Методы и средства передачи информации (Лекция №14)

из 18 протоколов, параметры которых учитывает ITT NS&S. Данные пределы установлены в приборе WireScope 155.

Различие требований можно наглядно увидеть на графике, изображенном на рисунке 14. 6. Отношение затухания к перекрестным наводкам (ACR) каналов класса C, D и E сравниваются с отношением сигнал / шум (SNR) сетевых протоколов. Среда передачи и приложения класса С показаны зеленым цветом, класса D – синим. Параметры канала класса E, соответствующие Проекту Второго издания ISO/IEC 11801, изображены линией красного цвета.

Собственные помехи СКС представляют серьезную проблему. На частотах более 50–60 МГц среда передачи класса D не обеспечивает достаточного качество сигнала, требуемого для таких приложений класса D как 1000BASE-T Gigabit Ethernet, 100BASE-TX Fast Ethernet, 100VG-ANY LAN и ATM 155. Это значит,

что выбор системы категории 5e / класса D не гарантирует беспроблемной работы современных приложений. Ситуация со средой передачи и приложениями класса С аналогична. На частоте более 8 МГц ACR канала класса С хуже, чем требуется для протокола Ethernet 10 Base-T.

Рисунок 14. 6 – ACR каналов 2002 и SNR приложений

21

Рисунок 14. 7– Параметры протокола 1000 Base-T в приборе WS155

На рисунке 14.7 слева показан перечень сетевых протоколов прибора WireScope 155, а справа – контролируемые значения для выбранной строки. Как видим, для Gigabit Ethernet все пары являются передающими и приемными, измерения проводятся в диапазоне частот 1–128 МГЦ с шагом 1 МГц. Отношение сигнал / шум должно быть не менее 19 дБ, значения затухания и наводок не должны превышать пределов категории 5, а сдвиг – 50 нс. Другие параметры, влияющие на работу приложения, тестируются при выборе категории 5е или класса D 2000.

В данном случае требования Gigabit Ethernet 1000 Base-T даже более строгие, чем требуется фактически. Чтобы обеспечить заданный коэффициент ошибок, отношение сигнал / шум в эффективной полосе частот должно быть не менее определенного значения. Согласно логике программы отношение сигнал / шум (SNR) должно находиться между двумя линиями, соответствующими нулевому и максимальному значению затухания.

Заданные пределы для Gigabit Ethernet могут давать недостоверные результаты. Если на частоте 1 МГц происходит превышение предела NEXT, прибор фиксирует отрицательный результат для данного протокола. Фактически ACR на данной частоте составляет более 50 дБ, что в тысячи раз и лучше, чем требуется. Данная ситуация типична для неэкранированных систем, подверженных влиянию внешних помех. Электроинструмент, работающий на соседнем этаже, может создавать помехи, фиксируемые тестером как превышение NEXT в диапазоне 1-5

22

МГц. Хотя данные помехи совершенно не влияют на работу приложений, и результаты измерений будут это подтверждать, итог для 1000 Base-T будет прямо противоположным.

Превышение сигнала над уровнем собственных шумов (ACR) можно сравнивать с отношением сигнал / шум (SNR) только при отсутствии внешних помех. Экранированные системы обеспечивают достаточную защиту от внешних помех, поэтому сравнение данных параметров корректно. Неэкранированная среда передачи подвержена влиянию внешних наводок, поэтому качество передачи сигналов будет всегда хуже. Влияние помех зависит от балансировки системы. Другими словами, чем больше нарушена симметрия витых пар, тем больше негативное воздействие внешних источников излучений.

Как показали результаты испытаний систем на соответствие Директиве ЭМС, проведенные компанией ITT NS&S, неэкранированные системы работают нестабильно даже при уровне внешних помех 3 В/м, характерных для офисной среды. Кроме того, на работу гигабитных приложений влияют межкабельные наводки, возникающие в жгуте кабелей между парами с одинаковым шагом скрутки. Исходя из этого, следует помнить, что выбор неэкранированных систем, оставляет вне контроля дополнительный фактор в виде внешних помех, ухудшающих резерв параметров и качество работы сети.

Измерения и результаты Существует несколько типов полевых тестеров различных производителей.

Это WireScope 155 и 350 компании Agilent Technologies (ранее Scope Communications), OmniScanner 2 и PentaScanner 350 производства Microtest, LAN CableMeter 620, DSP-2000, DSP-4000, DSP-4100 компании Fluke и другие.

Проведение измерений и тестирование представляет сложный процесс и требует навыков инженерной практики. Для иллюстрации этих проблем рассмотрим некоторые результаты измерений на примере прибора WireScope 155 с ПО сетевых протоколов ITT NS&S, Великобритания.

