Лібацька Ольга Миколаївна
Дослідження взаємозв'язків у кабельних лініях як причин виникнення джиттера у цифрових системах передачі.
Науковий керівник: д.т.н.,проф. каф.АТ Воронцов Александр Григорьевич vag@fcita.dn.ua
З кожним роком спостерігається більш активний перехід від аналогових до цифрових принципів передачі та комутації, що окрім очевидних переваг призвело до виникнення нових проблем, пов´язаних принципами передачі сигналів у цифровому виді. Важливим класом задач є задачі дискретизації та поновлення сигналів, синхронізації мережі та її стабільність. Однією з причин розсинхронизації і перекручування сигналу є джиттер. В свою чергу поява джиттера обумовлена рядом причин, однїєю з яких є міжпарні наводки у кабелі і як окремий випадок наводки на ближній кінець кабеля (near-end crosstalk NEXT). Дослідження NEXT і згасання для різних типів кабелей дозволяє зробити висновки що до придатності їх використання (для фіксованої частотивстановлюється максимально допустима довжина кабеля, при якій співвідношення сигнал\шум є допустимим). Також характеристики NEXT, отримані під час проведення експериментів, дозволяють оцінити можливість появи джиттера.
В авторефераті розглядається задачарозробки методики оцінювання потенційної можливості використання обраного кабелю в цифрових системах. Оцінювання базується на тому, що на основі експериментально отриманих даних (згасання і взаємовпливів) за даною методикою розраховується співвідношення сигнал\шум (частота фіксована) для різних довжин. На основі отриманого значення співвідношення сигнал\шум, яке вказує на рівень достовірності передачі, робиться висновок, чи можливо використовувати даний кабель на обраній довжині у цифрових системах.
Основна задача роботи оцінювання впливів NEXT на появу джиттера.
Джиттером або фазовим дрижанням називається явище фазової модуляції прийнятого сигналу (як аналогового, так і цифрового). На практиці отримали поширення два основних підходи до визначення джиттера - у термінах фази й у термінах частоти (джиттер як фазове дрижання, джиттер як варіація частоти прийнятого сигналу).
Розглянемо функцію нестабільності частоти прийнятого цифрового сигналу.
Як бачимо, частота прийнятого сигналу характеризується своїм середнім значенням f і девіацією f. Припустимо, що має місце модуляція, при якій зміна частоти відбувається періодично з періодом Т. Тоді, зв'язавши частоту модуляції з періодом зміни частоти fd ~ 1/Т, розрізняють два типи змін частоти:
Розглядаючи вплив джиттера на параметри якості сигналів сучасних телекомунікацій, необхідно відзначити, що цей вплив виявляється в двох напрямках.
Існує кілька основних причин виникнення джиттера, що впливають на його структуру і впливають на параметри якості систем зв´язку. Зокрема, виникнення в системі регулярного і нерегулярного джиттера обумовлено різними причинами його виникнення.
Регулярний (системний) джиттер звичайно є корельованим з переданими послідовностями бітів. Оскільки затримки при передачі сигналів у скремблерах і кодерах звичайно залежать від типу прийнятої/переданої послідовності, процеси в мультиплексорах і регенераторах можуть викликати регулярний джиттер. Другою причиною виникнення регулярного джиттера можуть бути порушення в каналі передачі, зокрема зв´язані з наявністю перехресних завад, що також вносять регулярний, корельований з послідовностями бітів джиттер. Звичайно регулярний джиттер у цьому випадку виникає при невірній роботі еквалайзерів або порушеннях у настроюванні ланцюгів відновлення даних і характерний більше для радіочастотних систем передачі.
Нерегулярний джиттер звичайно обумовлен електромагнітним впливом і інтерференцією з зовнішніми джерелами сигналу, такими як шум, відбиття, перехресні перешкоди або інтерференція з ланцюгами живлення і інші джерела. У цьому випадку звичайно спектр сигналу надає інформацію про джерело сигналу, що є інтерферентним. Інтерференція з ланцюгами живлення 50 Гц і іншими низькочастотними сигналами звичайно легко ідентифікується, тоді як пошук інтерференції від комп´ютерних і обчислювальних систем зв´язаний з аналізом у діапазоні порядку 60 МГц і представляє значені складності.[3]
Існує багато способів спостереження й вимірювання впливаючого на прилад джиттера, кожний з яких здатний прояснити його походження. Поєднуючи різні способи можна одержати більше повну картину що відбувається, котра допоможе знайти причини джиттера й визначити шляхи для його зменшення або усунення
Способи визначення джиттера простираються від глазкових діаграм і гістограм у тимчасовій області до аналізу його частотних характеристик і подань, що дозволяють розділити випадкову й детерміновану складові повного амплітудного джиттера.
