20 000 профессионалов proAV > 1500 компаний > 570 городов > 6 стран ближнего зарубежья > 1 сообщество

Присоединяйтесь!

Подписка на дайджест
Рубрикатор статей

Пара витых

ВИТАЯ ПАРА КАК СРЕДСТВО ОТ ГОЛОВНОЙ БОЛИ

Электрический сигнал может быть передан получателю по каналу связи в виде про-водной или кабельной линии. В процессе распространения несущего колебания в канале свя-зи передаваемый сигнал может искажаться, поражаться шумами и помехами природного и индустриального характера. C этой проблемой сталкиваются все разработчики радиоэлек-тронных информационных систем, в том числе, и систем по технологии Digital Signage, по-зволяющих эффективно доносить до потребителя разнообразную аудио-видео информацию, в первую очередь, рекламного характера.

Линии для передачи сигнала принято делить на несимметричные и симметричные.

Простейшей несимметричной линией является линия на основе коаксиального кабеля. Коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Несмотря на хорошее экранирование, коаксиальный кабель подвержен воздействию помех, поэтому передача с его помощью композитного сигнала и компонентного видеосигналов на значительные расстоя-ния невозможна.

Дальнейшее усовершенствование экранирования кабелей дает незначительный эф-фект при одновременном существенном росте их стоимости, поэтому потребовалось прин-ципиально новое техническое решение. И оно было найдено за счет разработки схем баланс-ной передачи сигнала или симметрирования с использованием вместо коаксиального кабеля витой пары. При балансной передаче сигнала все электромагнитные помехи и шумы одинаково воздействуют на оба сигнальных провода линии. Когда сигнал достигает приемника, он по-падает на вход дифференциального усилителя с большим коэффициентом ослабления син-фазного сигнала (КОСС).

Витая пара обычно дешевле коаксиального кабеля, ее легче раскладывать, а разделка разъемов не создает никаких проблем.

БАЛАНСНАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА

Идея балансной передачи сигнала состоит в том, что для передачи сигнала ис-пользуется три, а не два провода (как в несимметричных линиях). Входной сигнал пе-редается одновременно по двум линиям, причем в одной линии он инвертируется по фазе на 180 градусов, тогда как шумы и помехи, наводимые в обоих сигнальных про-водах линии, будут иметь одинаковую амплитуду и фазу.

На выходе линии синфазные (помеховые) сигналы будут подавляться, а проти-вофазные – усиливаться.
В хорошо спроектированной системе можно ожидать ослабление синфазного сигна-ла на 60 – 80 дБ.
В качестве проводников в симметричных схемах обычно применяют неэкрани-рованные или экранированные витые пары, так как они симметричны.

63_1.jpg

Как и любое техническое решение, симметрированиие линий передачи сигнала имеет свои недостатки.

  • Симметричная линия передачи сложнее и дороже несимметричной, так как для нее необходимы передатчик и приемник балансного сигнала;
  • Если уровень помех слишком велик, приемник балансного сигнала может вой-ти в режим насыщения и передача сигнала прекратится;
  • Из-за затухания сигнала в кабеле приходится ставить промежуточные усилите-ли, которые вносят дополнительные накапливающиеся искажения;
  • При использовании промежуточных усилителей, возможно, потребуется кор-рекция сигнала.

КАБЕЛИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ БАЛАНСНЫХ СИГНАЛОВ

«Витая пара» (twisted pair) – это кабель на медной основе, объединяющий в обо-лочке одну или более пар проводников. Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (Jacket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы ка-беля) от механических воздействий и влаги.

Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолирован-ных медных провода. Кабели витой пары сильно отличаются по качеству и возможно-стям передачи информации.

Конструкцию кабеля витой пары понятна из рисунка.

63_2.jpg

Кабели витой пары делят по категориям.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно. В настоящее время выпускаются кабели категорий с 1 по 7. В современных условиях для создания цифровых информационных систем использование кабелей категории ниже 5 не имеет смысла.

