HÍReq 2011/13 - A Cat6A kábelezésről

Cziráky Zoltán • Amit minden kivitelezőnek tudnia kell a Cat6A kábelezésről! 1Hogyan teszteljük a TIA/EIA-568-b

Amit minden kivitelezőnek tudnia kell a Cat6A kábelezésről!

Hogyan teszteljük a TIA/EIA-568-B.2-10 linkeket?

A Telecommunications Industry Association (TIA) TR-42 tech- nikai bizottsága 2008 februárjában, a Florida állambeli Tampában tartott tárgyaláson elfogadta a megnövelt category 6 (Cat6A) kábelezés szabványát, mint az ANSI/TIA/EIA-568-B.2 dokumentum 10. kiegészítése (TIA/EIA-568-B.2-10).

Egy új szabvány kidolgozása sokkal több, mint egyszerűen definiálni az átviteli paramétereket és mérési limiteket a permanent linkre és channelre. A szabványok definiálják a komponensek, mint a kábelek, csatlakozók és lengőkábelek teljesítmény paramétereit is. Ez a cikk kifejti a telepített linkek minősítésének metódusait, és hogy milyen 8 érintke-zős moduláris aljzat az, amely megfelel a megnövekedett minőségi követelményeknek. Ezen aljzatok megfelelősége biztosítja az installáció hosszú távú megbízhatóságát, továbbá biztosítja a kompatibilitást ás a nyitott architektúrát.

A TIA/EIA-568 szabvány B revíziója két link modellt defi-niál: permanent link és channel. A permanent link terepi minősítése a megfelelő teszt adapterrel kritikus, hiszen ez biztosít bennünket arról, hogy a telepített link megfelel a szabványi előírásoknak.

Az új szabvány áttekintése

Ennek a szabványnak a kidolgozása volt a megoldás az új nagysebességű alkalmazások, mint a 10GBASE-T (10 Gbps Ethernet) átvitelére 100 m távolságra 4 érpáras kábelen. Ez a szabvány specifikálja a követelményeket és ajánlásokat a 100 ohmos 4 érpáras Cat6A kábel linkek, kábelek, lengő- kábelek és csatlakozó hardverek esetében. Kibővíti a frekvencia tartományt 500 MHz-re és kiegészíti az idegen áthallás (Alien Cosstalk) paraméterekkel.

A mérési paraméterek a Cat6A esetében ugyan azok ma-radtak, mint a Cat5e vagy Cat6 kábelezések esetében, de néhány mérési paraméter neve megváltozott.

1. ábra

2 EQUICOM Méréstechnikai Kft. • © 2011 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

Az 1. táblázat bemutatja a mérési paraméterek régi és új elnevezését, valamint ezek rövidítését. Egy Cat6A minősítő analizátornak képesnek kell lennie mérni ezeket a paramé-tereket 1…500MHz között.

A csatornán belüli, vagy más néven kábelen belüli (in-channel) teljesítmény paramétereken túl az olyan nagy-sebességű alkalmazások, mint a 10GBASE-T, megkövetelik a szomszédos kábelek közötti és a patch paneleken belüli csatolás kontrollálását. Ezért megjelenik két új mérési para- méter, mely leírja az idegen áthallást (Alien Crosstalk): Power Sum Alien NEXT (PSANEXT) és Power Sum Alien Attenuation to Crosstalk Ratio a távoli végen (PSAACRF).

A helyes terepi minősítésnek tartalmaznia kell az összes in-channel paraméter mérését minden egyes link esetében, valamint az idegen áthallás (AXTalk) mintavételezett mérését.

A csatornán belüli (in-channel) teljesítmény függ az összes kábelezési komponenstől

Végzett már úgy channel mérést egy linken hogy megfordította a patch kábelt, majd lemérte még egyszer? Elképzelhető, hogy meglepte a mérési eredmény? Könnyedén előfordulhat, hogy egy hibás, vagy csillagozott (a műszer mérési pontosságán belül eső eredmény) mérési eredmény után a megfordított patch kábellel végzett mérés már helyes, és akár 2dB-lel is a limit görbe felett van. És az előfordult már Önnel, hogy rövid Cat6A linkek mérése gyakran hibás lesz, vagy csillagozott eredményt mutat, de ugyan ezekből a komponensekből felépített hosszabb link már jó lesz? Ezek a jelenségek a felhasznált komponensek minőségének, illetve a minőség bizonytalanságának eredményei.