Найлегшим й інтуїтивно зрозумілим способом є оцінка джиттера по глазковій діаграмі. Глазкова діаграма – це сумарний вид всіх бітових періодів вимірюваного сигналу, накладених один на одного. Інакше кажучи, зображення сигналу від початку періоду 2 до початку періоду 3 накладається на зображення сигналу від початку періоду 1 до початку періоду 2, і так далі для всіх бітових періодів. На малюнку 1 показана типова глазкова діаграма, досить рівна й симетрична із плавними переходами (права й ліва крапки перетинання), більшим широко відкритим "глазом", що надає місце для точної ідентифікації біта. Якщо пробна крапка розташована в центрі глаза, де сигнал досягає свого максимуму або мінімуму, то дуже малоймовірне виникнення бітової помилки. Відстань між лівою й правою крапками перетинання називають одиничним інтервалом (unit interval).
Вид глазкової діаграми дає багато інформації про джиттер сигналу, так само, як і про багато інших його параметрів. Наприклад, безліч окремих фронтів і спадів говорить про ймовірну присутність джиттера, що залежить від даних.
Глазкова діаграма не просто надає безліч інформації, вона зручна простотою застосування й тим, що може застосовуватися для вимірювання у будь-якому ланцюзі з реальними даними. Для глазкової діаграми не потрібна наявність особливого тестового сигналу, хоча, при бажанні, можна використати вимірювальний сигнал імпульсного генератора. Вона може ефективно застосовуватися при дослідженні випадкових і псевдовипадкових даних, і належить до діапазонних вимірюваннь.
Іншим способом оцінки джиттера є гістограма. Гістограма являє собою розподіл набору значень, надаваних вимірюваним параметром (звичайно, час або величина, які відзначаються по осі Х), залежно від частоти їхньої появи (вісь Y).
Гістограма забезпечує рівень розуміння, що глазковій діаграмі не доступний. При пошуку несправності характеристики сигналу, такі як час наростання й спаду, період і коефіцієнт заповнення можуть бути відображені на гістограмі. Ці гістограми ілюструють розподіл продуктивності для різних режимів роботи, що може бути співвіднесене з умовами функціонування ланцюга, наприклад, видом переданої послідовності.
Ключовим застосуванням гістограм є розподіл частоти значень помилки тимчасового інтервалу (Time Interval Error - TIE) для всіх бітових переходів вимірюваного сигналу. TIE – це різниця в часі між дійсною й очікуваною крапками перетинання на глазковій діаграмі. Гістограма значень TIE – це основний набір даних для процедур виділення джиттера, необхідних різними стандартами цифрових шин.
На малюнку 2 показана глазкова діаграма й пов´язана з нею гістограма TIE. Глазкова діаграма зміщена так, щоб у центрі була видна область переходу (крапка перетинання) між двома "глазами". На діаграмі простежуються дві окремі лінії фронтів і спадів, що говорить про наявність детермінованого джиттера. Але лінії ці розмиті, що свідчить також про присутність випадкового джиттера. Гістограма крапок переходу на глазковій діаграмі має два максимуми, що перекручує криву Гаусса. Це говорить про те, що сигнал має як детерміновану, так і випадкову складові джиттера.
Наступний спосіб оцінки джиттера полягає в побудові U-образної кривої (bathtub curve). Вона являє собою графік залежності частоти помилок по битках (BER) від положення пробної крапки на одиничному інтервалі (UI). Звичайно графік представляють у логарифмічному масштабі, щоб зменшити нахил кривої.
Коли пробна крапка перебуває біля крапки переходу, то BER=0,5 (рівна ймовірність правильного або не правильного визначення біта). У цій області крива досить плоска й тут переважає механізм детермінованого джиттера. У міру просування пробної крапки до центра одиничного інтервалу BER стрімко зменшується. У цій області переважає механізм випадкового джиттера й BER визначається середнєквадратичним відхиленням гауссових процесів, що визначають випадковий джиттер. Очікується, що оптимальним положенням пробної крапки буде центр одиничного інтервалу.
