Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Общая характеристика компьютерных сетей 6
1.1 Структурированная кабельная система (СКС) 6
1.2. Структура локальных сетей 9
1.3. Характеристики линейных кодов 22
1.4. Стандартизация структурированной кабельной системы 27
ГЛАВА 2. Конструктивные и электрические характеристики симметричных кабелей СКС 40
2.1. Конструктивные характеристики 43
2.2. Первичные параметры передачи 48
2.3. Вторичные параметры передачи 52
2.4. Аппроксимация |ZB| иа 57
2.5. Определение разброса параметров передачи 62
2.6. Параметры взаимного влияния 65
ГЛАВА 3. Определение предельно-допустимых длин горизонтальной проводки
3.1. Достоверность передачи 75
3.2. Межсимвольные искажения 81
3.3. Определение нормы шумов 84
3.4. Расчет мощности шумов от влияния на ближнем конце 85
3.5. Расчет мощности шумов от влияния на дальнем конце 87
3.6. Расчет мощности шумов от встречного потока 88
3.7. Расчет мощности термического шума 89
ГЛАВА 4. Оптимизация конструкции кабеля UTP 99
4.1. Оптимизация по критерию минимума затухания 99
4.2. Оптимизация по критерию минимума затухания с учетом требования европейского стандарта EN50173 по величине волнового сопротивления 103
4.3. Оценка стоимости кабеля UTP с уменьшенным диаметром токоведущих жил 108
Заключение 112
Список литературы 113
Приложение 118
- Характеристики линейных кодов
- Первичные параметры передачи
- Расчет мощности шумов от влияния на ближнем конце
- Оптимизация по критерию минимума затухания с учетом требования европейского стандарта EN50173 по величине волнового сопротивления
Введение к работе
Актуальность проблемы. В современной деловой и повседневной жизни общества компьютерные сети играют важную роль. На сегодняшний день развитие технологий передачи данных характеризуется бурным развитием компьютерных сетей.
Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации -компьютерных и телекоммуникационных технологий.
Использование вычислительных сетей приводит к совершенствованию коммуникаций, то есть к улучшению процесса обмена информацией и взаимодействия между сотрудниками предприятия, а также его клиентами и поставщиками. Сети снижают потребность предприятий в других формах передачи информации, таких как телефон или обычная почта.
Сегодня трудно найти сколько-нибудь крупное предприятие, на котором не было хотя бы односегментной сети. Все больше и больше появляется крупных сетей с сотнями рабочих станций и десятками серверов, некоторые большие организации и предприятия обзаводятся частными глобальными сетями, объединяющими их филиалы, удаленные на тысячи километров.
Компьютерные сети постоянно совершенствуются, увеличиваются скорости передачи информации, расширяется спектр предоставляемых услуг, стираются грани между локальными и глобальными сетями.
Желание унифицировать и стандартизировать оборудование компьютерных сетей привело к созданию структурированных кабельных систем (СКС), параметры которых жестко регламентируются международным (ISO/IEC 11801) и европейским (EN 50173) стандартами.
В большинстве публикаций, относящихся к СКС, акцент сделан на применение кабелей 5-ой категории качества с диаметром токоведущих жил, равным 0,5 мм. Характеристики кабелей с диаметром токоведущих жил 0,4 мм и 0,6 мм отсутствуют, хотя указанные стандарты это допускают.
Появление все более высокоскоростных технологий передачи информации, таких как Gigabit Ethernet (GE) и lOGigabit Ethernet (10GE), использующих новые методы модуляции и кодирования, требует знания передающих свойств кабелей в более широком диапазоне частот по сравнению с технологиями Ethernet и Fast Ethernet.
В указанных стандартах не нашел отражения такой важный вопрос как достоверность передаваемой информации в зависимости от длины кабеля на горизонтальном участке СКС.
