Відповідность загасання реальним втратам сигналу
-
Загасання, послаблення потужності сигналу
дБ
Втрати, %
3
50%
6
75%
10
90%
15
97%
20
99%
Загасання в кабелі залежить від таких чинників, як розмір і матеріалу провідника (Al, Cu, Ag), матеріалу ізоляції, робочої частоти (діапазону частот) і довжини кабелю. Погонні загасання обумовлені втратами в діелектриці і скін -ефектом. У порівнянні з іншими типами кабелів вита пара має найбільший коефіцієнт загасання на цій частоті. Загасання сигналу обмежує довжину кабелю. Для збільшення довжини каналу зв'язку слід використовувати якісніші кабелі із захистом від перешкод і наведень. Для зменшення коефіцієнта загасання застосовуються спеціальні коректори або сигнальні буфери зі вбудованою корекцією викривлень.
2. NVP (Nominal Velocity of Propagation) – швидкість поширення сигналу в лінії, яка визначається як відношення швидкості поширення сигналу до швидкості світла.
Часто застосовується похідна характеристика від NVP і довжини кабелю – «delay» (затримка), що виражається в наносекундах на 100 м пари.
3. Перехідне загасання (перехресні наведення) в багатопарному кабелі характеризує перешкоди від активного сигналу, наведені в сусідній витій парі і виражається в децибелах (дБ, dB). Цей ефект проілюстрований на рис. 2.
Рис. 2. Схематичне зображення ефекту загасання
Перехідне загасання на ближньому кінці (NEXT, Near End CrossTalk) рис. 3. характеризує вплив сусідніх витих пар і розглядається тільки при двосторонній передачі інформації. Сигнал має найбільшу потужність відразу ж після моменту передачі даних, тому саме на ближньому кінці – тобто з боку передавача сигналу – він створює найбільші наведення в сусідній витій парі.
Рис. 3. Схематичне зображення ефекту загасання NEXT та FEXT
При односторонньому обміні враховується параметр перехідного загасання на дальньому кінці (FEXT,Far End CrossTalk).
Цей параметр є актуальним для систем, що використовують декілька витих пар при одночасній передачі, наприклад, Gigabit Ethernet. FEXT характеризує наслідки повнодуплексних операцій, коли сигнали генеруються одночасно на ближньому і дальньому кінцях.
Рис. 4. Схематичне зображення ефекту загасання PS NEXT
Сумарне перехідне загасання (PS NEXT, Power Sum NEXT). Деяка мережева архітектура задіює відразу декілька пар при передачі в одному напрямку, тому PS NEXT важливо контролювати після прокладення структурованої кабельної системи.
4. Часова затримка поширення сигналу рис. 5 між двома парами в кабелі (Pair-to-Pair Skew). Вона з'являється через те, що пари неідеально однакові, одна з них обов'язково довше за іншу, тому сигнал проходить по ній більший шлях. Типове значення затримки складає близько 25 нс/100 м, але може доходити і до 45 нс/100 м. Цей параметр враховується при швидкостях передачі 100 Мбіт/з і вище.
Рис. 5. Схематичне зображення ефекту загасання Pair-to–Pair Skew
Рис. 6. Схематичне зображення ефекту загасання Intra-Pair Skew
5. Часова затримка поширення сигналу усередині однієї пари (Intra-Pair Skew). Вона виникає у разі, якщо довжини провідників в парі не співпадають рис. 6. Нехай сигнал передавача є парафазним. Видно, що через різну довжину дротів на виході з'являється синфазна складова, при цьому амплітуда корисного диференціального сигналу зменшується. Проблема ускладнюється тим, що для витої пари затримка поширення сигналу залежить від частоти, тобто при передачі несинусоїдального сигналу усі компоненти затримуються на різний час.
Будь-яка асиметрія в кабелі, в т.ч. і різниця затримок сигналу усередині пари, призводить до появи синфазної складової сигналу. При цьому амплітуда диференціальної складової зменшується. Диференціальні і синфазні сигнали мають різну швидкість поширення і різні коефіцієнти втрат, тому під час переходу енергії з однієї форми в іншу фаза і частота сигналу можуть мінятися непередбачуваним чином, призводячи до виникнення фазового тремтіння (джиттера).