Сторони U-образної кривої легко покажуть границі безпомилкової передачі при обраному припустимому рівні BER. Чим далі перебуває ліва сторона кривої від правої сторони при певному BER, тим більше запас стійкості від джиттеру в розробленій системі. Відповідно, чим ближче стають краї, тим менше запас стійкості. Ці краї прямим образом співвідносяться з "хвостами" функції Гаусса, побудованої на основі гістограми TIE. U-образна крива також може використатися для поділу випадкового й детермінованого джиттера й визначення середнєквадратичного відхилення випадкового компонента.
Розгляд джиттера в частотній області – це ще один спосіб визначення його причин. Джерела детермінованого джиттера в частотній області проявляються у вигляді лінійчатого (дискретного) спектра. При частотному розгляді проводиться аналіз фазового шуму або спектра джиттера, і фазовий шум або джиттер співвідноситься зі зрушенням частоти щодо несучої або синхронізації.
Вимірювання фазового шуму забезпечують найбільш точну оцінку джиттера завдяки свідомо великій частоті дискретизації сигналу й керуванню смугою частот. З їхньою допомогою можна розібратися в процесах, що відбуваються в розроблювальному приладі, зокрема, при використанні кварцових генераторів і фазового автопідстроювання частоти, і легко визначити детермінований джиттер по піках на спектрі. Вони корисні при оптимізації ланцюгів відновлення синхросигнала й виявленні внутрішніх джерел перешкод і шуму.
Ще одним методом розгляду джиттера в частотній області є застосування швидкого перетворення Фур´є (FFT) до значень помилки тимчасового інтервалу TIE. Метод БПФ не так точний, щоб вимірювати слабкий фазовий шум, але не замінимо при необхідності швидкого й простого перегляду явних процесів.
На малюнку 4 показаний ряд подань того самого сигналу – синхронізуючих імпульсів із частотою 456 МГц, які показані на верхній осцилограмі. На другій лінії показана гістограма крапки переходу. Очевидно, що гістограма відрізняється від функції Гаусса, що свідчить про присутність як детермінованого, так і випадкового джиттера сигналу. Третя лінія вичерчує поводження помилки тимчасового інтервалу TIE у часі; при відсутності джиттера це була б пряма лінія.
І, нарешті, унизу ми можемо бачити спектр джиттера, отриманий за допомогою швидкого перетворення Фур´є послідовності значень TIE. Пік у центрі говорить про наявність у ланцюзі синхронізації джиттера на частоті субгармоніки 114 МГц (одна четверта від частоти тактової послідовності). Така форма спектра викликається детермінованим джиттером. Навіть при нескінченній тактовій послідовності амплітуда піка на графіку не виросте із часом. Цей же пік відповідає за асиметрію гістограми й періодичність графіка TIE.
Набагато менш очевидний маленький "горб" з лівої сторони, на частотах від 0 до 10 МГц. Із часом він буде рости й, в остаточному підсумку, перевищить величину центрального піка, що характеризує його природу як випадковий шум.
Строго кажучи, поділ джиттера на складові не є одним зі способів його вимірювання, але дуже важливо на практиці - як для знаходження причин несправностей, так і для оцінки надійності розробки. Якщо ви зможете відокремити детермінований джиттер і потім прорахувати поводження середнєквадратичного відхилення випадкового джиттера, то ви зможете швидко оцінити частоту помилок по битках (BER) і визначити границі працездатності конструкції, не прибігаючи до тривалих вимірюваннь, які потрібні при визначенні BER з порядком 10-12 й 95% вірогідністю.
U-образна крива дає ще один спосіб поділу випадкового й детермінованого джиттера. Верхня частина кривій (де переважає детермінований джиттер) опускається вниз при BER порядку 9-10. По крапках на похилій ділянці можна зробити апроксимацію кривої й оцінити її параметри, що характеризують. Одним із цих параметрів буде середнєквадратичне відхилення функції Гаусса.