Как показали исследования, существующие конструкции кабелей СКС далеко не оптимальны, так как не отвечают ни одному из перечисленных критериев: ни по затуханию, ни по величине волнового сопротивления, ни по стоимости.
Решение указанных проблем позволит проектным организациям повысить качество проектных работ и поможет внедрению новых
прогрессивных технологий передачи информации, а изготовителям кабелей СКС позволит снизить стоимость как существующих, так и вновь разрабатываемых конструкций кабелей.
Предмет исследования. Теоретически и экспериментально исследуются передаточные функции симметричных кабелей СКС в широком диапазоне частот.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является определение достоверности передаваемой информации по горизонтальному участку СКС в зависимости от скорости передаваемой информации и длины участка.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
Возможность применения кабеля СКС UTP-100 пятой и шестой категории качества на длинах, больших, чем это регламентируют стандарты EN 50173 и ISO/IEC 11801 для технологий Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Оценка характеристик передачи существующих конструкций кабелей СКС в широком диапазоне частот и рассмотрение возможности оптимизации конструкции кабеля в зависимости от выбранного критерия разработки СКС при соблюдении требований международного и европейского стандартов.
Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использовались методы теории цепей, теории численного анализа, теории вероятности и математической статистики.
Научная новизна. Впервые найдено аналитическое выражение для определения активного сопротивления симметричной цепи непосредственно через ее конструктивные размеры в широком диапазоне частот без использований функций Бесселя.
Получены аппроксимирующие выражения для расчета коэффициента затухания и величины модуля волнового сопротивления витой пары кабеля СКС с различным диаметром токоведущих жил.
На основе частотной модели сделана оценка значимости отдельных видов помех: от взаимного влияния на ближнем и дальнем концах, термического шума и помех, созданных встречным потоком в результате отражений.
Установлена зависимость между вероятностью ошибки при передаче информации и предельно-допустимой длиной горизонтального участка СКС.
На основе теоретического анализа найдено оптимальное соотношение диаметров изолированной и неизолированной токоведущих жил кабеля СКС типа UTP, при котором выполняются требования стандартов EN 50173 и ISO/IEC 11801.
Практическая ценность. Найденная зависимость отклонений характеристик передачи от конструктивного разброса отдельных элементов кабельного сердечника позволяет заводам-изготовителям контролировать процесс производства кабелей и разрабатывать новые, более совершенные конструкции кабелей. Теоретический анализ и экспериментальные исследования позволили выявить ряд ограничений при использовании на компьютерных сетях кабелей СКС типа UTP-100 с диаметром токоведущих жил 0,4 мм и 0,6 мм.
Количественная оценка уровня помех, обусловленных взаимным влиянием, термическим шумом и встречным потоком, позволила установить предельно-допустимые длины горизонтальных участков СКС при использовании высокоскоростных технологий Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Найденная в результате теоретического анализа оптимальная конструкция симметричного кабеля СКС позволяет существенно уменьшить стоимость кабеля, при этом сокращается расход такого остродефицитного материала, как медь.
Реализация и внедрение результатов исследований. Разработанные компьютерные программы по оценке уровней помех от взаимного влияния, термического шума и встречного потока были использованы в учебном процессе кафедры Линий связи СПб ГУТ им. Проф. М. А. Бонч-Бруевича для обучения студентов специальности «Банковские системы связи» при выполнении ими курсового проекта на тему: «Проектирование коммуникационных подсистем».
Результаты теоретических исследований могут быть использованы при разработке новых, более совершенных конструкций симметричных кабелей.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались:
на конференциях профессорско-преподавательского состава СПб ГУТ в 2002-2006 гг.
на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов СПб ГУТ в 2002 г.
на седьмой международной конференции "Информационные сети, системы и технологии" в г. Минске 16-18 октября 2001 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 научных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения изложена на 122 страницах текста, содержит 49 таблиц, иллюстрирована 48 рисунками, список литературы содержит 64 наименования.
Основные положения, выносимые на защиту.