Для підключення абонентського устаткування і комутації використовуються гнучкі кабелі (шнури, патч-корди).
Патч-корд (patch cord) – це відрізок багатожильного 4-парного кабелю завдовжки 1-10 м з вилками RJ-45 на кінцях.
Для забезпечення стійкості до згинів, провідник у них виконаний не з однієї, а з семи тонких мідних проводів діаметром приблизно 0,2 мм кожний. Через більше, порівняно із звичайним, загасання використовувати кабель виправдано тільки на невеликі відстані не більше 5 метрів.
Для комутації кабельних каналів і підключення мережевого устаткування використовують патч-панелі і настінні розетки.
Поняття розрахункової швидкості для лінії передачі даних дає можливість оцінити якість лінії. У зменшення швидкості в лінії в порівнянні з розрахунковою необхідно проаналізувати причини втрати швидкості.
Розрахунок швидкості передачі даних лінії ґрунтується на теоремі Шенона. Згідно якої швидкість в каналі не може перевищувати значення:
,
де W - ширина використовуваної смуги частот [Гц], S - рівень сигналу, що враховує загасання в лінії [мВт], N - рівень шуму [мВт].
З теореми Шенона слідує добре відомий результат для розрахунку швидкості в лінії ADSL:
,
де SNRi - відношення сигнал/шум в i -му каналі, число 20 - рекомендований запас завадозахищеності за стандартом G.992. При фіксованій потужності передавача SNR визначається загасанням сигналу в лінії і рівнем шуму.
Для того, щоб мережа Ethernet, що складається з сегментів різної фізичної природи, працювала коректно, необхідно, щоб виконувалося три основні умови:
кількість станцій в мережі не перевищує 1024 (з урахуванням обмежень для коаксіальних сегментів).
подвоєна затримка поширення сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома найвіддаленішими одна від однієї станціями мережі не перевищувала 575 бітових інтервалів.
скорочення міжкадрової відстані (Interpacket Gap Shrinkage) при проходженні послідовності кадрів через усі комутатори було не більш, ніж на 49 бітових інтервалів (при відправці кадрів станція забезпечує початкову міжкадрову відстань в 96 бітових інтервалів).
Обмеження затримки поширення сигналу забезпечує своєчасне виявлення колізій. Для побудови Ethernet відповідно специфікації 802.3 між двома вузлами може бути не більше 4-х комутаторів.
Вимога на мінімальну міжкадрову відстань пов'язана з тим, що при проходженні кадру через комутатор ця відстань зменшується. Кожен пакет, що приймається комутатором, ресинхронізується, для виключення тремтіння сигналів, накопиченого при проходженні послідовності імпульсів по кабелю і через інтерфейсні схеми. Процес ресинхронізації збільшує довжину преамбули, що зменшує міжкадровий інтервал. При проходженні кадрів через декілька комутаторів міжкадровий інтервал може зменшитися настільки, що мережевим адаптерам в останньому сегменті не вистачить годині на обробку попереднього кадру, внаслідок чого кадр буде втрачений. Тому не допускається сумарне зменшення міжкадрового інтервалу більш ніж на 49 бітових інтервалів (оскільки при відправці кадрів кінцеві вузли забезпечують початкову міжкадрову відстань в 96 бітових інтервали, то після проходження комутатора вона має бути не менше, ніж 96-49=47 бітових інтервалів). Величину зменшення міжкадрової відстані при переході між сусідніми сегментами називають в англомовній літературі Segment Variability Value (SVV), а сумарну величину зменшення міжкадрового інтервалу при проходженні усіх комутаторів – Path Variability Value (PVV). Величина PVV дорівнює сумі SVV усіх сегментів, окрім останнього.
Розрахунок PDV. Для спрощення розрахунків зазвичай використовуються довідкові дані, що містять значення затримок поширення сигналів в комутаторах, фізичних середовищах та ін.. У таблиці 2 наведені дані для розрахунку значення PDV для фізичних стандартів мереж Ethernet, узяті з довідника Technical Reference Pocket Guide (Volume 4, Number 4) компанії Bay Networks.
Таблиця 2.