за счет какого механизма подавляются помехи в кабелях utp
За счет какого механизма подавляются помехи в кабелях utp
1. Чем звено отличается от составного канала связи? Звено соединяет соседние узлы сети, так что между конечными точками звена нет промежуточных узлов. Между колнечными точками составного канала имеются промежуточные узлы.
2. Может ли составной канал состоять из звеньев? А наоборот? Составной канал может состоять из звеньев, но не наоборот.
3. Может ли цифровой канал передавать аналоговые данные? Может, если они оцифрованны.
5. К какому типу характеристик линии связи относятся: уровень шума, полоса пропускания, погонная емкость?
6. Какие меры можно предпринять для увеличения информационной скорости звена:
§ уменьшить длину кабеля; Да
§ выбрать кабель с меньшим сопротивлением;
§ выбрать кабель с более широкой полосой пропускания; Да
§ применить метод кодирования с более узким спектром. Да
7. Почему не всегда можно увеличить пропускную способность канала за счет увеличения числа состояний информационного сигнала? Потому что это может привести к выходу спектра сигнала за пределы полосы пропускания линии, так что сигналы будут существенно искажаться и плохо распознаваться приемником.
9. Какой кабель более качественно передает сигналы — с большим значением параметра NEXT или с меньшим? С большим по абсолютной величине значением NEXT (которое всегда отрицательно).
10. Какова ширина спектра идеального импульса? Идеальный импульс имеет бесконечный спектр
11. Назовите типы оптического кабеля.
§ в сети снизится доля искаженных кадров, так как внешние помехи будут подавляться более эффективно;
§ ничего не изменится;
§ в сети увеличится доля искаженных кадров, так как выходное сопротивление передатчиков не совпадает с импедансом кабеля. Правильный ответ
13. Назовите основные преимущества структурированной кабельной системы.
15. Почему проблематично использовать волоконно-оптический кабель в горизонтальной подсистеме?
16. Известными величинами являются:
§ минимальная мощность передатчика Р out (дБм);
§ погонное затухание кабеля A (дБ/км);
§ порог чувствительности приемника Р in (дБм).
17. Каким будет теоретический предел скорости передачи данных в битах в секунду по линии связи с шириной полосы пропускания 20 кГц, если мощность передатчика составляет 0,01 мВт, а мощность шума в линии связи равна 0,0001 мВт?
C = F log2 (1 + Pc/P ш ) = 20000 x log2 (1 + 0,01/0,0001) = 20000 x log2 (101) = 20000 x 6,68 = 133600 ( бит / с )
18. Определите пропускную способность дуплексной линии связи для каждого из направлений, если известно, что ее полоса пропускания равна 600 кГц, а в методе кодирования используется 10 состояний сигнала.
C = (2 F log 2 M ) / 2 – мы делим полосу пропускания линии пополам, так как при дуплексном режиме существуют два потока данных, каждый из которых при равной скорости передачи использует половину половину полосы пропускания канала. C = 600000 x log 2 10 = 600000 x 3,32 = 1993356 бит/с = 1,99 Мбит/с.
19. Рассчитайте задержку распространения сигнала и задержку передачи данных для случая передачи пакета в 128 байт (считайте скорость распространения сигнала равной скорости света в вакууме 300 000 км/с):
— по кабелю витой пары длиной в 100 м при скорости передачи 100 Мбит/с; 0,33 мкс и 10,24 мкс
— по коаксиальному кабелю длиной в 2 км при скорости передачи в 10 Мбит/с; 6,6 мкс и 102,4 мкс
— по спутниковому каналу протяженностью в 72 000 км при скорости передачи 128 Кбит/с. 0,26 с и 0,008 с
20. Подсчитайте скорость линии связи, если известно, что тактовая частота передатчика равно 125 МГц, а сигнал имеет 5 состояний.
