Слабое звено определяет качество

Планировщики и инсталляторы часто применяют дорогостоящие сертифицированные инсталляционные кабели и компоненты для достижения соответствующих стандартам характеристик тракта передачи. При этом его качество в огромной степени зависит от соединительных и коммутационных шнуров.

B случае структурированной проводки, спроектированной в соответствии со стандартами ISO/IEC 11801 2nd Edition и prEN50173:2001, важная роль на уровне этажа отводится соединительным шнурам. К ним относятся, в частности, шнуры для подключения устройств и осуществления переключений. Небольшой экскурс в области стандартизации, производства и методов измерения подскажет, какие моменты необходимо учитывать, чтобы тракт соответствовал требованиям стандарта ISO/IEC 11801 2nd Edition.

Оконечные шнуры для подключения устройств соединяют телефон, компьютер или факсимильный аппарат с информационной розеткой, и, как правило, длина их варьируется от 2 до 5 м. Соединительные шнуры для оборудования связывают между собой устройства специфического назначения — коммутаторы, концентраторы и маршрутизаторы, причем их цвет указывает на вид предоставляемой сетевой услуги. Коммутационный шнур для осуществления переключений используется для того, чтобы, например, соединить два поля распределителей. Разница в обозначении гибких соединительных кабелей связана с тем, что на рабочем месте допускается применять только соединительное оборудование, соответствующее стандарту EN 60603-7 (RJ45).

Оконечные и соединительные кабели очень часто различаются только по длине и цвету, но по сравнению с проложенными инсталляционными кабелями обладают, в силу области применения, особыми свойствами, поскольку должны выдерживать многократные операции подключения/отключения, сохраняя при этом гибкость. Они состоят из множества отдельных жил, диаметр которых гораздо меньше диаметра инсталляционных проводников. В связи с более высоким затуханием сигнала при прохождении через провод с меньшим диаметром длина этих кабелей ограничена специальными правилами. Стандартом определяется, что шнур не должен быть длиннее 5 м.

Следующие сокращения классифицируют различные конструкции кабелей:

• UTP (Unshielded Twisted Pair — неэкранированная витая пара) — кабель не экранирован;
• S/UTP (Screened/Unshielded Twisted Pair — защищенная/неэкранированная витая пара) — у кабеля есть общий экран из металлической оплетки и/или металлической фольги;
• S/STP (Screened/Shilded Twistwd Pair — защищенная/экранированная витая пара) — все пары этого кабеля имеют собственный экран и, кроме того, общее внешнее экранирование из металлической оплетки и/или металлической фольги; подобный кабель иногда называют PiMF (попарное экранирование металлической фольгой).

Изучая специфику применения гибких кабелей, надо иметь в виду, что речь идет не о восьми жилах, а о четырех парах проводов. Они разделываются в разъеме далеко не случайным образом и должны подключаться определенным способом. Четыре пары распределяются на конкретные комбинации контактов (1-2, 3-6, 4-5, 7-8). Это необходимо потому, что различные приложения требуют четкой упорядоченности пар проводов. Экран экранированного кабеля также должен подключаться соответствующим образом.

Рабочие характеристики тракта передачи (см. Рисунок 1) зависят от характеристик всех компонентов, включая соединительные и коммутационные шнуры. По этой причине в стандарте ISO/IEC 11801 2nd Edition и, соответственно, его европейском аналоге prEN50173:2001 описываются требования к кабелям Категорий 5, 6 и 7. В отношении требований к электрическим и механическим свойствам стандарты ISO/IEC 11801 и EN50173 ссылаются на соответствующие нормы IEC EN 61935-2.

Стандарт IEC 61935-2 CDV («Общая спецификация кабельных систем для тестирования сбалансированной коммуникационной проводки в соответствии со второй частью стандарта ISO/IEC 11801: соединительные и оконечные шнуры») регламентирует различные методы и параметры измерения для соединительных и оконечных шнуров, при этом многие положения основаны на американском стандарте 568 В.2-1 Ассоциации электронной промышленности (Electronics Industries Association, EIA) и Ассоциации промышленности средств связи (Telecommunications Industry Associastion, TIA).

