Структурированные кабельные системы

       

Полевое тестирование кабельных систем на


Руководство TIA/EIA TSB-67: Полевое тестирование кабельных систем на основе неэкранированной витой пары - спецификации передающих рабочих характеристик

Завершающим моментом проекта по монтажу кабельной системы является ее полевое тестирование и сертификация.

Кабельные системы категории 5 являются ключевой технологией, позволяющей реализовывать высокоскоростные сетевые приложения вплоть до уровня настольного компьютера. Для удостоверения в высокоскоростных свойствах каждого канала категории 5 в кабельной системе необходимо проводить тестирование рабочих характеристик в полевых условиях.

Спецификации стандарта TIA TSB-67 полевого тестирования определяют функции тестирования, конфигурации и минимально необходимую точность измерений полевого тестера, необходимые для сертификации кабельной системы на соответствие требованиям категории 5 в полевых условиях. TSB-67 определяет два уровня точности измерений и параметры конструкции измерительных приборов, требуемые для соответствия этим общим требованиям к точности измерений. Спецификации, содержащиеся в Приложении A к TSB-67. определяют математическую модель соотношения между полной точностью измерений полевого тестера и показателями погрешности измерений инструмента. Используя эту модель, можно получить полную точность измерений полевого тестера на основании данных измерений, проведенных в лабораторных условиях.

Телекоммуникационный бюллетень 67 был принят в сентябре 1995 года. Работа над созданием TSB-67 началась в конце 1993 года после обнаружения несоответствия между результатами, полученными с помощью полевых измерительных приборов и с помощью лабораторных сетевых анализаторов. В некоторых случаях при тестировании полевыми приборами линии категории 5 не проходили тест, несмотря на то, что были тщательно смонтированы и были применены компоненты категории 5.

После двух лет исследований стало ясно, что некоторые из применявшихся устройств не обладали достаточной точностью измерений, допускались ошибки в процедурах измерений и в интерпретации результатов.
Кроме того, на результаты измерений влияют следующие факторы:

- несбалансированные компоненты, в особенности модульные 8-позиционные коннекторы;

- неправильно проводимые процедуры сравнительных тестов. Сетевой анализатор подключается непосредственно к тестируемому сегменту. При подключении полевого тестера к сети с помощью дополнительного шнура изменяются потери NEXT системы и, следовательно, невозможно получение одинаковых результатов;

- отсутствие стандартов рабочих характеристик адаптеров;

- сканирование частотного диапазона с логарифмическим или линейным шагом при измерении потерь NEXT. При увеличении шага растет вероятность пропуска узкого пика потерь NEXT;



- тестирование при пониженных уровнях сигнала по сравнению с реальными, существующими в "живой" сети. Результаты, полученные вблизи порога шума и экстраполированные до нормальных рабочих уровней сигнала, где точность измерений значительно выше, могут быть неверно интерпретированы.

Данный бюллетень касается спецификаций полевого тестирования рабочих характеристик инсталлированных кабельных систем, спроектированных в соответствии с TIA/EIA-568-А.

Компоненты, подлежащие тестированию: определены в TSB-67 - UTP и STP (за исключением экрана и элементов системы заземления); не определены в TSB-67 - волоконно-оптические компоненты.

TSB 67 определяет и описывает:

- методы тестирования;

- интерпретацию результатов тестирования;

- критерии оценки результатов тестирования (Pass/Fail);

- характеристики полевых тестеров.

Тестирование проводится на соответствие требованиям к категориям: CAT 3 UTP; CAT 4 UTP; CAT 5 UTP.

Соответствие требованиям. Конечный пользователь должен иметь возможность проверять тестер на соответствие заданным требованиям.

Воспроизводимость. Результаты всех тестов, проведенных на одном кабеле, должны находиться в пределах диапазона точности тестера.

Коннекторы и шнуры. Для изготовления всех аппаратных шнуров тестирующего оборудования требуется многожильный кабель CAT 5.

Пэтч-корды и перемычки. Пэтч-корды или перемычки, входящие в тестируемую схему, должны быть сертифицированы ТОЛЬКО для использования в ДАННОМ канале.