На каждом такте передается log 2 5 = 2,32 бита, следовательно скорость передачи данных равна 125 х 2,32 = 290,24 Мбит/с.
Мощность наведенной помехи равна 30 – 20 = 10 дБм.
22. Пусть известно, что модем передает данные в дуплексном режиме со скоростью 33,6 Кбит/с. Сколько состояний имеет его сигнал, если полоса пропускания линии связи равна 3,43 КГц?
Для каждого из двух направлений передачи данных используется полоса 3,43 /2 = 1,715 КГц, поэтому имеет равенство:
2 х 1715 log 2 M = 33600, откуда
Кабели, способы борьбы с помехами (витая пара, экранирование).
Известны следующие способы защиты сетей от помех:
— симметрирование и подбор шагов скрутки;
— экранирование, внешнее и внутреннее;
Симметрирование.
В скрученной (витой) паре провода меняются местами — этим достигаются симметричные условия возбуждения помехи в проводах пары, т. е. баланс. В идеально симметричной паре помехи, наведенные в проводах пары, взаимоуничтожаются (см. Рисунок 1). На практике полного баланса, конечно, не бывает, и некая результирующая помеха остается. То же самое можно сказать и относительно излученной помехи: чем лучше баланс пары, тем меньше витая пара излучает наружу, в окружающую среду (см. Рисунок 1).
 |
| Рисунок 1. Излучение наружу и помехозащищенность. |
В многопарном кабеле витые пары влияют друг на друга. Если пары скрутить с одинаковым шагом, то влияние их друг на друга будет почти таким, как если бы они не были скручены вовсе. Поэтому стараются скручивать пары с разными шагами, расчет взаимного соотношения которых представляет довольно сложную задачу. Окончательный подбор шагов скрутки делают экспериментальным путем.
Для достижения максимальной симметрии (баланса) пары требуется следующее:
— прецизионное изготовление проводов, входящих в пару, достижение их идентичности;
— скрутка проводов в пару с точным и равномерным по длине шагом;
— математически вычисленное и максимально соблюденное соотношение шагов скрутки всех четырех пар.
Экранирование.
Если симметрирования пар недостаточно, приходится применять еще и экранирование. В случае, когда необходима защита от внешних помех, окружают экраном весь сердечник кабеля. Ежели требуется перекрыть путь помехам внутри кабеля, между его парами, то следует заэкранировать каждую пару. Для решения обеих задач экранируют каждую пару в отдельности, а потом еще накладывают и общий экран. В связи с этими особенностями вводятся специальные обозначения кабеля.
Соответствующие конструкции показаны на Рисунке 2.
 |
| Рисунок 2. Типы и обозначение четырехпарных кабелей. |
Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из алюмополимерной пленки, и двойной — из фольги и оплетки медной луженой проволокой. Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или алюмополимерной пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар.
Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее.
Большую роль играет толщина фольги, используемой для экранирования витых пар. Если фольга толстовата, то и кабель станет слишком толстым, грубым, негибким. Если же фольга тонковата, то эффективность и прочность экрана снижаются. Различные компании-изготовители, оптимизируя экран, применяют фольгу толщиной от 20 до 100 мкм.
Помехозащищенные кабели способы заземления экранов и оплеток в электроустановках
Конструктивно все кабели делятся на экранированные и неэкранированные конструкции. Экранированные конструкции, в принципе более помехозащищены и имеют лучшие показатели переходного затухания, но их применение требует специальных разъемов и правильной схемы заземления, поэтому в нашей стране большее распространение получили неэкранированные кабели. Экран выполняется в виде алюминиевой фольги, либо медной оплетки, либо и того и другого вместе. Встречается как общее экранирование, так и экраны по скрученным парам. Экраны сопровождаются дренажным проводником в виде медной проволочки для поддержания целостности экрана.