Определение активного сопротивления симметричной цепи в широком диапазоне частот, непосредственно через ее конструктивные размеры без использования трудоемких расчетов с использованием функций Бесселя.
Аналитическое определение отклонения параметров передачи через отклонения конструктивных размеров витой пары кабеля СКС типа UTP-100.
Установление предельно-допустимой длины горизонтальной проводки симметричных кабелей СКС в зависимости от заданной вероятности ошибки при передаче информации.
Оптимизация отношения диаметров изолированной и неизолированной токоведущих жил витой пары кабелей СКС по критерию минимума затухания при условии соблюдения требований стандартов EN 50173 и ISO/IEC 11801.
Характеристики линейных кодов
Связь между двумя компьютерами осуществляется путем обмена информацией, закодированной в цифровой форме, - данными. Один элемент данных (алфавитно-цифровой символ) представляется фиксированным числом двоичных разрядов (наиболее употребляемое число - 8 бит). Для правильной интерпретации набора битов принимающее оконечное оборудование данных (сетевой адаптер) должно знать: 1) скорость передачи битов в секунду, 2) начало и конец каждого символа (байта); 3) начало и конец целого блока сообщения (кадра). Это соответствует трем видам синхронизации: - побитовая или тактовая; - побайтовая или посимвольная; - поблочная или покадровая.
Существует два метода реализации синхронизации в зависимости от работы тактовых генераторов отправителя и получателя [2,12]: если независимо друг от друга, то это асинхронная передача, в противном случае - синхронная.
Обычно асинхронный режим передачи применяется тогда, когда передаваемые данные генерируются в случайные моменты времени. При этом линия передачи может бездействовать в течение достаточно длительных промежутков времени между символами. Получающее устройство восстанавливает синхронизацию в начале каждого получаемого символа. Для этого каждый символ добавляется стартовым битом в начале и стоп-битами в конце. По переднему фронту начального бита каждого символа, вместе с тактовыми импульсами приемника, определяется середина каждого бита. Приемник содержит отдельный тактовый генератор.
При синхронной передаче каждый кадр передается непрерывной последовательностью битов без обрамляющих стартового бита и стоп-бита. Здесь требуется другой метод тактовой синхронизации: либо тактовая информация вставляется в передаваемый блок битов, а затем удаляется из него приемником; либо передаваемая информация кодируется специальным образом для обеспечения переходов в потоке битов, которые достаточны для выделения тактовых импульсов в приемнике.
Ряд требований, предъявляемых к кодам, удобно формулировать, пользуясь спектральным представлением сигналов Известно, что при оптимальном приеме достоверность приема тем выше (вероятность ошибки тем меньше), чем больше энергия сигнала, который нужно отличить от паузы в условиях помех. Однако в общем случае спектральные характеристики являются недостаточными. Необходимо привлекать и временные представления. Наглядный пример - характеристика группирования пауз (максимальная длительность последовательностей пауз), необходимая для анализа работы выделителя тактовой частоты и качества синхронизации. Кроме того, временные характеристики позволяют оценить влияние длительности и формы фронтов импульсов на качество приема в условиях межсимвольных искажений.
Анализ таких ситуаций (связанных с межсимвольными помехами) оказывается возможным лишь на основе временных представлений. К кодам предъявляются следующие требования:
1) Энергетический спектр сигнала G(f) должен быть достаточно узким, чтобы удовлетворять широкополосности линий передачи;
2) Энергетический спектр сигнала не должен содержать постоянной составляющей и иметь малое значение в низкочастотной области. Первое требование объясняется усложнением аппаратуры. Второе обеспечивает уменьшение межсимвольных помех, возникающих вследствие ограничения полосы частот тракта передачи снизу;
3) Энергетический спектр сигнала должен быть ограничен сверху для уменьшения межсимвольных помех, возникающих вследствие ограничения полосы частот тракта передачи сверху,
4) Структура кода должна обеспечивать простое выделение тактовой частоты для упрощения приемо-передающих устройств.
