עיכוב ריבוי והטיית עיכוב

לכמה אנשי מקצוע בתחום התקשורת, מושגים כמו 'עיכוב התפשטות' ו'הטיית עיכוב' מעלים בראש זיכרונות כואבים של שיעורי פיזיקה בתיכון.במציאות, ההשפעות של עיכוב והטיית עיכוב על שידור האותות מוסברות ומובנות בקלות.

עיכוב הוא מאפיין שידוע שקיים עבור כל סוגי אמצעי השידור.עיכוב ההפצה שווה ערך לזמן שעובר בין העברת האות לבין קבלתו בקצה השני של ערוץ כבלים.ההשפעה דומה לעיכוב בזמן שבין פגיעת הברק לבין שמיעת הרעם - פרט לכך שאותות חשמליים נעים הרבה יותר מהר מהקול.ערך ההשהיה בפועל עבור כבלים מעוותים הוא פונקציה של מהירות ההתפשטות הנומינלית (NVP), האורך והתדירות.

NVP משתנה בהתאם לחומרים הדיאלקטריים המשמשים בכבל ומתבטא כאחוז ממהירות האור.לדוגמה, לרוב מבני הפוליאתילן מקטגוריה 5 (FRPE) יש טווחי NVP מ-0.65cto0.70c (כאשר "c" מייצגת את מהירות האור ~3x108 מ"ש) כאשר נמדדת בכבל מוגמר.קונסטרוקציות כבלי טפלון (FEP) נעות בין 0.69cto0.73c, בעוד שכבלים עשויים מ-PVC נמצאים ב-0.60cto0.64crange.

ערכי NVP נמוכים יותר יתרמו לעיכוב נוסף עבור אורך נתון של כבל, בדיוק כפי שהגדלה באורך הכבל מקצה לקצה תגרום לעלייה מידתית בהשהייה מקצה לקצה.כמו ברוב פרמטרי השידור האחרים, ערכי השהיה תלויים בתדר.

כאשר זוגות מרובים באותו כבל מציגים ביצועי השהיה שונים, התוצאה היא הטיית השהיה.הטיית השהיה נקבעת על ידי מדידת ההפרש בין הזוג עם ההשהיה הכי קטנה לזוג עם הכי הרבה איחור.גורמים המשפיעים על ביצועי הטיית עיכוב כוללים בחירת חומרים, כגון בידוד מוליכים ועיצוב פיזי, כגון הבדלים בקצבי הפיתול מזוג לזוג.

עיכוב הפצת כבלים

למרות שכל הכבלים של זוג מעוות מציגים הטיית השהייה במידה מסוימת, לכבלים שתוכננו בצורה מצפונית כדי לאפשר הבדלים ב-NVP והפרשי אורך זוג לזוג יהיו בעלי הטיית השהיה מקובלת עבור תצורות ערוצים אופקיים תואמות תקן.חלק מהמאפיינים שעלולים להשפיע לרעה על ביצועי הטיית עיכוב כוללים כבלים עם קונסטרוקציות דיאלקטריות מעוצבות בצורה גרועה וכאלה עם הבדלים קיצוניים בקצבי הפיתול של זוג לזוג.

עיכוב התפשטות וביצועי הטיית עיכוב מוגדרים על ידי כמה תקני רשת מקומית (LAN) עבור תצורות של 100 mchannel במקרה הגרוע ביותר כדי להבטיח שידור אות תקין.בעיות שידור הקשורות בהשהייה מוגזמת והטיית עיכוב כוללות ריצוד מוגבר ושיעורי שגיאות סיביות.בהתבסס על מפרטי LAN מסדרת IEEE 802, השהיית התפשטות מקסימלית של 570 ns/100mat 1 MHz והטיית השהיה מקסימלית של 45ns/100mup עד 100 מגה-הרץ נמצאים בבחינה של TIA עבור כבלים מקטגוריה 3, 4 ו-5, 4 זוגות.קבוצת העבודה TR41.8.1 של TIA שוקלת גם פיתוח של דרישות להערכת עיכוב התפשטות והטיית עיכוב עבור קישורים וערוצים אופקיים של 100 אוהם שנבנו בהתאם ל-ANSI/TIA/EIA-568-A.כתוצאה מוועדת TIA "קלפי מכתבים" TR-41:94-4 (PN-3772) הוחלט במהלך ישיבת ספטמבר 1996 להוציא "קלפי תעשייתי" על טיוטה מתוקנת לפני השחרור.עדיין לא פתורה השאלה האם ייעודי הקטגוריה ישתנו או לא (למשל, קטגוריה 5.1), כדי לשקף הבדלים בין כבלים שנבדקו עבור דרישות עיכוב/השהייה נוספות, לבין אלו שלא.

