Технологические указания: Тестирование преобразования режима дает вашей сети симметрию | www.flukenetworks.com

Технологические указания: Тестирование преобразования режима дает вашей сети симметрию

Есть причина, по которой медные кабеля на основе сбалансированной витой пары используются для современных высокоскоростных сетей Ethernet, и эта причина - симметрия. Помехоустойчивость является важным фактором в способности кабеля правильной передачи сигналов Ethernet, и симметрия двух проводников в витой паре - вот, что исключает шум, входящий в кабель. Симметрия также отвечает за предотвращение утечки сигнала из кабеля. По мере перехода к более высоким частотам и быстрым скоростям передачи данных, кабели становятся еще более чувствительны к шуму, и обеспечение хорошего баланса становится более важным, чем когда-либо.

Симметрия в кабелях, на основе витой пары, достигается посредством общего дизайна и точного изготовления. Однако не все кабели одинаковы, и существует много вариаций на рынке. Обеспечение баланса витой пары через тестирование преобразования режима является отличным показателем помехоустойчивости, включая внешние перекрестные помехи (AXT) в приложениях с более высокой частотой. Однако тестирование преобразования режима не является в настоящее время требованием для полевого тестирования согласно отраслевым стандартам из-за отсутствия полевого испытательного оборудования, способного выполнять эти тесты. Монтажники и конечные пользователи в полевых условиях не имели возможности для проверки баланса до сих пор.

Почему симметрия важна

Основная концепция баланса состоит в том, что сигналы Ethernet применяются при дифференциальном включении на двух проводниках пары как противоположные положительное и отрицательное напряжения, иначе известные как несинфазные. При дифференциальном включении два сигнала ссылаются друг на друга. Это отличается от синфазного режима, где сигналы появляются в фазе и ссылаются на массу.

Синфазные сигналы могут быть частично преобразованы в дифференциальные сигналы по пути передачи данных кабеля и наоборот. Называемое преобразованием режима, это явление может произойти внутри пары или между парами, и это плохо. Когда шум вводят в кабель в синфазном режиме, какой-то процент этого шума может быть преобразован в дифференциальном режиме и стать частью сигнала Ethernet. Дисбаланс, вызванный этим шумом, в свою очередь, вызывает неравность напряжений на сбалансированных парах, что снижает качество дифференциального сигнала передачи Ethernet с потенциалом для битных ошибок, повторным передачам и снижению производительности сети. Преобразование режима может быть особенно проблематичным в приложениях промышленного Ethernet и ЦОД, где среда имеет много помех и задержка имеет решающее значение.

Симметрия достигается через общий дизайн кабеля и точное производство, которое приводит к более тугим, более последовательным виткам пары равных размеров и с равным расстоянием между проводниками. Хорошо сбалансированный кабель обеспечивает лучшую помехоустойчивость, искусственные помехи синфазного режима будут отображаться как равное или почти равное напряжение на сбалансированной паре и, следовательно, будут погашены.

На нижеприведенном Рисунке 1 показана разница между кабелем с хорошим балансом и кабелем с плохим балансом. В кабеле с хорошим балансом инжектируемый режим рассматривается как равный и дифференциальный сигнал остается тем же напряжением на другом конце кабеля. В кабеле с плохим балансом инжектируемый режим не рассматривается как равный обоими проводниками, что приводит к неравному дифференциальному напряжению на дальнем конце.

Кабель с хорошим балансом

выброс помехи

Дифференциальное включение
сигнал, вводимый при 2В

Дифференциальное включение
сигнал остается на 2В

Кабель с плохим балансом

выброс помехи

Дифференциальное включение
сигнал, вводимый при 2В

Выброс напряжения 0,5 В при дифференциальном включении
добавляется к сигналу

На нижеприведенном Рисунке 1 показана разница между кабелем с хорошим балансом и кабелем с плохим балансом. В кабеле с хорошим балансом инжектируемый режим рассматривается как равный и дифференциальный сигнал остается тем же напряжением на другом конце кабеля. В кабеле с плохим балансом инжектируемый режим не рассматривается как равный обоими проводниками, что приводит к неравному дифференциальному напряжению на дальнем конце.

Параметры TCL и ELTCL преобразования режима

ANSI/TIA-568-с.2, ANSI/TIA-1005 и ISO/IEC 11801:2010 включают два параметра преобразования режима, указывающие на симметрию — TCL и TCTL. Поперечная потеря преобразования (TCL) является преобразованием режима, измеряемым в пределах пары на том же конце. Как показано на Рисунке 2, измерение производится следующим образом: вводится дифференциальный сигнал в витую пару, затем измеряется синфазный сигнал, вернувшийся на ту же самую витую пару. Чем меньший синфазный сигнал возвратился, тем лучше симметрия. TCL кажется похож на измерение возвратных потерь, за исключением того, что вместо измерения вернувшегося синфазного сигнала, измерение возвратных потерь измеряет вернувшийся дифференциальный сигнал.

