Modul 4:

1. Modul 4: Frequency-Based Cable Testing

2. Prečo vlny? • elektronické systémy - údaje (znaky, slová, obrázky, video a hudba) • konvertovanie údajov na svetelné alebo rádiové vlny a potom späť • nie sú viditeľné voľným okom; • meranie – osciloskop • prenášajú sa určitými frekvenčnými pásmami

3. Waves • energia prechádzajúca z jedného miesta na druhé; • perióda – čas medzi dvoma vlnami meraný v sekundách(s); čas, za ktorý sa vykoná 1 cyklus; • frekvencia – počet vĺn za jednu sekundu, meraný v hertzoch (Hz); • 1 Hz (1 cyklus) = 1 vlna za sekundu; • amplitúda el. signálu – výška meraná vo voltoch.

4. Types of waves • napäťové vlny – medené káble; • svetelné vlny – optické káble; • elektromagnetické vlny – alternujúce elektrické a magnetické vlny; • každú vlnu možno znázorniť grafom

5. Sine waves • sínusoida; • graf matematickej funkcie; • periodické – opakovanie určitého vzoru v pravidelných intervaloch; • spojité – žiadne 2 susedné body grafu nemajú rovnakú hodnotu; • reprezentácia - analógové vlny.

6. V A T t Analógový signál (4.1.1)

7. Analog signal • vlastnosti: • continous voltage, • voltage varies as time progresses, • many encodings possible; • A – amplitude (heigh or depth of wave); • T – period (time to complete 1 wave cycle); • F – frequency (cycles per second) = 1/T.

8. Square waves • periodické; • graf nie je spojitý; • udržiava jednu hodnotu a potom sa zrazu zmení na inú hodnotu, po krátkom čase sa vráti na pôvodnú hodnotu; • reprezentácia - digitálne signály (pulzy); • má aj amplitúdu aj frekvenciu ako všetky vlny.

9. T V 1 A 0 1 0 1 t Digitálny signál

10. Digital signal • vlastnosti: • discrete pulses (not continous) • can only have one of two states (1/0, on/off) • voltage jumps between levels • A – heigh of pulses.

11. Exponents and logarithms • v sieťovaní sa používajú 3 číselné systémy: • Base 2 – binary • Base 10 – decimal • Base 16 – hexadecimal • common log = logaritmus so základom 10; • logaritmus – inverzná funkcia k exponenciálnej, t.j. 102 = 100  log10100 = 2; • využitie logaritmov – výpočet decibelov a na meranie intenzity signálu medených, optických a bezdrôtových kanálov.

12. Decibels • výpočet decibelov: • dB = 10 log10 (Pfinal / Pref)– meranie svetelných vĺn optických káblov a rádiových vĺn vo vzduchu; • dB = 20 log10 (Vfinal / Vref) – meranie elektromagnetických vĺn v medených kábloch; • označuje stratu (-) alebo zisk (+) sily vĺn; • P – power, V – voltage; • Pfinal is the delivered power measured in watts; • Pref is the original power measured in watts; • Vfinal is the delivered voltage measured in volts; • Vref is the original voltage measured in volts.

13. Time & frequency of signals I. • znaky, slová, obrázky, video alebo hudba - napäťové vzory v kábloch a el. zariadeniach, konvertovanie na svetelné alebo rádiové vlny a späť; • osciloskop: • zariadenie na zobrazenie el. signálov (napäťové vlny a pulzy); • os x – čas, os y – napätie alebo prúd; • existujú aj dvojvstupové; • analýza signálov – časovo doménovej analýzy.

14. Time & frequency of signals II. • spektrálny analyzér: • frekvenčne doménová analýza– sledovanie signálov; • os x – frekvencia; • ELM signály – rôzne frekvencie na prenos, čím nedochádza k vzájomnému rušeniu signálov; • frequency modulation (FM) radio signal – iné frekvencie ako televízne alebo satelitné signály.

15. Šum • súvisí so zvukom; • komunikácia súvisiaca s nežiadúcimi signálmi; • vzniká: • prírodné / technické zdroje; • komunikačnými systémami sa pridajú k dátam; • nemožno ho odstrániť iba minimalizovať, • biely šum – ovplyvňuje rovnomerne všetky prenosové frekvencie (všetky stanice, všetky prenosy dát); • úzkopásmová interferencia(narrowband)– ovplyňuje len malý rozsah frekvencií (stanice v blízkosti danej frekvencie, rušenie len niektorých signálov).

16. Sources of noise • káble, ktoré prenášajú signál a sú blízko seba; • rádio frekvenčné rušenie zo signálov prenášaných v blízkosti kábla; • šírenie šumu zo zariadení, ktoré sú zdrojom elektromagnetického rušenia (napr. motor); • príjem alebo vysielanie optického signálu.

17. Types of bandwidth • analógová šírka pásma: • frekvenčný rozsah analógových elektronických systémov; • opis rozsahu frekvencií, ktorými sa prenáša rádiový signál; • prenos rádiovými stanicami alebo elektronickým zosilovačom; • jednotka – Hz; • digitálna šírka pásma: • množstvo informácií, ktoré pretečú z jedného miesta na iné za jednotku času; • jednotka – bps; • obmedzenie – fyzické médiá / fyz. zákony / technológie;

18. Analog vs. digital bandwidth • analógová šírka pásma sa používa na určenie digitálnej šírky pásma medených káblov; • digitálne vlny sú tvorené veľkým počtom analógových; • analógové frekvencie sú prenášané medzi dvoma bodmi; • dva signály sa porovnajú a určí sa zoslabenie; • médiá podporujúce vyššiu analógovú šírku pásma bez vyššieho stupňa zoslabenia zvyčajne podporujú vyššie digitálne šírky pásma.

