SCHRACK: Měření metalické strukturované kabeláže

MĚŘENÍ METALICKÉ STRUKTUROVANÉ KABELÁŽE
Podobně, jako v mnoha jiných oborech, i v oblasti strukturované kabeláže dochází ke kontrole parametrů, které předpokládáme, že daný systém musí být schopen zajistit a přenést korektním způsobem. Samotné měření je primárně prováděno na fyzické úrovni. Kontrolují se tedy vlastnosti mechanických spojů i fyzikální vlastnosti jednotlivých přenosových částí systému. Vše je samozřejmě „zastřešeno“ příslušnými platnými normami a doporučeními.

Měření strukturované kabeláže postavené na měděném vodiči nijak významně nevybočuje z měření analogických veličin v oblastech telekomunikací, silnoproudu či bezdrátových technologií.
Výběr jednotlivých komponent celého systému, tedy přenosová a propojovací kabeláž, koncové účastnické zásuvky a přepojovací panely (patchpanely), začíná již při plánování a analýze požadavků na budoucí systém a komunikační síť. Podle aktualizované normy ČSN EN 50173 z ledna 2004 existují v současné době tyto kabelážní třídy a kategorie:

TAB. POŽADAVKY SOUČASNÝCH APLIKACÍ NA KABELÁŽNÍ SYSTÉMY

Co se změnilo oproti původnímu znění normy ČSN EN 50173, resp. ISO/IEC 11801 z roku 1999, resp. 2002? Především došlo k redefinici nejpoužívanější kabelážní třídy D, resp. kategorie 5E, které se do této doby používala nejčastěji vzhledem k limitním přenosovým rychlostech a možnosti realizace Gigabit Ethernetu na stávající kabeláži, bez nutnosti výměny kabeláže. Platí:

• Kabeláž kategorie 5 (třída D) již neexistuje (myšleno z pohledu limitních hodnot a měřených parametrů)
• Původní parametry a limity v kabeláži kategorie 5E se zpětně „vrátily“ do kategorie 5. Tedy kabeláž kategorie 5 je postavena na limitech a hodnotách kategorie 5E.
• Nejmenší definovatelná a měřitelná třída je kategorie 5 (třída D).

Z toho vyplývá, že telefonní rozvody a ISDN sítě není potřeba z hlediska certifikace a předání sítě proměřovat parametricky, pouze se kontrolují fyzická zapojení jednotlivých vodičů.
Kategorie 5 představuje nejnižší kvalitativní úroveň.

Veškeré kategorie musí být definovatelné na obousměrný přenos a zajistit tento přenos na všech čtyřech párech. Norma zároveň ustanovila a „znormovala“ novou třídu E (kategorii 6), která až doposud existovala jen jako tzv. draft (předpis) a zavedla novou třídu F (kategorii 7), určenou zejména pro multimediální aplikace, ve stíněném provedení.
Norma definuje také tzv. interoperabilitu, tj. je možné použít libovolnou kombinaci komponent a produktů od různých výrobců stejné kategorie (třídy). Pokud je tedy přenos (tř. D, E, F) podmíněn výhradně použitím určených komponent, pak se nejedná o komponenty této kategorie. Platí zde zpětná kompatibilita:

• Výběrem komponent kabeláže je určena podporovaná třída aplikace
  - Komponenty kategorie 5 (5E) poskytují přenos třídy D
  - Komponenty kategorie 6 poskytují přenos třídy E
  - Komponenty kategorie 7 poskytují přenos třídy F
• Jednotlivé komponenty mohou být „mixovány" v různých kategoriích. Výsledná třída aplikace je určena podle komponenty s nejnižší kategorií.

Celá soustava kabelážního systému, který bude po své instalaci proměřen, se skládá z následujících komponent:

1. Účastnická zásuvka na omítku/pod omítku, kompaktní nebo modulární provedení, stíněná nebo nestíněná varianta
2. Instalační kabeláž 4-párový datový kabel konkrétní kategorie, plášť PVC, LSOH, popř. FRNC, ve stíněném nebo nestíněném provedení
3. Přepojovací pole (patchkabel) pro ukončení vývodů z účastnických zásuvek, ve stíněném nebo nestíněném provedení, 19" nebo nástěnné řešení, kompaktní nebo modulární varianta
4. Propojovací kabel (patchkabel) pro připojení aktivního prvku k patchpanelu, popř. připojení PC k účastnické zásuvce

Mezi patchpanelem a účastnickou zásuvkou mohou být až 4 konsolidační body (= dílčí rozvaděče s patchpanely). Na jednotlivých prvcích kabelážního systému dochází k nejrůznějším ztrátám, které jsou způsobeny krátkodobými či dlouhodobými rušivými vlivy. Tyto rušivé vlivy, resp. jejich podíl, je úkolem daného měření.

