Καθυστέρηση διάδοσης και λοξή καθυστέρηση

Σε αρκετούς επαγγελματίες τηλεπικοινωνιών, έννοιες όπως «καθυστέρηση διάδοσης» και «λοξή καθυστέρησης» φέρνουν στο μυαλό οδυνηρές αναμνήσεις από το μάθημα της φυσικής του γυμνασίου.Στην πραγματικότητα, οι επιπτώσεις της καθυστέρησης και της λοξής καθυστέρησης στη μετάδοση του σήματος εξηγούνται και κατανοούνται εύκολα.

Η καθυστέρηση είναι μια ιδιότητα που είναι γνωστό ότι υπάρχει για όλους τους τύπους μέσων μετάδοσης.Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ισοδύναμη με το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ της μετάδοσης ενός σήματος και της λήψης του στο άλλο άκρο ενός καναλιού καλωδίωσης.Το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με τη χρονική καθυστέρηση μεταξύ του αστραπού και του κεραυνού - εκτός από το ότι τα ηλεκτρικά σήματα ταξιδεύουν πολύ πιο γρήγορα από τον ήχο.Η πραγματική τιμή καθυστέρησης για την καλωδίωση συνεστραμμένου ζεύγους είναι συνάρτηση της ονομαστικής ταχύτητας διάδοσης (NVP), του μήκους και της συχνότητας.

Το NVP ποικίλλει ανάλογα με τα διηλεκτρικά υλικά που χρησιμοποιούνται στο καλώδιο και εκφράζεται ως ποσοστό της ταχύτητας του φωτός.Για παράδειγμα, οι περισσότερες κατασκευές πολυαιθυλενίου κατηγορίας 5 (FRPE) έχουν εύρος NVP από 0,65c έως 0,70c (όπου το "c" αντιπροσωπεύει την ταχύτητα του φωτός ~3 x108 m/s) όταν μετράται σε τελειωμένο καλώδιο.Οι κατασκευές καλωδίων από τεφλόν (FEP) κυμαίνονται από 0,69c έως 0,73c, ενώ τα καλώδια από PVC είναι στη σειρά 0,60cto0,64c.

Οι χαμηλότερες τιμές NVP θα συμβάλουν σε πρόσθετη καθυστέρηση για ένα δεδομένο μήκος καλωδίου, όπως μια αύξηση του μήκους του καλωδίου από άκρο σε άκρο θα προκαλέσει ανάλογη αύξηση της καθυστέρησης από άκρο σε άκρο.Όπως και με τις περισσότερες άλλες παραμέτρους μετάδοσης, οι τιμές καθυστέρησης εξαρτώνται από τη συχνότητα.

Όταν πολλά ζεύγη στο ίδιο καλώδιο παρουσιάζουν διαφορετική απόδοση καθυστέρησης, το αποτέλεσμα είναι λοξή καθυστέρησης.Η λοξή καθυστέρηση προσδιορίζεται με τη μέτρηση της διαφοράς μεταξύ του ζεύγους με τη μικρότερη καθυστέρηση και του ζεύγους με τη μεγαλύτερη καθυστέρηση.Οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση λοξής καθυστέρησης περιλαμβάνουν την επιλογή υλικού, όπως η μόνωση του αγωγού, και ο φυσικός σχεδιασμός, όπως οι διαφορές στους ρυθμούς συστροφής από ζεύγος σε ζεύγος.

Καθυστέρηση διάδοσης καλωδίου

Παρόλο που όλα τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους εμφανίζουν λοξή καθυστέρηση σε κάποιο βαθμό, τα καλώδια που έχουν σχεδιαστεί ευσυνείδητα ώστε να επιτρέπουν αποκλίσεις στο NVP και τις διαφορές μήκους ζεύγους σε ζεύγος θα έχουν αποδεκτή λοξή καθυστέρηση για διαμορφώσεις οριζόντιων καναλιών συμβατών με το πρότυπο.Μερικά από τα χαρακτηριστικά που θα μπορούσαν να επηρεάσουν αρνητικά την απόδοση λοξής καθυστέρησης περιλαμβάνουν καλώδια με κακώς σχεδιασμένες διηλεκτρικές κατασκευές και εκείνα με ακραίες διαφορές στους ρυθμούς συστροφής ζεύγους σε ζεύγος.

Η καθυστέρηση διάδοσης και η απόδοση λοξής καθυστέρησης καθορίζονται από ορισμένα πρότυπα τοπικού δικτύου (LAN) για διαμορφώσεις καναλιών στη χειρότερη περίπτωση 100 mchannel για να διασφαλιστεί η σωστή μετάδοση σήματος.Τα προβλήματα μετάδοσης που σχετίζονται με υπερβολική καθυστέρηση και λοξή καθυστέρηση περιλαμβάνουν αυξημένα ποσοστά τρεμούλιασης και σφάλματος bit.Με βάση τις προδιαγραφές LAN της σειράς IEEE 802, η TIA εξετάζει μια μέγιστη καθυστέρηση διάδοσης 570 ns/100mat 1 MHz και μια μέγιστη λοξή καθυστέρησης 45ns/100mup έως 100 MHz για τα καλώδια 4 ζευγών κατηγορίας 3, 4 και 5.Η Ομάδα Εργασίας TIA TR41.8.1 εξετάζει επίσης την ανάπτυξη απαιτήσεων για την αξιολόγηση της καθυστέρησης διάδοσης και της λοξής καθυστέρησης για οριζόντιους συνδέσμους και κανάλια 100 ohm που είναι κατασκευασμένα σύμφωνα με το ANSI/TIA/EIA-568-A.Ως αποτέλεσμα της επιτροπής TIA "Επιστολή ψηφοφορίας" TR-41:94-4 (PN-3772) αποφασίστηκε κατά τη συνεδρίαση του Σεπτεμβρίου 1996 να εκδοθεί ένα "Βιομηχανικό Ψηφοδέλτιο" σε ένα αναθεωρημένο σχέδιο πριν από τη δημοσίευση.Δεν έχει ακόμη επιλυθεί το ζήτημα εάν θα αλλάξουν ή όχι οι ονομασίες των κατηγοριών (π.χ. κατηγορία 5.1), ώστε να αντικατοπτρίζονται οι διαφορές μεταξύ των καλωδίων που ελέγχονται για πρόσθετες απαιτήσεις λοξής καθυστέρησης/καθυστέρησης και εκείνων που δεν είναι.