Тестируемые конфигурации

В соответствии с требованиями TSB-67 тестированию подлежат канал и базовая линия.

Канал включает в себя все элементы базовой линии, а также — кроссировочные перемычки, пэтч-корды и аппаратные кабели, за исключением точек подключения на обоих концах. Следует особо отметить, что пэтч-корды, с помощью которых конечный пользователь будет осуществлять подключение активного оборудования к системе не могут являться шнурами тестирующего оборудования - это должны быть реальные пользовательские шнуры.

Причиной необходимости определения модели канала является следующее. Важно знать рабочие характеристики суммы всех компонентов между активным сетевым оборудованием и компьютером для уверенного прогнозирования качества связи от одного конца до другого. В случаях, когда заранее неизвестна конфигурация рабочих мест, применяется модель базовой линии.

Базовая линия. Следует отметить, что базовая линия представляет собой минимальную линию, имеющую только по одному разъему на каждом конце, в то время как канал - по два. Кроме того, базовая линия может иметь длину не более 90 м, а канал не может быть длиннее 100 м. Как следствие этого, значения затухания и потерь NEXT у канала хуже, чем у базовой линии.

Тестируемые параметры

В соответствии с требованиями TSB-67 обязательному тестированию подлежат следующие четыре параметра:

- схема разводки;

- длина;

- затухание;

- потери NEXT.

Схема разводки. Проверка физического контакта на каждом конце кабеля; определяются - открытые концы, короткие замыкания, перекрещенные проводники, разбитые пары, реверсированные пары и прочие ошибки в схеме разводки. Схема разводки должна быть одинаковой для всех конфигураций (базовая линия и канал).

Длина. Физическая длина - рассчитывается на основе маркеров длины, нанесенных на кабель; максимальная физическая длина базовой линии - 90 метров; максимальная физическая длина канала - 100 метров. Электрическая длина - расчет основан на использовании времени задержки прохождения сигнала по паре проводников: измерения выполняются с помощью TDR (Time Domain Reflectometer - рефлектометр с временным доменом); расчет выполняется на основе номинальной скорости распространения (Nominal Velocity of Propagation, NVP) сигнала по тестируемой паре.



Затухание - потеря мощности сигнала при прохождении по кабельной паре, измеряется в дБ. Затухание увеличивается с увеличением несущей частоты. Оценка результата тестирования всех пар производится на основании наихудшего показания. Промежуток между тестовыми замерами затухания минимально должен составлять 1 МГц. Пределы затухания приведены в таблице.

Частота МГц Категория 3 канал Категория 4 канал Категория 5 канал Категория 5 базовая линия
1,0 4,2 2,6 2,5 1,2
4,0 7,3 4,8 4,5 4,0
8,0 10,2 6,7 6,3 5,7
10,0 11,5 7,5 7,0 6,3
16,0 14,9 9,9 9,2 8,2
20,0 - 11,0 10,3 9,2
25,0 - - 11,4 10,3
31,25 - - 12,8 11,5
62,5 - - 18,5 16,7
100,0 - - 24,0 21,6
Отчет о затухании. Условие Pass (положительный результат) - указывается наибольшее значение затухания. Условие Fail (отрицательный результат) - указываются значения затухания и частоты в точке сбоя. Измеренные значения затухания меньше 3 дБ (абсолютные) не должны маркироваться звездочкой (*) и не должны использоваться для определения результатов Pass/Fail.

С повышением температуры затухание увеличивается. При температуре, отличной от 20' С, затухание возрастает на 1,5% на каждый 1° С для кабелей 3 категории и 0,4% для кабелей 4 и 5 категории. Результаты измерений, проведенных при температурах, отличных от 20° С, должны быть пересчитаны для определения истинных значений.

Переходное затухание на ближнем конце (Near-End Crosstalk - NEXT)

Переходное затухание на ближнем конце - наведение части сигнала от одной пары на другие. Максимально допустимое значение определяется по формулам, приведенным в TSB-67. Должны быть проверены все комбинации пар, измерения должны проводиться с обоих концов линии.