Egy kábel link összegzett teljesítménye a kábel és a csatlakozósok (plug és jack) átviteli teljesítményétől függ. Például egy Cat5 aljzat a Cat6A linken problémát jelent, hiszen a Cat5 aljzat nem teljesíti a szükséges minőségi paramétereket az 1-500MHz-es frekvencia sávban. Nagyon fontos megjegyezni, hogy a moduláris aljzatok és csatla-kozó dugók együttes teljesítménye nagymértékben függ az egyes komponensek bizonytalanságától, minőségétől. A csatlakozások bizonytalansága a linkek mérési eredmé-nyeinek bizonytalanságát okozzák. A moduláris aljzatok soha nem lesznek teljesen egyformák, hiszen nincsen az a gyártási eljárás, amely ezt lehetővé tenné. A csatlakozó dugók hasonlóan némiképp különböznek egymástól, így érthető, hogy egy patch kábel két vége nem képes azonos teljesítményt felmutatni adott moduláris aljzattal. Mivel a

2. ábraPatchcords

1. táblázat In-Channel mérési paramé-terek Cat6A rendszereken


szabványok komponens specifikációi a minőségi paraméte-rek egy elfogadható skáláját megengedik, csak a helyes te-repi teszteléssel lehet eldönteni, hogy a telepített linkben lévő összes komponens megfelel a specifikációjának.

A NEXT (közelvégi áthallás) mérés elemzése

Az 3. ábra szemlélteti az áthallást két érpár között: a zavaró (disturber) és a zavart (disturbed) érpárok. A NEXT mérési eredmény a zavaró érpárról a zavart érpárra átjutott, és a közeli végre (near-end) visszamenő összes jel energiáját mutatja.

Azok a jelek, melyek a közeli végtől távolabbra kerültek át a zavart érpárra, nagyobb utat tesznek meg, ezért a NEXT értéke kisebb lesz, hiszen a megtett út alatt a jel csillapo-dott. Nézzük meg a különbséget az alábbi három távolság között az 1. ábrán:„A” útvonal: áthallás a közeli végen lévő csatlakozónál„B” útvonal: áthallás a távoli végen lévő csatlakozónál„C” útvonal: áthallási pont a kábel szakasz közepénél

Az „A” hossz meglehetősen rövid, így a közelvégen mért áthallott jel közel az áthallás 100%-a, hiszen a csillapítás minimális. A „B” a lehető legnagyobb távolság, így az áthallott jelnek a teljes link hosszon végig kell haladnia, ezért a mért NEXT érték meglehetősen alacsony lesz. Ha a link 40m-nél hosszabb, a NEXT zavartatás értéke elhanyagolható lesz. Az áthallás értéke sok-sok áthallásból tevődik össze, mely a kábel teljes hosszán jelentkezik. Összegezve, a közelebbi helyeken fellépő áthallás sokkal jelentősebb hatással van a NEXT zavartatás összegzett értékére, mint a kábel távolabbi végén jelentkező.

A NEXT mérés fizikája a reflexiós csillapítás (RL) ese-tében is fellelhető. Ezek a fizikai jelenségek egy jó pár szabályt eredményeznek:1. A kábel minősítéséhez elengedhetetlen az olyan paramé-

terek, mint a NEXT vagy a RL mindkét irányból történő mérése. A mai minősítő analizátorok, mint pl. a Fluke Networks DTX sorozat ezt automatikusan elvégzik mindkét irányból. A fő és távoli műszer egységek kommunikálnak egymással, elvégzik a méréseket, majd a fő műszerben tárolják azok eredményeit analízis vagy jegyzőkönyvezés céljából.

2. A patch kábelek minősége és teljesítménye erősen befolyá-solja a telepített channel teljesítményét. A patch kábelek az első komponensek a kábelezésnél mindkét irányból. Ezért a legfontosabb paraméterek a patch kábelek eseté-ben a kábel reflexiós csillapítása, valamint a NEXT és RL

3. ábraNEXT közelségi szabály


értékek a csatlakozó dugó és a moduláris aljzat esetében. A távolvégi áthallás szintén egy fontos paraméter, bár a legtöbb kábel rendszernek nem okoz gondot a FEXT limit értékének teljesítése. A fenti fizikai jelenség a FEXT ese-tében nem lép fel.