Далее рассматриваются наиболее применяемые коды в локальных сетях. RZ на рис. 1.7 (Return to Zero - с возвратом к нулю) - это трехуровневый код [19,16], единицы которого изображаются положительными импульсами, а нули - отрицательными. После каждого уровня сигнала происходит возврат к нулю. Каждый битовой разряд содержит тактовую информацию, т.к. в центре бита всегда есть переход. Приемник легко выделяет синхроимпульс (строб) из кода. Рассинхронизация не произойдет даже при очень длинных пакетах, т.к. тактовые импульсы выделяются не только из начальных битов пакета. Недостаток кода RZ состоит в том, что требуется широкая полоса пропускания. Энергетический спектр кодов состоит из двух частей: дискретной и непрерывной - GH(I) [2]. Дискретная составляющая представляет собой тактовую частоту и ее гармоники и обеспечивает выделение тактовой частоты с помощью фильтров. Непрерывная составляющая нормированного энергетического спектра последовательностей импульсов прямоугольной формы определяется выражением: G (f)_Tsm\xfT/2) н 8(л/772)2 где Т - тактовый (битовый) интервал, f-частота. При скорости передачи информации 100 Мбит/с полоса пропускания составляет 100МГц. Данный метод называется биполярным кодированием.
NRZ на рис. 1.7 (Non Return to Zero - без возврата к нулю) - это простейший двухуровневый код. К достоинствам кода относится минимальная пропускная способность линии связи (широкополосности) среди других кодов при данной скорости передачи. Так, при скорости передачи 100 Мбит/с (длительность бита 100нс) требуется пропускная полоса частот линии 50МГц для последовательности из чередующихся единиц и нулей. К недостаткам относится возможность рассинхронизации данных [ \2], особенно в том случае, если частота приема отличается от частоты передачи, т.е. данные собираются не в нужный момент. Особенно это сказывается на больших блоках информации (1-2 килобайта). В этом случае возможно введение старт-стоповых битов. Непрерывный спектр кода (рис. 1.8) определяется по формуле: Г sin2 (я/Г) ХФ")г 0,,(/) =
Данный метод называется фазовым или Манчестерским кодированием.
Код Манчестер 2 (рис. 1.7) наиболее распространен в сетях, использующих электрические кабели [2,28]. Это двухуровневый код: единице соответствует переход в центре бита из единицы в ноль, передаваемому нулю -переход из нуля в единицу. Аналогично коду RZ, благодаря наличию перехода в центре бита, приемник легко выделяет строб. Допускается рассогласование часов приемника и передатчика на 25%.
Первичные параметры передачи
Часть электромагнитной энергии, проходящей вдоль симметричного кабеля поглащается токопроводящими жилами и рассеивается в виде тепловых потерь на вихревые токи, вызывая затухание в металле. Это явление учитывается двумя первичными параметрами передачи симметричного кабеля: сопротивлением R и индуктивностью L.
В изоляции, находящейся в переменном электромагнитном поле, происходит явление поляризации, возникают диэлектрические потери, что обуславливает затухание в диэлектрике. Эти явления характеризуются второй парой первичных параметров передачи симметричного кабеля: емкостью С и проводимостью изоляции G.
Активное сопротивление СК, Ом/км, состоит из сопротивления по постоянному току Ro, сопротивления за счет поверхностного эффекта, сопротивления за счет эффекта близости и сопротивления за счет потерь в окружающих металлических массах (соседние жилы, экран, броня) ARM.