Третій спосіб поділу компонент джиттера - застосування БПФ до TIE. З отриманого спектра віддаляються лінії, обумовлені детермінованим джиттером, після чого виробляється зворотне перетворення Фур´є. У результаті ми одержимо випадковий джиттер без детермінованого компонента. [8]
Якість і дальність зв´язку на лініях МТМ визначаються електричними характеристиками елементів тракту передачі: параметрами передачі, взаємними впливами і шумами в лінії. До первинних параметрів передачі ланцюгів кабелів зв´язку відносяться опір, електрична ємність, індуктивність, провідність. Вторинні параметри передачі - це коефіцієнт поширення γі хвильовий опір Zв. Коефіцієнт поширення залежить від первинних параметрів ланцюга R, С, L, G є комплексною величиною, складається з двох складових: α -коефіцієнта згасання ланцюга, що визначає зменшенням напруги, струму або потужності на одному кілометрі ланцюга, і коефіцієнта фази β,що враховує кілометричну зміну фази струму або напруги.
Коефіцієнт поширення визначається:
Загасання однорідного ланцюга, дБ, можна виразити відношенням струмів, напруг і потужностей на початку і наприкінці ланцюга:
Зміна по фазі, рад, можна представити у виді:
У попередніх вираженнях Uн, Iн, Uк, Iк - комплексні значення напруги і токи на початку і кінці ланцюга; φ,ψ - фази напруги і струму на початку ланцюга.
Параметри впливу між ланцюгами кабельних ліній МТМ визначають ступінь перехідних виразних розмов і шумів у телефонних ланцюгах від сусідніх ланцюгів. Розрізняють два переходи електромагнітної енергії: на ближній і далекий кінці. Вплив, що виявляється на кінці ланцюга, де розташований генератор, визначається перехідним згасанням, дБ, на ближній кінець:
де Р10 - потужність генератора на ближньому кінці ланцюга, що впливає; P20 - потужність перешкод на ближньому кінці ланцюга, який піддається впливові. У випадку однакових ланцюгів (Zв1=Zв2) величина перехідного згасання на ближній кінець, дБ, може бути виражена через відповідні напруги і струми:
Вплив на протилежний, вилучений від генератора, кінець визначається перехідним згасанням на далекий кінець, дБ:
де Р10 - потужність генератора, що включено в ланцюг, що впливає, на найближчому кінці; Р2l -потужність у ланцюзі, який піддається впливові на далекому кінці. Для однакових ланцюгів перехідне згасання на далекий кінець, дБ, визначається так:
У техніці зв´язку частіше використовується параметр впливу - захищеність, що визначається різницею рівнів потужності корисного сигналу і перешкод: Аз = рc-pn. Для ланцюгів з однаковими параметрами захищеність Аз на далекому кінці чисельно дорівнює різниці між перехідним згасанням на далекому кінці і власному загасанні ланцюга:
Захищеність між ланцюгами на далекому кінці, дБ, може бути знайдена:
Причиною виникнення впливу між ланцюгами є поперечне електромагнітне поле, тобто поле, силові лінії якого розташовані в площині, перпендикулярної напрямкові передачі сигналів по лінії. Електричне і магнітне поля є складовими електромагнітного поля, результатом якого є сумарна дія електричних і магнітних впливів - електромагнітний вплив. Розглянемо механізм взаємного впливу між двома двухпроводними ланцюгами.
Електричний зв´язок визначається відношенням струму завад у ланцюзі, який піддається впливові I2, до різниці потенціалів на початку ланцюга, що впливає, U1:
Магнітний зв´язок визначається відношенням ЕДС завад у ланцюзі Е2, що піддається впливові , взяті зі зворотним знаком, до струму в ланцюзі, що впливає, I1:
У загальному випадку величини С12 і M12, що представляють відношення комплексних величин струмів і напруг, є величинами комплексними:
де g12 - активна складового електричного зв´язку, Сим; С12 - реактивна (ємнісна) складового електричного зв´язку, Ф; М12 - активна складового магнітного зв´язку, Ом; m12 - реактивна (індуктивна) складового магнітного зв'язку, Гн.
Приводимо до єдиної розмірності (Ом, Сим) шляхом розподілу на добуток хвильових опорів ланцюгів, одержали загальноприйняті вираження:
У техниці зв´язку вплив, що виявляється на тім кінці, на якому включений генератор, називають впливом на ближній кінець, а вплив, що виявляється на протилежному кінці - впливом на далекий кінець.
