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.

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 способ связи доступен для них. UC разруливает!
Магия единой платформы: алмазные грани универсальных коммуникациий Магия единой платформы: алмазные грани универсальных коммуникациий
Мы попросили наших экспертов поделиться собственным опытом применения и инсталляций систем Unified Communications...
Пятое измерение музейного пространства Пятое измерение музейного пространства
Вы можете себе представить один из самых информационно емких музеев в стране, экспозиция которого состоит из...
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 эффективность предлагаемого видео кодека...
IT+AV=конвергенция: будущее или настоящее? IT+AV=конвергенция: будущее или настоящее?
Развитие рынка диктует новые потребности, а в новых условиях требуются уже не столько специализированные, сколько комплексные реше...
Анатомия компонентных сигналов - Часть I Анатомия компонентных сигналов - Часть I
Наше поколение живет в эпоху научно-технической революции, но поскольку мы находимся «внутри процесса», то не замечаем...
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 из камер видеонаблюдения, требующая создания системы централ...
Аудиовизуальные технологии менеджмента Аудиовизуальные технологии менеджмента
Для решения поставленной задачи был использован комплекс мультимедийного оборудования, в основе которого лежала система коммутации...
Мультимедийная трибуна Мультимедийная трибуна
Центральным компонентом системы является компьютер с DVD-драйвом, слотом кард-ридера и кнопкой включения, вмонтированными в трибун...
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
http://www.avclub.pro/news/proizvoditel/novyy-shirokougolnyy-obektiv-dlya-vivitek-du9000/