PROČ MĚŘIT STRUKTUROVANOU KABELÁŽ?

• Měření kabeláže se provádí specializovaným zařízením, které je schopno na fyzické úrovni zjistit velké množství parametrů, které mohou ovlivnit kvalitu přenášené služby.
• Nejznámější výrobci: IDEAL (LANTEK), FLUKE, MICROTEST, OMNISCANNER.
• Měřící přístroje ukazují naměřené hodnoty okamžitě a mají možnost je ukládat do paměti např. na flash kartu, apod.
• Měření poté slouží jako základní dokumentace k předání celé instalace a vystavení certifikátu o systémové projektové záruce.

METODY MĚŘENÍ STRUKTUROVANÉ KABELÁŽE:

1. metoda měření tzv. permanentní linky (Permanent Link)
2. metoda měření tzv. kanálu (Channel)

ad a)
Metoda měření permanentní linky se používá v 99% případů.
Proměřuje celou trasu (linku) od koncové účastnické zásuvky ke konsolidačnímu bodu, resp. k patchpanelu. Nebere tedy v úvahu kvalitu, délku, typ a provedení propojovacích kabelů (patchcordů).
Proč? Protože princip strukturované kabeláže je založen na principu univerzálních rozvodů. Teprve v centrálním rozvaděči, kde jsou umístěny jak pasívní, tak i aktivní prvky, se rozhoduje, co a ke které koncové zásuvce bude připojeno. Zjišťuje tedy ztráty mezi kabelem a účastnickou zásuvkou na straně jedné a kabelem a svorkovnicí na patchpanelu na straně druhé. Výsledné ztráty jsou poté součtem ztrát na uvedených kontaktech + ztráty na samotném kabelu.

ad b)
Metoda měření kanálu bere v úvahu propojovací kabely u zásuvek a patchpanelu. Bere tedy v úvahu veškeré pasívní komponenty v celém systému. Z pohledu měření a certifikace je ovšem nutné zajistit, aby jak v průběhu měření, tak i po skončení měření, byly propojovací kabely používány pouze v konkrétních zásuvkách a v konkrétních portech na straně patchpanelu. I toto může být některými investory požadováno.

Výrobci jednotlivých kabelážních systémů zpravidla doporučují použít jednu konkrétní metodu.

PŘEHLED ZÁKLADNÍCH MĚŘENÝCH PARAMETRŮ KABELÁŽNÍHO SYSTÉMU:

1. WIREMAP - zapojení „pinů“ a fyzická kontrola zapojení
2. DÉLKA - zjištění délky kabeláže
3. RETURN LOSS - ztráty kvality signálu
4. NEXT - šum (přeslech)
5. ATTENUATION - útlum
6. ACR - poměr útlumu a přeslechu
7. POWER SUM ACR - součtový poměr
8. POWER SUM NEXT - součtový šum (přeslech)
9. ELFEXT - oboustranný šum
10. POWER SUM ELFEXT - součtový oboustranný šum

VYSVĚTLENÍ NĚKTERÝCH PARAMETRŮ:
Útlum (attenuation) - je ztráta síly signálu způsobená např. překročením maximální doporučené délky. Útlum může být ovlivněn kvalitou materiálu a podmínkami instalace kabelu. Určitý útlum je však nevyhnutelný, neboť je způsoben odporem materiálu. Útlum se vyskytuje jak u metalických, tak i u optických kabelů; tam může být minimalizován vlnovou délkou a barvou světla a stejně jako u metaliky materiálem (dnes se používají kromě skleněných i plastová vlákna). Útlum je vlastností i bezdrátových (mikrovlnných) přenosů. Zde je závislý na atmosférických podmínkách.
Řešením útlumu je kromě výběru materiálu použití opakovačů (pro metaliku, optiku i bezdrátové spojení).

Odraz (reflection) - vzniká, když elektrický, optický nebo bezdrátový signál narazí na nějaké porušení kontinuity. Tím může být např. ukončení kabelu konektorem, vada materiálu, apod. Odraz se vyskytuje i u bezdrátových spojení, když signál narazí na jinou vrstvu atmosféry. Při přechodu do jiného prostředí dochází k odrazu části energie. Pokud je množství energie dostatečně vysoké, může dojít ke zmatení dvoúrovňového systému komunikací.
Při pečlivém výběru komponent s odpovídající impedancí by odraz neměl být problémem. Jako příklad si uveďme alespoň jeden zářný příklad poruchy sítě odrazem – jde o chybějící terminátor na konci koaxiálního kabelu.