Для идентификации пар внутри кабеля используют цветовую маркировку. Так первые четыре пары имеют соответственно базовые цвета: Синий, Оранжевый, Белый и Коричневый. Чаще всего основной провод в паре целиком окрашивается в базовый цвет, а дополнительный провод имеет белую изоляционную оболочку с добавлением полосок базового цвета.

Экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP) хорошо защищает пере-даваемые сигналы от внешних излучений, а также снижает потери мощности в кабеле в виде излучения.

Экранированная витая пара имеет множество разновидностей.

63_3.jpg

Кабель на неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair, UTP) в на-стоящее время являются основной средой передачи данных для неоптических техноло-гий. Кабель сочетает хорошие электрические и механические характеристики с удобст-вом монтажа и сравнительно невысокой стоимостью.

Кабели категории 5 специально разработаны для поддержки высокоскоростных компьютерных сетей. Полоса пропускания кабеля – 100МГц.

Кабели категорий 6 и 7 имеют полосу пропускания 200 и 600 МГц соответствен-но. Кабели категории 7 обязательно экранируются; категории 5 и 6 могут быть как эк-ранированными, так и неэкранированными. Кабели категории 7 значительно дороже кабелей 5-й категории и по стоимости приближаются к волоконно-оптическим кабелям. Кроме того, они пока не стандартизированы и их характеристики определяются только фирменными стандартами, из-за чего возникают проблемы при тестировании кабель-ной системы.

Некоторыми фирмами уже выпускаются кабели витой пары категории 8. Они предназначены для передачи данных на частоте до 1200 МГц (широкополосные систе-мы кабельного телевидения и современные приложения типа SOHO). Кабель состоит из 4 индивидуально экранированных витых пар, в общей оплетке, покрытой оболочкой из LSZH материала для использования внутри помещения. Для кабелей этой категории характерны стабильные значения волнового сопротивления и затухания, а также отсут-ствие резонанса на частоте до 1200 МГц.

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4 калибра 24 AWG. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки 6 штук из 4-парных.

63_4.jpg

Для подключения абонентского оборудования, и коммутации используются гибкие кабели (шнуры, патч-корды).

Патч-корд (patch cord) – это отрезок многожильного 4-парного кабеля длиной 1-10 м с вилками RJ-45 на концах. Для обеспечения устойчивости к постоянным изгибам, проводник у них выполнен не из одной, а из семи более тонких медных проволок толщиной около 0,2 мм каждая. Из-за большего, в сравнении с обычным, затухания использовать кабель для шнуров оправдано только на небольшие расстояния, как правило, не более 5 метров с каждой стороны линии.

Для коммутации кабельных каналов и подключения сетевого оборудования исполь-зуют патч-панели и настенные розетки.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИТОЙ ПАРЫ

Характеристики кабеля витой пары зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов. Как любой проводник, витая пара имеет сопротивление переменному электри-ческому току (характеристический импеданс). Кабели могут иметь различные номиналы импеданса, обычно – 100, 120 и 150 Ом. Кабель UTP практически всегда имеет импеданс 100 Ом. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привести к неработоспособности соединений.

Скорость/задержка распространения сигнала NVP (Nominal Velocity of Propaga-tion) – скорость распространения сигнала. Часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика «delay» (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров па-ры.

Важной характеристикой витой пары также является погонное затухание (Attenua-tion), характеризующее величину потери мощности сигнала при передаче.

Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное за-тухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце – то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами.

63_5.jpg

УДЛИНИТЕЛИ ИНТЕРФЕЙСА

В современных инсталляциях кабели витой пары нередко используют для передачи сигналов VGA на значительные расстояния. Для того, чтобы сигнал «не потерялся» на фоне шумов и помех, используют удлинители интерфейса (extender или line transmitter), современ-ные модели которых обеспечивают передачу сигнала на требуемую дальность с малым уров-нем помех по витой паре. Такое эффективное и недорогое техническое решение находит применение во многих областях, в том числе, в системах Digital Signage. Удлинитель сигна-лов VGA действует на аппаратном уровне, поэтому он свободен от каких-либо проблем с со-вместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного обору-дования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений компо-зитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели позволят увеличить дальность пере-дачи примерно на 50%. Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьюте-ров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640x480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024x768 и выше такой кабель не может быть длиннее 3 м.). Высококачественные промышленные кабели VGA/XGA обеспечивают дальность до 10-15, редко до 30 м. Кроме того, линия связи будет подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости. Для устранения этой проблемы в удлинителях VGA/XGA используется схема управления потерями на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотнозависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики.