Подключен к защитному экрану, если таковой имеется

Подключен к защитному экрану, если таковой имеется

Рисунок 2, тестирование TCL

Поперечные потери преобразования (TCTL) — преобразование режима, измеряемым в пределах пары на противоположном конце. Как показано на Рисунке 3, измерение производится следующим образом: вводится дифференциальный сигнал в витую пару, затем измеряется синфазный сигнал на другом конце той же самой витой пары. Так как размер синфазного сигнала зависит от длины, уравнения должны применяться с учетом вносимых потерь. Поэтому, более значимым показателем являются равноуровневые поперечные потери преобразования (ELTCTL). Подобно TCL, чем меньше синфазный сигнал на дальнем конце, тем лучше симметрия.

Так же, как TCL похож на измерение возвратных потерь, ELTCTL похож на измерение вносимых потерь. Однако измерение вносимых потерь измеряет дифференциальный сигнал на дальнем конце, в то время как ELTCTL измеряет синфазный сигнал на дальнем конце (TCTL) и затем применяет уравнение, основанное на вносимых потерях для получения измерения ELTCTL.

Подключен к защитному экрану, если таковой имеется

Подключен к защитному экрану, если таковой имеется

Рисунок 3, тестирование ELTCTL

Хотя параметры TCL и ELTCTL являются отличными показателями баланса кабеля на основе витой пары, ни тот ни другой в настоящее время не является требованием для полевого тестирования согласно стандартам ANTI/TIA-568.C.2. Это потому, что большинство оборудования для полевых испытаний было способно измерить только дифференциальный сигнал. Поэтому производители проводили тестирование TCL и ELTCTL в лабораторных средах, чтобы убедиться в хороших характеристиках баланса для выполнения условий отраслевых стандартов производительности TIA и ISO/IEC.

Но посмотрим правде в глаза — не все кабели одинаковы, и есть много вариаций среди дизайна и последовательности изготовления. Кроме того, симметрия - это та характеристика, на соответствие стандарту которой производители обычно отвечают, только тестируя первоначальное качество их продукции, а не обязательно по всему текущему повседневному производственному процессу, который может быть непоследовательным.

Потому что TCL и ELTCTL важные измерения, которые определяют минимальную производительность для баланса, а значит и помехоустойчивости, существует растущий интерес в этих параметрах среди владельцев/операторов сети. Вместо того, чтобы полагаться исключительно на утверждения производителей, теперь можно проверить симметрию в полевых условиях с DSX CableAnalyzer (см. боковую колонку). DSX - первый полевой тестер, способный измерять как дифференциальный сигнал, так и синфазный сигнал, чтобы поддержать тестирование баланса через TCL и ELTCTL.

Получение баланса с ANEXT

На более высокой частоте 500 МГц, требуемой для поддержки скорости передачи данных в 10 Гбит/с, как с 10GBASE-T, AXT, нежелательная шумовая связь между соседними кабелями становится ограничивающим фактором производительности передачи. Вот почему кабели категория 6A более высокой производительности, необходимые для поддержки 10 Гбит/с, спроектированы с лучшим балансом пары для обеспечения улучшенной помехоустойчивости в сравнении с кабелями более низкой категории.

В лабораторных условиях производители кабелей проверяют на AXT с помощью кабельной конфигурации «шести вокруг одного», которая обеспечивает наихудший сценарий для кабеля в окружении шести кабелей, создающих помехи. Хотя это довольно просто, полевое испытание для AXT — гораздо более сложный процесс. Вместо тестирования каждого кабеля в одной связке, что заняло бы чрезвычайно много времени, практическая сертификация в полевых условиях включает выборку только какого-то процента от общего числа кабелей, обычно 1% или пять кабелей. Мы также рекомендуем проверить самые длинные и самые короткие кабеля в связке, поскольку те, как правило, проявляют наивысшие уровни AXT. Несмотря на метод выборки, тестирование AXT редко выполняется в полевых условиях и часто не требуется от производителей для сертификации.

Хотя немногие развернули скорости передачи данных в 10 Гбит/с вне среды ЦОД, 10GBASE-T, как ожидается, попадет в среду предприятий в течение следующих нескольких лет. Поэтому становится более важным, чем когда-либо, обеспечить производительность AXT. Однако затраты труда, связанные с полевыми испытаниями для AXT все еще вызывают озабоченность, особенно для крупных монтажных работ с тысячами кабелей. Поскольку большая часть ранее установленной кабелей категории 6A первоначально не была протестирована и сертифицирована для AXT, фактическим не возможно знать, имеют ли существующие кабели достаточную производительность AXT для поддержки 10GBASE-Т.