З рис. 2 випливає, що струми, які надходять на ближній кінець, викликані електричним і магнітним зв´язками, мають однаковий напрямок і складаються; ці ж струми, що надходять до далекого кінця, мають протилежний напрямок і віднімаються. Таким чином, на ближньому кінці дія магнітного й електричного зв´язку сумується, а на далекому кінці діє їхня різниця.
Коефіцієнт електромагнітного зв'язку на ближній і далекий кінець визначається відповідно:
Ступінь взаємних впливів між ланцюгами визначається перехідним згасанням при впливі на ближній і далекий кінці. Взаємозв´язок між величинами перехідного згасання й електромагнітних зв´язків на ближньому і далекому кінцях.[4]
Кабелі категорії 5 були спеціально розроблені для підтримки високошвидкісних протоколів. Тому їхні характеристики визначаються в діапазоні до 100 Мгц. Більшість нових високошвидкісних стандартів орієнтуються на використання крученої пари 5 категорії. На цьому кабелі працюють протоколи зі швидкістю передачі даних 100 Мбит/с — FDDI (з фізичним стандартом ТР-PMD), Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, а також більш швидкісні протоколи — ATM на швидкості 155 Мбит/с, і Gigabit Ethernet на швидкості 1000 Мбит/с. Кабель категорії 5 прийшов на заміну кабелеві категорії 3, і сьогодні всі нові кабельні системи великих будинків будуються саме на цьому типі кабеля (у сполученні з волоконно-оптичним).
Найбільш важливі електромагнітні характеристики кабелю категорії 5 мають наступні значення:
Усі кабелі UТР незалежно від їхньої категорії випускаються в 4-парному виконанні. Кожна з чотирьох пар кабелю має визначений колір і крок скрутки. Звичайно дві пари призначені для передачі даних, а дві — для передачі голосу.[6]
Міські телефонні кабелі з поліетиленовою ізоляцією в пластмасовій оболонці до 1.07.2000 р. виготовлялися за ДСТ 22498-77 і призначалися для розподільних і магістральних ліній МТМ, що експлуатуються при температурі від -50 до +50°С для кабелів у поліетиленовій оболонці і від -40 до +50°С для кабелів у полівінілхлоридної оболонці. Конструкція кабелів приведена на рис.1.
Кабелі випускалися наступних марок:
Струмопровідні жили кабелів виготовляються з мідного дроту діаметром 0,32; 0,4; 0,5 і 0,7 мм (для кабелю марки ТППт - діаметром 0,5 і 0,7 мм) і ізолюються поліетиленом. Ізольовані жили можуть бути скручені в пари або четвірки з кроком не більш 100 мм, причому в четвірці дві жили, розташовані по діагоналі, утворять робочу пару.
Ізольовані групи (пари або четвірки) скручуються в сердечник, що для кабелів з числом пар до 100 (50x4) включно може скручуватися як по системі повивної, так і пучкової скрутки. Сердечники кабелів з числом пар вище 100 скручуються з 50x2 або 100x2 (відповідно 25x4 або 50x4) головних пучків, що складаються відповідно з п´яти або десяти елементарних (10x2 або 5x4) пучків (скручених по системі пучкової скрутки).
У кожнім повиві мається одна рахункова й одна напрямна пари, що мають колір жил, який відрізняється від всіх інших пар у повиві. Крім того, у кожнім повиві сердечника є також один рахунковий і один направляючий елементарні пучки, що відрізняються від інших пучків кольором скріпної нитки. Рахунковий елементарний пучок обмотується скріпною ниткою червоного кольору, той ,що направляє, - скріпною ниткою синього кольору. Поясна ізоляція, що накладається поверх скрученого сердечника, може бути виготовлена з поліетиленових, полівінілхлоридних, поліамідних або поліетилентерефталатних стрічок, накладених з перекриттям 20-25%. Поверх поясної ізоляції накладається подовжньо або спірально з перекриттям не менш 10% екран з алюмінієвої стрічки або з алюмінієвої стрічки з поліетиленовим підшаром. Товщина алюмінієвої стрічки 0,1...0,2 мм.
На екран накладаються оболонка і захисні покриви, що відповідають марці кабелю. Під оболонкою прокладається мірна стрічка або нитка привласненого підприємству, що виготовляє, кольору. Крім того, на оболонку може бути нанесене маркування підприємства, що виготовляє.
