Автоматизація інструментального дослідження параметрів кабельних ліній



Анотація. Сертифікаційні випробування ліній струк-турованих кабельних систем (СКС) на відповідність ви-могам певних категорії чи класу не дають повної картини поточного стану СКС і не мають інструментів для порів-няльного аналізу для виявлення змін у стані системи. Автори пропонують доповнити програму випробувань вимірами параметрів TDR та TDX і автоматизувати методику порівняльного аналізу вимірів з метою вияв-лення відхилень у стані системи.

Ключові слова: СКС, TDR, TDX, кабельний тестер

Моргаль Олег Михайлович

НТУУ «КПІ» ім. Ігоря Сікорського

м. Київ, Україна

m_olegm@ukr.net

Шихутський Сергій Олександрович

НТУУ «КПІ» ім. Ігоря Сікорського

м. Київ, Україна

sergey.shykhutskyi@gmail.com

Automation of instrumental study of parameters of cable lines

Abstract. Certification tests of lines of structured cable systems (SCS) to meet the requirements of certain categories or classes do not give a complete map of the current state of the SCS and do not have tools for comparative analysis to detect changes in the state of the systems. The authors propose to supplement the test program with measurements of parameters TDR and TDX and to automate the method of comparative analysis of measurements in order to detect deviations in the state of the system.

Keywords: SCS, TDR, TDX

Oleg Morgal

Faculty of Informatics and Computer Technology NTUU "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"

Kyiv, Ukraine

Serhii Shykhutskyi

Faculty of Informatics and Computer Technology NTUU "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"

Kyiv, Ukraine

Фізичним комунікаційним середовищем для побу-дови сучасних інформаційних систем є структуровані кабельні системи (СКС). Елементарною одиницею СКС є базова лінія (надалі – лінія), яка складається з відрізка кабелю, прокладеного від передавача даних до приймача та приєднаних до його кінців терміналь-них елементів («роз’ємів»), що забезпечують технічну можливість підключати до лінії передавально-приймальне обладнання. При побудові СКС, запорукою досягнення нею найвищих характеристик є суворе дотримання поло-жень технології виконання монтажу кабелів і терміна-льних елементів. Це дозволяє максимально використа-ти потенційні можливості, закладені у компоненти СКС при їх виробництві. Вимоги до характеристик СКС задаються міжнародними стандартами. Найбільш поширеними системами стандартів є американська – ANSI/TIA/EIA [1] (в ній СКС класифікуються за кате-горіями: 3, 4, 5, 5е, 6, 6а, 7), та міжнародна - ISO [2] (в ній СКС класифікуються за класами: C, D, E, Ea, F, Fa). Щоб переконатись чи задовольняють параметри ліній побудованої СКС умовам надійної роботи приймаль-но-передавального обладнання після завершення мон-тажних робіт виконується сертифікація кожної лінії – індивідуальне випробування, в ході якого перевіряєть-ся відповідність параметрів піддослідної лінії вимогам міжнародних стандартів для ліній певної категорії чи класу. Наприклад, щоб по лінії СКС можна було пере-давати дані зі швидкістю 100Мбіт/с її характеристики повинні задовольняти вимогам категорії 5, а для швид-кості передачі 40Гбіт/с – вимогам класу Fa. Сертифікаційні випробування виконуються за до-помогою спеціалізованих приладів - кабельних тесте-рів, які є також ефективним інструментом дослідження характеристик ліній СКС завдяки можливості викону-вати вимірювання в більш широкому діапазоні частот для ширшого переліку параметрів ніж вимагають ста-ндарти. Саме до таких параметрів, які відомі, але ши-роко не використовуються для оцінки стану СКС, від-носяться рефлектограми ліній по рівню зворотніх сиг-налів (TDR) і по рівню зворотніх перехресних завад (TDX). Непопулярність у використанні цих вимірів зумовлена відсутністю автоматизованих засобів їх обробки – в кабельних тестерах результати цих вимі-рів представляються лише у графічному вигляді і оці-нювати їх можна лише візуально.

Рис. 2 Ділянка кабеля після згину.

Ми пропонуємо метод автоматизованої обробки вимірів TDR і TDX для забезпечення документування стану ліній СКС і можливості більш глибокого його аналізу.

Рис. 3 Ділянка кабеля після розрівнювання.

Якість елементної бази визначають асимптотичні ха-рактеристики лінії СКС, які можуть бути дося¬гнуті при ідеально виконаному монтажі. В реальних умовах навіть незначні порушення технології монтажу приз-водять до змін у просторовій будові кабельної лінії, що веде до її локального розбалансування, а як результат – до росту згасання корисного сигналу і підвищення рівня перехресних завад.

Документування вимірів TDR/TDX дає можливість зберегти унікальну інформацію про початковий стан конкретної лінії СКС на всій її протяжності (від оди-ниць до 90м) на момент завершення її побудови з мож-ливістю порівняння у майбутньому поточного стану з початковим і прогнозування його зміни в майбутньому та оцінки терміну ефективної експлуатації лінії. Нами пропонується метод перевірки дотримання технологічного регламенту при виконанні монтажних робіт, побудований на виявленні місць, в яких лінія була пошкоджена, шляхом порівняльного аналізу ви-міряних значень TDR/TDX з типовими величинами. Для реалізації такого підходу на підготовчому до об-слідування СКС етапі монтується еталонна лінія з таких же компонент, як і лінії піддослідної СКС, і екс-периментальним шляхом будується бібліотека пара-метрів для типових вузлів. Фізичне підґрунтя для реалізації цього підходу ілю-струють наведені діаграми параметра TDX. (Рис.1 – Рис.3). Вони отримані на ділянці кабеля, на якій кабель був перегнутий, а потім розрівняний.

Рис. 1. Ділянка кабеля до деформації.

Як видно з наведених діаграм деформації кабеля не проходять безслідно, а значить, при досягненні їхньої кількості критичної межі категорія (клас) кабельної лінії понизиться. Експериментальна частина нашого дослідження була виконана з використанням кабельного тестера FLUKE DTX-1800 [3], При цьому деякі операції вико-нувались у ручному режимі, зокрема, експорт резуль-татів вимірювання і обробка результатів засобами Microsoft Excel. Тому, як чергова задача, по доведенню запропонованої методики дослідження кабельних ліній СКС до зручного практичного застосування, сформу-льоване завдання на розробку програмного інструме-нту для автоматизації документування і обробки ре-зультатів вимірів TDR/TDX.

ВИСНОВКИ

Отримані результати інструментальних дослі-джень підтверджують діагностичну ефективність за-пропонованого підходу, а його програмна реалізація стане зручним інженерним інструментом для оцінки поточного технічного стану ліній СКС.

ЛІТЕРАТУРА

$1.$ ISO/IEC 11801 Information technology – Generic cabling for customer premises.

$2.$ ANSI/TIA/EIA 568-B Commercial Building Telecommunications Cabling Standard.

$3.$ DTX Series CableAnalyzerApril 2004, Rev. 12 4/12 ©2004-2012 Fluke Corporation.

May 17, 2018