3. A csatlakozó elemek minőség erősen befolyásolja a tele-pített link teljesítményét. A rövidebb channel gyakrabban mutat hibás eredményt, mint a hosszabbak. Mikor a channel rövid, a NEXT és/vagy a RL értéke a távoli végen lévő csatlakozónál sokkal nagyobb hatással van a mérési eredményre. Ha a komponensek csak éppen teljesítik a specifikációban előírtakat, vagy a kivitelezés minősége nem megfelelő, a rövidebb channel nagyobb eséllyel lesz hibás. Emlékezzünk csak, 40 m feletti linkek esetében a távoli végen fellépő NEXT vagy RL elhanyagolható.

A Cat6A szabvány jelentősen megnövelte az összes teszt paraméter maximális frekvencia tartományát a korábbi szab- ványokhoz képest. A tipikus komponensek és a szabványban előírt minőségi paraméterek közel vannak egymáshoz. Mivel a komponensek kis mozgásteret adnak, a kivitelezés minő-sége erősen befolyásolja a végeredményt. Néhány gyártó jóval precízebb komponenseket gyárt, mások éppen csak a szabványnak megfelelőt. Hogyan tudjuk mérni a linket és a felhasznált komponensek teljesítményét? Később kifejtjük, hogy a permanent link modell hogyan segít bennünket ebben.

Komponens specifikációk

A szabványok definiálják az elektromos paramétereit az összes csatlakozó komponensnek, mint a moduláris aljzat, a csatlakozó dugó, valamint ezek összességét. Minden komponensnek a definiált tartományon belül kell lennie. A bizonytalanságnak minden komponens esetében szigorú előírásokat kell tartania, hiszen bármilyen aljzat és csat-lakozó dugó kombináció esetében teljesíteni kell a szab-ványi előírásokat. Ez érthető is, hiszen a szabványok egyik legfontosabb feladata a kompatibilitás fenntartása.

Egy olyan mérési metódus kialakítása, amely egy csatla-kozási pont bármely alkotó elemének teljesítményét képes külön minősíteni, meglehetősen nagy kihívás. A korábbi szabványok statisztikai metódusokat definiáltak, mellyel a referencia eszköz kiválasztása megtörténhetett. A megis-mételhetősége ennek a metódusnak laborról laborra válto- zott, erősen limitált volt. A Fluke Networks javasolt egy közvetlen teszt lehetőséget a Cat6 esetében, melyet a Cat6A kifejlesztése során finomítottak.

Ennek a munkának az eredményeképpen a szabvány 10-es

4. ábraFluke Networks DTX-PLA002 Permanent Link Adapter. Az adapter nyom-tatott áramkört tartalmaz, ami extrém stabilitást és megismételhető méréseket eredményez.


kiegészítése utal egy olyan 8 érintkezős csatlakozó dugóra, mely nyomtatott áramkört tartalmaz, és mint referencia csatlakozó alkalmas a moduláris aljzatok NEXT, FEXT és Return Loss mérésére. A Fluke Networks fejlesztette a szab- ványban [Section G.3.9.2. Test plug construction for return loss testing – Fig. G.11 Example of a test plug using PCB substrate] ábrázolt referencia csatlakozót. Ugyan ez a csat- lakozó található meg az új, 2008 óta gyártott Fluke Networks Cat6A Permanent Link Adaptereken (DTX-PLA002).