Šum (NEXT) - je energie (elektrická, optická nebo elektromagnetická), která se nechtěně „nabalila“ na originální signál. Žádný signál není bez šumu, jde pouze o to udržet přijatelnou úroveň poměru signálu vůči šumu. Příliš vysoká úroveň šumu může změnit úroveň signálu a tím i její interpretaci, což poruší přenášenou informaci. Zdrojů šumu je poměrně vysoké množství:

1. Pokud je původcem elektrického šumu signál na jiných drátech v rámci jednoho kabelu, pak je tento šum nazýván přeslech (Crosstalk).
2. Pokud jsou dva dráty blízko sebe a nejsou zkrouceny do sebe (twistovány), energie jimi protékající se vzájemně indukuje do druhého. To může způsobit šum patrný na obou koncích kabelu.
   Tento typ šumu se nazývá Near-End crosstalk – NEXT. Může být ovlivněn ukončením kabelu (špatná kvalita osazení konektoru) a porušením twistování kabelu (způsobeným např. velkou silou při zatahování, ostrým ohybem apod.).
3. Šum způsobený střídavým napětím a problémy s uzemněním je poměrně složitým problémem počítačových sítí. Jeho vliv je ovlivňován kvalitou uzemnění. Referenční signálová zem je totiž na šasi počítače propojena se zemí napájení. Zemnící vodič napájení se chová (v souladu s ostatními dráty) jako anténa a čím je delší, tím větší je interference s okolními vlivy.
   Měřící přístroje ukazují parametry kabeláže okamžitě po dokončení parciálního proměření a zároveň si tyto parametry ukládají do paměti. Protože mají nastaveny mezní úrovně jednotlivých parametrů, jsou schopné okamžitě informovat o tom, zda je segment v pořádku nebo neodpovídá požadavkům. Z paměti lze výsledky většinou vytisknout přímo na tiskárnu nebo přenést do počítače a tam je dále zpracovávat. Prvotní měření slouží kromě prokázání vlastností i jako výchozí údaje pro porovnávání změn parametrů v čase (jednou za čas je vhodné provést kontrolní měření).

POSTUP MĚŘENÍ KABELÁŽE:

1. Volba metodiky měření (LINK/CHANNEL)
2. Kalibrace přístroje
3. Volba měřících kabelů
4. Nastavení typu měřené kabeláže (konkrétní výrobce, podle normy)
5. Kontrolní měření
6. VLASTNÍ MĚŘENÍ
7. Uložení měření
8. Tisk protokolu o naměřených hodnotách

MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJ LANTEK 7
LANTEK 7 představuje novou řadu certifikačních testerů pro kabeláže kategorie 7 (třídy F) a aplikace do 750MHz. Autotest umožňuje změřit jeden spoj během cca 30 sekund včetně zobrazení grafických hodnot. Uvedený přístroj je možné doplnit o optické nástavce a proměřit optickou trasu (délka, útlum).

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI:

• Certifikovaný měřící přístroj pro kabeláž Cat. 7, ISO Class F, 750MHz
• Kompletní Autotest kategorie 7 s grafickými výstupy za cca. 30 sekund
• Paměť až pro 6.000 výsledků (24.000 s FLASH RAM)
• Zlepšená verze měřících adaptérů nabízí větší flexibilitu a snižuje provozní náklad
• Autotest je možné spouštět i ze vzdálené jednotky a je tak usnadněno měření jednou osobou

• Optické příslušenství, které umožňuje analyzovat problematické body na optickém vlákně a tak nahrazuje nákladné reflektometry OTDR
• Hlavní jednotka je vybavena barevným LCD displejem s vysokým rozlišením (1/4 VGA), vzdálená jednotka dvojřádkovým černobílým LCD displejem
• Možnost spuštění Autotestu i ze vzdálené jednotky
• Sériový a USB port pro nahrávání výsledků do PC a upgrade firwaru měřícího přístroje
• LANTEK Reporter - program pro nahrávání textových i grafických výsledků
• Dva plně funkční PCMCIA sloty pro rozšíření paměti a další budoucí aplikace

Uvedený měřící přístroj naleznete v našem katalogu Datové produkty 2005. Přístroj je možné po vzájemné dohodě zapůjčit.

Ing. Jiří Kořínek