Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


  

Коннектор — "узкое" место кабельной системы

А. А. Воловодов

Качество кабельных систем зависит в первую очередь от коннекторов — механических элементов, монтируемых на кабелях для получения разъемных соединений.

Параметры кабельной системы определяются характеристиками ее основных элементов — кабелей и разъемов. Для нормальной работы современных протоколов, таких, как ATM 155 и Fast Ethernet, необходимо обеспечить приемлемое качество передачи сигналов на высоких частотах. Это достигается постоянным совершенствованием конструкции кабелей и разъемов. Если элементы кабельной инфраструктуры производятся на автоматических компьютеризованных линиях, то монтаж самих систем, т. е. оснащение линейных кабелей1 разъемами, выполняется вручную, как правило в "полевых" условиях, специалистами разной квалификации.

Перед монтажом требуется удалить небольшую часть оболочки кабеля и расплести концы витых пар на некоторую длину. Нарушения скрутки и взаимного расположения витых пар отрицательно влияют на характеристики кабельных систем. От качества соединения кабеля с разъемом во многом зависит и работоспособность локальной сети в целом.

Контакт сквозь изоляцию

С целью подключения линейных четырехпарных кабелей к коннекторам абонентских розеток и распределительных панелей все ведущие производители элементов для структурированных кабельных систем используют коннекторы, работающие по принципу контакта сквозь изоляцию — КСИ (Insulation Displacement Contact — IDC). Конструкция их проста и напоминает гребенку, боковые поверхности зубцов которой имеют тонкие лезвия. "Гребенка" коннектора может быть однорядной (восемь контактов) или двухрядной (по четыре контакта). Провода кабеля проходят между лезвиями зубцов гребенки. Прорезая изоляцию, лезвия коннекторов врезаются и в медь проводника. Коннекторы монтируются на распределительной панели или выполняются в виде отдельных модулей. В любом случае коннектор обеспечивает переход от проводников к стандартным гнездовым разъемам. Таким образом, линейные кабели оснащаются разъемами типа RJ-45, к которым с помощью соединительных кабелей подключается абонентское, сетевое и терминальное оборудование.

Технология врезки, созданная для монтажа телефонных проводов на кроссах, оказалась такой удачной, что применяется и в системах передачи данных практически для всех соединений медных кабелей. Врезной контакт намного лучше механического или паяного соединения, поскольку значительно упрощает монтаж и обеспечивает надежное низкоомное электрическое соединение. Кроме того, он не окисляется, не подвержен неблагоприятным воздействиям перепадов температуры и не образует переходов типа "медь проводника — олово — металл контакта", характерных для паяных соединений и отрицательно влияющих на срок их службы.

В коннекторах КСИ происходит процесс диффузии — взаимное проникновение меди проводника в специальный сплав контакта, что увеличивает эффективную площадь последнего. Электрические параметры таких соединений со временем даже улучшаются.

Перекрестные наводки

Передача данных на высоких скоростях предполагает работу на высоких частотах. В настоящее время национальными и международными стандартами определены параметры передачи сигналов по медному кабелю в локальных сетях в полосе частот до 100 МГц.

С увеличением частоты от 1 до 100 МГц перекрестные наводки2 между парами кабеля возрастают в тысячи и десятки тысяч раз. Для их оценки применяют параметр — перекрестные наводки на ближнем конце кабеля (Near End Crosstalk — NEXT), представляющий собой относительную величину сигнала, который наводится в одной паре проводников при наличии сигнала в другой паре. Ближний конец кабеля в этом случае берется потому, что активный сигнал на стороне передатчика сильнее, а наводки выше. Усиление наводок приводит к появлению нежелательных дополнительных сигналов в виде собственного шума кабельной системы. Шумы искажают полезные электрические сигналы и могут привести к сбоям в работе сети в целом.