Максимальні зовнішні діаметри кабелів залежать від конструкції і категорії якості. Так, наприклад, для кабелів з гофрованим екраном зовнішні розміри збільшуються на 15%, а для кабелів, що випускаються зі знаком якості, зовнішні розміри зменшуються на 5%. Кабелі інших марок в основі своєї містять сердечник кабелю ТПП і відрізняються тільки типом і конструкцією захисних покривів.
Кабелі марки ТППеп на відміну від кабелів ТПП мають поверх поясної ізоляції замість екрана з алюмінієвої лепти екран з алюмінієвої стрічки з поліетиленовим підшаром (металом усередину).
Кабелі марки ТППт містять крім робочих пар пари (або жили), призначені для контролю за станом кабелю в процесі експлуатації. Ці контрольні пари розташовані між пучками під оболонкою. Жили такої пари покриті або паперовою, або переривчастою поліетиленовою ізоляцією. [5]
Тому що розрахункові формули не враховують фактори, що впливають на роботу кабелю в нестандартних умовах, проводити моделювання на основі теоретичних даних недоцільно, так як це може стати причиною наявності значних похибок, які в свою чергу є причиною неточної оцінки його властивостей. Ця погрішність потім буде перенесена в методику визначення придатності визначеного типу кабелю для використання в КЗ, а також визначення максимально використовуваної будівельної довжини для обраної технології на основі співвідношення сигнал/ шум. У зв´язку з цим було прийняте рішення провести експериментальне дослідження. Дані, отримані таким шляхом, будуть містити інструментальну похибку, але така похибка буде контрольованою і може бути врахована, а отже може бути зроблена менше похибки, пов´язаної з теоретичними моделями.
Була обрана методика виміру згасання і впливи на далекий кінець NEXT (near end crosstalk) з використанням аналізатора HP 8753C. Даний аналізатор ланцюгів дозволяє вимірювати S- параметри. Для даних досліджень необхідний вимір параметра S21 (коефіцієнт прямої передачі). Вимірювання необхідного параметра в даному аналізаторі можна проводити в діапазоні частот від 300 кГц до 6 ГГц. Вибір діапазону частот для досліджень склав смугу частот від 300кГц (мінімальна границя можливості аналізатора) до 70 МГЦ.
Вимірювання згасань і взаємовпливів проводилися для двох типів кабелів: кабель категорії 5 (неекранована кручена пара) і телефонний ТПП довжиною 21,5м і 25м відповідно. Дані кабелі мають структуру симетричних кручених пар і хвильовий опір рівний 100 Ом, у той час як аналізатор має несиметричні входи, опір 50 Ом. У зв´язку з цим була поставлена задача створення пристрою, що погоджує і симетрує. Для узгодження опорів у 50 і 100 Ом необхідно співвідношення 1:1,41.
Дане співвідношення було обрано на основі таких міркувань і розрахунків. Аналізатор ланцюгів з підключеним до нього кабелем і навантаженням можна представити у виді наступної еквівалентної схеми.
де Zн ,Zi комплексні значення навантаження та внутрішнього опору відповідно. Умова узгодження в даному випадку представлена нижчеподаними умовами:
За умов, якщо xi< Умова узгодження приймає наступний вигляд після прийнятих спрощень. (Ri=Rн) Пристрій, що погоджує, являє собою трансформатор, що працює в цьому діапазоні частот як лінія з розподіленими параметрами. Даний узгоджуючий пристрій виконано на основі терроідальних ферритових сердечників 30ВЧК 7*5*2 (робочий діапазон частот до 120 МГЦ). На ферритове кільце намотане 20 витків дроту, що являє собою 5 щільно звитих один з одним дротів ПЕЛШО- 0,1, така щільна свівка забезпечує взаємодію між окремими проводами, як у лінії з розподіленими параметрами. У силу конструктивних особливостей (кількість звитих проводів обмежене 5) точне забезпечення необхідного коефіцієнта трансформації 1:1,41 не можливе. Узгоджуючий пристрій виконан за схемою рис. 5.4. забезпечує співвідношення 1:1,5 , не відповідне оптимальному, що є причиною похибки. Невідповідність необхідного й отриманого співвідношення дає підставу для припущення, що отримані результати будуть містити періодичність, характерну для неузгодженості в лініях з розподіленими параметрами. де К1-К5- кінці однієї сторони звитого проводу;
Н1-Н5- відповідні кінці іншої сторони звитого проводу.
