Bij veel telecommunicatieprofessionals roepen begrippen als 'voortplantingsvertraging' en 'vertragingsskew' pijnlijke herinneringen op aan de natuurkundeles op de middelbare school.In werkelijkheid zijn de effecten van vertraging en vertragingsscheefheid op de signaaloverdracht gemakkelijk te verklaren en te begrijpen.
Vertraging is een eigenschap waarvan bekend is dat deze voor alle soorten transmissiemedia bestaat.De voortplantingsvertraging is gelijk aan de hoeveelheid tijd die verstrijkt tussen het moment waarop een signaal wordt verzonden en het moment waarop het wordt ontvangen aan de andere kant van een kabelkanaal.Het effect is vergelijkbaar met de vertraging in de tijd tussen het moment waarop de bliksem inslaat en het onweer wordt gehoord, behalve dat elektrische signalen zich veel sneller voortplanten dan geluid.De werkelijke vertragingswaarde voor twisted-pair-bekabeling is een functie van de nominale voortplantingssnelheid (NVP), lengte en frequentie.
NVP varieert afhankelijk van de diëlektrische materialen die in de kabel worden gebruikt en wordt uitgedrukt als een percentage van de lichtsnelheid.De meeste polyethyleen (FRPE) constructies van categorie 5 hebben bijvoorbeeld een NVP-bereik van 0,65c tot 0,70c (waarbij “c” de lichtsnelheid vertegenwoordigt ~3 x108 m/s) gemeten op afgewerkte kabel.Teflon (FEP) kabelconstructies variëren van 0,69c tot 0,73c, terwijl kabels gemaakt van PVC in het bereik van 0,60ctot 0,64c liggen.
Lagere NVP-waarden zullen bijdragen aan extra vertraging voor een gegeven kabellengte, net zoals een toename van de end-to-end kabellengte een evenredige toename van de end-to-end vertraging zal veroorzaken.Zoals bij de meeste andere transmissieparameters zijn vertragingswaarden frequentieafhankelijk.
Wanneer meerdere paren in dezelfde kabel verschillende vertragingsprestaties vertonen, is het resultaat vertragingsscheefheid.Delay-skew wordt bepaald door het verschil te meten tussen het paar met de minste vertraging en het paar met de meeste vertraging.Factoren die de vertragings-skew-prestaties beïnvloeden, zijn onder meer materiaalkeuze, zoals geleiderisolatie, en fysiek ontwerp, zoals verschillen in twistsnelheden van paar tot paar.
Vertraging kabelvoortplanting
Hoewel alle twisted-pair-kabels tot op zekere hoogte vertragingsscheefheid vertonen, zullen kabels die nauwgezet zijn ontworpen om variaties in de NVP en paar-tot-paar lengteverschillen mogelijk te maken, een aanvaardbare vertragingsscheefheid hebben voor standaardconforme horizontale kanaalconfiguraties.Enkele van de kenmerken die de vertragings-skew-prestaties negatief kunnen beïnvloeden, zijn onder meer kabels met een slecht ontworpen diëlektrische constructie en kabels met extreme verschillen in de twistsnelheden van paar tot paar.