למרות שעיכוב התפשטות והטיית עיכוב זוכים לתשומת לב רבה, חשוב לציין שבעיית ביצועי הכבלים המשמעותית ביותר עבור רוב יישומי ה-LAN נותרה הנחתה ליחס הצלבה (ACR).בעוד ששולי ACR משפרים את יחסי האות לרעש ובכך מפחיתים את השכיחות של שגיאות סיביות, ביצועי המערכת אינם מושפעים באותה מידה מערוצי כבלים עם שולי הטיית עיכוב משמעותיים.לדוגמה, הטיית השהייה של 15 ns עבור ערוץ כבלים בדרך כלל לא תביא לביצועי רשת טובים יותר מ-45 ns, עבור מערכת שתוכננה לסבול עד 50 ns של הטיית השהייה.

מסיבה זו, השימוש בכבלים עם שולי הטיית עיכוב משמעותיים הם בעלי ערך רב יותר עבור הביטוח שהם מספקים נגד נוהלי התקנה או גורמים אחרים שעלולים לדחוף הטיית עיכוב מעבר לגבול, במקום ההבטחה לביצועי מערכת טובים יותר בהשוואה לערוץ עומד רק במגבלות ההטיה של עיכוב מערכת בכמה ננו-שניות.

מכיוון שכבלים שמשתמשים בחומרים דיאלקטריים שונים עבור זוגות שונים נמצאו כגורמים לבעיות עם הטיית עיכוב, קיימת לאחרונה מחלוקת לגבי השימוש בחומרים דיאלקטריים מעורבים בבניית כבלים.מונחים כמו "2 על 2" (כבל עם שני זוגות עם חומר דיאלקטרי "A" ושני זוגות עם חומר "B") או "4 על 0" (כבל שכל ארבעת הזוגות עשויים מחומר A או מחומר B ) המרמזים יותר על עץ מאשר כבל, משמשים לעתים לתיאור בנייה דיאלקטרית.

למרות ההייפ המסחרי שעלול להטעות אדם להאמין שרק מבנים שיש להם סוג יחיד של חומר דיאלקטרי יציגו ביצועי הטיית עיכוב מקובלים, העובדה היא שכבלים שתוכננו כהלכה עם חומר דיאלקטרי אחד או מספר חומרים דיאלקטריים מסוגלים באותה מידה לספק אפילו את דרישות הטיית עיכוב ערוצים החמורות ביותר המפורטות בתקני יישומים ובאלה הנבדקים על ידי ה-TIA.

בתנאים מסוימים, מבנים דיאלקטריים מעורבים עשויים לשמש אפילו כדי לקזז הבדלי הטיית עיכוב הנובעים מקצבי פיתול שונים.איורים 1 ו-2 ממחישים ערכי השהיה והטיה מייצגים שהתקבלו מדגימת כבל שנבחרה באקראי של 100 מטר עם מבנה "2 על 2 אינץ' (FRPE/FEP).שימו לב שהשהיית ההפצה והטיית ההשהיה המקסימלית עבור מדגם זה הם 511 ns/100 ו-34 ns, בהתאמה בטווח התדרים שבין 1 מגה-הרץ ל-100 מגה-הרץ.