Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Кабельная инфраструктура ЦОД. Учебное пособие
.pdf
21
(например, с разным материалом диэлектрика в парах) могут вызвать серьезное
рассогласование сигнала.
Следует отметить, что с увеличением скоростей передачи данных все
большее количество параметров приходится принимать во внимание при
построении сетей.
2.4 Тестирование кабельной системы на основе витой пары
Основными и необходимыми параметрами тестирования являются:
- схема разводки (Т568А/Т568В) и непрерывность экрана;
- длина (L);
- вносимые потери (IL );
- переходное затухание на ближнем конце, модель пара-пара (NЕXТ);
- переходное затухание на ближнем конце, модель суммарной мощности
(РSNЕХТ);
- приведенное переходное затухание на дальнем конце, модель пара-пара
(ЕLFЕХТ);
- приведенное переходное затухание на дальнем конце, модель суммарной
мощности (PSELFЕХТ);
- возвратные потери (РL);
- задержка распространения (РD);
- смещение задержки (РDS).
Другие параметры, такие, как сопротивление, емкость, импеданс,
тестирование которых может требоваться для обеспечения работы
определенных телекоммуникационных приложений, могут быть включены в
схему тестирования в качестве дополнительных.
Величины параметров вносимых потерь, переходного затухания на
ближнем конце, приведенного переходного затухания на дальнем конце и
возвратных потерь измеряются методом дискретного «сканирования» в
диапазоне рабочих частот, определенных для конкретной категории рабочих
характеристик.
Схема разводки. При тестировании схемы разводки определяется
правильность и качество терминирования проводников кабеля в контактах
коммутационного оборудования линии. Непрерывность экрана экранированных
кабельных систем проверяется во время тестирования схемы разводки. В
процессе проведения тестирования схемы разводки могут быть обнаружены
следующие ошибки:
• отсутствие гальванической связи между двумя концами линии;
• короткие замыкания между проводниками;
• реверсированные пары;
• разделенные пары;
• перемещенные пары;
• любые комбинации перечисленных выше ошибок;
22
• реверсированные пары появляются в тех случаях, когда полярность
проводников в паре изменяется на одном из концов линии. Перемещенные пары
появляются в тех случаях, когда оба проводника пары терминируются на
контактах в позиции другой пары на другом конце линии. Иногда перемещенные
пары называют «перекрещенными»;
• разделенные пары появляются в тех случаях, когда один из проводников
пары терминируется на контакте проводника другой пары, и, наоборот, при этом
для всех пар сохраняется гальваническая связь между двумя концами линии, но
две пары оказываются физически разделенными.
Длина (L). Физическая длина линии представляет собой сумму
физических длин кабелей, соединяющих две конечные точки. Физическая длина
может быть определена с помощью трех способов:
- механическое измерение длины кабелей по внешней оболочке с
помощью инструмента для измерения длины;
- расчет длины кабелей на основании меток длины, нанесенных на их
внешние оболочки
- оценка длины кабелей на основании измерения «электрической» длины.
«Электрическая» длина рассчитывается измерительным прибором с учетом
времени распространения сигнала в линии и зависит от конструкции (шаг повива)
и свойств материала кабеля (диэлектрическая постоянная).
При оценке физической длины на основании результата измерения
«электрической» длины линии расчет ведется для пары с самым коротким
временем распространения, обычно используемой для индикации результатов
сертификационного тестирования.
При полевом тестировании длины линии в полевом тестере должно быть
установлено значение номинальной скорости распространения сигнала (Nominal
Velocity of Propagation, NVP), соответствующее виду кабеля, проходящего
тестирование.
Вносимые потери (IL) – мера предполагаемого ослабления сигнала по
мере его распространения в линии. При тестировании вносимых потерь
сравниваются наихудшие измеренные величины с предельно допустимыми.
Переходное затухание на ближнем конце, модель пара-пара (NЕХТ) –
мера наведения помехового сигнала от одной пары на другую. Тестирование
NЕХТ модели пара-пара предусматривает получение 6 результатов для всех
возможных сочетаний из четырех пар. Поскольку большинство
телекоммуникационных приложений использует передачу с двух концов линии,
необходимо получить результаты измерений NЕХТ для двух концов линии. Таким
образом, окончательным результатом тестирования NЕХТ в данном случае
должны стать 12 значений.