Пределы NEXT Предельные допустимые значения потерь NEXT по TSB-67 приведены в таблице:

Частота МГцКатегория 3 канал Категория 4 канал Категория 5 канал Категория 5 базовая линия  
1,0 39,1 53,3 60,0 60,0
4,0 29,3 43,3 50,6 51,8
8,0 24,3 38,2 45,6 47,1
10,0 22,7 36,6 44,0 45,5
16,0 19,3 33,1 40,6 42,3
20,0 - 31,4 39,0 40,7
25,0 - - 37,4 39,1
31,25 - - 35,7 37,6
62,5 - - 30,6 32,7
100,0 - - 27,1 29,3
Отчет о NEXT Условие Pass. Указывается наихудшее значение предела NEXT или наихудшее значение NEXT. Условие Fail. Указывается наихудшее значение предела NEXT.



В любом случае должны указываться частота и пределы тестирования при наихудшем варианте.

Уровни точности измерений

Вследствие того, что Базовая линия и Канал представляют собой две различные модели линий, TSB-67 определяет два различных уровня точности измерений - Level II (относительно высокая точность) и Level I (относительно низкая точность). При тестировании Канала измерения практически всегда проводятся без учета потерь NEXT на модульном интерфейсе полевого тестера. Непредвиденные потери NEXT в этой точке заставляют устанавливать предел достижимой точности измерений. В противоположность Каналу, при тестировании Базовой линии можно использовать интерфейсы производителя тестера с очень высокими характеристиками потерь NEXT. Эта разница и отражается в описании TSB-67 двух уровней точности измерений полевых тестеров.

TSB-40A определяет наихудший случай рабочих характеристик NEXT любого модульного 8-позиционного соединения в 40 дБ на частоте 100 МГц. Несмотря на то, что многие соединения могут достигать значений в 42 или 43 дБ, можно рассчитывать только на 40 дБ.

Технология определения точности измерений по TIA TSB-67

Спецификации TIA TSB-67 определяют несколько методов проверки точности измерений полевых тестеров. Наиболее критической из них является модель погрешности измерений, описанная в Приложении А. Модель определения погрешности Приложения А предназначена для проверки соответствия наиболее строгим требованиям к точности измерений Уровня 2 (Level II).

Другая техника оценки точности измерений предоставляет несколько степеней проверки достоверности техники Приложения A. В Приложении B описана техника сравнения данных измерений полевым тестером с соответствующими данными, полученными при измерениях с помощью лабораторных сетевых анализаторов. К другим техникам проверки достоверности результатов измерений относятся методы проверки тестера в полевых условиях с целью проверки калибровки и правильного функционирования.

Модели оценки точности измерений



Динамическая точность измерений. Этот параметр описывает точность работы центрального детектора полевого тестера и измеряется с помощью сравнения сигнала на выходе детектора тестера с калиброванным эталонным источником. Идеальный тестер не должен иметь динамической погрешности измерений (0 дБ). Для более точного анализа параметр должен быть измерен на различных частотах в пределах рабочего диапазона и при разных уровнях входного сигнала в диапазоне, перекрывающем динамически диапазон инструмента.

Обратные потери представляют собой ошибки измерений вследствие несоответствия импедансов полевого тестера и тестируемой нагрузки. Идеальный тестер должен иметь бесконечно высокие обратные потери (бесконечно высокое значение дБ). Этот параметр должен быть измерен на каждой паре при режимах приема и передачи сигналов. Измерения должны быть проведены во всем диапазоне рабочих частот.

Остаточные потери NEXT. Этот фактор представляет собой ошибку измерений вследствие наличия собственных потерь NEXT в полевом тестере. Идеальный тестер не должен иметь остаточных потерь NEXT (бесконечно высокое значение дБ). Этот параметр должен быть измерен для всех шести комбинаций пар во всем диапазоне рабочих частот.

Баланс сигнала на выходе. Этот фактор представляет собой ошибку, обусловленную любым дисбалансом дифференциальных сигналов, передаваемых полевым тестером. Идеальный тестер должен обладать абсолютным балансом (бесконечно высокое значение дБ). Этот фактор должен быть измерен для каждой пары во всем диапазоне рабочих частот.

