Техническое описание. Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока: легкая, недорогая страховка для ваших систем PoE | www.flukenetworks.com

Техническое описание. Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока: легкая, недорогая страховка для ваших систем PoE

Первоначально ратифицированные IEEE в 1999 и 2003 годах соответственно, гигабитный Ethernet (1000BASE-T) и питание через Ethernet (PoE) являются двумя сетевыми технологиями, которые сегодня считают нормой. Обе технологии, поддерживаемые примерно 85 процентами базы установщиков кабельных систем, распространились в тандеме за прошлое десятилетие на столько, что многие предприятия развертывают или планируют развернуть гигабитный Ethernet в горизонтальной среде LAN и большее количество устройств PoE, чем когда-либо.

    СОДЕРЖАНИЕ

  • Понимание PoE и ассиметрии сопротивления постоянного тока
  • Что вызывает асимметрию сопротивления постоянного тока?
  • Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока
  • Повысьте стабильность заделки с правильным инструментом для заделки кабелей
  • Сопротивление шлейфа постоянного тока в сравнении с асимметрией сопротивления постоянного тока

Хотя для сетей 10/100BASE-T (10 и 100 Мбит/с) требуется только две кабельные пары для передачи данных, при использовании двух запасных пар витого кабеля с четырьмя парами для PoE и гигабитного Ethernet необходимы все четыре кабельные пары для двунаправленной передачи. В этом сценарии PoE передается по парам, которые одновременно передают данные.

Часто называемое фантомным питанием и достигаемое применением напряжения синфазного сигнала между двумя парами в кабеле Ethernet с четырьмя парами, PoE предназначено для того, чтобы не вмешиваться в передачу данных. Однако асимметрия сопротивления постоянного тока в соединении PoE имеет потенциал для вызывания существенных проблем. В то время как при испытании производительности в полевых условиях по стандартам TIA измерение асимметрии сопротивления не требуется, в стандартах IEEE для PoE оно указано, и проведение измерения асимметрии сопротивления при полевом испытании обеспечит уверенность, что устройства получают питание и данные, в которых они нуждаются. По мере приближения ввода нового стандарта PoE в будущем (IEEE 802.3bt с мощностью до 100 Вт) доставка PoE по двум кабелям будет заменена на доставку по четырем кабелям. Не только дисбаланс сопротивления постоянного тока в паре будет потенциальной причиной проблем, но нам также нужно будет учитывать дисбаланс параллельного сопротивления между парами.

Понимание PoE и ассиметрии сопротивления постоянного тока

Стандарт IEEE 802.3af для PoE был разработан, чтобы обеспечить удаленное низковольтное питание к устройствам по кабелям передачи данных на основе витой пары. Питание вводится оборудованием-источником питания (PSE), которое типично является коммутатором с поддержкой PoE или центральным устройством питания. Питание может использоваться широким диапазоном силовых устройств (PD) с другой стороны, включая телефоны VoIP, беспроводные точки доступа (WAP), настенные часы, датчики, камеры, панель управления доступом и т. д.

Исходный стандарт IEEE 802.3af учитывает поставку максимум 15,4 Вт (13 Вт доступно) питания по двум парам, в то время как последний стандарт IEEE 802.3at PoE Plus увеличивает дозволенное максимальное питание до 30 Вт (25,5 Вт доступно). Новый стандарт IEEE 802.3bt PoE Plus предназначен для обеспечения мощности 100 Вт. PoE Plus был разработан в ответ на устройства, поглощающих большее питание, такие как WAP с большим питанием, камеры с функциями панорамы, наклона, увеличения масштаба изображения, индикаторное табло со светодиодами и т.д. Фактически, в последнем стандарте 802.11ac для гигабитной сети WiFi применяются более строгие требования к питанию из-за более сложной обработки сигнала и более высокой частоты кадров, для чего необходим PoE Plus. PoE Plus в настоящее время разрабатывается для обеспечения питания для более мощных устройств, таких как несколько радиомодули WAP, камеры видеонаблюдения, в том числе PTZ-камеры, нагреватели, светодиодные осветители в центрах обработки данных, при этом планируется поддержка и многих других устройств.