Voortplantingsvertraging en vertragingsskew-prestaties worden gespecificeerd door sommige LAN-standaarden (local area network) voor 100 m-kanaalconfiguraties in het slechtste geval om een goede signaaloverdracht te garanderen.Transmissieproblemen die verband houden met overmatige vertraging en vertragingsskew omvatten verhoogde jitter- en bitfoutpercentages.Op basis van de LAN-specificaties uit de IEEE 802-serie wordt door TIA een maximale voortplantingsvertraging van 570 ns/100mat 1 MHz en een maximale vertragingsafwijking van 45ns/100m tot 100 MHz overwogen voor categorie 3, 4 en 5, 4-parige kabels.TIA Working Group TR41.8.1 overweegt ook de ontwikkeling van vereisten om de voortplantingsvertraging en vertragingsskew te beoordelen voor horizontale verbindingen en kanalen van 100 ohm die zijn gebouwd in overeenstemming met ANSI/TIA/EIA-568-A.Als resultaat van de TIA-commissie “Letter Ballot” TR-41:94-4 (PN-3772) werd tijdens de bijeenkomst van september 1996 besloten om vóór publicatie een “Industry Ballot” uit te brengen over een herzien ontwerp.Nog steeds onopgelost is de vraag of de categorie-aanduidingen al dan niet zullen veranderen (bijvoorbeeld categorie 5.1), om verschillen weer te geven tussen kabels die zijn getest op aanvullende vereisten voor vertraging/vertraging-skew, en kabels die dat niet zijn.
Hoewel voortplantingsvertraging en vertragingsscheefheid veel aandacht krijgen, is het belangrijk op te merken dat het belangrijkste probleem met de bekabelingsprestaties voor de meeste LAN-toepassingen de verzwakking van de overspraakverhouding (ACR) blijft.Terwijl ACR-marges de signaal-ruisverhoudingen verbeteren en daardoor de incidentie van bitfouten verminderen, worden de systeemprestaties niet zo direct beïnvloed door bekabelingskanalen met aanzienlijke vertragings-skew-marges.Een vertragingsafwijking van 15 ns voor een bekabelingskanaal zal bijvoorbeeld doorgaans niet resulteren in betere netwerkprestaties dan 45 ns, voor een systeem dat is ontworpen om een vertragingsafwijking van maximaal 50 ns te tolereren.
Om deze reden is het gebruik van kabels met aanzienlijke vertragings-skew-marges waardevoller vanwege de verzekering die zij bieden tegen installatiepraktijken of andere factoren die anders de vertragings-skew-marges over de limiet zouden kunnen duwen, dan de belofte van betere systeemprestaties vergeleken met een kanaal dat voldoet slechts enkele nanoseconden aan de scheefheidslimieten voor systeemvertragingen.
Omdat is gebleken dat kabels die verschillende diëlektrische materialen gebruiken voor verschillende paren problemen veroorzaken met vertragingsscheefheid, is er recentelijk controverse geweest over het gebruik van gemengde diëlektrische materialen bij de kabelconstructie.Termen als '2 bij 2' (een kabel met twee paren met diëlektrisch materiaal 'A' en twee paren met materiaal 'B') of '4 bij 0' (een kabel met alle vier de paren gemaakt van materiaal A of materiaal B ) die meer doen denken aan hout dan aan kabel, worden soms gebruikt om de diëlektrische constructie te beschrijven.
Ondanks de commerciële hype die iemand kan misleiden om te geloven dat alleen constructies met een enkel type diëlektrisch materiaal aanvaardbare vertragings-skew-prestaties zullen vertonen, is het een feit dat goed ontworpen kabels met ofwel één diëlektrisch materiaal, ofwel meerdere diëlektrische materialen in gelijke mate in staat zijn om zelfs aan de wensen van de klant te voldoen. de zwaarste vereisten voor scheefheid van kanaalvertragingen gespecificeerd door toepassingsnormen en die welke door de TIA in overweging worden genomen.
Onder bepaalde omstandigheden kunnen gemengde diëlektrische constructies zelfs worden gebruikt om vertragings-skew-verschillen te compenseren die het gevolg zijn van verschillende twistsnelheden.Figuren 1 en 2 illustreren representatieve vertragings- en scheefheidswaarden verkregen uit een willekeurig geselecteerd kabelmonster van 100 meter met een "2 bij 2" (FRPE/FEP) constructie.Merk op dat de maximale voortplantingsvertraging en vertragingsscheefheid voor dit monster respectievelijk 511 ns/100 en 34 ns bedragen in het frequentiebereik van 1 MHz tot 100 MHz.
Posttijd: 23 maart 2023