Аналитическое определение передаточных характеристик кабелей симметричной конструкии вызывает значительные трудности. Это, в первую очередь, связано со сложностью расчёта активного сопротивления симметричной цепи. На высоких частотах в кабеле помимо поверхностного эффекта, возникает еще и эффект близости, вызванный тем, что при прохождении тока в соседнем проводнике возникает магнитное поле, которое воздействует на другой (первый) проводник. Обычно расчёт ведется с использованием специальных функций, выраженных через модифицированные функции Бесселя первого и второго рода. /О2 а G(x) Ом (d \ \ + F(x) + (2.3) +AR. l-H(x) KM R с. п.— 2 32 Ro где x=k-r0, k= ju}juaa - модуль коэффициента вихревых токов, a) = 2rf, jua абсолютная магнитная проницаемость проводника, а - удельная проводимость проводника, do - диаметр изолированного проводника, а - расстояние между центрами проводников. функция F(x) - учитывает сопротивление, эквивалентное потерям на вихревые токи, возбуждаемые внутренним магнитным полем (поверхностный эффект). функция G(x) - учитывает сопротивление, эквивалентное потерям на вихревые токи, возбуждаемые внешним магнитным полем (эффект близости). функция Н(х) - учитывает сопротивление, эквивалентное потерям на вихревые токи, возбуждаемые вторичным магнитным полем в прямом проводнике (т. е. в первом). ARM"N (2.4) где ART - сопротивление, вызываемое вихревыми токами в соседних проводниках, RT - табличное значение [30],которое зависит от их количества (в данном случае оно может быть принято равным 7,5, f - частота в МГц, при различных диаметрах токоведущих жил и одинаковом соотношении изолированной и неизолированной жилы (di/d0=l,8)). Значения функций F(x), G(x), Н(х) были определены из [31]
Эквивалентное значение относительной диэлектрической проницаемости можно определить исходя из отношения объемов занимаемых полиэтиленом и воздухом. Учитывая то, что высота объемов, занимаемых полиэтиленом и воздухом одинакова, можно перейти к соотношению площадей, то есть є. о.+е„ о -экв s.+sm
При определении коэффициента Ч будем исходить из того, что drp - диаметр элементарной группы равен удвоенному значению d\, как если бы не происходило западание токоведущих жил одной элементарной группы в пространство других элементарных групп. Разумеется, это является идеализацией реальной ситуации, также как и сама формула (2.7) поскольку диаметр воображаемого экрана, равный djp+di-do, есть величина достаточно условная при отсутствии такового. Однако, как это показано далее, расчеты, сделанные по формуле (2.6) дают вполне удовлетворительные результаты при-сделанном допущении.
Вторичными параметрами СК являются волновое сопротивление ZB, коэффициент затухания а, скорость распространения электромагнитной энергии я). Они широко используются для оценки эксплуатационно-технических качеств кабелей СКС.
Волновое сопротивление ZB - это сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения, то есть при условии отсутствия влияния на процесс передачи несогласованности нагрузок на концах линии. Волновое сопротивление свойственно данному типу кабеля и зависит лишь от его первичных параметров и частоты сигнала.
Номинальное волновое сопротивление линии должно составлять 100, 120 или 150 Ом на частотах между 1 МГц и максимальной частотой для данного класса.
Допуски волнового сопротивления не должны превышать +/- 15% от номинального значения на частотах между 1 МГц и максимальной частотой для данного класса. Соответствие волнового сопротивления заданному значению обеспечивается выбором кабелей, разъемов и правильным монтажом.
Расчет мощности шумов от влияния на ближнем конце
Создание конструкций кабелей, в которых наилучшим образом сочетаются хорошие передающие свойства и высокие экономические показатели, всегда является актуальной задачей для разработчиков. Однако решение такой задачи, в которой необходимо учитывать множество, подчас взаимоисключающих друг друга критериев оптимальности, представляет значительные трудности.
Значительно проще эта задача решается при учете одного из множеств критериев оптимальности, но наиболее важного в конкретном случае. Классическим примером такого рода оптимизации может служить определение оптимального соотношения диаметров проводников коаксиальной пары при достижении минимального затухания. Решение аналогичной задачи для кабелей симметричной конструкции встречает серьезное затруднение в виду сложности аналитических выражений при определении первичных параметров передачи, в которых используются модифицированные функции Бесселя первого и второго рода. Кроме того, определенные трудности возникают и при определении дополнительных потерь, вызываемых токами в соседних проводниках.