В стандартах IEEE 802.3af and 802.3at определены два метода для PSE, позволяющие обеспечить питание, используя две пары из четырех в кабеле — альтернатива A и альтернатива B. В альтернативе B питание подается по запасным парам, используя пару 1 и 4. Это совместимо с сигналами данных, которые используют только две пары (Пары 2 и 3), включая приложения 10/100BASE-T. В альтернативе A питание подается одновременно с данными по парам 2 и 3, что совместимо с системами с двумя и четырьмя парами, включая 10/100BASE-T и 1000BASE-T.

В альтернативном кабеле A питание передается по парам данных, применяя напряжение синфазного сигнала. Питание получено и возвращено, используя сигнал центрального ответвителя трансформатора силового устройства, который разделяет ток между каждым проводником пары. Если сопротивление каждого провода в паре равно, асимметрия сопротивления постоянного тока (различие в сопротивлении между двумя проводниками) равна нулю, ток разбит равномерно, и ток синфазного сигнала достигнут.

Асимметрия сопротивления 3052 PoE

Со стандартом IEEE 802.3bt мы переходим к системе на основе 4 пар для обеспечения необходимой мощности. Мы до сих пор используем устройства PSE и PD, при этом текущий поток теперь распределен по четырем парам.

Система 3052 PoE

В то время как устройства могут терпеть некоторую асимметрию сопротивления постоянного тока, слишком большая асимметрия вызывает потенциал для насыщенности трансформатора. Это может, в конечном счете, исказить форму волны сигналов данных Ethernet, вызывая ошибки в битах, повторные передачи и даже нефункционирующие каналы передачи данных. В системе PoE с четырьмя парами определенная ассиметрия сопротивления постоянного тока допустима, но если она слишком велика, функция PoE перестанет работать.

Что вызывает асимметрию сопротивления постоянного тока?

Асимметрия сопротивления постоянного тока в паре и между парами может возникнуть в канале передачи данных PoE по разным причинам. В то время как проблемы с трансформаторами, такие как смещение центрального ответвителя, могут произойти в PSE и оконечных устройствах, ассиметрия сопротивления постоянного тока чаще вызвана плохим качеством работы, нестабильными заделками кабелей и низким качеством кабеля.

Плохие методы монтажа давно были трудной проблемой, влияющей на производительность сети. Такие методы, как обеспечение минимального радиуса изгиба и поддержание витка пары как можно ближе к заделке кабеля, являются ключевыми, они отвечают параметрам производительности, особенно в высокочастотных приложениях, таких как 1000BASE-T и 10GBASE-T. В то время как PoE полагается больше на сопротивление постоянного тока кабеля определенной длины, а не на высокочастотные особенности передачи, существуют определенные методы монтажа.

Стабильность в отдельных заделках проводника важна для предотвращения асимметрии сопротивления постоянного тока. Монтаж отдельных проводников к башенному корпусу IDC-гнезда сети смещает изоляцию проводника, чтобы обнажить медь и сделать соединение.

Обеспечение надлежащей и стабильной усадки во время этого метода не всегда легко. Определенное усилие необходимо, чтобы усадить проводники, и неопытность, усталость руки и большие диаметры проводников могут воздействовать на способность поддерживания стабильности. Когда два проводника пары, несущей PoE, заделаны по-разному, может произойти ассиметрия сопротивления постоянного тока. Используя правильный инструмент заделки может помочь увеличить стабильность заделки и избежать асимметрии сопротивления постоянного тока в системах PoE (см. колонку сбоку об инструментах заделки).

Добросовестные заделки должны также быть поддержаны точными производственными процессами, так как общее качество кабеля и возможность соединения может также воздействовать на асимметрию сопротивления постоянного тока. Производственное качество UTP-кабеля требует тщательного выбора медных проводников и использования строгих средств управления для поддержания надлежащей физической геометрии кабеля. Когда кабель низкого качества показывает изменения в диаметре, концентричности (округлость), контуре и гладкости медных проводников, существует более высокий риск появления асимметрии сопротивления постоянного тока в системах PoE.

