Канал та основне сполучення.

З метою проведення тестування група стандартів TSB-67 визначає дві конфігурації кабельної системи: канал (the channel) та основне сполучення (basic link). Визначений також перелік параметрів, які повинні бути виміряні. Перш ніж обговорювати застосування цих специфікацій до тестування встановленої провідної кабельної системи, наведемо означення вказаних кабельних конфігурацій та параметрів.

Рис. 3.20. Означення каналу згідно з TSB-67.

Конфігурація типу канал - це шлях передавання сигналів від пристрою (такого як персональний комп’ютер або принтер) у робочому просторі до мережевого обладнання в кабельній шафі (рис. 3.20). Максимальна довжина передавального шляху становить 100 м; цей шлях включає 90 м кабеля UTP s 10 м з’єднуальних шнурів користувача, кросових кабелів і кабелів до обладнання. На рис. 3.17 A позначає з’єднувальний шнур користувача, який простягається від пристрою користувача в робочому просторі до настінної розетки; B позначає перехідний кабель і C - горизонтальний кабель; сумарна довжина B+C=90 м кабеля UTP. Літера D позначає кросовий кабель і E - з’єднувальний шнур у телекомунікаційній шафі до мережевого обладнання. Сумарна довжина A+D+E становить 10 м.

З’єднувальні шнури A і E закінчуються 8-контактними модульними з’єднувачами-штирями RJ-45. Необхідно підкреслити, що вказані з’єднувальні шнури не відносяться і не можуть відноситися до тестового обладнання; це з’єднувальні шнури користувача, саме ті, які вживаються у вказаних вище місцях. Як видно з рис. 3.17, з’єднувачі-гнізда на кінцях цих шнурів не включені в означення каналу, вони розглядаються як частина польового тестера. Це означає, що будь-які вимірювання, які здійснюються в каналі, мусять бути виконані через з’єднувачі-гнізда і робляться без врахування характеристик з’єднання. Модульний 8-контактний з’єднувач-гніздо має значний NEXT, що становить джерело похибок при вимірюваннях NEXT, тому точність вимірювань для каналу та основного сполучення може дуже відрізнятися.

Означення каналу необхідне тому, що важливо знати характеристики суми всіх компонент між габом і персональним комп’ютером, так що користувач може прогнозувати якість комунікації від одного кінця сполучення до іншого. Ця інформація необхідна для проектанта і важлива для кінцевого користувача. Однак укладачі кабелів звичайно не є відповідальними за встановлення з’єднувальних шнурів, бо офісна фурнітура звичайно відсутня про встановлення і тестуванні кабельної системи. Із цих міркувань вводять означення основного сполучення.

Конфігурація типу основне сполучення (рис. 3.21.) описує сполучення між настінною мережевою розеткою і першим під’єднанням у кабельній шафі; ці кінці з’єднані не більше як 90 метрами кабеля UTP, позначеного на рис. 7. літерою F. Основне сполучення тестується шляхом під’єднання кожного кінця кола до тестового обладнання через тестові з’єднувальні шнури G і H, довжина кожного з яких становить 2 м (сумарно 4 м). Один із шнурів вставляється у з’єднувач настінної мережевої розетки, а другий - до обладнання в кабельній шафі.

Рис. 3.21. Основне сполучення.

Конфігурація типу основне сполучення опрацьована для того, щоб надати можливість укладачам кабельної системи виділити ту частину шляху передавання, за яку вони звичайно відповідають. У загальному випадку від укладачів кабельної системи вимагається встановлення кабелів тільки від робочого простору до мережевого обладнання в кабельній шафі. Організація кінцевих користувачів звичайно встановлює мережеве обладнання і з’єднувальні кабелі до нього. Основне сполучення визначає стандарт передавальних характеристик, який повинні задовільнити укладачі кабельної системи.

Вимірювані параметри.

Після означення кабельних конфігурацій здійснимо огляд параметрів, визначених TSB-67. Документ вимагає, щоб канал і основне сполучення були протестовані на правильність схеми сполучень, довжину, загасання і перехресний зв’язок на близькому кінці (Near End CrossTalk - NEXT).

