Отношение затухания к наводкам – важнейшие параметры СКС
18.09.2005 | admin

Качество передачи сигналов характеризуют два важнейших параметра: ACR и ELFEXT. ACR означает превышение сигнала над уровнем собственных шумов для двунаправленной передачи сигналов, ELFEXT – для однонаправленной.

Физический смысл терминов прост и понятен. В стандартах СКС большая часть параметров выражена в виде логарифмических величин, измеряемых в децибелах. Децибел – это десятая доля Бела. Бел – это степень десятичного числа. Один Бел равен десяти в первой степени, два – десяти во второй и так далее. Вычитание логарифмических величин равно делению арифметических чисел, сложение логарифмов означает умножение чисел.

Рисунок. Затухание, наводки и их отношение при двунаправленной и однонаправленной передаче

Рисунок. Затухание, наводки и их отношение при двунаправленной и однонаправленной передаче

Для оценки качества передачи сигналов требуется два базовых параметра – сигнал и шум. В результате затухания мощность полезного сигнала уменьшается. Затухание (ATT) – это отношение мощности сигнала на на входе в приемник к мощности сигнала на выходе из передатчика той же линии. Для наглядности рассмотрим параметры только третьей пары.

ATT = 10 log (Р3 прием / Р3 пер)

Из другой пары наводится нежелательный сигнал, величина которого определяется параметром NEXT. Наводки, возникающие при передаче импульсов, характеризуются пиками напряжения. Наводки (NEXT) – отношение мощности сигнала, наведенного на входе в приемник смежной пары, к мощности сигнала на выходе передающей линии.

NEXT = 10 log (Р3 нав / Р1 пер)

Отношение затухания к наводкам (ACR) в логарифмическом виде – это разность ATT и NEXT. Обе величины отрицательны, а их разность положительна.

ACR = ATT – NEXT

Это важнейший параметр передачи сигналов. В типичном случае (протоколы 10 BaseT Ethernet, 100 BaseT Fast Ethernet и другие) используются две пары. Передача сигналов идет в противоположных направлениях. Отсюда перекрестные или двунаправленные наводки.

Для иллюстрации данных параметров рассмотрим стандартный канал СКС длиной 100 метров. Затухание не должно превышать -24 дБ. В десятичных величинах это значит уменьшение сигнала в 251 раз. Уровень наводок на входе в приемник для комбинации худших пар ограничено величиной -27,1 дБ. Это значит, что мощность наводок в 513 раз меньше мощности сигнала передатчика смежной пары. Сигнал превышает наводки на 3,1 дБ или в 2,04 раза. Это легко проверить. В десятичных значениях отношение находят делением.

Отношение затухание / наводки в логарифмическом виде:
ATT – NEXT = ACR
- 24 + 27,1 дБ = 3,1 дБ
Отношение затухание / наводки в арифметическом виде:
ATT / NEXT = ACR
1/251 : 1/513 / = 2,04
Пересчет логарифмической величины в арифметическую:
3,1 дБ = 2,04 раза

Такого отношения сигнал / шум совершенно не достаточно для протоколов класса D (эффективная полоса частот 100 МГц). Точное соответствие категории 5 / классу D приводит в каналах максимальной длины к возрастанию коэффициента битовых ошибок (BER) в миллионы раз. Битые пакеты передаются повторно, реальная скорость передачи данных снижается. Но это уже проблемы стандартов.

На нижней части рисунка 1 показана упрощенная схема наводок однонаправленной передачи с двумя парами. Существуют и другие схемы. Протокол Fast Ethernet 100 BaseT4 использует две пары, передающие сигналы в противоположных направлениях и две других – в любом направлении в зависимости от нагрузки. В Gigabit Ethernet 1000 BaseT задействованы все четыре пары, передача идет одновременно в обеих направлениях. В результате приходится учитывать не только межпарные, но и суммарные наводки.

Приведенная схема позволяет увидеть соответствие параметров ACR и ELFEXT. Затухание, наводки и их отношение определяют по тем же формулам, что и для двунаправленной передачи:

ATT = 10 log (Р3 прием / Р3 пер)
FEXT = 10 log (Р3 нав / Р1 пер)
ELFEXT = ATT – FEXT

В схемах на рисунке 1 возникает по одному значению NEXT на каждом конце линии и два значения FEXT на одном конце линии. Удаленность точек измерения не имеет значения, поскольку наводки всегда измеряются на входе в приемник. Современные стандарты требуют тестирования четырехпарных кабелей на шесть комбинаций межпарных двунаправленных и по двенадцать комбинаций межпарных однонаправленных наводок на каждом конце линии. Кроме того, фиксируется по четыре комбинации суммарных наводок PS NEXT и PS FEXT также на обоих интерфейсах тестирования. Все эти наводки реально возникают и влияют на качество сигналов, попадающих в приемники пар при работе протокола 1000 Base T Gigabit Ethernet.

Результаты тестирования канала категории 6 в графическом виде дают наглядное представление о характере указанных наводок в диапазоне частот 1 – 350 МГц.

Автор: Александр Воловодов

Просмотров новости: 615  <, , >


-->