Наибольшие трудности возникают при определении активного сопротивления. Как известно, активное сопротивление симметричной пары с учетом поверхностного эффекта, эффекта близости и потерь, возникающих в соседних проводниках можно определить по формуле [30]: где Rr - табличное значение потерь при частоте 0,2 Мгц, которое зависит от числа соседних проводников и для кабеля UTP-100 равно 7,5; f- частота в МГц.
Желание упростить расчет активного сопротивления симметричной пары можно обнаружить в целом ряде работ. Так, например, В. Н. Кулешову [63] удалось уменьшить число специальных функций, что позволило несколько снизить трудоемкость расчетов. Более удачной попыткой следует признать формулу, приведенную в [42], в которой активное сопротивление рассчитывается непосредственно через конструктивные размеры симметричной пары: где d— диаметр проводника; а - расстояние между центрами проводников. Существенным недостатком приведенной формулы является большая погрешность расчетов, которая, как это показано далее в табл. 4.1 составляет более 30%.
Специальные функции F(kr), G(kr) и Н(кг) можно упростить, учитывая то обстоятельство, что по кабелям СКС передается информация с очень высокой скоростью, а диапазон передаваемых частот доходит до 650МГц. Специальная функция F(kr) определяется по формуле: sin F{kr) = \ (4.4) 2 М кг М где Mo и Mi - модули; в0 и 0, - аргументы модифицированных функций Бесселя первого рода нулевого и первого порядков.
Нетрудно заметить, что расчеты, сделанные по формуле (4.10) мало отличаются от расчетов, сделанных по формуле (4.1), в то время как расчеты, сделанные по формуле (3.3), отличаются заметно. Кроме того, там же указано относительное увеличение активного сопротивления за счет возникновения вихревых токов в соседних проводниках. Это увеличение можно учесть в виде поправочного коэффициента равного 1,04. Тогда формулу (3.10) в окончательном виде можно представить следующим образом: -17,4-10-2-V7 d. о 1 + (4.11) R = Ом/км 2-(d2-0J5d2 ""-"О. где do- диаметр неизолированного проводника, dj - диаметр изолированного проводника.
Что касается расчетных формул для остальных первичных параметров передачи L, С, G, то для них специального преобразования не требуется, т.к. они изначально выражены через конструктивные размеры. Исключение составляет формула для расчета внутренней индуктивности, но ее по сравнению с внешней индуктивностью в столь высоком диапазоне частот можно пренебречь. Коэффициент затухания на высоких частотах легко определяется через первичные параметры по известной формуле (4.12): ( \ , дБ/км (4.12) а = ж 8,7 .J_+G.Z 2 ZB 2 В где ZB = — , волновое сопротивление на высоких частотах.
Волновое сопротивление после подстановки в его выражение значений L и С можно представить в виде: Окончательное выражение для коэффициента затухания, выражение через конструктивные размеры, будет выглядеть следующим образом:
Для нахождения оптимального соотношения диаметра изолированного проводника а диаметра неизолированного необходимо найти такое значение х, при котором функция а принимает минимальное значение.