Всі кабелі повинні бути тестовані для перевірки правильності під'єднання до контактів з'єднувачів, у тому числі на відсутність перестановки пар провідників, перестановки провідників (зміну полярності), обривів провідників або коротких замикань між ними.

· Характеристичний імпеданс кабелів повинен становити 100 Ом ±15% в діапазоні частот від 1 Мгц до 100 Мгц.

· Погонна ємність для кожної пари в діапазоні при частоті 1 кГц не повинна перевищувати 55.8 пФ/м.

· Навколишні завади повинні бути менші або рівні 40 дБ (270 мВ).

· Співвідношення сигнал/шум повинне бути більше або рівне 7 дБ.

· Довжина кабеля не повинна перевищувати 90 м.

· Прийнятні значення загасання та перехресних зв'язків у кабелі наведені нижче в таблицях.

Всі дані про тестування повинні бути документовані.

Тест схеми сполучень перевіряє правильність з’єднань контакт-контакт і пара-контакти на кожному кінці сполучення і контролює наявність помилок встановлення, таких як короткі замикання, перехрещення пар, розділення пар і будь-яких інших помилок інсталювання.

Тестування схеми з’єднань. Це тестування може перевірити всі лінії в кабелі на наявність таких помилок: обрив (холостий хід), коротке замикання, перестановка пар, перерозпод провідників між парами.

Тест довжини перевіряє фізичну довжину кабеля. Вимірювання довжини здійснюєтья шляхом використання відбитого сигналу для вимірювання часу, за який сигнал проходить відрізок кабеля. Якщо відома швидкість поширення сигналу для конкретного типу кабеля, то можна обчислити його довжину. Швидкість поширення сигналу або нормальна швидкість поширення (Normal Velocity of Propagation - NVP) - це відношення швидкості поширення сигналу в конкретному типі кабеля до швидкості світла у вакуумі. Ця величина часто виражається у відсотках і для кабелів UTP категорії 5 лежить в околі 70%. Повна довжина каналу не повинна перевищувати 100 м, а довжина основного сполучення - 94 м. Визначення довжини кабеля звичайно здійснюється за допомогою часового рефлектометра (Time Domain Reflectometer - TDR), який висилає імпульси в кабель і вимірює часзатримки, необхідний для прийняття відбитого сигналу від кінця кабеля. Кожен кабель передає сигнали із швидкістю, меншою від швидкості світла. Ця швидкість визначається у відносних одиницях щодо швидкості світла і називається номінальною швидкістю поширення (Nominal Velocity оf Propagation - NVP). Значення NVP для кабелів UTP лежать в межах 0.59..0.65. На підставі виміряного часу затримки та значення NVP для даного кабеля обчислюють його довжину.

Загасання вимірюється для одиниці довжини кабеля (наприклад, 100 м) і звичайно визначається достатньо точно. Однак слід мати на увазі, що підвищення температури і близькість кабеля до провідних поверхень можуть впливати на виміряні значення.

Перехресний зв’язок на близькому кінці (NEXT) - це сигнал, прийнятий на одній парі провідників в результаті впливу сигналу, який передається по іншій парі провідників. NEXT є ймовірно найбільш критичним вимірюваним параметром серед усіх інших вимірюваних величин, бо ця завада впливає на здатність мережі до передавання сигналів у визначених межах для кількості сигналів помилки. На жаль, оскільки NEXT впливає на параметри мережі, його точне вимірювання може бути ускладнене. Як можна побачити, точність вимірювань змінюється від вимірювань у основному сполученні до вимірювань у каналі, бо змінюється кількість з’єднувачів. Також результати вимірювання характеристик передавання залежать від кваліфікації та старанності оператора. У табл. 3.13, 3.14 наведені вимоги стандарту TSB-67 щодо загасання і NEXT для кабелів UTP категорій 3, 4 і 5 для основного та канального сполучень.