A Permanent Link Teszt modell

Az 5. ábra a szabványban specifikált permanent link mérési elrendezést mutatja. A mérési paramétereket a végpont-okon kell mérni, amint az az ábrán látható. Ez a gyakor-latban azt jelenti, hogy a mérőeszköz mérőkábele teljesen transzparens módon kell, hogy viselkedjen, a mérési ered-ményt nem befolyásolhatja, kivéve a mérőkábel végén lévő csatlakozó dugó és a mérendő link végén lévő moduláris aljzat közötti csatolást. Ezt a csatolást kötelező mérni, hi-szen a mérendő kábel végén lévő aljzat megfelelő teljesít-ményéről meg kell győződnünk. Ne feledjük, hogy az aljzat és a csatlakozó dugó a legelső komponens a permanent link esetében, továbbá azt, hogy a mérőkábel végén lévő csatlakozónak referencia csatlakozónak kell lennie, hogy a Cat6A moduláris aljzat teljesítményét mérni tudjuk.A korábban kifejtett NEXT és reflexiós csillapítás hosszfüggő fizikai jelensége miatt, a moduláris aljzat és a csatlakozó dugó közös teljesítménye nagymértékben meghatározza a permanent link mérési eredményt.A Fluke Networks Permanent Link adapterei ezzel a Cat6A referencia csatlakozóval több előnyt is jelentenek:1. A bizonytalanság és eltérés két permanent link adapter

között a nyomtatott áramkör alkalmazása miatt rend-kívül csekély. Az összes csatlakozó egy nagyon keskeny tartományban helyezkedik el a szabványban specifikált tartomány közepén. Ez azt jelenti, hogy egy adott link különböző adapterekkel történő mérései között elenyé-sző különbség lehet.

2. Ha a telepített aljzatok megfelelnek a szabványi előírá-soknak, és a link telepítése szakszerűen lett végrehajtva, a NEXT és RL értékek a referencia csatlakozóval ellátott adapterrel a lehető legjobb eredményt hozzák.

3. Egy jónak minősített permanent link biztosít bennünket arról, hogy a fixen (permanensen) telepített kábelezés, valamint a végeken lévő aljzatok megfelelnek a szab-ványi előírásoknak. Ez biztosítékul szolgál a kábelezési

5. ábraPermanent link modell


rendszer teljes életciklusa alatt. Az installátorok általá-ban nem telepítik a patch kábeleket a kábelezési rend-szer és az aktív eszközök közé. Továbbá a patch kábelek többször is cserélődnek időközben, míg a permanent link általában érintetlen marad. Mivel a Permanent Link mé-rési metódus biztosít bennünket arról, hogy a kábelezés, az aljzatok és a kivitelezés is az előírásoknak megfele-lően történt, a channel is meg fog felelni a teljesítmény limiteknek, amennyiben megfelelő patch kábeleket használunk.

4. Az új szabvány biztosítja a visszamenő hatályú kompati-bilitást, hiszen a Cat6A referencia csatlakozóval végzett mérések ugyan úgy megfelelnek Cat6 vagy Cat5e kom-ponens mérésekhez is. Fordítva ez természetesen nem igaz, Cat6A linkhez mindenképpen az új, nyomtatott áramköri lapot tartalmazó referencia adaptert kell hasz-nálni.Amennyiben egy permanent link mérés eredménye PASS

(helyes), és a szabványnak megfelelő patch kábelt csatla-koztatunk ehhez a permanent linkhez, biztosak lehetünk benne, hogy a channel is helyes lesz, azaz az aktív eszkö-zök kommunikációs csatornája.

A Permanent Link mérés előnye két kritikus kondíciótól függ: 1.) az adaptereknek referencia csatlakozó véggel kell rendelkeznie 2.) az adapter kábelének nagyon jó és időben állandó reflexiós csillapítással kell rendelkeznie.

A referencia csatlakozó vég: Referencia minőséggel rendelkező 8 érintkezős moduláris csatlakozó dugót nem egyszerű gyártani. Biztonsággal kimondható, hogy egy ha-gyományos kábel és csatlakozó soha nem tudja elérni ezt a minőségi szintet, ilyen permanent link méréssel nem lehet a komponensek minőségét minősíteni.

Ez egyszerűen kipróbálható, hiszen a DTX sorozatú analizátorokkal lehetséges Permanent Link mérés channel adapterrel és patch kábellel. Ez nem azt jelenti, hogy ez szabványnak megfelelő mérés, de a lehetőség megvan rá a teszt erejéig. Látható, hogy különböző patch kábelekkel végzett permanent link NEXT és RL mérések eredményei között akár nagymértékű eltérés is lehet.

