Kilku specjalistom z branży telekomunikacji pojęcia takie jak „opóźnienie propagacji” i „skośność opóźnienia” przywodzą na myśl bolesne wspomnienia zajęć z fizyki w szkole średniej.W rzeczywistości wpływ opóźnienia i skosu opóźnienia na transmisję sygnału można łatwo wyjaśnić i zrozumieć.
Opóźnienie to właściwość znana wszystkim typom mediów transmisyjnych.Opóźnienie propagacji jest równoważne czasowi, jaki upływa pomiędzy przesłaniem sygnału a jego odebraniem na drugim końcu kanału okablowania.Efekt jest podobny do opóźnienia w czasie pomiędzy uderzeniem pioruna a usłyszeniem grzmotu, z tą różnicą, że sygnały elektryczne przemieszczają się znacznie szybciej niż dźwięk.Rzeczywista wartość opóźnienia dla skrętki jest funkcją nominalnej prędkości propagacji (NVP), długości i częstotliwości.
NVP różni się w zależności od materiałów dielektrycznych zastosowanych w kablu i jest wyrażony jako procent prędkości światła.Na przykład większość konstrukcji z polietylenu kategorii 5 (FRPE) ma zakres NVP od 0,65 c do 0,70 c (gdzie „c” oznacza prędkość światła ~3 x 108 m/s), mierzoną na gotowym kablu.Konstrukcje kabli teflonowych (FEP) wahają się od 0,69c do 0,73c, natomiast kable wykonane z PVC mieszczą się w przedziale od 0,60c do 0,64c.
Niższe wartości NVP będą przyczyniać się do dodatkowego opóźnienia dla danej długości kabla, tak samo jak wzrost długości kabla od końca do końca spowoduje proporcjonalny wzrost opóźnienia od końca do końca.Podobnie jak w przypadku większości innych parametrów transmisji, wartości opóźnienia zależą od częstotliwości.
Kiedy wiele par w tym samym kablu wykazuje różną wydajność opóźnienia, efektem jest zniekształcenie opóźnienia.Skośność opóźnienia określa się poprzez pomiar różnicy pomiędzy parą z najmniejszym opóźnieniem i parą z największym opóźnieniem.Czynniki wpływające na wydajność skosu opóźnienia obejmują wybór materiału, takiego jak izolacja przewodnika, i projekt fizyczny, taki jak różnice w szybkości skrętu między parami.
Opóźnienie propagacji kabla
Chociaż wszystkie kable typu skrętka wykazują w pewnym stopniu zniekształcenie opóźnienia, kable, które zostały świadomie zaprojektowane tak, aby uwzględnić różnice w NVP i różnicach długości między parami, będą miały akceptowalne przesunięcie opóźnienia w konfiguracjach kanałów poziomych zgodnych ze standardami.Niektóre z cech, które mogą niekorzystnie wpływać na wydajność skosu opóźnienia, obejmują kable o źle zaprojektowanej konstrukcji dielektrycznej i kable o ekstremalnych różnicach w szybkości skrętu między parami.
Opóźnienie propagacji i zniekształcenie opóźnienia są określone przez niektóre standardy sieci lokalnych (LAN) dla najgorszych konfiguracji 100 mkanałowych, aby zapewnić prawidłową transmisję sygnału.Problemy z transmisją związane z nadmiernym opóźnieniem i skosem opóźnienia obejmują zwiększone wahania i współczynniki błędów bitowych.W oparciu o specyfikacje sieci LAN serii IEEE 802, TIA rozważa maksymalne opóźnienie propagacji wynoszące 570 ns/100mat 1 MHz i maksymalne opóźnienie opóźnienia wynoszące 45 ns/100m do 100 MHz dla 4-parowych kabli kategorii 3, 4 i 5.Grupa Robocza TIA TR41.8.1 rozważa także opracowanie wymagań dotyczących oceny opóźnienia propagacji i skośności opóźnienia dla 100-omowych łączy i kanałów poziomych zbudowanych zgodnie z ANSI/TIA/EIA-568-A.W wyniku głosowania komisji TIA „Letter Ballot” TR-41:94-4 (PN-3772) podczas spotkania we wrześniu 1996 roku zdecydowano o wydaniu „Przemysłowego głosowania” w sprawie poprawionego projektu przed jego publikacją.Nadal nierozwiązana pozostaje kwestia, czy oznaczenia kategorii ulegną zmianie (np. kategoria 5.1), aby odzwierciedlić różnice pomiędzy kablami testowanymi pod kątem dodatkowych wymagań dotyczących opóźnienia/skosowania opóźnienia, a kablami, które nie są testowane.