Кабели на основе витой пары находят широкое применение в сетях передачи данных, регламентируемых национальными и международными стандартами. Неэкранированная витая пара представляет собой от 1 до 100 пар медных изолированных проводников, скрученных парами с согласованными шагами для уменьшения взаимного влияния. Наиболее распространены двух- и четырехпарные конструкции
Для протекания тока по экрану необходимо заземление экрана с двух сторон кабеля (или участка влияния). В некоторых случаях может применяться периодическое заземление экрана по всей длине прокладки. В равной степени эти требования относятся и для защиты окружающей среды от помехоэмиссии самого кабеля.
Экранирующее действие максимально при нулевом сопротивлении заземления. При отсутствии заземления хотя бы с одной стороны экранирование от магнитных полей значительно снижается или не происходит вовсе.
Одним из способов заземления экрана является подключение экрана кабеля к заземляющему устройству через конденсатор. Физический смысл такого решения легко понять: для предотвращения протекания токов уравнивания потенциалов и низкочастотных помех по экрану необходимо изолировать его от «земли» в одном месте. Для высокочастотных помех, наводимых в кабеле, конденсатор имеет низкое сопротивление, что обеспечивает высокочастотное заземление экрана кабеля.
Предлагается подключать экран (земляную жилу) кабеля к металлоконструкциям зданий через устройство, содержащее предохранитель и индикатор постороннего напряжения.
В принципе, возможно еще одно решение. Параллельно кабелю прокладывается проводник, который подключается к экрану кабеля в начале и конце участка прокладки и служит для замыкания цепи протекания по экрану наведенного помехой тока. Важно исключить взаимное влияние между экраном и проводником, что может быть достигнуто экранированием их друг от друга или прокладкой на расстоянии друг от друга.
Помехозащищенные кабели. Способы заземления экранов и оплеток в электроустановках.
Конструктивно все кабели делятся на экранированные и неэкранированные конструкции. Экранированные конструкции, в принципе более помехозащищены и имеют лучшие показатели переходного затухания, но их применение требует специальных разъемов и правильной схемы заземления, поэтому в нашей стране большее распространение получили неэкранированные кабели. Экран выполняется в виде алюминиевой фольги, либо медной оплетки, либо и того и другого вместе. Встречается как общее экранирование, так и экраны по скрученным парам. Экраны сопровождаются дренажным проводником в виде медной проволочки для поддержания целостности экрана.
Кабели на основе витой пары находят широкое применение в сетях передачи данных, регламентируемых национальными и международными стандартами. Неэкранированная витая пара представляет собой от 1 до 100 пар медных изолированных проводников, скрученных парами с согласованными шагами для уменьшения взаимного влияния. Наиболее распространены двух- и четырехпарные конструкции
• Для протекания тока по экрану необходимо заземление экрана с двух сторон кабеля (или участка влияния). В некоторых случаях может применяться периодическое заземление экрана по всей длине прокладки. В равной степени эти требования относятся и для защиты окружающей среды от помехоэмиссии самого кабеля.
• Экранирующее действие максимально при нулевом сопротивлении заземления. При отсутствии заземления хотя бы с одной стороны экранирование от магнитных полей значительно снижается или не происходит вовсе.
• Одним из способов заземления экрана является подключение экрана кабеля к заземляющему устройству через конденсатор. Физический смысл такого решения легко понять: для предотвращения протекания токов уравнивания потенциалов и низкочастотных помех по экрану необходимо изолировать его от «земли» в одном месте. Для высокочастотных помех, наводимых в кабеле, конденсатор имеет низкое сопротивление, что обеспечивает высокочастотное заземление экрана кабеля.
• Предлагается подключать экран (земляную жилу) кабеля к металлоконструкциям зданий через устройство, содержащее предохранитель и индикатор постороннего напряжения.
• В принципе, возможно еще одно решение. Параллельно кабелю прокладывается проводник, который подключается к экрану кабеля в начале и конце участка прокладки и служит для замыкания цепи протекания по экрану наведенного помехой тока. Важно исключить взаимное влияние между экраном и проводником, что может быть достигнуто экранированием их друг от друга или прокладкой на расстоянии друг от друга.