Компания ITT NS&S фактически стала инициатором тестирования СКС на соответствие параметрам приложений. Совместно с изготовителями измеритель-

23

ных приборов она разрабатывает версии программного обеспечения, включающие полный перечень действующих сетевых протоколов. Кроме того, ITT NS&S требует, чтобы тестирование проводилось по частным пределам, превышающим требования стандартов.

В приведенном ниже примере диапазон частот тестирования систем класса D ITT NS&S составляет 160 МГц, при этом, каждый из параметров улучшен на несколько децибел. Это позволяет увеличивать длину каналов и число разъемных соединений. Результат, показанный на рисунке 14.8, интересен тем, что тест не пройден по ограничению наводок, но линия обеспечивает качественную работу всех протоколов. Результат сохранен в графическом виде, что облегчает анализ.

PASS означает положительный результат, FAIL – отрицательный, а все нюансы отражены в цифрах и графиках. Окно обобщенных результатов измерений (Summary) показывает превышение предела NEXT на 1,1 дБ. Остальные параметры находятся в установленных рамках. Тест пройден по сетевым протоколам (NETS) затуханию (ATTN), длине (LNTH), карте соединений (WMAP), отношению затухания и перекрестных наводок (ACR) и отношению затухания и однонаправленных наводок (EL FEXT). Измерены значения сопротивления постоянному току (RES), волнового сопротивления (IMPED), возвратных потерь (RLOSS), резерва параметров (MARG) и приведена конфигурация теста (CONFIG). Значок P показывает наличие графика.

Детальная информация по важнейшим параметрам приведена на рисунке 14. 8. Кнопки, раскрывающие окна, позволяют перейти к блокам данных при наличии программного обеспечения в компьютере. Для иллюстрации на рисунке 14.8 показаны шесть из двенадцати окон. Картинки можно открыть в новом окне

	Summary	NETS	NEXT	ATTN	ACR	EL FEXT	Worst Case
							Summary

Рисунок 14.8 – Параметры тестирования прибором WS 155 в диапазоне 160 МГц

24

двойным нажатием левой кнопки при наведении стрелки на интересующий объект.

Проблемная точка зафиксирована на частоте 155 МГЦ, где наводки из первой пары в третью составили 28,1 дБ. Данный результат интересен тем, что выхода за ограничения по суммарным наводкам нет. Суммарные наводки той же пары составляют 27,9 дБ на частоте 155,75, что попадает в пределы ITT NS&S (Worst Case Summary). Следует обратить внимание на то, что суммарные наводки измеряются, а не рассчитываются, что дало бы отрицательный результат так-

же и по PS NEXT.

Несмотря на превышение ограничения по наводкам, линия соответствуют параметрам, предъявляемым протоколами (NETS). Убедиться в этом можно, взглянув на графики ACR и EL FEXT. Отношение затухания к суммарным перекрестным наводкам во всем диапазоне частот не хуже 25 дБ, а к суммарным однонаправленным наводкам – более 20 дБ. Возвратные потери – менее 20 дБ. Таким образом, отношение сигнал / шум составляет 100–316 раз, что обеспечивает коэффициент ошибок гораздо ниже 10–10.

Формальный подход к оценке результатов тестирования потребует сделать вывод о том, что данная линия дефектна. С точки зрения ITT NS&S линия не подлежит сертификации, поскольку не обеспечит гарантированного увеличения длины канала. Рекомендации «специалистов», не вникающих в детали, будут сводиться к замене разъемов и повторной прокладке кабелей. Однако замены не требуется, и заказчик может быть уверен в беспроблемной работе сети, среда передачи которой имеет значительный резерв параметров.

С точки зрения обобщенного результата и практического использования СКС ситуация может быть противоположной. Параметры могут соответствовать категории 5е, но быть недостаточными для стабильной работы протоколов. Для пользователей гарантии категории 5е не имеют значения, если сеть работает медленно, нестабильно и с зависаниями. Однако заказчик не может предъявить претензии изготовителю элементов и исполнителю, если в договоре не предусматривались гарантии работы приложений. Несоответствие ожиданий и результатов возникает в результате неосведомленности лиц, принимающих решения.

25

Современные тестеры обеспечивают тестирование в диапазоне 350–600 МГц и имеют наглядный интерфейс. DSP 4000 обеспечивает также мониторинг трафика 10 BASE-T и 100 BASE-TX.

WireScope 155	DSP 4000 Результаты измерений
	WMAP, LNTH, ATT,
	NEXT

EL FEXT, ACR, RL, NETS

Рисунок 9. Полевые тестеры и результаты измерений DSP 4000 Компания ITT NS&S сертифицирует СКС категории 6 только при условии

измерения тестером Fluke DSP 4000 с совместно разработанным ПО сетевых протоколов. Результаты измерений тщательно контролируются с помощью специальной программы. Линии / каналы тестируются до частоты 350 МГц и оцениваются на соответствие категории 6 / классу E до частоты 250 МГц.