Передающее устройство удлинителя обычно преобразует видеосигналы в дифферен-циальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат для воспроизведения полученного сигнала на мониторе.

Ограничения по расстоянию передачи аналоговых и цифровых видео- и аудиосигна-лов можно свести в таблицу.

63_6.jpg

Поскольку аудиосигналы имеют сравнительно небольшую ширину спектра, то для них проблемы высокочастотного затухания сигнала в линии не имеют существенного значе-ния, поэтому для них, в принципе, можно использовать и старые дешевые кабели витой пары категории 3.

Кабели для передачи цифрового сигнала с интерфейсами DVI и IEEE 1394, в принци-пе, по своей конструкции мало отличаются от кабелей витой пары, поэтому они также вклю-чены в таблицу. Однако передача цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми имеет ряд существенных особенностей. Высокая помехоустойчивость достигается за счет применения особых технологий кодирования сигнала, например, технологии T.D.M.S. в DVI.

Major Sound – новый игрок на рынке Pro Audio. Играет за Meyer Sound Major Sound – новый игрок на рынке Pro Audio. Играет за Meyer Sound
В апреле 2017 пришла неожиданная новость: в ходе прямой онлайн-трансляци...
Что скрывает UC? Краткий ликбез по терминам и возможностям Что скрывает UC? Краткий ликбез по терминам и возможностям
Мобильность усложняет коммуникации с коллегами – мы не знаем какой с...
Магия единой платформы: алмазные грани универсальных коммуникациий Магия единой платформы: алмазные грани универсальных коммуникациий
Мы попросили наших экспертов поделиться собственным опытом применени...
Пятое измерение музейного пространства Пятое измерение музейного пространства
Вы можете себе представить один из самых информационно емких музеев в ...
Кодек H.265 (стандарт HEVC) утвержден Международным союзом телекоммуникаций (МСТ) Кодек H.265 (стандарт HEVC) утвержден Международным союзом телекоммуникаций (МСТ)
После примерно девяти лет разработок, МСТ наконец признал высокую эффе...
IT+AV=конвергенция: будущее или настоящее? IT+AV=конвергенция: будущее или настоящее?
Развитие рынка диктует новые потребности, а в новых условиях требуются...
Все статьи
Видео
Вертикальное распределение температуры, солёности, кислорода и биогенных элементов
Все видео
Комплекс аппаратно-программных средств для аудиовизуального контроля и документаций Комплекс аппаратно-программных средств для аудиовизуального контроля и документаций
На момент разработки проекта, у заказчика имелась не законченная сеть ...
Аудиовизуальные технологии менеджмента Аудиовизуальные технологии менеджмента
Для решения поставленной задачи был использован комплекс мультимедий...
Мультимедийная трибуна Мультимедийная трибуна
Центральным компонентом системы является компьютер с DVD-драйвом, слото...
Все кейсы
Достучаться до небес. Продаем Digital Signage в отель
Сарбашев Никита
“Надо создавать экосистему продукта. Свой собственный бренд, понятный и лояльный клиенту.”
Сарбашев Никита
эксперт по технологии Digital Signage
Будущее ProAV: больше, ярче, быстрее, четче и умнее
Пол Салвини
“То, что происходит сейчас в Pro AV индустрии, не может оставить меня равнодушным: ведь перед нашими компаниями..."”
Пол Салвини
главный технический директор  компании Christie
Успешный инсталлятор и его "жены" или еще раз про Особую Технику Клиентской АТтракции
Горбачёв Максим
“В 2009 году – в самый разгар кризиса – вышло продолжение популярной книги Максима Горбачёва и Дмитрия Ткаченко...”
Горбачёв Максим
независимый тренер-консультант, входит в top-10 лучших тренеров России сферы продаж
Все мнения