Оптимизация по критерию минимума затухания с учетом требования европейского стандарта EN50173 по величине волнового сопротивления
Из графиков на рис. 4.1 и 4.2 видно, что с увеличением частоты коэффициент затухания а растет, а значение \zB\ остается постоянным и равно 126 Ом. По европейскому стандарту EN50173 значение волнового сопротивления должно быть равно Zfl=100±15 Ом. Следовательно, полученный результат не удовлетворяет этому условию. Тогда примем диаметр медной жилы do= х за переменную величину, а значение J, =0,92 мм, оставим постоянным, и найдем для частоты /= 100 МГц зависимость коэффициента затухания и волнового сопротивления от do. Заменив в исходных формулах d0 на переменную величину х, мы получили следующий результат:
Из графика на рис. 4.3 видно, что для того, чтобы величина волнового сопротивления соответствовала стандарту EN50173 (100±15)0м, do должно находиться в пределах от 0,412 мм до 0,54 мм. Как видно, из рис. 3.4, график зависимости а от do имеет минимум при do = 0,37 мм, но при этом минимальном значении коэффициента « = 185 дБ/км волновое сопротивление выходит за свои пределы. Двигаясь вправо от точки минимума по обоим графикам, получается, что при значении do =0,412 мм, волновое сопротивление начинает принимать допустимые значения, определенные стандартом ENS0173. Так при Zs=l 14,8 Ом, коэффициент затухания равен а = 187 дБ/км, что меньше определенного стандартом EN50173 значения коэффициента затухания а=220дБ/км на частоте в 100 МГц, что соответствует отношению —=2,23. Любое отклонение от данного значения будет приводить либо к d0 увеличению коэффициента затухания, либо к увеличению волнового сопротивления, что недопустимо. Следовательно, данное соотношение является оптимальным по минимуму затухания для данного кабеля UTP-100.
Итак, коэффициент затухания не превышает предельно допустимого значения, определенного стандартом ЕЫ50173-220дБ/км, а волновое сопротивление не выходит за (100±15)0м при d0 лежащим в пределах от 0,412 мм до 0,54 мм. Волновое же сопротивление принимает значение ZB=100 ОМ при d0 =0,472 мм, т.е. при —=1,95. d0
Теперь зафиксируем оптимальное по затуханию отношение — = 2,23, du сохраняя его постоянным, и посмотрим, как будет меняться коэффициент затухания и волновое сопротивление при изменении значений dj и do, при частоте /= 100 МГц. В результате получается, что волновое сопротивление остается постоянным и не зависит от значений dj и do при —L = 2,23 . Значение d0 волнового сопротивления не выходит за пределы \ZB\ =100±15 Ом.
Наибольший же интерес представляет собой график зависимости коэффициента затухания а от диаметра меди do при —=2,23, представленный на рис.4.5.
Из графика видно, что коэффициент затухания а лежит в пределах допустимых значений при диметре меди do равному 0,35 мм и выше. Дальнейшее уменьшение d0 ведет к резкому увеличению а что недопустимо.
Наиболее наглядно разницу между оптимальным соотношением кабеля UTP-100 и неоптимальным можно увидеть на примере значений коэффициента затухания кабеля UTP-100 французской фирмы «Pouyet», где /=0,99 мм, do = 0,51 мм, представленных в таблице 3.6:
Из таблицы 4.4 видно, что, например, оптимальное значение коэффициента затухания при диаметре do=0,51 на частоте 100 МГц меньше почти на 40 дБ, чем значение коэффициента затухания кабеля UTP-100 фирмы «Pouyet» при той же частоте 100 МГц. 4.3. Оценка стоимости кабеля UTP с уменьшенным диаметром токоведущих жил Нередко перед разработчиками конструкций кабеля встает задача сочетания наилучших передающих характеристик и наименьших стоимостных затрат.
Для решения такой задачи необходимо знать стоимость отдельных конструктивных элементов кабеля. Цены на материалы, применяемые для изготовления отдельных конструктивных элементов кабеля типа UTP-100 по состоянию на март 2007 приведены в табл. 4.5
Из таблицы 4.5 видно, что самая дорогая составляющая кабеля это, конечно, медь. Диаметр внешней оболочки строго закреплен, единственная возможность выиграть в цене затрат на составляющие кабеля это попытаться рассчитать возможность уменьшения меди, при сохранении прочности и не превышения допустимых значений затухания кабеля.
Затраты на внешнюю оболочку есть величина постоянная, поэтому нас будет интересовать только медь и полиэтилен.