Переходное затухание на ближнем конце

Электромагнитные эффекты приводят к тому, что каждая пара вызывает помехи в соседних парах. В этой связи различают переходное затухание на ближнем конце (Near-End Crosstalk, NEXT), вблизи источника сигнала, и переходное затухание на дальнем конце (Far-End Crosstalk, FEXT), с противоположной стороны соединения.

Переходное затухание на дальнем конце зависит от длины кабеля, так как при прохождении через кабель сигнал затухает. Это означает, что перекрестные наводки на принимающей стороне в длинных кабелях меньше, чем в коротких. В таблице приведены граничные значения для кабелей Категорий 5 (действующий европейский стандарт) и 6 (действующий американский стандарт).

Результаты измерений для NEXT для комбинации пар 3-6/7-8 с кабелями различной длины представлены на Рисунке 2. На нем хорошо видно, что при определенной протяженности кабеля возникает резонанс из-за того, что при передаче сигнала скорость его прохождения меньше скорости света и зависит от конструкции кабеля. Зная резонансную частоту (l/4) (fres) и номинальную скорость распространения (Nominal Velocity of Propagation, NVP), т. е. процентную долю скорости света, можно высчитать длину соединительного шнура, при которой наступает резонанс:

Длина = (NVP х 300)/(4 х fres/МГц).

Потери на отражение

Под потерями на отражение понимается отношение между мощностью входного сигнала и мощностью отраженного. Измерив потери на отражение, инсталлятор сможет проверить, насколько хорошо согласованы между собой волновые сопротивления между кабелем и компонентами и между вилками и гнездами. Малое значение помех на отражение является признаком хорошего согласования.

Механические требования

Чтобы оконечные и соединительные шнуры для подключения оборудования сохраняли свои электрические рабочие характеристики после длительной эксплуатации, стандарт IEC EN 61935-2 требует, чтобы они обладали некоторыми механическими свойствами. Фундамент для оценки механических требований — соответствие при сборке размера контакта стандарту EN 60603-7 (интерфейс RJ45). При сборке, хранении, пересылке и использовании радиус изгиба кабеля не должен быть меньше установленного значения.

Еще один важный параметр шнуров переключений — предел прочности при разрыве. Под этим понятием имеется в виду сила, с которой необходимо воздействовать на кабель, чтобы вынуть его из разъема. Он должен выдерживать воздействие не менее 50 Н при скорости вытягивания до 10 мм/мин. После тестирования внешняя оболочка может не иметь никаких видимых невооруженным глазом трещин или других повреждений. Разрыв кабеля имеет место, когда его сопротивление вырастает на 0,2 Ом или более по сравнению с начальным значением.

Дополнительно измеряются потери собранных кабелей на ввод и отражение до и после тестирования на предел прочности при разрыве. Испытание собранного оконечного шнура позволяет убедиться, что ни значение потерь при вводе, ни значение потерь на отражение не изменилось. Дальнейшие проверки механических особенностей кабелей, как, к примеру, на изгибы, гибкость, климатическую устойчивость, пока не проводятся, поскольку эти значения еще не определены в соответствующем стандарте IEC EN 61935.

Выводы

Требования к симметричным трактам передачи в соответствии, например, с Классом Е (250 МГц) стандарта prEN50173:2001 вполне достижимы, если пользователь для своей инсталлированной проводки Класса Е будет использовать предназначенные для этого оконечные и соединительные кабели. Если же он применит неподходящие кабели, то, несмотря на инсталлированную проводку Класса Е, необходимые характеристики (в частности, NEXT) в линии/тракте Класса Е обеспечиваться не будут. Это показывает диаграмма на Рисунке 3.

Статья опубликована с разрешения журнала сетевых решений "LAN", №02 2003