Одним из возрастающих беспокойств в промышленности является существенное количество кабелей, содержащих покрытый медью алюминий (CCA), покрытую медью сталь и другие нестандартные проводники, маскирующихся под кабеля Категории 5e или даже Категории 6. В то время как эти кабели могут привлекать тех, кто ищет недорогие сетевые решения, кабеля CCA не отвечают стандартам промышленности и не поддерживают приложения PoE из-за их увеличенного сопротивления постоянного тока, которое может быть на 55% больше, чем для твердого медного кабеля того же самого диаметра. Большее сопротивление приводит к большему нагреванию кабеля и понизит напряжение, доступное в приведенном в действие устройстве.

К сожалению, тестирования сопротивления постоянного тока не всегда достаточно, чтобы определить, возможна ли поддержка PoE, поскольку некоторые кабели CCA успешно пройдут тестирование сопротивления постоянного тока в контуре для более коротких каналов. Однако, независимо от длины кабеля, кабель CCA будет типично показывать ассиметрию сопротивления постоянного тока на парах из-за нехватки стабильности по проводникам (см. колонку сбоку о сопротивлении шлейфа постоянного тока в сравнении с ассиметрией сопротивления постоянного тока). Следует также отметить, что стандарты ANSI/TIA и ISO/IEC требуют, чтобы витопарные кабели передачи данных должны на 100 % состоять из меди.

Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока внутри пары и между парами

Стандарт IEEE 802.3-2012 определяет максимальную ассиметрию сопротивления постоянного тока - 3% между проводниками, означая, что различие в сопротивлении постоянного тока между двумя проводниками не более 3% от полного сопротивлении шлейфа постоянного тока пары. Однако стандарты TIA и IEC не требуют тестирования на ассиметрию сопротивления постоянного тока в паре или между парами в качестве как полевого измерения. Нехватка требования полевого испытания произошла частично из-за того, что ни один полевой тестер не был способен тестировать на асимметрию сопротивления постоянного тока, таким образом, это испытание оставили только как лабораторное измерение. С появлением DSX-5000 CableAnalyzer картина поменялась. Кроме того, предлагаемый стандарт IEEE 802.3bt требует, чтобы ассиметрия сопротивления постоянного тока между двумя парами не превышала 7 % или 50 мОм.

Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока позволяет подтвердить, что оба проводника в паре имеют равное сопротивление, т. е. обеспечивают необходимый ток синфазного сигнала для эффективного поддержания PoE и избежания искажения передачи сигналов данных в той же самой паре. В отличие от других полевых тестеров, которые только проверяют сопротивление постоянного тока в контуре, DSX-5000 измеряет и сопротивление в контуре и ассиметрию сопротивления постоянного тока.

Как показано ниже на Рис. 1, DSX-5000 измеряет сопротивление шлейфа постоянного тока как сумму сопротивления двух проводников в паре, в то время как ассиметрия сопротивления постоянного тока - измерение различия в сопротивлении между этими двумя проводниками. Асимметрия сопротивления постоянного тока между парами отображается для пар 1,2–4,5 — это абсолютная разница параллельного сопротивления двух пар.

Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока

Рис. 1

Хотя это и не требуется в полевых испытаний, в DSX-5000 CableAnalyzer можно настроить пределы тестирования асимметрии сопротивления постоянного тока для измерения канала или постоянного соединения, как показано в таблице 1 ниже.