Chociaż opóźnienia propagacji i zniekształcenia opóźnienia cieszą się dużym zainteresowaniem, należy zauważyć, że najważniejszym problemem związanym z wydajnością okablowania w większości zastosowań sieci LAN pozostaje współczynnik tłumienia do przesłuchu (ACR).Podczas gdy marginesy ACR poprawiają stosunek sygnału do szumu, a tym samym zmniejszają częstość występowania błędów bitowych, na wydajność systemu nie wpływają bezpośrednio kanały okablowania ze znacznymi marginesami skosu opóźnienia.Na przykład odchylenie opóźnienia 15 ns dla kanału okablowania zazwyczaj nie spowoduje lepszej wydajności sieci niż 45 ns w przypadku systemu zaprojektowanego tak, aby tolerować odchylenie opóźnienia do 50 ns.
Z tego powodu użycie kabli o znacznych marginesach odchylenia opóźnienia jest bardziej wartościowe ze względu na zabezpieczenie, jakie zapewniają przed praktykami instalacyjnymi lub innymi czynnikami, które w przeciwnym razie mogą spowodować przekroczenie limitu odchylenia opóźnienia, niż obietnica lepszej wydajności systemu w porównaniu z kanałem, który spełnia limity odchylenia opóźnienia systemu jedynie o kilka nanosekund.
Ponieważ stwierdzono, że kable, w których zastosowano różne materiały dielektryczne dla różnych par, powodują problemy z przesunięciem opóźnienia, ostatnio pojawiły się kontrowersje dotyczące stosowania mieszanych materiałów dielektrycznych w konstrukcji kabli.Terminy takie jak „2 na 2” (kabel mający dwie pary z materiałem dielektrycznym „A” i dwie pary z materiałem „B”) lub „4 na 0” (kabel mający wszystkie cztery pary wykonane z materiału A lub materiału B ), które bardziej przypominają drewno niż kabel, są czasami używane do opisu konstrukcji dielektrycznej.
Pomimo komercyjnego szumu, który może wprowadzić w błąd w przekonaniu, że tylko konstrukcje posiadające jeden rodzaj materiału dielektrycznego będą wykazywać akceptowalną charakterystykę skosu opóźnienia, faktem jest, że odpowiednio zaprojektowane kable zawierające albo jeden materiał dielektryczny, albo wiele materiałów dielektrycznych są w równym stopniu w stanie zaspokoić nawet najsurowsze wymagania dotyczące zniekształcenia opóźnienia kanału określone przez standardy aplikacyjne i te rozważane przez TIA.
W pewnych warunkach można nawet zastosować mieszane konstrukcje dielektryczne, aby zrównoważyć różnice w skosie opóźnienia, które wynikają z różnych współczynników skrętu.Rysunki 1 i 2 ilustrują reprezentatywne wartości opóźnienia i skosu uzyskane z losowo wybranej próbki kabla o długości 100 metrów o konstrukcji „2 na 2” (FRPE/FEP).Należy zauważyć, że maksymalne opóźnienie propagacji i skośność opóźnienia dla tej próbki wynoszą odpowiednio 511 ns/100m i 34 ns w zakresie częstotliwości od 1 MHz do 100 MHz.
Czas publikacji: 23 marca 2023 r