В процессе сертификационных испытаний сетей Класса Е часто возникает проблема низкой повторяемости результатов измерений. Прежде всего это касается случаев применения кабельных тестеров различных производителей. Данная особенность существенно затрудняет анализ в спорных ситуациях. Сравнительные испытания на тестовом объекте шести различных моделей кабельных тестеров и одного сетевого анализатора подтвердили факт расхождения результатов.

Испытаниям подверглись несколько разновидностей измерительных приборов. Компанией Agilent был предоставлен Framescope 350 с измерительным адаптером Smartprobe Cat6 Universal Link (уровень точности III).

Из оборудования Fluke Networks использовались DSP-4100 (аналогичный по конструкции тестеру DSP-4300) с универсальным адаптером стационарной линии (уровень точности III), сканер Omniscanner 2 в комбинации с адаптером DSPLIA101 и новое устройство DTX-1800 с адаптером DTX-PLA001. Все три прибора подключались при помощи однотипных вилок PM-06.

Psiber Data выделила для выполнения измерений кабельный тестер Lanmaster 600 от AOIP, в комплект поставки которого входил адаптер PL01 для стационарной линии Категории 6.

Кроме того, в экспериментах был задействован прибор Lantek 7 компании Ideal Industries, который к стационарной линии подключался коммутационными шнурами от Krone с вилками KM8 (уровень точности IV).

Во всех случаях речь шла об обычных серийных приборах, которые были поверены незадолго до их передачи в тестовую лабораторию и имели полностью заряженные аккумуляторы. Непосредственно перед проведением тестов была осуществлена установка нуля в соответствии с прилагаемыми производителями инструкциями. Измерения выполнялись без использования блока питания. Режим работы задавался как ISO/IEC 11801 Klasse E Permanent Link при одинаковом значении параметра номинальной скорости распространения (Nominal Velosity of Propagation, NVP).

Параллельно с измерениями кабельными сканерами выполнялись контрольные замеры с помощью сетевого анализатора FSH-3-23 компании Rohde&Schwarz. Подключение этого прибора к объекту производилось с помощью симметризирующего трансформатора SUE 71C от Analog Electronic и коммутационных шнуров Krone с вилками KM8.

Результаты проведенных исследований показывают, что получаемые с их помощью данные в основном не выходят за пределы допусков, установленных стандартами в отношении приборов класса точности III.

ОБЪЕКТ ИЗМЕРЕНИЙ

В качестве объекта измерений служила часто применяемая в реальных кабельных системах стационарная линия, в данном случае из горизонтального кабеля Megaline 723 Категории 7 производства Kerpen и соединительных розеток KM8 компании Krone. На одном из концов находился макет участка с пониженным переходным затуханием. Для этого через штекерный разъем Категории 7 к стационарной линии подключался поврежденный горизонтальный кабель длиной 30 см. На его конце снова устанавливался разъем Категории 7.

Для обеспечения возможности проведения измерений с горизонтальными кабелями различной длины в пределах стационарной линии на расстоянии 10 см от гнезда Категории 6 устанавливался разъем Категории 7 (см. Рисунок 1). Впрочем, как оказалось, изменение длины горизонтального кабеля практически не влияет на результаты измерений, поэтому все эксперименты осуществлялись с кабелем длиной 90 м. Для выполнения дополнительных соединений использовались компоненты Категории 7 (соединитель TERA компании Siemon), наличие которых практически не оказывало влияния на результаты измерений параметров объектов Категории 6.

Рисунок 1. Объект измерений.

Основное внимание уделялось параметру переходного затухания NEXT, для чего была нарушена целостность экрана витых пар контактов 3-6 и 4-5. Именно эти пары оказываются наиболее критичными с точки зрения обеспечения требуемых стандартами величин переходного затухания. Все измерения удалось выполнить за один день благодаря большой подготовительной работе.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

В верхней части Рисунка 2 красная кривая указывает на граничное значение параметра NEXT для стационарной линии Категории Е. Черная линия снизу задает границу по точности приборов уровня III. В левой части рисунка располагается шкала абсолютных значений параметра NEXT, а в правой — мера отклонений параметров, приводимых в нижней части. Все измеренные значения находятся практически рядом с предельно допустимым значением параметра NEXT, поэтому отклонения не должны выходить за пределы указанных границ допуска.

Рисунок 2. Результаты измерений и ошибка определения параметра NEXT между парами 3-6 и 4-5.

В качестве наиболее вероятной зависимости изменения переходного затухания от частоты принималось арифметическое среднее значение всех измерений (пурпурная кривая в верхней части рисунка). Для этого на основании уровней переходной помехи рассчитывались величины напряжений, затем они усреднялись, и по полученной величине вновь рассчитывался уровень. Средняя ошибка серии измерений определялась как стандартное отклонение, поделенное на корень квадратный из количества проведенных циклов измерений. Величина отклонений результатов измерений от среднего значения не превышала 4 дБ.