Для всего диапазона частот от 1 МГц до верхней границы диапазона
значения NЕХТ всех комбинаций пар должны отвечать требованиям к
максимально допустимым величинам NЕХТ модели пара-пара, определяемым
для линии с помощью формул, приведенных ниже. Значения потерь NЕХТ боль-
23
ше 60 дБ округляются до 60 дБ. Примеры предельных значений потерь NЕХТ
линии приведены в таблице 2.2 [8, 17].
Таблица 2.2 – NЕХТ линии
Частота,
МГц
Линия
Категория 5е, дБ
Категория 6, дБ
1
2
3
1.0
>60
65.0
4.0
54.8
64.1
8.0
50.0
59.4
10.0
48.5
57.8
16.0
45.2
54.6
20.0
43.7
53.1
25.0
42.1
51.5
31.25
40.5
50.0
62.5
35.7
45.1
100.0
32.3
41.8
200.0 – 36.9
250.0 - 35.3
Переходное затухание на ближнем конце, модель суммарной
мощности (PSNEХТ). Параметр PSNEХТ принимает в расчет суммарный
помеховый сигнал, наведенный на одну из пар от всех остальных пар
одновременно. Рассчитываются значения PSNEХТ как сумма отдельных
помеховых сигналов (формула приведена для 4-парной системы) [8, 17]:
, (2.12)
где Х1, Х2, ХЗ – результаты измерений перекрестных наводок между
одной из пар и остальными парами.
При тестировании NEХТ модели суммарной мощности полевой тестер
рассчитывает 1 результат для каждой пары 4-парного кабеля. Поскольку
большинство телекоммуникационных приложений использует передачу с двух
концов линии, и для этого могут быть задействованы все 4 пары
(полнодуплексный режим), необходимо оценивать результаты тестирования
NEХТ модели суммарной мощности для двух концов линии. Таким образом,
окончательным результатом тестирования PSNEХТ в этом случае должны стать
8 значений.
Для всего диапазона частот от 1 МГц до верхней границы диапазона
значения PSNEХТ всех комбинаций пар должны отвечать требованиям к
дБPSNEXT
XXX
Линия
,101010lg10
10
3
10
2
10
1
++−=
−−−
24
максимально допустимым величинам PSNEХТ модели суммарной мощности,
определяемым линии с помощью формул, приведенных ниже. Значения потерь
PSNEХТ больше 57 дБ округляются до 57 дБ. Примеры предельных значений
потерь PSNEХТ линии приведены в таблице 2.3 [8, 11].
Таблица 2.3 – PSNEХТ моделей линии
Частота,
Мгц
Линия
Категория 5е, дБ
Категория 6, дБ
1 2 3
1.0
>57
62.0
4.0
51.8
61.8
8.0
47.0
57.0
10.0
45.5
55.5
16.0
42.2
52.2
20.0
40.7
50.7
25.0
39.1
49.1
31.25
37.5
47.5
62.5
32.7
42.7
100.0
29.3
39.3
200.0
–
34.3
250.0
–
32.7
Переходное затухание на дальнем конце (FEХТ) и приведенное
переходное затухание на дальнем конце (ELFEХТ), модель пара-пара.
Величина FEХТ – мера наведения помехового сигнала на одну из пар от
передатчика, работающего на ближнем конце на другой паре, и измеренного на
дальнем конце.
Параметр ELFEХТ модели пара-пара рассчитывается в дБ как разница
между потерями РЕХТ и вносимыми потерями, измеренными на анализируемой
паре [17]:
ELFEХТ = FEХТ – IL, дБ. (2.12)
Тестирование ELFEХТ модели пара-пара предусматривает получение 12
результатов для всех возможных сочетаний из 4 пар. Поскольку большинство
телекоммуникационных приложений использует передачу с двух концов линии,
необходимо получить результаты расчета ELFEХТ для двух концов линии.
Таким образом, окончательным результатом тестирования ELFEХТ в данном
случае должны стать 24 значения.
25
Для всего диапазона частот от 1 МГц до верхней границы диапазона
значения ELFEХТ должны отвечать требованиям к максимально допустимым
величинам, определяемым для линии с помощью формул, приведенных ниже.
Величины FEХТ и ELFEХТ должны быть измерены для всех комбинаций пар.
Примеры предельных значений ELFEХТ моделей линии приведены в таблице
2.4 [8, 17].