19. Modul 4: Signals and noise

20. Ethernet • pri prenose sa každý bit musí najprv rozpoznať, ale trvácnosť je krátka; • v danom čase je potrebné si zapamätať čo veľké množstvo originálnych signálov; • zrýchlenie je možné prostredníctvom inštalácie lepších káblov, nových konektorov a sieťových zariadení (patch panel, punch-down blocks).

21. Coaxial cable and optic-fiber • coaxial cable: • tienený; • medená sieťovina – elektricky uzemnený kvôli ochrane pred externým el. šumom; • menej šumivé ako iné medené káble – sú drahšie; • STP – vnútorná fólia chráni všetky páry pred generovaním šumu z iných párov; • ScTP – Category 5, Category 5e. • optické káble: • počas prenosu sa mení intenzita svetla (k šumu dochádza menej ako pri el. signále na rovnakej vzdialenosti); • nie je ovplyvnený el. šumom a nemusí byť uzemnený, iba ak vonk. obal obsahuje kovové súčasti.

22. Attenuation • zníženie amplitúdy signálu pozdĺž kábla; • zvýšenie zoslabenia: • veľmi dlhé káble • vysoké frekvencie • zmena el. energie signálu na teplo; • meranie v dBs v záporných číslach - čím nižšie, tým lepšie;

23. Impendance • pri meraní odporu v kábloch so striedavým prúdom - v Ω; • Category 5 – 100 Ω; • impendačná nespojitosť • rôzne hodnoty impendancie kábla a konektora v dôsledku zlej inštalácie konektorov; • spôsobuje zoslabenie a chvenie • kombináciou zoslabenia a impedančnej nespojitosti signálu vzniká útlm (insertion loss). • ak sa signál dostane k miestu nespojitosti, časť sa odrazí späť a časť v smere pôvodného signálu, čím sa vytvorí viacnásobný echo-efekt.

24. Crosstalk (presluch) • prenos signálu medzi blízkymi káblami; • pri zmene napätia v kábli sa generuje elm. energia – vyžaruje sa ako rádiový signál z vysielača; • vedľajšie káble – ako antény – zachytia prenášanú energiu – rušia prenos signálu; • alien crosstalk – ovplyvnený signál iného kábla; • meranie – aplikovanie testovacieho signálu na každý pár – meranie amplitúdy nechcenej straty; • 4 testy.

25. Sources of noise on twisted-pair cable • pár káblov prenáša 1 signál; • šum sa v signále objaví na všetkých kábloch naraz – ľahké objavenie a filtrovanie pre prijímač; • viac odolné voči presluchu a šumu zo susedných káblov; • vyššie kategórie UTP – viac prekrútený drôtov pre minimalizovanie úniku pri vysokých prenosových frekvenciách.

26. Types of crosstalk I. • Near-end Crosstalk (NEXT) • presluch na blízkom konci kábla; • pomer intenzity testovaného signálu a presluchu na rovnakom konci kábla; • meranie – záporné hodnoty dB; • nízka záporná hodnota = viac šumu; • - 30 dB < NEXT šumu a čistejší signál ako - 10 bB; • meranie medzi každými dvoma pármi v UTP.

27. Types of crosstalk II. • Far-end Crosstalk (FEXT) • presluch na vzdialenom konci; • jednom konci kábla sa generuje testovaný signál a jeho presluch do druhého páru sa meria na druhom konci; • záver = vyhodnotí sa ich pomer; • Power Sum Near-end Crosstalk (PSNEXT) • celkový presluch na blízkom konci kábla; • meria celkový efekt NEXT zo všetkých párov v kábli; • vypočíta sa pre každý pár na základe NEXT efektu z ďalších troch párov; • určuje, do akej miery je testovaná stanica zdrojom rušenia, keď jedným párom signál prijíma a zvyšnými vysiela.

28. Primary test parameters • Wire map • Insertion loss • NEXT • PSNEXT • ELFEXT • PSELFEXT • Return loss • Propagation delay • Cable length • Delay skew

29. Ethernet standards • NIC • vysielanie signálu – pin 1 a pin 2; • príjem signálu – pin 3 a pin 6; • Wire map (4.2.5) • zaisťuje, že neexistuje otvorený (1 vlákno nedosiahne konektor) alebo krátky okruh v kábli, kde nastáva skrat; • správne zapojených 8 vlákien; • reversed pair – 1. koniec OK, 2. koniec opačne; • split pair – 1 pár je vymenený s iným párom.

30. Insertion loss (IL) a return loss • Insertion loss • kombinácia zoslabenia signálu a impendačnej nespojitosti; • meranie – dB na vzdialenom konci kábla; • IL test – na káble a konektory pred použitím v LAN; • return loss • spôsobený impendančnou nespojitosťou (IN) na všetkých miestach na kábli; • najdôležitejší dosah – echo signály v mieste nespojitosti (môže sa objaviť na prijímači v rôznych intervaloch a spôsobiť chvenie).

31. Time-based parameters • propagation delay • základný test TIAEIA-568-B; • časová dostupnosť signálu, pre testovanie; • závisí od dĺžky, počtu krútení a el. vlastností; • meranie – stovky nanosekúnd; • Time Domain Reflectometry (TDR) test – dĺžka káblu na základe el. oneskorenia (nie fyzická); • propagation delayskew • čas prenosu signálov jednotlivými pármi žíl môže byť rozdielny; • časový sklz = rozdiel medzi najmenšou a najväčšou nameranou hodnotou