Название испытательного предела DSX CableAnalyzer Асимметрия сопротивления постоянного тока
Канал Постоянное соединение
TIA Cat 5e Пост. Канал (+все) 0,20 или 3,0% 0,20 или 3,0%
TIA Cat 6 Пост. Канал (+все) 0,20 или 3,0% 0,20 или 3,0%
TIA Cat 6e Пост. Канал (+все) 0,20 или 3,0% 0,20 или 3,0%
ISO11801 PL класс D (+все) 0,20 или 3,0% 0,15 или 3,0%
ISO11801 PL класс E (+все) 0,20 или 3,0% 0,15 или 3,0%
ISO11801 PL2 класс Ea (+все) 0,20 или 3,0% 0,15 или 3,0%

Если вы проводите измерение постоянного соединения или канала, оно осуществляется DSX-5000 с критерием «ПРОШЕЛ/НЕ ПРОШЕЛ» для выбранного предела тестирования, как показано на рис. 2. Это полезная информация, если вы наблюдаете проблемы с PoE и хотите исключить кабели как их потенциальную причину. При этом вы подтвердите, что установленные кабели не только передают данные, но и поддерживают PoE.

Канал постоянного соединения 3052 PoE

Рисунок 2

Так как стандарты полевых испытаний — это минимальный набор требований к тестированию, следует рассмотреть возможность добавления проверки асимметрии сопротивления постоянного тока в качестве дополнительного требования, чтобы поможет решить вопросы, связанные с кабелями CCA, и упростит соблюдение требований IEEE для поддержки PoE.

Тестирование асимметрии сопротивления постоянного тока внутри пары и между парами станет играть еще более важную роль, по мере того как все больше предприятий будут развертывать различные технологии гигабитного Ethernet и устройств PoE, которые используют методы доставки питания одновременно с данными. Поскольку развертывание PoE Plus продолжает расти, особенно с введением WAP стандарта 802.11ac, которые требуют этого, ассиметрия сопротивления постоянного тока станет еще большим беспокойством, поскольку чем больше тока проходит через проводник, тем более восприимчивым становится PoE к сопротивлению постоянного тока и ассиметрии сопротивления. На горизонте маячит PoE Plus, предлагающий даже более высокую мощность — до 60 Вт.

Не позволяйте своим системам PoE быть в критическом положении. Требование тестирования на асимметрию сопротивления постоянного тока через DSX-5000 является легкой и дешевой страховкой для сегодняшних и завтрашних систем PoE.

Повысьте стабильность заделки с правильным инструментом для заделки кабелей

PoE-системы Fn-JackRapid

Используя правильный инструмент заделки может помочь увеличить стабильность заделки и избежать асимметрии сопротивления постоянного тока в системах PoE. Есть три типа монтажных инструментов, используемых для оконечной заделки телекоммуникационных кабелей: ручной, пресс-клещи и инструмент для многожильных кабелей. Ручные монтажные инструменты требуют, чтобы большая часть силы исходила от человека, здесь есть потенциал для более высокой нестабильности заделки по двум проводникам пары. Очень трудно использовать одинаковое усилие для каждого проводника каждый раз, особенно когда рука уже устала.

Пресс-клещи, которые требуют меньшего количества силы со стороны человека, являются лучшим выбором, но эти инструменты могут все еще привести к нестабильности заделки от проводника к проводнику. Самый лучший выбор для обеспечения стабильности заделки - инструменты для многожильных кабелей, такие как JackRapid, которые осуществляют оконечную заделку всех пар одним сжатием, обеспечивая эквивалентное усилие на всех проводниках. Инструменты для многожильных кабелей также ослабляют ручную усталость и значительно сокращают время монтажа, осуществляя оконечную заделку до восьми раз быстрее, по сравнению с использованием инструментов для одножильных кабелей. Сочетание более быстрых, более надежных и стабильных оконечных заделок кабелей сокращает повторную работу и стоит 80%.

Сопротивление шлейфа постоянного тока в сравнении с асимметрией сопротивления постоянного тока

Часто существует некая путаница в различии между сопротивлением шлейфа постоянного тока и асимметрией сопротивления постоянного тока. Способность доставить определенное количество питания зависит от общего сопротивления шлейфа постоянного тока кабеля определенной длины. Сопротивление шлейфа постоянного тока вычисляется как сумма сопротивления постоянного тока двух проводников в паре. Согласно стандартам IEEE сопротивление шлейфа постоянного тока пары канала должно составлять не более 25 Ом, а сопротивление шлейфа в постоянном соединении должно быть не более 21 Ом.


 
 
Powered By OneLink