Таблица 2.4 – ЕLFЕХТ моделей линии
Частота, Мгц
Линия
Категория 5е, дБ
Категория 6, дБ
1.0
58.6
64.2
4.0
46.6
52.1
8.0
40.6
46.1
10.0
38.6
44.2
16.0
34.5
40.1
20.0
32.6
38.2
25.0
30.7
36.2
31.25
28.7
34.3
62.5
22.7
28.3
100.0
18.6
24.2
200.0 – 18.2
250.0 – 16.2
Приведенное переходное затухание на дальнем конце, модель
суммарной мощности (PSELFЕХТ). PSELFЕХТ – рассчитываемое
отношение, принимающее во внимание суммарный помеховый сигнал на
дальнем конце, наведенный на одну из пар от всех остальных пар с
передатчиками, работающими на ближнем конце одновременно.
При тестировании PSELFЕХТ полевой тестер рассчитывает 1 результат
для каждой пары 4-парного кабеля. Поскольку большинство
телекоммуникационных приложений использует передачу с двух концов
линии, и может использовать для этого все 4 пары (полнодуплексный
режим), необходимо оценивать результаты тестирования PSELFЕХТ для
двух концов линии. Таким образом, окончательным результатом
тестирования PSELFЕХТ в этом случае должны стать 8 значений.
Для всего диапазона частот от 1 МГц до верхней границы диапазона
значения PSELFЕХТ должны отвечать требованиям к максимально допустимым
величинам, определяемым для линии с помощью формул, приведенных ниже.
Примеры предельных значений PSELFЕХТ моделей линии приведены в
таблице 2.5 [8].
26
Таблица 2.5 – PSELFЕХТ моделей линии
Частота, Мгц
Линия
Категория 5е, дБ
Категория 6, дБ
1.0
55.6
61.2
4.0
43.6
49.1
8.0
37.5
43.1
10.0
35.6
41.2
16.0
31.5
37.1
20.0
29.6
35.2
25.0
27.7
33.2
31.25
25.7
31.3
62.5
19.7
25.3
100.0
15.6
21.2
200.0 – 15.2
250.0 13.2
Возвратные потери (RL). Возвратные потери – мера энергии,
отраженной назад в сторону передатчика в точках кабельной системы с
отклонениями волнового сопротивления от нормы.
Величина возвратных потерь имеет особенно большое значение для
обеспечения работы приложений, использующих технологии синхронной
двухсторонней передачи сигналов (таких, например, как 100ВАSЕ-Т4,
100VGAnyLAN, 1000ВАSЕ-Т и др.), когда на одном конце линии работают
одновременно передатчик и приемник, и отраженный сигнал, накладываясь на
принимаемый, создает помехи приему.
Для всего диапазона частот от 1 МГц до верхней границы диапазона
значения возвратных потерь кабельной системы должны отвечать требованиям к
максимально допустимым величинам, определяемым для линии. Примеры
предельных значений возвратных потерь линии приведены в таблице 2.6 [8, 17].
Таблица 2.6 – Возвратные потери моделей линии
Частота, Мгц
Линия
Категория 5е, дБ
Категория 6, дБ
1 2 3
1.0
19.0
19.1
4.0
19.0
21.0
8.0
19.0
21.0
10.0
19.0
21.0
16.0
19.0
20.0
20.0
19.0
19.5
25.0
18.0
19.0
27
Продолжение таблицы 2.6
1 2 3
31.25
17.1
18.5
62.5
14.1
16.0
100.0
12.0
14.0
200.0 – 11.0
250.0 - 10.0
Вследствие конечной точности измерений полевых тестеров при
получении значений возвратных потерь меньше 3 дБ такие значения не
используются для заключения об отрицательном результате тестирования.
Значения возвратных потерь больше 25 дБ могут индицироваться тестером как
«>25 дБ».
Задержка распространения (РD). Задержка распространения – время,
необходимое сигналу для прохождения от одного конца линии до другого. При
определении задержки распространения линии делается предположение, что
вклад коммутационного оборудования в задержку распространения не
превышает 2.5 нс в диапазоне частот от 1 МГц до верхней границы диапазона.
Максимально допустимое значение задержки распространения для моделей
всех категорий рабочих характеристик не должно превышать 555 нс на частоте
10 МГц.