Перекрестные наводки, а следовательно, и показатель NEXT уменьшают с помощью специальных мер. Каждая пара имеет разный шаг скрутки, при производстве строго выдерживают расстояние между проводниками, их взаимное расположение, диэлектрические свойства изоляции. Однако, как уже говорилось, для монтажа разъемов необходимо расплести проводники пар на обоих концах кабеля на некоторую длину. Для кабелей категории 5 (полоса частот до 100 МГц) величина расплетения пар не должна превышать 13 мм. В стандартах, однако, не оговорено, на какую длину допускается удаление оболочки кабеля. Некоторые производители элементов для СКС считают приемлемой длину удаления оболочки 25 мм.

В настоящее время запатентованы три коннектора типа КСИ: AT&T, Krone и MOD-TAP. При монтаже коннекторов данного типа не удается расплетать концы пар на меньшую длину, чем это допускается стандартами. Так происходит потому, что перед врезкой в коннектор проводники необходимо развести на одну или две "гребенки" фиксированного (и немалого) размера. Но и миниатюризация коннекторов имеет свои пределы, поскольку для уменьшения NEXT близкое расположение контактов не желательно.

Коннектор типа 808

Монтаж кабельных разъемов фирмы ITT Cannon осуществляется по тому же физическому принципу: контакт сквозь изоляцию. Изоляция проводника прорезается ножевыми контактами (рис. 1). Однако их характерная особенность состоит в том, что V-образные лезвия коннектора 808 расположены максимально близко одно к другому в один ряд, но в двух параллельных плоскостях, разделенных диэлектриком. Такая конфигурация позволяет увеличить расстояние между соседними электрическими контактами, а значит, улучшить электрические параметры. Коннектор обеспечивает монтаж проводников без дополнительного удаления оболочки кабеля (теплоизоляция). Длина удаленной части оболочки и расплетенных концов пар не превышает 9—10 мм. Разделенные проводники оказываются внутри коннектора, там же крепится и оболочка кабеля. Это обеспечивает высокую надежность и повторяемость механических и электрических параметров соединения.

Схема коннектора 808

Коннектор, известный как модуль 808, запатентован и имеет самые малые габариты и лучшие электрические и механические характеристики по сравнению со всеми существующими типами кабельных разъемов. С помощью модуля 808 можно монтировать гнездовые разъемы линейных кабелей практически точно так же, как и штыревые разъемы соединительных кабелей — все восемь проводов вставляются в коннектор одновременно, затем фиксируются крышкой. В отличие от штыревых разъемов модуль гнездового разъема помещается в корпус. Корпус обжимается одним движением специального инструмента, обеспечивая строго фиксированное усилие монтажа.

Разводка проводов и перекрестные наводки

Сегодня существует несколько вариантов взаимного расположения проводников относительно контактов коннекторов. Они называются последовательностями. Наиболее широкое распространение получили последовательности T568A, T568B и USOC для четырех пар (рис. 2), Token Ring, 10Base-T — для двух. Протоколы передачи данных используют разное число пар и различную разводку проводников в коннекторах. Вторая и третья пары задействованы для работы протоколов 10Base-T и 100Base-TX. Для протоколов 100Base-T4 нужны четыре пары, а для ATM155 — лишь вторая и четвертая. Пары проводников имеют различные электрические параметры. Поэтому, чтобы оптимизировать систему, нужно учитывать требования протоколов и параметры как кабелей, так и коннекторов. Разводка проводов должна строго соблюдаться. С этой целью проводники витых пар и монтажные позиции коннекторов снабжены цветовой маркировкой.

Величину наводок на частоте 100 МГц на базовой линии3, которая состоит из линейного кабеля длиной 90 м, оснащенного разъемами типа 808, иллюстрирует рис. 3. Значения NEXT приведены на рис. 4. Шкала затухания указана на вертикальном луче (–50 дБ в центре). Зеленая линия на диаграмме показывает уровень наводок, определяемый стандартами для базовой линии максимально допустимой длины (90 м) на предельной частоте (100 МГц). Согласно стандартам значение данного параметра для базовой линии категории 5 определяется величиной –29,1 дБ. Красная линия соответствует фактическим усредненным значениям уровней наводок между парами для базовой линии ISCS.