Следует отметить, что любой прибор допускает выбор пределов измерений. Например, категория 5 / 5е, класс D, категория 6 или класс Е. При этом сертификация приложений может отсутствовать. Существуют и другие различия: предел категории 5е / класса D составляет 100 МГц, а приложений класса D – 128-155 МГц. Логика тестирования определяется установками. При выборе предела приложений (NETS) прибор проведет измерения параметров, показанных на рисунке 5, до частоты 100 МГц с шагом, определенным стандартом TSB 95. До 128 МГц все пары будут проверяться на соответствие SNR и сдвиг с шагом 1 Мгц и до 155 МГц – будут оцениваться только две пары, подключенные к контактам 1,2–77,88, на пределы SNR и значений затухания и перекрестных наводок, показанных в таблице 14.1.

Получаемые результаты не однозначны. Объем и пределы измерений можно варьировать в широких пределах. Не каждый положительный результат обеспечит беспроблемную работу сети, и не каждый отрицательный результат вызван дефектом конструктивных элементов или проблемами монтажа СКС. Гарантии

26

бесполезны для пользователей, если система не отвечает более высокому уровню требований приложений.

Достоверным признаком качества смонтированной кабельной системы являются инструментально подтвержденные гарантии работы приложений. Если при этом остается резерв параметров, гарантии включают возможность увеличения длины каналов.

Однако технические параметры элементов и систем, полученные за счет конструктивных и производственных инноваций, нельзя реализовать без всесторонней поддержки непосредственных исполнителей. Квалификация специалистов, создающих системы любого уровня, базируется на сетевых услугах ITT NS&S, в том числе, обучении. Качество продукции, сетевых услуг и профессионализм партнеров позволяют предоставлять и обеспечивать реальные гарантии сроком 25 лет и более.

3. Приложение:

ISO/IEC 11801. Стандарт телекоммуникационной инфраструктуры коммерческих зданий

(приведены выборочные разделы и пункты)

Введение

Стандарты определяют структуру и параметры слаботочных кабельных систем, устанавливаемых в одном, нескольких или комплексе зданий.

Универсальная телекоммуникационная инфраструктура зданий предназначена для передачи сигналов всех типов, включая речевые, информационные и видео. Системы сигнализации, которые устанавливают в современных зданиях, не освещаются в стандартах СКС (упоминаются в ANSI/TIA/EIA-568-A.

Требования по безопасности (электрической, пожарной и другим видам) и электромагнитной совместимости (ЭМС) определяются другими стандартами и нормативами. Положения базовых стандартов СКС согласуются с нормами безопасности и ЭМС.

Стандарты обеспечивают:

•пользователей — структурированной (хорошо организованной) кабельной системой, не зависящей от типа приложений, и открытый рынок - элементами для создания таких систем;

•пользователей — гибкой схемой прокладки кабелей, позволяющей легко и экономично выполнять модификацию системы;

27

•строителей-профессионалов (например, архитекторов) инструкциями, позволяющими проектировать и строить кабельные системы еще до того, как станут известными конкретные требования пользователей, что обеспечивает планирование строительства и ремонта;

•промышленность и организации стандартизации — кабельной системой, обеспечивающей работу имеющегося сетевого оборудования и базу для разработки новых видов продукции.

Стандарты позволяют создавать среду передачи из элементов различных производителей благодаря взаимодействию организаций стандартизации друг с другом.

Стандарты США определяют два уровня требований — обязательный и рекомендуемый. Обязательный уровень выражается словом «должен», рекомендуемый — словами — «следует», «может», «желательно». Обязательный уровень задает минимум характеристик и параметры совместимости. Рекомендуемый уровень используется для более полного соответствия параметров СКС требованиям приложений и различных условий эксплуатации. В том случае, если для одного параметра задаются два уровня, рекомендуемый уровень задает более высокое качество систем и представляет собой верхнюю планку при создании новых СКС.

Международные и европейские стандарты не определяют уровни требований, однако используют те же слова, подразумевающие их. Обязательные и рекомендуемые нормативы, как правило, не различают. В данном обзоре уровни требований точно обозначены . Кроме того, обязательные нормативы выделены жирным шрифтом.

1. Масштаб

Важнейшие принципы СКС — универсальность и долговечность. Они позволяют строителями создавать системы прежде, чем станут известны требования пользователей, и обеспечить срок службы телекоммуникационной инфраструктуры зданий до 10 лет и более. Системы оптимизированы для зданий с офисной площадью до 1,000,000 м2, числа пользователей 50 — 50,000 человек и расстояний между зданиями до 3 км.Принципы построения СКС рекомендуется использовать также для систем, число пользователей и размер которых выходят за указанные рамки.