1. Основные требования по техники безопасности при проектировании электротехнических устройств (заземление и зануление)
Во всякой электроустановке имеются металлические части, которые при нормальной работе не находятся под напряжением, но при повреждении изоляции токоведущих частей могут оказаться под напряжением и послужить причиной несчастных случаев. Такие части подлежат защитному заземлению или занулению.
Действие защитного заземления основано на том, что в случае появления напряжения на заземленной части и прикосновения человека к этой части его тело будет присоединено параллельно к весьма малому сопротивлению защитного заземления, т. е. будет, иначе говоря, зашунтировано этим сопротивлением.
Действие защитного зануления заключается в том, что при появлении напряжения на зануленной части появляется короткое замыкание в одной фазе через нулевой провод и дефектная часть установки немедленно отсоединяется от сети вследствие перегорания плавкой вставки предохранителя или отключения автомата и т. п.
В качестве заземлителей рекомендуется в первую очередь использовать так называемые естественные заземлители, а именно: проложенные в земле водопроводные трубы, обсадные трубы артезианских колодцев, металлические конструкции зданий и сооружений, имеющих надежное соединение с землей.
Согласно ПУЭ требуется выполнять заземление и зануление электроустановок:
Рекомендации ПУЭ не обеспечивают электробезопасность как в помещениях, так и на территориях размещения наружных электроустановок.
Заземление и зануление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 25 В переменного тока или до 60 В выпрямленного тока во всех случаях, кроме взрывоопасных зон и электросварочных установок.
Защита от прямого прикосновения с помощью ограждений или оболочек, или изоляции не требуется, если электрооборудование находится в зоне действия системы уравнивания потенциалов и номинальное напряжение не превышает:
— 25 В переменного тока или 60 В выпрямленного тока при условии, что оборудование нормально эксплуатируется только в сухих помещениях и мала вероятность контакта человека с частями, могущими оказаться под напряжением;
— 6 В переменного тока или 15 В выпрямленного тока во всех остальных случаях.
| Вид электропроводки | Определение | Способы прокладки проводов и кабелей |
| Открытая электропроводка | Электропроводка, проложенная по поверхности стен, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений, по опорам и т.п. | Непосредственно по поверхности стен, потолков, на струнах, полосах, тросах, роликах, изоляторах, в трубах, коробах, гибких металлических рукавах, на лотках, в электрических плинтусах и наличниках, свободной подвеской и т.п. Открытая электропроводка может быть стационарной, передвижной и переносной |
| Скрытая электропроводка | Электропроводка, проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях), а также по перекрытиям в подготовке пола, непосредственно под съемным полом и т.п. | В трубах, гибких металлических рукавах, коробах, замкнутых каналах и пустотах строительных конструкций, в заштукатуриваемых бороздах, под штукатуркой, а также замоноличиванием в строительные конструкции при их изготовлении |
| Наружная электропроводка | Электропроводка, проложенная по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами и т.п., а также между зданиями на опорах (не более четырех пролетов длиной до 25 м каждый) вне дорог и т.п. | Наружная электропроводка может быть открытой и скрытой |
Заземление и зануление открытых проводящих частей
Доступные прикосновению открытые проводящие части (ОПЧ) должны быть заземлены или занулены путём присоединения к защитному проводнику в соответствии с особенностями типов систем заземления.
К частям, подлежащим занулению или заземлению относятся:
1) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.;
2) приводы электрических аппаратов;
3) вторичные обмотки измерительных трансформаторов;
4) каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съёмные или открывающиеся части, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 25 В переменного тока или более 60 В постоянного тока;
5) металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические кабельные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, металлические рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов; лотки, короба, струны, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземлённой или запулённой металлической оболочкой или бронёй), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;
6) металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей и проводов напряжением до 25 В переменного тока и до 60 В постоянного тока, проложенных на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п. вместе с кабелями и проводами, металлические оболочки и броня которых подлежат заземлению и занулению;
7) металлические корпуса передвижных и переносных электроприёмников;
8) электрооборудование, размещённое на движущихся частях станков, машин и механизмов.
