Terjedési késleltetés és késleltetési ferdeség

Számos távközlési szakember számára az olyan fogalmak, mint a „terjedési késleltetés” és a „késleltetési torzulás”, a középiskolai fizikaórák fájdalmas emlékeit idézik fel.A valóságban a késleltetés és a késleltetési torzítás jelátvitelre gyakorolt ​​hatása könnyen megmagyarázható és érthető.

A késleltetés egy olyan tulajdonság, amelyről ismert, hogy minden típusú átviteli adathordozónál létezik.A terjedési késleltetés megegyezik azzal az idővel, amely eltelik a jel továbbítása és a kábelezési csatorna másik végén történő vétele között.A hatás a villámcsapás és a mennydörgés hallatán eltelt időhöz hasonló, kivéve, hogy az elektromos jelek sokkal gyorsabban terjednek, mint a hang.A csavart érpárú kábelezés tényleges késleltetési értéke a névleges terjedési sebesség (NVP), hossz és frekvencia függvénye.

Az NVP a kábelben használt dielektromos anyagoktól függően változik, és a fénysebesség százalékában fejeződik ki.Például a legtöbb 5. kategóriájú polietilén (FRPE) konstrukció NVP tartománya 0,65-0,70 c (ahol a „c” a fény sebessége ~3 x 108 m/s), a kész kábelen mérve.A teflon (FEP) kábelszerkezetek 0,69-0,73 c között vannak, míg a PVC-ből készült kábelek 0,60-0,64 fokos tartományban vannak.

Az alacsonyabb NVP-értékek további késleltetéshez járulnak hozzá egy adott kábelhosszhoz, ahogy a végpontok közötti kábelhossz növekedése is arányos növekedést okoz a végpontok közötti késleltetésben.A legtöbb egyéb átviteli paraméterhez hasonlóan a késleltetési értékek frekvenciafüggőek.

Ha ugyanabban a kábelben több pár különböző késleltetési teljesítményt mutat, az eredmény a késleltetés torzulása.A késleltetési torzulást a legkisebb késleltetésű és a legnagyobb késleltetésű pár közötti különbség mérésével határozzuk meg.A késleltetési ferdeség teljesítményét befolyásoló tényezők közé tartozik az anyagválasztás, például a vezető szigetelése, és a fizikai tervezés, például a páronkénti csavarodási sebesség különbsége.

Kábel terjedési késleltetés

Bár minden sodrott érpárú kábel mutat némi késleltetési torzulást, az olyan kábelek, amelyeket lelkiismeretesen úgy terveztek, hogy figyelembe vegyék az NVP eltéréseit és a párok közötti hosszkülönbségeket, elfogadható késleltetési torzítással rendelkeznek a szabványos vízszintes csatornakonfigurációkhoz.A késleltetési torzítási teljesítményt hátrányosan befolyásoló jellemzők közé tartoznak a rosszul megtervezett dielektromos konstrukciójú kábelek, valamint azok, amelyek extrém eltéréseket mutatnak a párok közötti csavarodási sebességben.

A terjedési késleltetést és a késleltetési torzítási teljesítményt egyes helyi hálózati (LAN) szabványok határozzák meg a legrosszabb eset 100 m-csatorna konfigurációkhoz a megfelelő jelátvitel biztosítása érdekében.A túlzott késleltetéssel és késleltetési torzítással kapcsolatos átviteli problémák közé tartozik a megnövekedett jitter és a bithiba arány.Az IEEE 802-es sorozatú LAN specifikációi alapján a TIA a 3., 4. és 5. kategóriájú, 4 páros kábeleknél 570 ns/100mat 1 MHz maximális késleltetést és 45ns/100m/100 MHz maximális késleltetési torzítást mérlegel.A TR41.8.1 TIA-munkacsoport az ANSI/TIA/EIA-568-A szabvány szerint kialakított 100 ohmos vízszintes kapcsolatok és csatornák terjedési késleltetésének és késleltetési torzításának értékelésére vonatkozó követelmények kidolgozását is fontolgatja.A TIA „Letter Ballot” TR-41:94-4 (PN-3772) számú TIA bizottsága eredményeként az 1996. szeptemberi ülésen úgy döntöttek, hogy a kiadás előtt „Iparági szavazólapot” adnak ki egy felülvizsgált tervezetről.Továbbra is megoldatlan az a kérdés, hogy a kategóriamegjelölések megváltoznak-e (pl. 5.1-es kategória), hogy tükrözzék a különbségeket azon kábelek között, amelyeket további késleltetési/késleltetési torzítási követelményekre teszteltek, és azokat, amelyeket nem.

Bár a terjedési késleltetés és a késleltetés torzulása nagy figyelmet kap, fontos megjegyezni, hogy a legtöbb LAN-alkalmazás esetében a kábelezési teljesítmény legjelentősebb problémája továbbra is a csillapítás és az áthallás aránya (ACR).Míg az ACR-margók javítják a jel/zaj arányt, és ezáltal csökkentik a bithibák előfordulását, a rendszer teljesítményét nem befolyásolják annyira közvetlenül a jelentős késleltetési ferde határértékekkel rendelkező kábelcsatornák.Például egy kábelcsatorna 15 ns-os késleltetése általában nem eredményez jobb hálózati teljesítményt, mint 45 ns, egy olyan rendszer esetében, amelyet úgy terveztek, hogy elviselje az 50 ns-os késleltetési torzítást.

Emiatt a jelentős késleltetési torzítási határokkal rendelkező kábelek használata értékesebb a telepítési gyakorlatok vagy más olyan tényezők elleni biztosítás szempontjából, amelyek egyébként a késleltetést a határérték fölé tolhatják, nem pedig a jobb rendszerteljesítmény ígérete egy olyan csatornához képest, csak néhány nanomásodperccel teljesíti a rendszer késleltetési torzítási határértékeit.

Mivel a különböző párokhoz különböző dielektromos anyagokat használó kábelekről kiderült, hogy problémákat okoznak a késleltetési torzítással, a közelmúltban vita alakult ki a vegyes dielektromos anyagok kábelépítésben történő használatáról.Olyan kifejezések, mint a „2 x 2” (két pár „A” dielektromos anyagú és két pár „B” anyagú kábel) vagy „4 x 0” (olyan kábel, amelynek mind a négy párja A vagy B anyagból készült ), amelyek inkább faanyagra, mint kábelre utalnak, néha a dielektromos szerkezet leírására használják.

A kereskedelmi hírverés ellenére, amely félrevezetheti az embert azt a hiedelmet, hogy csak az egyetlen típusú dielektromos anyagból készült szerkezetek mutatnak elfogadható késleltetési ferdítési teljesítményt, a tény az, hogy a megfelelően megtervezett kábelek vagy egy dielektrikumból vagy több dielektromos anyagból egyformán képesek kielégíteni még a követelményeket is. legsúlyosabb csatornakésleltetési torzítási követelmények, amelyeket az alkalmazási szabványok határoznak meg, és amelyek a TIA által figyelembe vettek.

Bizonyos körülmények között vegyes dielektromos konstrukciók is használhatók a különböző csavarási sebességekből adódó késleltetési eltérések ellensúlyozására.Az 1. és 2. ábra a „2 x 2” (FRPE/FEP) felépítésű, véletlenszerűen kiválasztott 100 méteres kábelmintából kapott reprezentatív késleltetési és ferdeségi értékeket szemlélteti.Vegye figyelembe, hogy a minta maximális terjedési késleltetése és késleltetési torzulása 511 ns/100 mand 34 ns, az 1 MHz és 100 MHz közötti frekvenciatartományban.