книги / Направляющие системы электросвязи. Т. 2 Проектирование, строительство и техническая эксплуатация

Многопарные кабели категории 5 первого поколения из-за отно­ сительно небольшой емкости имели достаточно нерегулярную внут­ реннюю структуру. Единственным средством, придающим их сердеч­ нику некоторую упорядоченность, являлось формирование в некото­ рых изделиях связок из пяти пар с помощью цветных ниток. В са­ мом конце 90-х годов быстрыми темпами начала расти популярность конструкций с регулярной структурой сердечника, что достигает­ ся, главным образом, применением центрального силового опорно­ го элемента.

Аналогично горизонтальным кабелям на оболочку многопарно­ го и многоэлементного кабеля наносится маркировка, включающая в себя тип, данные по диаметру проводников и их количеству, на­ именование тестирующей лаборатории, а также футовые или мет­ ровые метки длины.

С целью снижения коэффициента затухания проводники изго­ тавливаются из монолитной медной проволоки. Аналогично гори­ зонтальным кабелям они различаются по категориям от 3 до 5, при­ чем многопарные конструкции категории 4 встречаются на практи­ ке очень редко. В табл. 10.10 приведены типовые емкости маги­ стральных многопарных кабелей в парах в зависимости от катего­ рии. В некоторых случаях применяются изделия с емкостью, от­ личной от указанной в табл. 10.10. Так, например, в кабельной си­ стеме ISCS компании ITT NS&S не используются панели типа ПО, поэтому и многопарные кабели этой фирмы имеют емкость 24, 48 и 96 пар. Многоэлементные кабели в общем случае отличаются от многопарных аналогов меньшей емкостью. Так, например, извест­ ны конструкции, которые содержат до 24 двухпарных и до 16 че­ тырехпарных элементов.

Погонная масса 25-парного кабеля категории 5 равна обычно 180...190 кг/км, рабочий диапазон температур составляет от —20 до +60 °С.

Кабели рассматриваемой группы подразделяются на кабели внутренней и внешней прокладки. Основным отличием кабеля внеш­ ней прокладки является применение специальных мер и конструк­ тивных решений по защите кабельного сердечника от попадания в него влаги. Наиболее часто эта проблема решается использовани­

от конструкции кабеля и, в частности, от геометрии отдельных его компонентов, их взаимного расположения, материала проводников, изоляции и внешних покров и т.д.

Волновое сопротивление. Под волновым сопротивлением, или импедансом, в кабельной технике понимается сопротивление, ко­ торое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль любой однородной (т.е. без отражений) направляющей системы, в том числе и витой пары. Оно свойственно данному типу кабеля и зависит только от его первичных параметров и частоты. Волновое сопротив­ ление связано с первичными параметрами простым соотношением

В соответствии с действующими редакциями стандартов на ча­ стотах свыше 1 МГц и вплоть до верхней граничной частоты кон­ кретного кабеля с волновым сопротивлением 100 Ом не должно от­ личаться от номинального значения более чем на ±15 Ом. Отклоне­ ния, выходящие за указанные граничные значения, свидетельствуют о некачественной заделке проводников в контакты разъема. Другой возможной причиной изменения волнового сопротивления являются чрезмерные механические нагрузки во время прокладки (давление, изгиб, растяжение, перекручивание).

Затухание. При распространении электромагнитного сигнала по витой паре он постепенно теряет свою энергию. Этот эффект на­ зывается ослаблением или затуханием. Затухание принято оцени­ вать в децибелах как разность между уровнями сигналов на выходе передатчика и входе приемника. 1 дБ соответствует изменению мощ­ ности в 1,26 раза или напряжения в 1,12 раза.

Из эквивалентной схемы можно сделать вывод о том, что за­ тухание с ростом частоты имеет тенденцию к росту. Это обуслов­ лено как ростом сопротивления продольной ветви за счет элемента L и возрастания активного сопротивления R, обусловленного явле­ нием поверхностного эффекта и эффекта близости, так и падением сопротивления поперечной ветви, которое обусловлено главным об­ разом наличием емкости (элемент С). По стандарту TIA/EIA-568-B на длине 100 м и температуре 20 °С частотная характеристика Л([) максимально допустимого затухания, начиная с 0,772 МГц, для ка­ белей категорий 3, 4 и 5 определяется следующим образом:

A{f) = kiy/ f + k2f + кг/у/], дБ,

где А — максимально допустимое затухание, дБ; / — частота сиг-

нала, МГц; к\, h2 и к-Л— константы, определяемые в зависимости от категории кабеля по табл. 10.11.