Игнорирование недифференциальных сигналов. Этот фактор представляет собой ошибку измерений, обязанную с любым сбоем полевого тестера в игнорировании недифференциальных сигналов, присутствующих на тестируемой кабельной системе. Идеальный тестер должен иметь абсолютную невосприимчивость к недифференциальным сигналам (бесконечно высокое значение дБ). Этот параметр должен быть измерен на всех парах во всем диапазоне рабочих частот.

Средний уровень шума. Средний уровень шума определяет вклад ошибки, связанной с близостью уровня измеряемого сигнала к фоновому уровню шума измерительного прибора.


При уровнях сигнала, близких к порогу шума прибора, тестер не в состоянии отличить сигнал от фонового шума. Идеальный тестер не должен иметь фонового шума (бесконечно высокое значение в дБ). Данный параметр должен измеряться для всех пар во всем рабочем диапазоне частот.

Требования к точности измерений Уровень 2 (Level II)

TSB-67 требует, чтобы тестеры, соответствующие требованиям level II, отвечали как требованиям к общей точности, так и дополнительным требованиям к каждому из шести параметров погрешности, входящих в модель расчета полной точности измерений потерь NEXT и затухания.

Требования к полной точности измерений level II базовой линии:

• точность измерения потерь NEXT - 1,6 дБ;

• точность измерения затухания - 1,0 дБ.

Дополнительные тесты, выполняемые полевыми измерительными приборами

Сопротивление постоянному току

Измерение сопротивления петли кабеля. Обеспечивает эффективную проверку целостности кабеля и коннекторов.

Предоставляемая информация: результаты измерений сопротивления петли каждой кабельной пары; сравнение результатов с максимально допустимым значением для определенного типа кабеля (для типичного кабеля CAT 5, 100 метров - около 16 0м)

Емкость

Измерение взаимной емкости между двумя проводниками каждой пары в кабеле. Предоставляемая информация', позволяет определить некачественное терминирование коннекторов, растянутый кабель.

Характеристический импеданс

Определяется аппроксимированный характеристический импеданс кабеля. Предоставляемая информация: индикация результата Pass/Fail в случае нахождения измеренного характеристического импеданса в рамках выбранного для тестирования стандарта (тест TDR даст сообщение о всех точках и величинах изменения импеданса).

Средний импеданс

Импеданс - характеристика кабельной системы, которая должна соответствовать системному импедансу ЛВС.

Предоставляемая информация: средний импеданс каждой пары; должен быть равен системному импедансу ЛВС - 100, 120 или 150 0м ± 15 0м.

Обратные потери (Return Loss - RL)



Измеряется разница между амплитудой принимаемого сигнала и амплитудой отраженного сигнала.

Предоставляемая информация: производится оценка того, насколько хорошо характеристический импеданс кабеля соответствует импедансу нагрузки.

Для витой пары значение 20 дБ является нормальным, а 10 дБ или меньше указывает на наличие дефекта в паре.

Задержка во времени распространения сигнала, смещение задержки

Задержка в распространении сигнала - время, необходимое сигналу для прохождения от передатчика до приемника по 4-парному кабелю 100 0м.

Смещение задержки - разница во времени распространения сигнала по разным парам в одном кабеле (Максимально допустимое значение смещения задержки - 50 нс/100 м).

Предоставляемая информация: величина задержки в наносекундах; многие приложения ЛВС чувствительны к времени задержки распространения (номинальное значение - 1 миллисекунда).

TDR

Выявляет аномалии импеданса в кабельной паре.

Предоставляемая информация: открытые концы, короткие замыкания, некачественные контакты, рассогласования в типах кабелей.

Локатор потерь NEXT (Time Domain Crosstalk - TDX)

Отображает положение точки в кабеле, в которой произошло превышение допустимого значения NEXT.

Предоставляемая информация: положение точки запредельного значения NEXT используется для локализации источника потерь в кабеле Тестирование в расширенном диапазоне частот (155 МГц) Измерение параметров до 155 МГц.

Замечание: не существует стандарта, определяющего рабочие характеристики свыше 100 МГц.



Содержание раздела