Для заземления (зануления) металлических корпусов бытовых кондиционеров воздуха, стационарных и переносных бытовых приборов класса I (не имеющих двойной или усиленной изоляции), бытовых электроприборов мощностью св. 1,3 кВт, корпусов трехфазных и однофазных электроплит, варочных котлов и другого теплового оборудования, а также металлических нетоковедущих частей технологического оборудования помещений с мокрыми процессами следует применять отдельный проводник сечением, равным фазному, прокладываемый от щита или щитка, к которому подключен данный электроприемник.
Заземление и защитные меры электробезопасности.
В цепи заземляющих и нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. В цепи нулевых рабочих проводников, если они одновременно служат для целей зануления, допускался применение выключателей, которые одновременно с отключением пулевых рабочих проводников отключают все провода, находящиеся под напряжением.
Тут все дело в схеме подсоединения:
С того момента, как нулевой проводник потянулся от нулевой шины щита к ПРИБОРУ, он стал РАБОЧИМ НУЛЕМ и уже на протяжении всей своей длины не может быть использован в качестве защитного по причине возможного переполюсования в розетках, ответвительных коробках и т.д.. А другой выделенный нулевой проводник, протянутый от той же шины к КОРПУСУ ПРИБОРА стал ЗАЩИТНЫМ НУЛЕМ, который уже никто не переполюсует.
И все было бы хорошо, и можно было бы безоглядно следовать нормативам. но мы живем в Росси, поэтому качество заземления нейтрали, особенно, в старых электроустановках, не всегда соответствует требуемым нормам. Поэтому прежде, чем защитно зануляться по описанной схеме, полезно вызвать специалиста для проверки качества заземления нейтрали.
§ Различные электротехнические схемы стационарных, подвижных и прочих устройств.
§ Схема функциональная (Э2)системы электротехнической установки стационарного центра связи
За счет какого механизма подавляются помехи в кабелях utp
Промежуточная аппаратура мультиплексирования и коммутации первичных сетей работает по принципу временного мультиплексирования каналов, когда каждому низкоскоростному каналу выделяется определенная доля времени (тайм-слот, или квант) высокоскоростного канала.
Полоса пропускания определяет диапазон частот, которые передаются линией связи с приемлемым затуханием.
Пропускная способность линии связи зависит от ее внутренних параметров, в частности — полосы пропускания, внешних параметров — уровня помех и степени ослабления помех, а также принятого способа кодирования дискретных данных.
Формула Шеннона определяет максимально возможную пропускную способность линии связи при фиксированных значениях полосы пропускания линии и отношении мощности сигнала к шуму.
Формула Найквиста выражает максимально возможную пропускную способность линии связи через полосу пропускания и количество состояний информационного сигнала.
Кабели на основе витой пары делятся на неэкранированные (UTP) и экранированные (STP). Кабели UTP проще в изготовлении и монтаже, зато кабели STP обеспечивают более высокий уровень защищенности.
Волоконно-оптические кабели обладают отличными электромагнитными и механическими характеристиками, недостаток их состоит в сложности и высокой стоимости монтажных работ.
Структурированная кабельная система представляет собой набор коммуникационных элементов — кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов, которые удовлетворяют стандартам и позволяют создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей.
Вопросы и задания
1. Синонимом каких терминов является термин «линия связи»? Варианты ответов:
а) звено; б) канал; в) составной канал.
2. Назовите два основных типа среды передачи данных.
3. Может ли цифровой канал передавать аналоговые данные?
4. Чем отличаются усилители и регенераторы телекоммуникационных сетей?