Ahhoz, hogy a 6. ábrán látható összefüggés igaz legyen szükséges, hogy az összes felhasznált patch kábel valójában megfeleljen a szabványi előírásoknak. Nem szabad minden esetben hinni a csomagoláson feltüntetett kategóriáknak. Érdemes minden esetben megbízható, ismert gyártó termé-keit beszerezni, vagy utólag minősíteni a patch kábeleket. A DTX sorozatú kábel analizátorok a megfelelő patch cord teszt adapterrel képesek a lengőkábelek szabvány szerinti minősítésére.

A mérőadapter kábele: A másik nagyon fontos tényező a mérőkábel reflexiós csillapításának megbízhatósága és

6. ábra

Megfelelő Permanent Link+ Megfelelő Patch kábel

= Megfelelő channel


alacsony értéke. A kábelek reflexiós csillapítása a kábel fel- és letekercselésével folyamatosan változik. Laborató-riumi mérések igazolják, hogy a kereskedelemben kapható hagyományos patch kábelek reflexiós csillapítása akár 10 vagy még több decibellel is romolhat 150-200 fel- és lete-kercseléssel. A mérőműszerek mérőkábeleit gyakran tesz-szük ki ilyen hatásnak, hiszen munkáról munkára elpakoljuk azokat. Még a legmagasabb minőségű kábelek is, melyeket a Fluke Networks használ a permanent link adaptereihez, kis mértékben változtatják a reflexiós csillapítás paraméte-rüket, ezért egy DTX-PLCAL modul és a LinkWare kommu-nikációs szoftver segítségével a Permanent Link adapterek kalibrálása megoldható. A gyártó javaslata szerint ezt hat havonta érdemes elvégezni.

Mi a helyzet a Channel minősítéssel?

Az átviteli csatorna (channel) tartalmazza az aktív eszkö-zök patch kábeleit is. Ha channel minősítést végzünk és az eredmény PASS, az azt jelenti, hogy az adott csatorna képes minden olyan alkalmazást átvinni, ami az adott kate-góriájú kábelnek megfelelő.

Azonban ha a channel minősítést követően kicseréljük a patch kábeleket, elvesztettünk mindent. Nem tudjuk többé garantálni, hogy az újonnan használt patch kábel ugyan úgy teljesíti a követelményeket, mint az előző.

A channel mérés csak akkor lenne megfelelő, ha ga-rantálni tudnánk, hogy a méréskor használt patch kábel a végponthoz csatlakoztatva marad. Mivel ez nem garantál-ható, a channel mérési elrendezést a linkek hibaelhárítása-kor illetve üzemeltetéskor használjuk, valamint alkalmazási szabvány szerinti méréskor.

Végezetül a rendszergaranciáról. A legtöbb gyártó ajánl garanciát a kábelezési rendszeréhez. Érdemes a gyártók-tól részletesen érdeklődni a garancia feltételeiről. Habár néhány gyártó csak a channel paraméterek mérésére vállal garanciát, érdemes utána érdeklődni, hiszen a korrekt rendszer garanciához permanent link mérésre van szükség.

Idegen áthallás mérése

Amint korábban említettük, a nagy adatsebességű (pl. 10 Gbps) kábelezési szabványok előírják a csatolási értékeket az érpárok és a szomszédos kábelek között is. Ez a linkek közötti áthallás – Alien Crosstalk – a frekvencia növekedésé-vel arányosan nő. Az elektronika a nagy sebességű rendszerek

2. táblázatHálózati alkalmazások, tipikus adatsebességük és a minimális channel kábel kategória


esetében, mint az 1000BASE-T vagy a 10GBASE-T digitális jelfeldolgozást alkalmaznak (DSP) a csatornán belüli NEXT és RF teljesítmény javítása érdekében. Azonban az adók-nak nincsen tudomásuk azokról a zavaró jelekről, melyek a négy érpáros kábelen kívülről érkeznek, így nem is képesek azt kompenzálni. A kábelezési rendszernek ezért – és csak a kábelezési rendszer képes erre – biztosítania kell az ide-gen áthallás minimalizálását a hibamentes nagysebességű átvitel érdekében.

