전파 지연 및 지연 왜곡

몇몇 통신 전문가들에게는 '전파 지연', '지연 왜곡'과 같은 개념이 고등학교 물리학 수업의 아픈 기억을 떠올리게 한다.실제로 신호 전송에 대한 지연 및 지연 스큐의 영향은 쉽게 설명되고 이해됩니다.

지연은 모든 유형의 전송 매체에 존재하는 것으로 알려진 속성입니다.전파 지연은 신호가 전송되는 시점과 케이블링 채널의 다른 쪽 끝에서 수신되는 시점 사이에 경과되는 시간의 양과 동일합니다.이 효과는 전기 신호가 소리보다 훨씬 빠르게 전달된다는 점을 제외하면 번개가 치고 천둥 소리가 들리는 사이의 시간 지연과 유사합니다.연선 케이블링의 실제 지연 값은 NVP(공칭 전파 속도), 길이 및 주파수의 함수입니다.

NVP는 케이블에 사용된 유전체 재료에 따라 달라지며 빛의 속도에 대한 백분율로 표시됩니다.예를 들어, 대부분의 카테고리 5 폴리에틸렌(FRPE) 구성은 완성된 케이블에서 측정 시 0.65c~0.70c(여기서 "c"는 ~3 x108m/s의 빛의 속도를 나타냄)의 NVP 범위를 갖습니다.테플론(FEP) 케이블 구조는 0.69c~0.73c 범위인 반면, PVC로 만든 케이블은 0.60c~0.64c 범위입니다.

NVP 값이 낮을수록 종단 간 케이블 길이가 증가하면 종단 간 지연이 비례적으로 증가하는 것처럼 주어진 케이블 길이에 대한 추가 지연이 발생합니다.대부분의 다른 전송 매개변수와 마찬가지로 지연 값은 주파수에 따라 달라집니다.

동일한 케이블의 여러 쌍이 서로 다른 지연 성능을 나타내는 경우 결과적으로 지연 왜곡이 발생합니다.지연 스큐는 지연이 가장 적은 쌍과 지연이 가장 많은 쌍 간의 차이를 측정하여 결정됩니다.지연 스큐 성능에 영향을 미치는 요소에는 도체 절연과 같은 재료 선택, 쌍 간 꼬임률 차이와 같은 물리적 설계가 포함됩니다.

케이블 전파 지연

모든 연선 케이블은 어느 정도 지연 스큐를 나타내지만 NVP의 변화와 쌍 간 길이 차이를 허용하도록 세심하게 설계된 케이블은 표준 호환 수평 채널 구성에 대해 허용 가능한 지연 스큐를 갖습니다.지연 스큐 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 일부 특성에는 잘못 설계된 유전체 구조의 케이블과 쌍 간 꼬임 속도의 극심한 차이가 있는 케이블이 포함됩니다.

전파 지연 및 지연 스큐 성능은 적절한 신호 전송을 보장하기 위해 최악의 경우 100m채널 구성에 대한 일부 근거리 통신망(LAN) 표준에 의해 지정됩니다.과도한 지연 및 지연 스큐와 관련된 전송 문제에는 지터 및 비트 오류율 증가가 포함됩니다.IEEE 802 시리즈 LAN 사양을 기반으로 570ns/100mat 1MHz의 최대 전파 지연과 최대 100MHz까지 45ns/100m의 최대 지연 스큐가 카테고리 3, 4, 5, 4쌍 케이블에 대해 TIA에서 고려 중입니다.TIA 워킹 그룹 TR41.8.1은 또한 ANSI/TIA/EIA-568-A에 따라 구성된 100ohm 수평 링크 및 채널에 대한 전파 지연 및 지연 스큐를 평가하기 위한 요구 사항 개발을 고려하고 있습니다.TIA 위원회 "Letter Ballot" TR-41:94-4(PN-3772)의 결과로 1996년 9월 회의에서 수정된 초안을 공개하기 전에 "업계 투표"를 발행하기로 결정되었습니다.추가 지연/지연 스큐 요구 사항에 대해 테스트된 케이블과 그렇지 않은 케이블 간의 차이를 반영하기 위해 카테고리 지정(예: 카테고리 5.1)을 변경할지 여부에 대한 문제는 아직 해결되지 않았습니다.

전파 지연 및 지연 왜곡이 많은 관심을 받고 있지만 대부분의 LAN 애플리케이션에서 가장 중요한 케이블 연결 성능 ​​문제는 ACR(감쇠 대 누화 비율)이라는 점을 기억하는 것이 중요합니다.ACR 마진은 신호 대 잡음비를 개선하여 비트 오류 발생률을 줄이는 반면, 시스템 성능은 상당한 지연 스큐 마진이 있는 케이블링 채널에 의해 직접적인 영향을 받지 않습니다.예를 들어, 케이블링 채널에 대한 15ns 지연 스큐는 일반적으로 최대 50ns의 지연 스큐를 허용하도록 설계된 시스템의 경우 45ns보다 더 나은 네트워크 성능을 가져오지 않습니다.

이러한 이유로 상당한 지연 스큐 마진이 있는 케이블을 사용하는 것은 채널에 비해 더 나은 시스템 성능을 약속하는 것보다는 설치 관행이나 지연 스큐를 한계를 초과할 수 있는 기타 요인에 대해 제공하는 보험에 더 가치가 있습니다. 몇 나노초만큼만 시스템 지연 스큐 제한을 충족합니다.

서로 다른 쌍에 대해 서로 다른 유전체 재료를 사용하는 케이블이 지연 스큐 문제를 일으키는 것으로 밝혀졌기 때문에 최근 케이블 구성에 혼합 유전체 재료를 사용하는 것에 대한 논란이 있었습니다."2 x 2"(유전체 재료 "A"로 구성된 두 쌍과 재료 "B"로 구성된 두 쌍으로 구성된 케이블) 또는 "4 by 0"(재료 A 또는 재료 B로 만들어진 4개의 쌍이 모두 포함된 케이블)과 같은 용어 )은 케이블보다 목재를 더 암시하는 것으로 때로는 유전체 구조를 설명하는 데 사용됩니다.

단일 유형의 유전체 재료를 갖는 구조만이 허용 가능한 지연 스큐 성능을 나타낼 것이라고 오해할 수 있는 상업적인 과대 광고에도 불구하고, 사실은 하나의 유전체 재료 또는 다중 유전체 재료를 갖는 적절하게 설계된 케이블이 심지어 애플리케이션 표준과 TIA에서 고려 중인 요구 사항에 지정된 가장 심각한 채널 지연 스큐 요구 사항입니다.

일부 조건에서는 혼합 유전체 구조를 사용하여 서로 다른 비틀림 속도로 인해 발생하는 지연 스큐 차이를 상쇄할 수도 있습니다.그림 1과 2는 "2 x 2"(FRPE/FEP) 구조를 갖는 무작위로 선택된 100m 케이블 샘플에서 얻은 대표적인 지연 및 스큐 값을 보여줍니다.이 샘플의 최대 전파 지연 및 지연 스큐는 1MHz ~ 100MHz의 주파수 범위에서 각각 511ns/100ns 및 34ns입니다.