5. Какими способами можно найти спектр сигнала?
6. Какое из окон прозрачности оптического волокна имеет наименьшее затухание? Варианты ответов:
а) 850 нм; б) 1300 нм; в) 1550 нм.
7. Какие меры можно предпринять для увеличения информационной скорости звена? Варианты ответов:
а) уменьшить длину кабеля;
б) выбрать кабель с меньшим сопротивлением;
в) выбрать кабель с более широкой полосой пропускания;
г) применить метод кодирования с более узким спектром.
8. Чем отличается опорная мощность от относительной мощности? Варианты ответов:
а) единицей измерения;
б) фиксированной величиной мощности, к которой вычисляется отношение;
в) длиной кабеля, на котором измеряется входная и выходная мощность;
9. Дайте определение порога чувствительности приемника.
10. Проверьте, достаточна ли для устойчивой передачи данных мощность передатчика в 40 дБм, если длина кабеля равна 60 км, погонное затухание кабеля составляет 0,2 дБ/км, а порог чувствительности приемника равен 20 дБм.
11. Что является причиной перекрестных наводок на ближнем конце кабеля?
12. Почему не всегда можно повысить пропускную способность канала за счет увеличения числа состояний информационного сигнала?
13. За счет какого механизма подавляются помехи в кабелях UTP?
14. Какой кабель более качественно передает сигналы, с большим значением параметра NEXT или с меньшим?
15. Какой тип кабеля предназначен для передачи данных на большие расстояния: многомодовый или одномодовый?
16. Что произойдет, если в работающей сети заменить кабель UTP кабелем STP? Варианты ответов:
а) в сети снизится доля искаженных кадров;
б) ничего не изменится;
в) в сети увеличится доля искаженных кадров.
17. Каким будет теоретический предел скорости передачи данных в битах в секунду по линии связи с шириной полосы пропускания 1 мГц, если мощность передатчика составляет 64 дБм, а мощность шума в линии связи равна 2 дБм?
ГЛАВА 9 Кодирование
и мультиплексирование данных
Проводные среды, которые мы рассмотрели в предыдущей главе, предоставляют только потенциальную возможность передачи дискретной информации. Для того чтобы передатчик и приемник, соединенные некоторой средой, могли обмениваться информацией, им необходимо договориться о том, какие сигналы будут соответствовать двоичным единицам и нулям дискретной информации. Для представления дискретной информации в среде передачи данных применяются сигналы двух типов: прямоугольные импульсы и синусоидальные волны. В первом случае используют термин «кодирование», во втором — «модуляция».
Существует множество способов кодирования, которые отличаются шириной спектра сигнала при одной и той же скорости передачи данных. Для передачи данных с минимальным числом ошибок полоса пропускания канала должна быть шире, чем спектр сигнала — иначе выбранные для представления единиц и нулей сигналы значительно исказятся, и приемник не сможет правильно распознать переданную информацию. Поэтому спектр сигнала является одним из главных критериев оценки эффективности способа кодирования.
Кроме того, способ кодирования должен способствовать синхронизации приемника с передатчиком, а также обеспечивать приемлемое соотношение мощности сигнала к шуму. Эти требования являются взаимно противоречивыми, поэтому каждый применяемый на практике способ кодирования представляет собой компромисс между основными требованиями.
Битовые ошибки в каналах связи нельзя исключить полностью, даже если выбранный код обеспечивает хорошую степень синхронизации и высокий уровень отношения сигнала к шуму. Поэтому при передаче дискретной информации применяются специальные коды* которые позволяют обнаруживать (а иногда даже исправлять) битовые ошибки.
Завершает главу рассмотрение методов мультиплексирования, которые позволяют образовать в одной линии связи несколько каналов передачи.
Модуляция
Модуляция при передаче аналоговых сигналов
Исторически модуляция начала применяться для аналоговой информации и только потом для дискретной.