К счастью, симметрия, определяемая посредством тестирования на TCL и ELTCTL, является отличным показателем того, имеет ли кабель адекватную производительность AXT для поддержки 10GBASE-Т. Тестирование на TCL и ELTCTL - это гораздо более простой параметр для проверки, чем тестирование на AXT, как оно может быть выполнено наряду со стандартным полевым испытанием для других необходимых параметров производительности внутри канала (т.е., NEXT, PSNEXT, вносимые потери, возвратные потери). В самом деле TIA признает наличие тесной взаимосвязи между балансом и шумом в TSB-1197, который объясняет взаимодействие между балансом и параметров преобразования режима в пределах канала и перекрестных наводок между каналами.

Заключение

Никто не может оспаривать тот факт, что помехоустойчивость, а значит и хорошая производительность AXT, может быть достигнута без хорошего баланса. Многие существующие системы категории 6A никогда не были испытаны на перекрестные наовдки, и лишь немногие производители требуют тестирования AXT, поэтому не возможно знать, если эти установленные кабели имеют надлежащую производительность баланса для поддержки 10GBASE-Т. Поэтому тестирование на TCL и ELTCTL предлагает значительные преимущества как для монтажников, так и для конечных пользователей.

Будет ли в конечном счете параметр TCL необходим согласно стандартам еще предстоит выяснить. Хотя в настоящее время нет требования на соответствие стандарту ANSI/TIA-56-с.2, возможность легкого тестирования на TCL и ELTCTL, используя DSX CableAnalyzer, делает возможным сейчас проверку баланса и поддержку для более высокой скорости приложений, такой как 10GBASE-T, путем регулярных полевых испытаний. Это один из простых, наиболее эффективных способов обеспечения производительности сети.

Как насчет баланса в экранированных кабелях?

Хотя LAN кабели являются преимущественно неэкранированными, экранированные кабели часто развертываются как средство обеспечения помехоустойчивости во многих средах, и преподносятся как средство обеспечения лучшей производительности для высокоскоростных приложений. Многие утверждают, что перекрестные наводки не являются предметом озабоченности с экранированными кабелями. Однако защитный экран должен быть непрерывен на протяжении всего канала для обеспечения хорошей производительности перекрестных наводок для для высокоскоростных приложений. Симметрия в экранированных кабелях, как правило, менее контролируема, чем в неэкранированных кабелях, потому что введение экрана может уменьшить связь источников внешнего шума и пар сигнала в кабеле. В то время как параметры TCL и ELTCTL становятся менее важными с экранированными кабелями, целостность самого экрана имеет решающее значение для производительности экранированных кабелей.

Отличным способом обеспечения целостности экрана состоит в использовании параметра целостности щита в DSX CableAnalyzer. Исторически непрерывность экрана является измерением постоянного тока (DC) без возможности определения расстояния до повреждения. В среде ЦОД, где оба конца кабеля находятся в шкафах, которые заземлены в здание и следовательно имеют общую массу, измерение постоянного тока покажет, что экран подключен, даже когда это не так. DSX CableAnalyzer является первым полевым тестером, показывающим расстояние до проблем целостности экрана, используя запатентованный способ измерения переменного тока (AC), который указывает на разрыв экрана, независимо от общей массы, и определяет точное местоположение разрыва.

Тестирование на TCL и ELTCTL — быстро и легко с DSX

TCL и ELTCTL не является требованием для полевых испытаний, потому что до появления DSX CableAnalyzer, ни один продавец испытательного оборудования для полевых условий не мог выполнить измерение TCL в полевом испытании. В то время как параметр в конечном итоге может стать требованием в полевых испытаниях согласно отраслевым стандартам, и другие поставщики испытательного оборудования в конечном итоге будут предлагать полевых измерения TCL, большинство полевых тестеров на рынке обычно способны измерять только дифференциальный сигнал. DSX CableAnalyzer способен измерять как дифференциальный сигнал, так и синфазный, поэтому он также способность измерять TCL и ELTCTL.

Измерения TCL и ELTCTL можно легко добавить в стандартное тестирование кабелей Категории 5e, 6, 6A или Класса D, E или EA, выберав свое ограничение тестирования в папке, названной в DSX «Измерения симметрии» и найдите предел тестирования с суффиксом (+TCL):

Суффикс (+TCL) указывает на стандартный тест ANSI/TIA или ISO/IEC с дополнением измерений TCL и ELTCTL. В настоящее время ANSI/TIA-568-C.2 и ISO/IEC 11801:2010 предоставляют только испытательные пределы для измерений канала. Если Вы выберете испытательный предел постоянного соединения, измерения TCL и ELTCTL будут выполнены, но не будет применен критерий «ПРОЙДЕН/НЕ ПРОЙДЕН». Промышленные стандарты Ethernet TIA 1005 с различными пределами E1, E2 и E3, экологическими пределами TCL и ELTCTL также представлены. Тестирование на TCL и ELTCTL добавляет только около 6,6 секунд к стандартному времени автотеста DSХ, что является очень коротким промежутком времени, по сравнению с тестированием AXT и временем, потраченным для проверки симметрии.

 
 
Powered By OneLink