Максимально допустимое значение задержки распространения для
моделей линии всех категорий рабочих характеристик не должно превышать
498 нс на частоте 10 МГц.
Смещение задержки распространения (РDS). Смещение задержки –
разница во временах прохождения сигналов по самой «быстрой» (с наименьшим
значением РD) и самой «медленной» (с наибольшим значением РD) линии.
Обеспечение определенной максимально допустимой величины смещения
задержки необходимо для работы приложений, использующих технологии
параллельной передачи сигналов по нескольким парам.
При определении смещения задержки распространения линии делается
предположение, что вклад коммутационного оборудования (каждая точка
соединения) в смещение задержки не превышает 1.25 нс.
28
3 Кабельная инфраструктура ЦОД. Оптические линии связи
3.1 Оптические кабели
Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) – это
принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами
электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не
электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент – это прозрачное
стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (на десятки
километров) с незначительным ослаблением.
Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру
коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного
провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм)
стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая
оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном
случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего
отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами
преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно
ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно
отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь
не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты
от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может
объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей) [9, 10].
Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками
по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие
внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой
сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних
электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для
несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как
это требует нарушения целостности кабеля. Теоретически возможная полоса
пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, что несравнимо выше,
чем у любых электрических кабелей.
Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на
частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что
примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких
частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты
передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на
больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед
электрическим кабелем неоспоримы, он просто не имеет конкурентов.
Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый
главный из них – высокая сложность монтажа (при установке разъемов
необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени
его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов
29
применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего
такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом
случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные
инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде
заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже
установлены разъемы нужного типа.
Хотя оптоволоконные кабели и допускают разветвление сигналов, как
правило, их используют для передачи. Ведь любое разветвление неизбежно
сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет
может просто не дойти до конца сети.
Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический, и менее
гибкий (типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10-20
см). Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается
прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала.
Чувствителен он также к резким перепадам температуры, в результате которых
стекловолокно может треснуть. В настоящее время выпускаются оптические
кабели из радиационностойкого стекла.
Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим
воздействиям (удары, ультразвук) – так называемый микрофонный эффект. Для
его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.
Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не
существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку
компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит
электрические кабели всех типов или, во всяком случае, сильно потеснит их.
Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более
чем достаточно.
Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей:
1. Многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее
качественный.
2. Одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие
характеристики.
Основные различия между этими типами связаны с разным режимом
прохождения световых лучей в кабеле.
Одномодовый оптический кабель передает одну моду и имеет диаметр
сечения ≈ 9,5 нм, рисунок 3.2 [9].
Волоконно-оптический многомодовый кабель ММ передает множество
мод и имеет диаметр 50 или 62,5 нм.
В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же
путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма
сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр
центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной
волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень незначительны,
что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в
30
случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля
применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет
исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще
сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе
одномодовый кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным
характеристикам.
Рисунок 3.1 – Одномодовое оптическое волокно
Кабель оптический одномодовый 8 волокон типа 9/125 имеет
однотрубочную модульную конструкцию. Световоды расположены в
центральной трубке, которая заполнена гидрофобным гелем. Наполнитель
надежно защищает волокна от разного рода механических воздействий, кроме
того, он исключает воздействие температурных изменений внешней среды. Для
защиты от грызунов и других подобных воздействий используется
дополнительная оплетка из стеклоткани.
В большинстве стандартов оптических волокон, применяемых в кабелях 9
125, нулевая дисперсия обеспечивается в узком диапазоне частот. Таким
образом, одномодовым в буквальном смысле кабель является лишь с волнами
конкретной длины. Однако существующие технологии уплотнения используют
набор оптических частот для приема и передачи сразу нескольких
широкополосных оптических каналов связи.
Одномодовый волоконно-оптический кабель 9/125 используется как
внутри зданий, так и на внешних магистралях. Его можно закапывать в грунт
или применять в качестве подвесного кабеля.
В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный
разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля
искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней
оболочки – 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125), рисунок 3.3 [9]. Для
передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает
стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с
одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85
мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2-5 км. Задержка распространения
сигнала в оптоволоконном кабеле не сильно отличается от задержки в
электрических кабелях. Типичная величина задержки для наиболее
распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]