Forplantningsforsinkelse og forsinkelsesskjevhet

For flere fagfolk innen telekommunikasjon bringer begreper som "utbredelsesforsinkelse" og "forsinkelsesskjevhet" tankene på smertefulle minner fra fysikktimene på videregående skole.I virkeligheten er effekten av forsinkelse og forsinkelsesskjevhet på signaloverføring lett å forklare og forstå.

Forsinkelse er en egenskap som er kjent for å eksistere for alle typer overføringsmedier.Utbredelsesforsinkelsen tilsvarer tiden som går mellom når et signal sendes og når det mottas i den andre enden av en kablingskanal.Effekten er beslektet med forsinkelsen mellom lynet og tordenen høres – bortsett fra at elektriske signaler beveger seg mye raskere enn lyd.Den faktiske forsinkelsesverdien for tvunnet-par kabling er en funksjon av nominell forplantningshastighet (NVP), lengde og frekvens.

NVP varierer i henhold til de dielektriske materialene som brukes i kabelen og uttrykkes som en prosentandel av lysets hastighet.For eksempel har de fleste kategori 5 polyetylen (FRPE) konstruksjoner NVP-områder fra 0,65cto0,70c(hvor "c" representerer lyshastigheten ~3 x108 m/s) målt på ferdig kabel.Teflon (FEP) kabelkonstruksjoner varierer fra 0,69cto0,73c, mens kabler laget av PVC er i 0,60cto0,64crange.

Lavere NVP-verdier vil bidra til ytterligere forsinkelse for en gitt kabellengde, på samme måte som en økning i ende-til-ende kabellengde vil føre til en forholdsmessig økning i ende-til-ende forsinkelse.Som med de fleste andre overføringsparametere, er forsinkelsesverdier frekvensavhengige.

Når flere par i samme kabel viser ulik forsinkelsesytelse, er resultatet forsinkelsesskjevhet.Forsinkelsesskjevhet bestemmes ved å måle forskjellen mellom paret med minst forsinkelse og paret med mest forsinkelse.Faktorer som påvirker forsinkelsesskjev ytelse inkluderer materialvalg, for eksempel lederisolasjon, og fysisk design, for eksempel forskjeller i vrihastigheter fra par til par.

Kabelutbredelsesforsinkelse

Selv om alle tvunnet-par kabler viser forsinkelsesskjevhet til en viss grad, vil kabler som er samvittighetsfullt utformet for å tillate variasjoner i NVP og par-til-par lengdeforskjeller ha akseptabel forsinkelsesskjevhet for standard-kompatible horisontale kanalkonfigurasjoner.Noen av egenskapene som kan ha negativ innvirkning på forsinket skjevhet inkluderer kabler med dårlig utformet dielektrisk konstruksjon og de med ekstreme forskjeller i par-til-par vrihastigheter.

Utbredelsesforsinkelse og forsinkelsesskjev ytelse er spesifisert av enkelte lokalnettverk (LAN) standarder for verste fall100 mchannel konfigurasjoner for å sikre riktig signaloverføring.Overføringsproblemer forbundet med overdreven forsinkelse og forsinkelsesskjevhet inkluderer økte jitter og bitfeilfrekvenser.Basert på IEEE 802-seriens LAN-spesifikasjoner, vurderes en maksimal forplantningsforsinkelse på 570 ns/100mat 1 MHz og en maksimal forsinkelsesskjevhet på 45ns/100mup til 100 MHz av TIA for kategori 3, 4 og 5, 4-par kabler.TIA Working Group TR41.8.1 vurderer også utvikling av krav for å vurdere forplantningsforsinkelse og forsinkelsesskjevhet for 100 ohm horisontale lenker og kanaler som er konstruert i samsvar med ANSI/TIA/EIA-568-A.Som et resultat av TIA-komiteen “Letter Vallot” TR-41:94-4 (PN-3772) ble det besluttet under septembermøtet i 1996 å utstede en “Industry Stemmeseddel” om et revidert utkast før utgivelsen.Fortsatt uløst er spørsmålet om kategoribetegnelsene vil endres eller ikke (f.eks. kategori 5.1), for å gjenspeile forskjeller mellom kabler som er testet for ytterligere krav til forsinkelse/forsinkelse, og de som ikke er det.

Selv om forplantningsforsinkelse og forsinkelsesskjevhet får mye oppmerksomhet, er det viktig å merke seg at det viktigste problemet med kablingsytelse for de fleste LAN-applikasjoner fortsatt er dempning til krysstale-forhold (ACR).Mens ACR-marginer forbedrer signal/støyforhold og dermed reduserer forekomsten av bitfeil, påvirkes ikke systemytelsen like direkte av kablingskanaler med betydelige forsinkelsesskjevmarginer.For eksempel vil 15 ns forsinkelsesskjevhet for en kablingskanal vanligvis ikke resultere i bedre nettverksytelse enn 45 ns, for et system designet for å tolerere opptil 50 ns forsinkelsesskjevhet.

Av denne grunn er bruken av kabler med betydelige forsinkelsesskjevmarginer mer verdifulle for forsikringen de gir mot installasjonspraksis eller andre faktorer som ellers kan presse forsinkelsesskjevhet over grensen, i stedet for løftet om bedre systemytelse sammenlignet med en kanal som oppfyller bare systemforsinkelsesskjevgrensene med flere nanosekunder.

Fordi kabler som bruker forskjellige dielektriske materialer for forskjellige par har vist seg å forårsake problemer med forsinkelsesskjevhet, har det nylig vært kontrovers om bruken av blandede dielektriske materialer i kabelkonstruksjon.Termer som "2 x 2" (en kabel med to par med dielektrisk materiale "A" og to par med materiale "B") eller "4 x 0" (en kabel som har alle fire par laget av enten materiale A eller materiale B ) som tyder mer på trelast enn kabel, brukes noen ganger for å beskrive dielektrisk konstruksjon.

Til tross for kommersiell hype som kan villede en til å tro at bare konstruksjoner som har en enkelt type dielektrisk materiale vil vise akseptabel forsinkelsesskjev ytelse, er faktum at riktig utformede kabler med enten ett dielektrisk materiale eller flere dielektriske materialer er like i stand til å tilfredsstille selv de mest alvorlige kravene til skjevheter for kanalforsinkelse spesifisert av applikasjonsstandarder og de som vurderes av TIA.

Under noen forhold kan blandede dielektriske konstruksjoner til og med brukes for å oppveie forsinkelsesskjevhetsforskjeller som skyldes forskjellige vrihastigheter.Figurene 1 og 2 illustrerer representative forsinkelses- og skjevverdier oppnådd fra en tilfeldig valgt 100 meter kabelprøve med en "2 x 2" (FRPE/FEP) konstruksjon.Merk at maksimal forplantningsforsinkelse og forsinkelsesskjevhet for denne prøven er 511 ns/100 og 34 ns, henholdsvis i frekvensområdet fra 1 MHz til 100 MHz.