Таблиця 3.13. Загасання в основному/канальному сполученні.

Частота, МГц	Категорія 3, дБ	Категорія 4, дБ	Категорія 5, дБ
	3.2/4.2	2.2/2.6	2.1/2.5
	6.1/7.3	4.3/4.8	4/4.5
	8.8/10.2	6/6.7	5.7/6.3
	13.2/14.9	6.8/7.5	6.3/7
		8.8/9.9	8.2/9.2
		9.9/11	9.2/10.3
			10.3/11.4
31.25			11.5/12.8
62.5			16.7/18.5
			21.6/24

Таблиця 3.14. Перехресні втрати (NEXT) між парами в основному/канальному сполученні.

Частота, МГц	Категорія 3, дБ	Категорія 4, дБ	Категорія 5, дБ
	40.1/39.8	54.7/53.3	60/60
	30.7/29.3	45.1/43.3	51.8/50.6
	25.9/24.3	40.2/38.2	47.1/45.6
	24.3/22.7	38.6/36.6	45/44
	21/19.3	35.3/33.1	42.3/40.6
		33.7/31.4	40.7/39
			39.1/37.4
31.25			37.6/35.7
62.5			37.6/35.7
			29.3/30.6

Рівні точності.

Після означення та вияснення різниць між поняттями каналу та основного сполучення автори TSB-67 визначили два різні рівні точності: Рівень II (висока точність) та Рівень I (нижча точність). Міркування щодо введення двох рівнів точності полягають у тому, що коли здійснюється тестування каналу, то майже завжди вимушено проводять вимірювання через 8-контактний модульний інтерфейс (RJ-45) до FTE без урахування впливу його перехресних зв’язків (NEXT). Непрогнозовані перехресні зв’язки у цьому з’єднанні встановлюють обмеження на досяжну точність вимірювань. Навпаки, коли здійснюють тестування основного сполучення, то виготівники польового тестового обланнання можуть вибрати використання безпосереднього інтерфейсу до FTE з дуже низькими перехресними зв’язками. Ця дійсність відображена в описах двох рівнів точності польового тестового обладнання. Рівень I відображає межі характеристик, накладені в дійсності тестуванням через модульне 8-контактне з’єднання, Рівень II встановлює значно вищі вимоги до точності, досяжні тільки при застосуванні іншого інтерфейсу з низькими перехресними зв’язками. Невизначеності, обумовленої вищим рівенем перехресних зв’язків модульного 8-контактного інтерфейсу, можна уникнути і осягнути значно вищого рівня точності.

TSB-40A визначає характеристики найгіршого випадку NEXT для будь-якого модульного 8-контактного з’єднання на рівні 40 дБ при частоті 100 Мгц. Отже, доки NEXT окремих з’єднаннь досягає 42...43 дБ, значення характеристики 40 дБ є усім, що можна гарантувати.

На рис. 3. і 3. зображені визначені вище кабельні конфігурації та параметри, які ілюструють основне сполучення і канальне сполучення. З цих рисунків можна зробити декілька спостережень. Передавальний шлях у канальній конфігурації має довжину 100 м, а у основному сполученні - 90 м. Рівень точності, який можна осягнути, є безумовно вищий для основного сполучення. Це тому, що на рівень з вищою точністю, Рівень II, впливає з’єднувач, увімкнений у тестовий пристрій. У більшості випадків з’єднувач - це 8-контактний штекер. Гніздо-відповідник типово має менше, ніж -45 дБ NEXT. При вимірюваннях в основному сполученні застосовують з’єднувачі до шнурів з тестового набору, які мають NEXT -65 дБ і вище. Точність згідно Рівня II вимагає використання тестового обладнання із залишковим NEXT -55 дБ.

Важливо зазначити, що з’єднувальні шнури користувача, вживані в канальній конфігурації, які підлягають вимірюванням і параметри яких можуть перевищувати мінімальне загасання або величину NEXT, можуть бути використані лише в каналі. З’єднувальні шнури не можуть вимінюватися між каналами. Не існує жодної специфікації, до якої могли б бути віднесені з’єднувальні шнури. Вони монтуються з відрізків кабеля відповідної категорії та двох з’єднувачів-кінцівок (штекерів). Характеристики цих штекерів не можуть бути виміряні.