Перед тим як узгоджуючи пристрої були використані в дослідженні, оцінили їхні трансформуючі властивості у заданому діапазоні частот. Зокрема досліджували згасання, внесене парою однакових узгоджуючи пристроїв Дослідження проводили за нижчеподаною схемою. Використовуючи аналізатор ланцюгів HP 8753C, пристрій, що погоджує, відрізки досліджуваних кабелів, провели виміри, виконані по наступній схемі.
У результаті отримали наступні залежності від частоти: згасання, внесене узгоджуючи ми пристроями; згасання кабелю; наведення однієї пари на іншу. Як було зазначено вище, у наслідок використання пристрою, що погоджує, з характеристиками відмінними від необхідних, в отриманих результатах помітна періодичність, що вказує на наявність невеликої неузгодженості.
Далі наведені графіки з урахуванням згасання, внесеного узгоджуючими пристроями. Розглянемо графіки згасань у кабелі. Для кожного знайдемо усереднене значення з визначеним ступенем вірогідності. Через максимальні крапки відхилення від отриманої усередненої кривої проходять максимально припустимі рівні відхилення. Визначимо, що на частотах понад 60 МГц, рівні відхилення великі, і посилатися на ці дані не треба. Визначено усереднене згасання в кабелі, довжина якого 21,5 м. Необхідно визначити згасання в кабелі тієї ж марки довжиною 1м, що надалі дозволить визначати згасання в даному кабелі для будь-яких будівельних довжин. Згасання для 1м, у 21,5 разів менше отриманого результату, переводимо дане значення в логарифмічний масштаб, одержуємо потрібне згасання. Аналогічні розрахунки і графіки виконуємо для кабелю ТПП. Розглянемо графіки взаємного впливу однієї пари на іншу для двох різних кабелів. Далі виконуємо дії, описані вище для знаходження взаємного впливу однієї пари на іншу для 1м кабелю, що надалі дозволить виконувати перерахування на будь-яку, обмежену технологією, довжину цього типу кабелю. Наступним етапом розрахунків є знаходження необхідних даних, для визначення співвідношення сигнал/шум, що дозволить визначити максимальну будівельну довжину кабелю (при визначеному діапазоні частот його використання).
Обрали частоту рівну 20 Мгц. Для даної фіксованої частоти, використовуючи графік згасань у кабелі, отриманий для 1м, побудуємо криву, що являє собою залежність згасання в кабелі від довжини кабелю.
Аналогічну криву одержимо і для визначення залежності взаємовпливів у кабелі від його довжини. На основі отриманих даних можливо одержати співвідношення сигнал/шум по нижчеподаних формулах. Дане співвідношення дозволить визначити: яку максимальну довжину кабелю категорії 5 на частоті 20 МГц можливо використовувати. Дана величина дозволяє оцінити придатність використання кабелю довжини l у КЗ. Для кожного досліджуваного кабелю для визначеної частоти можна розрахувати межу довжини, кабелі великої довжини будуть мати неприпустиме співвідношення сигнал/шум і отже будуть не придатними для використання. Аналогічні графіки одержуємо для кабелю ТПП.[1] Для рішення поставленої задачі були проведені експериментальні дослідженняв результаті яких отримали наступні дані: згасання і взаємні впливи для обраних кабелів. На основі отриманих даних за приведеною в проекті методикою розрахували дані характеристики для 1м кожного з кабелів. Отримані дані дали можливість для фіксованої частоти розрахувати ті ж показники (згасання, взаємовпливи), але для різної довжини кабелю. На основі цих даних можна розрахувати співвідношення сигнал\шум, зробити висновок чи придатний кабель цього типу обраної довжини для використання в каналах зв’язку. Отримана методика дає можливість знаходження максимально допустимої довжини кабеля для фіксованої частоти, для якої співвідношення сигнал\шум буде прийнятним.
http://www.iol.unh.edu/training/tokenring/
http://www.unitest.com/theory/jitter-pr.html
http://www.ecolan.ru/alien.htm
http://www.gsc.com.ua/pages/?pid=ttwpair