Как видно из графика, фирме ITT Cannon удалось значительно уменьшить перекрестные наводки между парами. Наилучшие результаты (–48 дБ) получены для второй и четвертой пар, используемых для работы АТМ 155. Для остальных пар показатель NEXT превосходит требования стандартов не менее чем на 8 дБ.

Практически это означает, что уровень внутренних шумов системы на один-два порядка (в 8—95 раз) ниже, чем допускается стандартами.

Для уменьшения перекрестных наводок между парами модуль имеет дополнительные конденсаторы, образованные разделенными диэлектриком проводниками, которые проходят внутри модуля и соединяют лезвия коннекторов с контактами гнезда. Электрическая компенсация параметров стала возможной, поскольку средние параметры емкостей, образуемых параллельно идущими проводниками, заранее известны, а форма проводников строго выдерживается.

Таким образом, структурированная кабельная система ITT Cannon продемонстрировала свою универсальность и обеспечивает работу всех высокоскоростных современных протоколов с существенным "запасом прочности" даже по "наихудшим" парам.

Качество сигнала тем выше, чем меньше затухание и совокупное взаимовлияние пар. По сравнению с требованиями стандарта TIA/EIA 568A для кабелей категории 5 (частота до 100 МГц) в коннекторе типа 808 имеется значительный "запас прочности" по перекрестным наводкам, затуханию4 и суммарным наводкам всех пар (PowerSum).

Долговечность

По истечении некоторого времени эксплуатации кабельной системы контакты коннекторов могут окисляться. Чтобы избежать этого, соединение проводников с контактами коннектора делается газонепроницаемым. Благодаря малой толщине ножей, хорошей фиксации проводников и отсутствию нагрузок на врезные контакты кислород не проникает в зону контакта и поэтому проблемы окисления нет.

В модуле 808 механическое крепление элементов реализуется в трех местах:

· проводники — ножи коннектора,

· кабель — модуль коннектора,

· кабель — панель (розетка).

Кроме того, обеспечивается дополнительная механическая защита проводников, поскольку модуль состоит из двух частей. Конструкция модуля 808 позволяет надежно фиксировать проводники в основании его V-oбразных контактов, при том, что предусмотрен только одноразовый его монтаж.

Гнездовой восьмиконтактный разъем модуля, предназначенный для коммутаций с помощью соединительных кабелей, также долговечен и надежен. Все контактные поверхности разъемов имеют золотое покрытие толщиной около 2 мкм, что гарантирует не менее 2,5 тыс. соединений.

Механические и диэлектрические характеристики

Диэлектрические и механические параметры коннектора типа 808 превосходят требования, определяемые международными (ISO/IEC 11801), европейскими (IEC 603-7) и американскими (TIA/EIA 568A) стандартами:

· максимально допустимое напряжение — 1 кВ,

· минимальное гарантированное число соединений — 2,5 тыс.,

· усилие соединения/разъединения — 2 кг,

· усилие разрыва — 5 кг (при разрыве защелка штыревого контакта не отжимается; данный параметр показывает усилие несанкционированного разрыва канала),

· диапазон рабочих температур — от –40°C до +70°C.

Модульная конструкция

Структурированная кабельная система ITT Cannon имеет полностью модульную структуру. Экранированные и неэкранированные модули типа 808 являются универсальными — монтируются как на панелях, так и на розетках всех типов и стандартов. При замене розеток или панелей модули остаются на кабеле. Если же из строя выходит сам модуль, всю панель или розетку можно не трогать.

Большинство производителей делают упор на сборные распределительные панели, а модульные решения предлагают как возможный вариант. При этом кабельные окончания панелей и розеток реализованы по-разному и, естественно, имеют разные характеристики.