Данные измерений не дают оснований утверждать, что другие тестирующие устройства того же производителя обеспечат получение аналогичных результатов. Фактически это означает, что повторяемость может быть достигнута только для конкретного измерительного прибора, снабженного соответствующими аксессуарами. Таким образом, на практике показания тестирующего оборудования будут существенно различаться.

На фоне остальных приборов обращают на себя внимание заметные отклонения измеренных величин переходного затухания при лучших значениях параметра NEXT (коричневая линия), полученные при работе с тестером Lantek 7. Самым проблематичным, согласно показаниям сетевого анализатора (кривая бирюзового цвета в нижней части рисунка), является достижение параметров переходного затухания в разъеме.

ПОКАЗАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Численные значения характеристик переходной помехи, полученные с помощью отдельных образцов приборов, изображены на Рисунках 3, 4 и 5. В качестве опорных значений использовались нормы уровня точности III и показания сетевого анализатора. Показания DSP-4100, Framescope 350, Lanmaster 600 и DTX-1800 не выходят за пределы разрешенных допусков. В случае DSP-4100 на частоте 240 МГц характеристика пересекает нижнюю границу разрешенных допусков.

Большие отклонения, которые наблюдаются у Lantek 7 компании Ideal Industries, производитель объясняет не совсем точным согласованием измерительного кабеля и измеряемой стационарной линии. С этим сканером, как и с сетевым анализатором, использовались шнуры с вилками Krone, все остальные приборы были снабжены специальными разъемами, оптимизированными под конкретное оборудование. Кроме того, причиной немалого разброса результатов измерения могло являться отсутствие заземления тестируемого объекта.

Немаловажное значение имеет также тот факт, что в процессе проведения экспериментов не достигается уровень точности III, поскольку в качестве результата и его отношения к граничным значениям параметра переходного затухания используется кривая, полученная поточечным методом в процессе усреднения.

ВЫВОДЫ

Проведенные измерения не только наглядно раскрывают причину довольно больших отклонений. Они показывают также, что происходит при выполнении повторных измерений в полевых условиях. Именно поэтому в процессе проведенных экспериментов не выполнялись измерения по лабораторным методикам. Повторные измерения осуществляются, как правило, в том случае, если измерительный прибор сразу дает отрицательный результат или наблюдается чередование положительного с отрицательным. Такая ситуация возникает, когда фактическая величина параметра оказывается хуже задаваемого стандартом граничного значения либо слегка отличается от него.

Измерения, выполненные одним и тем же прибором на одинаковом объекте, имеют хорошую повторяемость и наглядно показывают, что отклонения от среднего значения не выходят за разумные пределы. В действительности положительный результат измерения кабельным тестером может находиться у нижнего допустимого предела. Целесообразно контролировать измеренную характеристику во всем частотном диапазоне и дополнительно проверять наличие значительных запасов по параметрам.

Стандарт требует, чтобы разработчик кабельных тестеров вместе с прибором предоставлял техническую документацию, позволяющую оценить точность выполняемых измерений. В документации обычно приводятся ссылки на различные нормы, подкрепляемые даже соответствующими цитатами. Тем не менее многие не умеют пользоваться находящимися в их распоряжении материалами. Большие проблемы возникают в спорных ситуациях, когда два измерения дают прямо противоположные результаты. Существенную помощь в этом случае могут оказать конкретные данные об обеспечиваемой точности измерений. Особенно полезна такая информация, если результаты измерений демонстрируют неустойчивость по критерию «прошел — не прошел».

Матиас Цорн — инженер-консультант и владелец инженерного бюро IBZ. Дополнительные сведения о проведении измерений можно получить у автора по адресу: lanline2004@ibz-service.de.

©AWi Verlag

Источники:

DIN EN 50346:2003-06 Компьютерная техника, монтаж проводки, тестирование инсталлированной проводки, немецкая редакция: EN 50345:2002.

DIN EN 61935-1:2003 Независимое от приложения коммуникационное кабельное оборудование, спецификация для проверки симметричной коммуникационной проводки в соответствии с EN 50173, часть 1: инсталлированная проводка (IEC 61935-1:2000+A1:2002), немецкая редакция: EN 61935-1:2000+A1:2002

IEC 61935-1/ред. 2 Выдвинутое на голосование предложение комитета (46A/638/CDV) — Типовая кабельная система — спецификация для тестирования сбалансированной коммуникационной проводки в соответствии с ISO/IEC 11801, часть 1: инсталлированная проводка