Néhány kábelezési rendszerszállító szerint „nem kell az időt pazarolni az idegen áthallás mérésére, hiszen mi labo- ratóriumi körülmények között teszteltük a rendszert a leg- rosszabb körülmények között”. Ez valóban így van, a neve-sebb gyártók mind szigorú vizsgálatokat végeznek a rend-szereiken. Egy dolgot azonban ők sem tudnak vizsgálni, és az a kivitelezés milyensége. Ez kritikus tényező az árnyé-kolt kábelezési rendszerek esetében. Az árnyékolt rendsze-rek RF hatékonysága csak a terepen vizsgálható idegen át-hallás méréssel. Az árnyékolás mérése az in-channel mérés során csupán a DC folytonosság ellenőrzésére korlátozódik. Ez nem mérvadó adat a magasabb frekvenciák esetében.

Mivel a hálózat működése nagyban függ a fizikai inf-rastruktúra rendelkezésre állásától, melynek ilyen nagy adatsebességek mellett meg kell felelnie az idegen áthallás követelményeknek, a mérés igazolja leginkább a rendszer helyes működőképességét a valós életben. Az idegen áthal-lás mérése mintavételezéses módszerrel történhet.

A másik ok, amiért érdemes az idegen áthallás mérését az installációval egy időben elvégezni az, hogy a későbbi AxTalk mérés igen körülményes és költséges, hiszen egy-szerre több linken kell megszűntetni a szolgáltatást.

A kábelminősítés két lépése

Egy új telepítés minősítése az összes Permanent Link (vagy channel) mérés elvégzésével kezdődik, ezeket nevezzük in-channel méréseknek. Az 1. táblázatban láthatóak ezek a mérési paraméterek. A második lépés a Cat6A kábelezési rendszerek telepítése esetében az idegen áthallás mérése.

Minden egyes link közötti csatolást képtelenség lenne lemérni a rengeteg számú variáció miatt. Terepi- és labor-mérések igazolják, hogy független kábel kötegek között (ha már 2-3 cm távolság van) idegen áthallás nem észlelhető. A mintavételezéses mérést ezért kábelkötegről kábelkötegre haladva kell elvégezni. Ezt részletesen a „Mérési nehézsé-gek 10 Gbit/s-os Ethernet Csavart érpáras megvalósítása esetén” című anyagunk írja le.

7. ábraShildtest


Konklúzió

A Permanent Link mérési metódus előnyei, hogy segítsé-gével biztosítható, hogy a link képes lesz a kategóriájának megfelelő alkalmazások átvitelére, továbbá a felhasznált komponensek megfelelnek a szabványi előírásoknak. Bizto-sít bennünket arról, hogy egy patch kábel cserét követően – amennyiben az új patch kábel is megfelel a szabványi előírásoknak és azonos kategóriájú, mint a telepített link – a channel továbbra is azonos minőséggel fog bírni. Kü-lönösen fontos ez a tényező a nagy sebességek (10Gbps) átvitelére alkalmas Cat6A rendszerek esetében. A Fluke Networks DTX-PLA002 Permanent Link Adaptere teljes mér-tékben megfelel ezen előnyöknek, hiszen a csatlakozó vég a szabvány által definiált központosított Cat6A referencia csatlakozó.

A Permanent Link mérési metódus javasolt minden Cat6A rendszer esetében kivéve, amikor hibakeresést végzünk.

Előrelátóként gondolnunk kell a kábel minősítés során az idegen áthallás paraméterre is. Ez az a paraméter, melyet semmiféle elektronika nem tud kiküszöbölni, ezt magának a kábelezési rendszernek kell elvégeznie. És ne feledjük, az RF paraméterek csak a telepített link esetében válnak valóssá, hiszen nagymértékben függenek a kivitelezés mi-nőségétől és a környezeti körülményektől.

Kérjük kérdéseivel, észrevételeivel forduljon bizalommal munkatársainkhoz.

www.equicom.hu

EQUICOM Méréstechnikai Kft. © 2011 Minden jog fenntartvaJelen kiadvány a jogtulajdonos írásos engedélye nélkül sem részben, sem egészben nem másolható, sem elektronikus, sem mechanikus eljárással, beleértve a fénymásolást, számítógépes rögzítést is.

http://www.equicom.hu/?q=webpage/munkatarsak

Documents

HÍReq 2011/13 - A Cat6A kábelezésről