Исследование диапазона отклонений PS-NEXT в кабелях СКС

В ходе данного исследования выполнено исследование диапазона отклонений одного из ключевых характеристик симметричного кабеля СКС – PS-NEXT. Для этого собрано достаточное количество статистических данных, которые впоследствии обработаны методами математического анализа. Измерения выполнялись для одного из наиболее распространённых типов кабелей СКС - категории 7 S/UTP.

Ключевые слова: СКС; категория 7; переходная помеха.

Известно, что при измерении вторичных параметров отдельных линий СКС, даже одни и те же пары соседних кабелей имеют некоторый разброс характеристик. Это обусловлено совокупностью таких факторов как: неидеальность монтажа, материалов составляющих кабель и конструктивными погрешностями. Современные профильные стандарты имеют аналитические уравнения призванные ограничить диапазон допустимых значений вторичных параметров кабеля передачи данных [1]. При их нормировании брался допуск на разброс тестируемой характеристики. Однако, значительный запас одной из важнейших характеристик кабеля – PS-NEXT вызвал сомнения в корректности существующего подхода (рис.1), что привело к необходимости данных исследований.

Рис. 1 Результаты тестирования PS-NEXT для 4 пар кабеля категории 6а и функция предельного значения согласно ISO/IEC 11801 ed.2 для данной категории

Целью настоящего исследования является определение величины отклонений PS-NEXT относительно математического ожидания частотной характеристики.

Решения этой задачи следует выполнять на основании большого числа экспериментальных результатов. Поэтому в ходе исследования было сделано 165 комплексных измерений витопарных линий СКС различной длины (от 12 до 30 метров) категории 7. Измерения вторичных параметров было выполнено серийным кабельным анализатором Fluke DTX-1800 имеющим необходимые сертификаты соответствия и калибровки. При помощи специализированного ПО LinkWare из результатов тестирования выделены сведения о PS-NEXT на частотах 100, 200, 300, 400, 500 и 600 МГц. После чего, импортированы в программный пакет MathCad для анализа и представлены графиками на рисунке 2. Исследуемые линии являются участком горизонтальной подсистемы инсталлированной СКС и проложены в кабельнесущих конструкциях внутри здания административного типа. Заземление экранированных конструкций линий было выполнено согласно стандарту ANSI/TIA/EIA-607. Влияние сторонних источников ЭМИ было исключено. Метрологические характеристики кабельного анализатора отвечают современному стандарту TIA TSB-67 и соответствуют классу точности измерений - Level IV. Это даёт основания считать выполненные измерения на достаточном уровне инженерной строгости.

Проранжировав полученные данные с дискретностью 0,5 дБ были составлены следующие статистические ряды:

Таблица 1

Статистические ряды, полученные после дискретизации переходной помехи

Применительно к данному исследованию функция распределения для дискретных величин PS-NEXT имеет вид:

При известном математическом ожидании и СКО не составляет труда вычислить функцию нормального распределения:

Из составленных статистических рядов в таблице 1 было вычислено математическое ожидание  и СКО – , что позволило найти функцию распределения (2).

Таблица 2

Математическое ожидание и СКО для PS-NEXT

Результаты вычислений и  представлены на графиках рис. 1.

Рис. 2 Графики распределения результатов тестов для различных частот линии СКС категории 7

 - функция распределения PS-NEXT на частотах: 100, 200, 300, 400, 500 МГц.

 – функция нормального распределения для PS-NEXT на частотах: 100, 200, 300, 400, 500 МГц.

Как видно из построенных графиков на рис. 2 все данные полученные на частотах от 100 до 600 МГц имеют распределение близкое к нормальному. Это позволяет воспользоваться правилом «3 сигм». И сделать следующие выводы:

Не менее 95,4% результатов измерений для 100 МГц лежит в диапазоне: 53 ±4,17 [дБ]; для 200 МГц в диапазоне: 47,8 ±2,71 [дБ]; для 300 МГц в диапазоне: 43 ±2,7 [дБ]; для 400 МГц в диапазоне: 38,1 ±2.67 [дБ]; для 500 МГц в диапазоне: 34,3 ±2,28 [дБ]; для 600 МГц в диапазоне: 36,2 ±2.1 [дБ]. На основании этих выводов я сделал допущение о величине отклонения результатов измерений PS-NEXT - 6% относительно . Данный результат будет полезен при формировании новых методов оценки предельной пропускной способности кабелей СКС.

В дополнение к полученным результатам, был произведён ряд произвольных измерений в другой СКС этой же пары в кабеле, с теми же условиями, что описаны в начале настоящего раздела. Во всех 80 тестах погрешность не превышала принятых 6% от математического ожидания полученного в таблице 2, что ещё раз подтвердило правильность выполненных вычислений.

Литература:

1.      ISO/IEC 11801 Information technology – Generic cabling for customer premise. – International standard. Second edition. // 2011 - стр. 136.