2. Нормативные ссылки

После вводной части, отраженной выше, в стандартах приводятся перечень стандартов, дополняющих данный стандарт, действующие на момент принятия стандартов. Обобщенный перечень ссылок приведен в разделе Стандарты СКС данного сайта.

3. Определения и сокращения

Определения и сокращения необходимы для точного понимания категорий, без чего невозможно однозначное толкование положений стандартов. Словарь терминов и список сокращений действующих и разрабатываемых стандартов приведены в разделе Глоссарий данного сайта — А.В.

Положения, изложенные в стандартах, подлежат изменениям, отражающим прогресс сетевых и кабельных технологий и терминального оборудования.

28

4. Соответствие

Кабельная система строится в соответствии со следующими требованиям и рекомендациями:

а) структура должна соответствовать требованиям раздела 5;

б) интерфейсы кабельной системы должны соответствовать требованиям раздела 9;

в) система в целом должна состоять из линий, имеющим параметры, определенные в разделе 7. Это должно достигаться установкой элементов с соответствии с разделами 8 и 9 и правилами построения раздела 6 или в соответствиями с требованиями классов раздела 7. При этом должны быть обеспечены требования надежности раздела 9;

г) администрирование системы должно осуществляться согласно раздела 11,

д) должны соблюдаться местные нормативы безопасности и ЭМС.

Параметры линии определены в разделе 7, ограничения — в разделе 6. Линия соответствует параметрам, если элементы, определяемые разделами 8 и 9 правильно установлены с учетом требований производителей и их длина не превышает ограничений раздела 6. В этом случае не требуется измерений параметров передачи линий.

Измерения на соответствие параметров раздела 7 рекомендованы в следующих случаях:

а) длина линий превышает ограничения раздела 6;

б) для монтажа линии использованы элементы, не определенные в разделах 8 и 9;

в) при оценке кабельной системы на соответствие требованиям приложений;

г) при желании проверить параметры системы, установленной в соответствии с положениями разде-

лов 6, 8 и 9.

Параметры, отмеченные «д.д.и.» (для дальнейшего изучения") являются предварительными и не требуют соответствия стандарту.

Следует особо отметить, что стандарты ISO/IEC 11801 и EN 50173 не исключают наличия в СКС линий увеличенной длины. Такие линии рекомендуется тестировать на соответствие параметров, определенных для стандартных линий. Данное положение международного и европейского стандарта подразумевает возможность выбора более качественной среды передачи и использования резерва парамет-

ров для увеличения длины каналов - А.В.

В европейском стандарте раздел 4 (Соответствие) включен в раздел 1 и называется Масштаб и соответствие. Содержание стандартов практически идентично. В EN 50173 нет разъемов категории 4, отличается содержание и число информационных приложений — А.В.

29

7. Спецификация линий

Данный раздел определяет требования к функциональным характеристикам структурированной кабельной системы. Параметры заданы для линий двух типов среды передачи (симметричные кабели и оптические волокна). Пояснения приведены в Приложении F.

Правила проектирования раздела 6 «Подсистемы СКС» используются для создания линий из элементов, определенных в разделах 8 «Требования к кабелям» и 9 «Требования к разъемам». Спецификация линий допускает работу приложений определенных классов на расстояниях, превышающих пределы, определенные разделом 6, и / или в случае использования среды передачи и элементов с лучшими параметрами, чем предусмотрено в разделах 8 и 9.

Параметры данного раздела могут быть использованы для тестирования на соответствие стандарту. Кроме того, они позволяют оценить существующие кабельные системы, находить источники проблем на уровне линий и служат основой выбора используемых приложений. Результаты любых альтернативных измерений следует оценивать с учетом поправок.

Параметры линий определяются между интерфейсами. Линия включает только пассивные кабели, разъемы и коммутационные кабели. Активные элементы и частные решения находятся за рамками данного стандарта. На рисунке 9 приведен пример подключения терминального оборудования в рабочей области к коммутатору в РП комплекса с помощью двух линий: симметричной электропроводной и оптоволоконной. Линии соединены с помощью оптоэлектронного преобразователя. При этом образуется четыре интерфейса — по два на каждом конце оптической и электропроводной линий.

Рисунок 9. Пример линий и интерфейсов СКС

Интерфейсом является телекоммуникационный разъем и любой разъем, к которому подключают оборудование. Абонентские и сетевые кабели не входят в состав линии. Параметры линии должны соответствовать для каждого интерфейса и любой среды. Не требуется измерений каждого параметра, определенного в данном разделе, поскольку соответствие им обеспечивается грамотным проектированием и монтажом.

Параметры линий должны быть не хуже заданных в диапазоне рабочих температур. Измерения могут проводиться при других температурах, но при этом требуется достаточный резерв параметров для учета поправок, рассчитываемых по спецификациям производителей кабелей. Расчет проводится для самых неблагоприятных условий. Следует также учитывать эффект старения.

30