Анализ формулы показывает, что в области высоких частот за­ тухание кабеля определяется в основном первым слагаемым и ме­ няется примерно пропорционально квадратному корню из частоты. В соответствии с этим крутизна частотной характеристики затухания кабеля соответствует примерно 5... 15 дБ на декаду в зависимости от частотного диапазона, причем значение 15 дБ на декаду для кабеля

категории 5 соответствует частотам 10 МГц и выше.

Переходное затухание. При передаче сигнала часть его энер­ гии вследствие неидеальности балансировки витой пары переходит

вэлектромагнитное излучение, которое вызывает наведенные токи

всоседних парах. Этот эффект называется переходными наводка­ ми. Наводки, накладываясь на полезные сигналы, передаваемые по соседним парам, играют роль помех, при значительном уровне мо­ гут приводить к ошибкам приема и в конечном итоге снижают ка­ чество связи.

Разность между уровнями передаваемого сигнала и создаваемой

им помехи на соседней паре называется переходным затуханием.

Взависимости от места и метода измерения этого параметра переход­ ное затухание имеет несколько разновидностей. Сначала рассмотрим разновидности переходного затухания в зависимости от места его из­ мерения. Если источник сигнала и точка измерения находятся на одном конце, то говорят о переходном затухании на ближнем кон­ це, если на разных — то о переходном затухании на дальнем конце (рис. 10.23). В технике СКС первый вариант традиционно имеет за­ имствованное из англоязычной технической литературы обозначение NEXT (Near End Crosstalk), а второй — FEXT (Far End Crosstalk).

Вотечественной технической литературе, посвященной кабелям го­ родской, з о н о в о й и междугородной связи, аналогичные параметры обозначаются соответственно А0 и А\.

Чем выше значения NEXT и FEXT, тем меньший уровень имеет

наводка в соседних парах и, следовательно, тем более качественным является кабель. С практической точки зрения представляет интерес частотная зависимость переходного затухания на ближнем и дальнем концах, а также зависимость этих параметров от длины линии.

одновременно. Для учета этого обстоятельства используется более сложная расчетная схема, которая нормирует переходное затухание по модели так называемой суммарной мощности (power sum), или суммарное переходное затухание на ближнем конце:

п —1

PS - NEXT = l O l g ^ l O - ™ / 10, i= 1

где NEXT* — величина NEXT для t-й пары; п — количество пар в кабеле.

Для оценки в первом приближении величины PS-NEXT, если она не приводится в паспортных данных кабеля, можно пользовать­ ся эмпирическим соотношением

PS-NEXT = NEXT - 3 дБ.

Для улучшения параметров переходного затухания в симметрич­ ных кабелях применяют различный шаг скрутки витых пар. Кроме ослабления электромагнитной связи отдельных пар такое решение не позволяет им плотно прилегать друг к другу на всей длине, что дополнительно увеличивает переходное затухание.

Защищенность. Для оценки качества передачи информации в технике проводной связи широко используется параметр защищенно­ сти от помех или просто защищенности, который представляет собой разность между уровнями полезного сигнала и помехи в рассматри­ ваемой точке. Для расчетной модели уровень сигнала составляет Рс = Рпер —А, где РПр — уровень сигнала на выходе передатчика, а уровень переходной помехи равен Рпп = Рпер —NEXT. Согласно определению (рис. 10.25) защищенность

ACR = NEXT - А,

т.е. зависит только от затухания и переходного затухания. Строго говоря, в данном случае нужно говорить о «защищенности от пере­ ходной помехи». Однако тракты СКС и использующие их приемопе­ редатчики сетевой аппаратуры различного назначения построены та­ ким образом, что другие виды помех оказываются пренебрежимо ма­ лыми. Поэтому оперируют понятием защищенности, а использова­ ние аббревиатуры ACR (Attention to Crosstalk Ratio) свидетельствует

отом, что под этим понимается защищенность от переходных помех.

Вслучае высокоскоростных приложений, которые в процессе ра­ боты используют для передачи информации все витые пары и одно­ временно в двух направлениях, нормирование только величины ACR оказывается недостаточным. Для расчета помеховой составляющей,