Αν και η καθυστέρηση διάδοσης και η λοξή καθυστέρηση τυγχάνουν μεγάλης προσοχής, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το πιο σημαντικό ζήτημα απόδοσης καλωδίωσης για τις περισσότερες εφαρμογές LAN παραμένει να είναι η εξασθένηση προς τον λόγο διασταύρωσης (ACR).Ενώ τα περιθώρια ACR βελτιώνουν τις αναλογίες σήματος προς θόρυβο και έτσι μειώνουν τη συχνότητα εμφάνισης σφαλμάτων bit, η απόδοση του συστήματος δεν επηρεάζεται άμεσα από τα κανάλια καλωδίωσης με σημαντικά περιθώρια κλίσης καθυστέρησης.Για παράδειγμα, η λοξή καθυστέρηση 15 ns για ένα κανάλι καλωδίωσης τυπικά δεν θα έχει ως αποτέλεσμα καλύτερη απόδοση δικτύου από 45 ns, για ένα σύστημα σχεδιασμένο να ανέχεται λοξή καθυστέρηση έως και 50 ns.

Για το λόγο αυτό, η χρήση καλωδίων με σημαντικά περιθώρια κλίσης καθυστέρησης είναι πιο πολύτιμη για την ασφάλεια που παρέχουν έναντι πρακτικών εγκατάστασης ή άλλων παραγόντων που διαφορετικά μπορεί να ωθήσουν τη λοξή καθυστέρηση πέρα ​​από το όριο, παρά την υπόσχεση καλύτερης απόδοσης του συστήματος σε σύγκριση με ένα κανάλι που πληροί μόνο τα όρια λοξής καθυστέρησης του συστήματος κατά αρκετά νανοδευτερόλεπτα.

Επειδή τα καλώδια που χρησιμοποιούν διαφορετικά διηλεκτρικά υλικά για διαφορετικά ζεύγη έχει βρεθεί ότι προκαλούν προβλήματα με τη λοξή καθυστέρηση, υπήρξε πρόσφατη διαμάχη σχετικά με τη χρήση μικτών διηλεκτρικών υλικών στην κατασκευή καλωδίων.Όροι όπως "2 επί 2" (ένα καλώδιο που έχει δύο ζεύγη με διηλεκτρικό υλικό "Α" και δύο ζεύγη με υλικό "Β") ή "4 επί 0" (ένα καλώδιο που έχει και τα τέσσερα ζεύγη κατασκευασμένα είτε από υλικό Α είτε από υλικό Β ) που υποδηλώνουν περισσότερο ξυλεία παρά καλώδιο, μερικές φορές χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τη διηλεκτρική κατασκευή.

Παρά την εμπορική διαφημιστική εκστρατεία που μπορεί να παραπλανήσει κάποιον να πιστέψει ότι μόνο οι κατασκευές που έχουν έναν μόνο τύπο διηλεκτρικού υλικού θα έχουν αποδεκτή απόδοση λοξής καθυστέρησης, το γεγονός είναι ότι τα σωστά σχεδιασμένα καλώδια που έχουν είτε ένα διηλεκτρικό υλικό είτε πολλά διηλεκτρικά υλικά είναι εξίσου ικανά να ικανοποιήσουν ακόμη και Οι αυστηρότερες απαιτήσεις λοξής καθυστέρησης καναλιού που καθορίζονται από τα πρότυπα εφαρμογών και αυτά που εξετάζονται από την TIA.

Κάτω από ορισμένες συνθήκες, μικτές διηλεκτρικές κατασκευές μπορούν ακόμη και να χρησιμοποιηθούν για να αντισταθμίσουν τις διαφορές λοξής καθυστέρησης που προκύπτουν από διαφορετικούς ρυθμούς συστροφής.Τα σχήματα 1 και 2 απεικονίζουν αντιπροσωπευτικές τιμές καθυστέρησης και κλίσης που ελήφθησαν από ένα τυχαία επιλεγμένο δείγμα καλωδίου 100 μέτρων με κατασκευή «2 επί 2» (FRPE/FEP).Λάβετε υπόψη ότι η μέγιστη καθυστέρηση διάδοσης και λοξή καθυστέρηση για αυτό το δείγμα είναι 511 ns/100 και 34 ns, αντίστοιχα στο εύρος συχνοτήτων από 1 MHz έως 100 MHz.