Задержка сигнала (PD) и перекос задержек (DS)

Для правильного функционирования аппаратуры, в которой используется одновременная передача сигналов по всем парам 4-х парного тракта, необходимо обеспечить, во-первых, минимальные задержки, и, во-вторых, равенство задержек во всех парах. Для оценки качества трактов в смысле «временной симметрии» вводятся два параметра: задержка распространения сигнала по паре PD (Propagation Delay, PD) и перекос задержек в парах DS (Delay Skew, DS).

Под перекосом задержек в 4-х парном тракте понимают разность между макси­мальным и минимальным значениями среди четырех измеренных.

Задержка специфицируется для всех классов каналов и стационарных линий, а перекос задержек — только для классов С, D, Е, F.

Требования стандарта ISO/IEC 11801 к задержке в трактах на верхних граничных частотах классов приведены в табл. 3.5, а требования к перекосу задержек — в табл. 3.6.

Таблица 3.5. Максимально допустимые стандартом ISO/IEC 11801 значения задержки PD для канала и стационарной линии на граничных частотах классов (в формате «стационарная линия») длиной 100 м.

Таблица 3.6. Максимально допустимый стандартом ISO/IEC 1 / 80 /.2002(E) «перекос» задержек» DS для канала и стационарной линии (в формате «канал/стационарная линия»)

Производители кабелей иногда указывают величину задержки на метр длины, а иногда – скорость распространения сигнала относительно скорости света (или NVP – Nominal Velocity of Propagation, как ее часто называют в документации). Связаны эти две величины простой формулой:

tз = PD =1/(3 × 10¹⁰ × NVP) (3.9)

где t з – величина задержки на метр длины кабеля в наносекундах. Например, если NVP=0,65 (65% от скорости света), то задержка tз будет равна 5,13 нс/м. Типичная величина задержки большинства современных кабелей составляет около 4—5 нс/м.

В таблице 3.7 приведены величины NVP и задержек на метр длины (в наносекундах) для некоторых типов кабеля двух самых известных компаний-производителей AT&T и Belden.

Таблица 3.7. Временные характеристики некоторых кабелей

Кабели выпускаются с двумя типами внешних оболочек:

Кабель в поливинилхлоридной (ПВХ, PVC) оболочке дешевле и предназначен для работы в сравнительно комфортных условиях эксплуатации.

Кабель в тефлоновой оболочке дороже и предназначен для более жестких условий эксплуатации.

Кабель в ПВХ оболочке называется еще non-plenum, а в тефлоновой – plenum. Термин plenum обозначает в данном случае пространство под фальшполом и над подвесным потолком, где удобно размещать кабели сети. Для прокладки в этих скрытых от глаз пространствах как раз удобнее кабель в тефлоновой оболочке, который, в частности, горит гораздо хуже, чем ПВХ – кабель, и не выделяет при этом ядовитых газов в большом количестве.

Стандарт определяет также максимально допустимую величину рабочей емкости каждой из витых пар кабелей категории 4 и 5. Она должна составлять не более 17 нФ на 305 метров (1000 футов) при частоте сигнала 1 кГц и температуре окружающей среды 20°С.

Примером кабеля с экранированными витыми парами может служить кабель STP IBM типа 1, который включает в себя две экранированные витые пары AWG типа 22 (диаметр кабеля). Волновое сопротивление каждой пары составляет 150 Ом. Для этого кабеля применяются специальные разъемы, отличающиеся от разъемов для неэкранированной витой пары (например, DB9). Имеются и экранированные версии разъема RJ-45.

Контрольные вопросы:

1. Что называется средой передачи информации в компьютерных сетях?

2. Информация в компьютерных сетях передается параллельном коде или последовательно и почему?

3. Основные характеристики линии связи: затухание, амплитудно-частотная характеристика, помехозащищенность кабеля, пропускная способность.

4. В чем измеряется затухание линии связи?

5. Что такое задержка сигнала, типичные величины задержки?

6. Параметр Волновое сопротивление, что это такое,в каких единицах измеряется и какую роль играет данный параметр? Привести типовые величины волнового сопротивления для разных сред передачи;

7. Приведите международные стандарты на кабели.

8. Коаксиальный кабель. Что собой представляет конструкция, типы кабелей, волновое сопротивление, в каких сетях применяется? Максимальная длина сети?

9. Волоконно–оптический кабель- структура, достоинства и недостатки. Два основных типа кабеля.

10. Бескабельные каналы связи. Приведите особенности и характеристики. Какие основные типы сетей вы знаете (использовать информацию из Интернета).

11. Кабели на основе витых пар. Экранированная витая пара, неэкранированная обозначение, категории. Привести основные особенности различных кабелей витой пары различных категорий и в каких сетях применяется;

12. Что означают параметры NEXT и FEXT, PSNEXT и PS FEXT?;

13. Объясните параметры витой пары: Возвратные потери и Затухание. Как характеризуют линию, в чем измеряются, как обозначаются, какие допустимые величины в стандарте.

14. Что означают параметр ASR;

15. Задержка сигнала - параметры NVP и PD, DS как между собой связаны, в каких единицах измеряются;

16. Какие материалы применятся для изолирующей внешней оболочки кабеля витая пара и как они влияют на характеристики кабеля.

17. При измерениях линий связи применяется величина «нулевого» уровня сигнала по мощности равная одному милливатту 1мвт. Рассчитайте напряжение (милливольт) в линии связи с волновым сопротивлением 100Ом при нулевом уровне сигнала.

18. Уровень передатчика на входе кабеля UTP – 5cat. равен 3 дб. Рассчитайте напряжение на входе приемника (на выходе кабеля) используя таблицу 3.8, а также рассчитайте величину напряжения на входе кабеля для 100Мгц.

19. Каким будет теоретический предел скорости передачи данных в бит/с с по каналу с шириной полосы пропускания в 20 кГц, если мощность передатчика составляет 0,01 мВт, а мощность шума в канале равна 0,0001 мВт?

20. Определите пропускную способность канала связи для каждого из направлений дуплексного режима, если известно, что его полоса пропускания равна 600 кГц, а метода кодирования использует 10 состояний сигнала.

21. Рассчитайте задержку распространения сигнала н задержку передачи данных для случая передачи пакета в 128 байт по:

a) кабелю витой пары длиной в 100 м при скорости передачи данных 100 Мбит/с,

b) коаксиальному кабелю длиной в 2 км при скорости передачи в 10 Мбит/с,

c) спутниковому геостационарному каналу протяженностью в 72000 км при скорости передачи данных 128 Кбит/с.

Считайте скорость распространения сигнала равной скорости света в вакууме 300 000 км/с.

22. Подсчитайте скорость линии связи, если известно, что тактовая частота передатчика равно 125 МГц, а сигнал имеет 5 состояний.

23. Приемник и передатчик сетевого адаптера подключены к соседним парам кабеля UTP. Какова мощность наведенной помехи на входе приемника, если передатчик имеет мощность 30 дБм, а показатель NEXT кабеля равен -20 дБ?

24. Пусть известно, что модем передает данные в дуплексном режиме со скоростью 33,6 Кбит/с. Сколько состояний имеет его сигнал, если полоса пропускания линии связи равна 3,43 кГц?

Таблица 3.8 Передаточные характеристики кабеля: 4-парный кабель UTP Категории 5Е в оболочке PVC фирмы TycoElectronics:

Дополнительные материалы:

1) В.Г. Олифер, Н.А. Олифер Компьютерные сети, 3-е издание, 2009г.

Стр.59…112