З’єднувальні шнури, які застосовуються для вимірювань в основному сполученні, є частиною тестового обладнання і повинні експлуатуватися дбайливо. Коли шнур вставлений у тестовий інструмент, він не повинен вийматися, доки всі тести не будуть завершені. Вставляння, виймання і повторне вставляття з’єднувального шнура під час тестування може впливати на результати вимірювань.

Як визначається точність?

Вимоги TIA, встановлені TSB-67, визначають шість ключових параметрів виконання, які впливають на точність польових тестерів (табл. 3.15).

Таблиця 3.15. Параметри точності виготовлення, визначені TSB-67.

Параметри виконання	Рівень I (100 МГц)	Рівень II (100 МГц)
Залишковий NEXT	40 дБ	55 дБ
Випадкові шуми (завади)	50 дБ	65 дБ
Баланс вихідного сигналу	27 дБ	37 дБ
Режекція парної моди	27 дБ	37 дБ
Динамічна точність	±1 дБ	±0.75 дБ
Зворотні втрати	15 дБ	15 дБ

 

Найбільший вклад у похибку польового тестера вносить залишковий NEXT. Він складається із сумарного внутрішнього NEXT тестера плюя NEXT інтерфейсу до тестованого сполучення. Слід нагадати, що гніздо модульного з’єднання не включене в означення сполучення.

Коли тестують канал, то цей залишковий NEXT включений у NEXT гнізда модульного 8-контактного з’єднання. Саме коли залишковий NEXT внутрішніх кіл польового тестера рівний нулю, то його повний залишковий NEXT може бути обмежений до 40 дБ гніздом модульного 8-контактного з’єднувача, як це визначене TSB-40A. Таким чином, вимога точності виконання на Рівні II 55 дБ не може бути задовільнена при тестуванні каналу. Це фактично те міркування, завдяки якому створені Рівень I і Рівень II. Коли тестують основне сполучення, польовий тестер може використати інтерфейс із значно меншим перехресним зв’язком, що дозволяє осягнути значення NEXT 55 дБ для вимог Рівня II.

TSB-67 визначає, що для інструменту, який відповідає точності Рівня I або II, повинні задовільнятися усі шість необхідних параметрів виконання. Характеристики перехресного зв’язку та балансу модульного 8-контактного з’єднувача безпосередньо обмежують викоистання будь-якого тестера з точністю, кращою від Рівня I. Важливо відзначити, що навіть інструменти з точністю Рівня II зводяться до точності Рівня I, якщо вимагається тестування через модульний 8-контактний інтерфейс, бо невизначеність створена саме 8-контактним з’єднувачем. Невизначеність відноситься до непрогнозованості амплітуди і фази, що унеможливлює апаратну або програмну компенсацію.

TSB-67 також вимагає, щоб польові тестери погоджувалься з Додатком B, який встановлює, що повинна бути продемонстрована узгодженість з аналізатором кіл. Підставою цього є те, що різні польові тестери можуть вживати різні методи для здійснення вимірювань. Окремі з цих методів, такі як вимірювання в часовій області можуть мати додаткові джерела похибок, не враховані в теоретичній моделі похибок.

Обмеження Рівня I для модульного 8-контактного з’єднання залишаються вірними, навіть коли вживається техніка вимірювання в часовій області. Імпульси, які використовуються для здійснення вимірювань в часовій області, мають тривалість декількох наносекунд, що відповідає відстані порядку метра. Це означає, що створюється “мерва зона” NEXT, бо тестер не може прочитати значення перехресного зв’язку для перших кількох метрів кабеля. Як видно з рис.3. (1), ця техніка вимірювання не погоджується з TSB-67, бо тест повинен розпочатися безпосередньо перед першим модульним 8-контактним з’єднанням, а не на 60...100 см далі.