Не менее важны и размеры самих коннекторов. Модули 808, имеющие рекордно малые габариты, размещаются на распределительных панелях более компактно — плотность их монтажа на распределительных панелях примерно в полтора раза выше, чем у традиционных систем.

В структурированной кабельной системе фирмы ITT Cannon пассивных элементов меньше, чем в любой другой. В результате кабельную систему легче проектировать, устанавливать и эксплуатировать.

Удобство монтажа

Все восемь проводов кабеля обрезаются одним движением монтажного инструмента на строго определенную длину. Затем проводники вставляются в коннектор и одновременно фиксируются закрыванием крышки. Такая простая процедура монтажа кабельных разъемов, предусмотренная в конструкции модуля и инструмента, создает непревзойденные удобство, простоту в работе и повторяемость механических и электрических параметров.

Внешний корпус, отсутствующий у коннекторов других типов, обеспечивает механическую защиту зоны контактов и высокую прочность заделки кабеля. Улучшенные электрические характеристики базовой линии, зависящие от качества элементов и монтажа коннекторов, в свою очередь, позволяют:

· увеличить длину канала передачи данных сверх значения (90 м — линейный кабель плюс 10 м — два соединительных кабеля), лимитированного стандартами;

· увеличить число точек перехода канала до семи на экранированном канале и до пяти на неэкранированном (стандартами допускается не более четырех точек перехода);

· предоставлять гарантию на безотказную работу не только самой линии (линейный кабель с двумя разъемами), или даже всего канала (линейные, переходные и соединительные кабели), а для всей системы в целом, включая и соответствующие протоколы.

Электромагнитная совместимость

Структурированная кабельная система фирмы ITT Cannon на экранированных кабелях, названная ITT SCS или ISCS (произносится "айсис"), имеет намного лучшие показатели электромагнитной совместимости (Electromagnetic Compatibility — EMC), чем у систем на неэкранированных кабелях. Преимущества ISCS особенно заметны благодаря индивидуальному экранированию каждого канала. В кабельных системах применяют как индивидуальное, так и общее экранирование, например 24 или 48 портов, всех кабелей распределительной панели. Последнее является более экономичным, но менее эффективным решением с точки зрения соблюдения требований ЭМС. Помимо отличной электромагнитной совместимости, экранированные кабели имеют и лучшие характеристики при работе на высоких частотах, что обусловлено уменьшением наводок от внешних источников помех.





  
11 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Нарушитель конвенции

локальные сети

• Коннектор - "узкое" место кабельной системы

• Коммутируемый Ethernet или разделяемый Fast Ethernet

• Когда не помогает хороший пинок

• Волоконно-оптический кабель - что это и зачем он нужен

• Удаленная загрузка - ваша "палочка-выручалочка"

корпоративные сети

• IP-коммутация: сражение за сетевые высоты

• Надоедливый "писк"

• Связующее ПО: на сцене статисты

• Качество обслуживания, или Как добиться неравенства в мире равноправия

• Системы управления уровня рабочей группы

• Грядет РИФ'98...

услуги сетей связи

• Услуги цифровой связи E1

• Рефлектометры для медных кабелей

• Телефонные гарнитуры: в серьезном бизнесе нет мелочей

• Технологии доступа. Делайте ваши ставки

• Руководство покупателя модемов формата Pc Card

интернет и интрасети

• Интернет для среднего офиса

• Мультимедиа в Интернет

защита данных

• Реальные системы для виртуальных коммутируемых частных сетей

новые продукты

• Три новинки Lucent Technologies, Парад новинок от HP, Что нам стоит сеть построить..., Быстрый и многофункциональный коммутатор от 3Com

только на сервере

• Интернет от... IBM

• Фирменное ПО управления сетевыми устройствами

• Исследуем производительность JDBC - интерфейсов

• В поисках унифицированной почтовой архитектуры



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх