тока привели к заключению, что "сам по себе экранированный кабель не обеспечивает невосприимчивости к шуму. Следует рассматривать внешнее экранирование всей линии, так как на первый взгляд безобидные соединения могут оказывать и оказывают значительное влияние на эффективность экранирования. Кроме того, поддержание высокого качества экрана в каждой точке становиться дорогим, а разработчик системы должен найти компромисс между требованиями, предъявляемыми к системе, учитывая требуемые рабочие характеристики EMC, а также стоимость компонентов и обслуживания системы". В заключение можно констатировать, что при использовании обычных кабельных конфигураций, неэкранированный кабель полностью способен обеспечивать такой же уровень устойчивости к шуму, как и экранированный кабель.

R.C. Pritchard, D.C. Smith, “A comparison of the Susceptibility Performance of Shielded and Unshielded Twisted Pair Cable for Data Transmission,” IEEE International EMC Symposium Record, Aug. 17-21, 1992, Anaheim, California.

Читайте также:  Фото переводчик в хорошем качестве

“Radio Frequency Devices” Federal Communications Commision, Volume II, Part 15.

“Limits and methods of measurements of radio interference characteristics of information technology equipment” IEC C.I.S.P.R. Publication 22, 1985.

R.C. Pritchard, AT&T Technical Memorandum, “Understanding the Successful EMC Performance of Twisted Pair Cables” Sept. 17, 1992.

Wiring for the Future, Volume II, Number 2, 1992, A Siemon Company Publication.

Что такое витая пара.

В этом гайде рассматриваются витопарные кабеля, предназначенные для передачи цифровой информации в сетях Ethernet. Существует множество кабелей иного назначения, содержащих витые пары – к ним информация из этого гайда может быть неприменима.

В данном гайде под витой парой подразумевается кабель связи, содержащий две или четыре пары изолированных проводников, скрученных между собой. Каждая пара предназначена для передачи одного сигнала: либо передаваемых данных, либо принимаемых.

При этом по одному из проводников пары сигнал передается в противофазе к другому – это позволяет избавиться от большинства электромагнитных помех: приемник, получив два сигнала по паре проводов, вычитает один сигнал из другого. При этом полезный сигнал (т.к. он идет в противофазе) усиливается, а помеха (идущая по обеим проводам в одной фазе) устраняется. Каждая пара проводов маркирована одним цветом, при этом один из проводов пары маркируется сплошным цветом, а второй – тем же цветом, но прерывисто или полосой.

С той же целью (защиты от помех) производится и скручивание пар – это обеспечивает одинаковое воздействие помехи на оба провода независимо от направления на её источник.

Применяется витая пара для прокладки аналоговых или цифровых телефонных сетей и для прокладки локальных вычислительных сетей, использующих, в основном, протокол Ethernet.

Характеристики витой пары.

Категория.

Как правило, категория кабеля обозначена в маркировке, нанесенной на оболочку кабеля через равные промежутки.

Категории 1, 2, 4 в данный момент практически не встречаются, 4-х парный кабель категории 3 изредка используется для прокладки телефонных линий. Категория 5 от 5е отличается крайне незначительно, поэтому найти в продаже кабель именно категории 5 практически невозможно. С 2000 года, после утверждения категории 5е, все производители, практически ничего не меняя в кабеле, начали наносить на него маркировку именно 5е. Эта категория и остается наиболее популярной по сегодняшний день.

Категория подразумевает 4-х или 2-х парный кабель, который может быть использован в сетях 10BASE-T Ethernet, 100BASE-TХ Fast Ethernet (10 и 100 Мбит/с соответственно). 4-х парный кабель может применяться для прокладки сетей 1000BASE-T Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Максимальная длина кабеля без усилителей сигнала составляет 100м.

Кабель категории 6 содержит 4 пары проводников и может использоваться в сетях 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet (10 Гбит/с). При использовании в сетях со скоростью до 1000 Мбит/с максимальная длина кабеля этой категории – те же 100 м, при использовании в сетях со скоростью 10 Гбит/с – 55 м.

Категории , 7 и подразумевают экранированные кабеля для сетей со скоростью до 10 Гбит/с и протяженностью отдельной линии до 100 м. Использование экранированных кабелей накладывает определенные требования как к оборудованию, так и к условиям прокладки кабеля (наличие качественного заземления), что часто делает более привлекательным прокладку оптоволоконного кабеля. Удешевление же оптоволоконного оборудования и упрощение технологий прокладки оптоволоконного кабеля могут в скором будущем сделать вообще бессмысленным дальнейшее развитие витопарных кабелей.

При выборе категории кабеля следует иметь в виду, что она говорит только о качестве изготовления кабеля. Часто встречающееся в сети утверждение, что «кабель категории 5е работает на частоте 125 мГц, а категории 6 – на частоте 250 мГц» некорректно. Кабель работает на той частоте, на которой работает сетевое оборудование. Замена в сети 100BASE-TX кабеля категории 5е на кабель категории 6 не позволит перейти на 1 Гбит/с без замены сетевого оборудования (роутеров, свитчей, сетевых карт). Более того, если старый кабель 5е был качественным, замена его на Cat 6 нисколько не улучшит ни качество связи, ни её скорость.

И наоборот, на небольших расстояниях (до 10 м) в сетях 10GBASE-T можно использовать качественный 4-х парный кабель категории 5e – на качество и скорость связи это не повлияет.

Число пар.

Большинство кабелей содержит 4 пары проводов. Но в сетях 10BASE-T и 100BASE-TХ используется только 2 пары, поэтому большое распространение получил кабель категории 5е с двумя парами проводников – он легче, тоньше и дешевле 4-х парного. Но для сети со скоростью 10 Гбит/с он уже не годится.

4-х парные кабеля категории 5е иногда применяются для скрытой прокладки. При этом «лишние» две пары остаются в резерве и могут быть использованы в случае повреждения основных пар. Кроме того, существует сетевое оборудование, использующее «свободные» пары, например, для передачи аудиосигнала или служебной информации – в таких сетях тоже может быть использован 4-х парный кабель категории 5е.

Для частных ЛВС в квартире или частном доме можно порекомендовать скрытую прокладку провести 4-х парным кабелем категории 6, даже если предполагается устройство сети со скоростью 100 Мбит/с (вполне достаточной сегодня для большинства личных нужд). Это даст резерв для перехода на более быстрые сети без перепрокладки кабеля. А открытые участки и патч-корды можно сделать из кабеля, который наиболее оптимальным образом подходит для текущей сети. Для сетей со скоростью до 100 Мбит/с это будет 2-х парный кабель категории 5е, для скорости 1 Гбит/с – 4-парный 5е.

Тип витой пары чаще всего говорит о наличии/отсутствии экранирования и виде экрана.

Самым распространенным типом является UTP(Unshielded Twisted Pair – «неэкранированная витая пара»). Как следует из маркировки, экранирование на этом кабеле отсутствует. Часто можно услышать мнение, что кабель UTP не защищен от помех. Это не так. В кабелях UTP используется балансная защита от помех, достаточно эффективная в большинстве случаев.

FTP(Foiled Twisted Pair – «фольгированная витая пара») имеет общий экран из фольги, защищающий провода от мощных электромагнитных помех.

SFTP(Screened Foiled Twisted Pair – «экранированная фольгированная витая пара») поверх экрана из фольги имеет также сетчатый проволочный экран. Сетчатый экран усиливает экранирование кабеля и защищает тонкую фольгу внутреннего экрана от повреждений.

В то же время, простая прокладка кабеля FTP или SFTР вместо неэкранированного не решит проблемы с действительно серьезными помехами – для эффективной работы кабеля, оба его конца должны быть заземлены, как и использующееся сетевое оборудование. Кроме того, заземление должно быть качественным, что, например, в условиях многоквартирного дома может быть неосуществимо. Длинный тонкий провод заземления может сам работать как антенна, ловя дополнительные помехи. А если заземляющая шина (или провод PE в розетках) к земле фактически не подсоединен (что порой встречается), то заземленный на эту шину экран образует вместе с ней замкнутый контур, обеспечивающий прекрасный прием всех помех в округе.

Во-вторых, экран образует приличного номинала емкость, приложенную к рабочим проводам и глушащую (демпфирующую) сигнал – затухание амплитуды сигнала на экранированных проводах выражено сильнее.

В-третьих, разделка и обжимка экранированных проводов сложнее, чем для обычного неэкранированного кабеля. Нарушение же контакта между экраном и щечками разъема для экранированного кабеля нарушит заземление экрана и превратит его в антенну для ловли помех.

В-четвертых, повреждение экрана, приводящее к разрыву контакта (особенно легко возникающее на фольгированном кабеле при чрезмерном изгибе) также сведет на ноль защиту кабеля.

С учетом вышеизложенного, в условиях жилого помещения использование экранированных кабелей представляется неоправданным.

В качестве материала проводника используется либо медь, либо омедненный алюминий, изредка омедненная сталь. Омедненный алюминий обеспечивает худшие условия передачи сигнала, чем чистая медь, зато он намного дешевле. В то же время при выборе кабеля следует рассматривать информацию о материале жил, как дополнительную к его категории. Материал жил может иметь решающее значение, например, при длине линии, немного превышающей стандарт. В этом случае использование кабелей с медными жилами с большей вероятностью позволит установить связь. В нормальных же условиях эксплуатации все кабеля одной категории должны обеспечивать одинаковые условия связи независимо от материала жил.

Проводники в кабеле могут быть многожильные и одножильные. На качество связи это особого влияния не оказывает, выбирать жильность проводников следует из условий прокладки кабеля и его эксплуатации. Многожильные проводники более устойчивы к частыми изгибам, поэтому из таких кабелей можно делать патч-корды для ноутбуков или использовать их в линиях, которые периодически приходится перемещать с места на место.

Обычный кабель витой пары имеет ПВХ-оболочку (обычно серого, иногда синего или белого цвета), разрушающуюся под действием УФ-излучения и «дубеющую» на морозе. Поэтому для прокладки вне помещения следует использовать кабель со специальной полиэтиленовой оболочкой. Чаще всего она имеет черный цвет. Если предполагается часть линии прокладывать по воздуху, в кабеле должен быть несущий трос.

Ссылка на основную публикацию
Шарик равноускоренно скатывается по наклонной плоскости
За каждую секунду, путь пройденный шариком,увеличивается на 20см. Следовательно за 4 секунду он пройдет 70см. Ответ:(2) Если ответ по предмету...
Что такое ogg формат
Ogg — Dateiendung: .ogg, .oga, .ogv, .ogx MIME Type … Deutsch Wikipedia .ogg — Dateiendung .ogg, .oga, .ogv, .ogx MIME...
Что такое pppoe соединение на роутере
PPPoE (англ. Point-to-point protocol over Ethernet ) — сетевой протокол канального уровня (второй уровень сетевой модели OSI) передачи кадров PPP...
Шарнирная стойка для дрели
Стойка для дрели с тисками FIT 37861 Стойка для дрели Калибр 96203 Стойка для дрели RedVerg DS-43 Стойка для дрели...
Adblock detector