تحلیل پارامترهای کابل شبکه

توضیحات محصول

تجزیه و تحلیل نتایج تست فلوک در کابلهای 

حمید اوجاق فقیهی

09331874740

1-مقدمه

در بخش اول این مقاله سعی شده پارامترهای تست و نحوه تحلیل نتایج آنها در تست فلوک برای کابلهای تا فرکانس کاری 250 مگاهرتز مورد بررسی قرار گیرد.کابلهای شبکه مرسوم و متداول برای مصرف در شبکه های اینترنت  که در این بازه فرکانس قرار می گیرند، کابلهای CAT5e  ( 100 مگاهرتز ) و کابلهای CAT6  ( 250 مگاهرتز ) می باشند.  در این مقاله از دو آنالیز گر کابل شبکه در تستهای فلوک با نام های HDTDX (high-definition time domain crosstalk) یا آنالیز دامنه هم شنوایی با کیفیت بالا، که بیشتر برای تجزیه تحلیل پارامترهای  NEXT به کار می رود و آنالیزگر HDTDR (high-definition time domain reflectometry) یا تحلیل دامنه بازتاب با کیفیت بالا ، که مربوط به  بررسی و آنالیز ناهنجاریهای امپدانس و علل برگشت سیگنال می باشد، برای تحلیل نتایج استفاده خواهد شد. در ادامه گراف مربوط به نتایج تست پارامترهای کابل را مورد تحلیل قرار داده و عیوب متداولی را که باعث خلل در این پارامترها می شوند مورد بررسی قرار می دهیم.

 در بخش دوم مقاله که مربوط به کابلهای با فرکانس بالاتر از 250 مگاهرتز می باشد، تست‌های پیشرفته تری بر اساس استاندارد این کابلها مطرح می شود که به تحلیل و بررسی آنها خواهیم پرداخت. پارامترهایی از قبیل Power over Ethernet (PoE)، و همچنین بررسی نویز از کابلهای مجاور درارتباطات چندگانه یا  ( Alien Crosstalk, ANEXT , PSANEXT)  و تست‌های مقاومتو بررسی تعادل در کابلهای شبکه ( TCL )، که در فرکانسهای کاری بالای 500 مگاهرتز از اهمیت خاصی برخوردار است.

2-چکیده

با انجام تست های فوق و تحلیل نتایج آنها روی کابلهای دیتا عملا یک آزمون سنجش سطح روی کابل صورت گرفته است. بدین معنی که در صورت دنبال کردن اهدافی از قبیل ارتقای کابل و افزایش پهنای باند از طریق طراحی جدید از سوی تولید کننده، انجام آزمون های فوق نقشه راه طراحی های جدید را مشخص نموده و تولید کننده را بر آن میدارد تا از طریق نمایان شدن نقاط ضعف و شناسایی علل و عوامل آن و تقویت و تغیر رویه سیستم تولید، گامی در جهت بهینه سازی کابلهای مذکور بردارد. دستگاه‌های فلوک معمولاً گزارشات جامعی ارائه می‌دهند که شامل نمودارها، جدول‌ها و مقایسه پارامترهای اندازه‌گیری شده با استانداردهاست. این گزارشات می‌توانند ذخیره، چاپ یا به صورت دیجیتال به اشتراک گذاشته شوند. متخصصان شبکه و تولید کنندگان کابلهای شبکه از این گزارشات برای تأیید صحت نصب و عملکرد شبکه و بهینه سازی و ارتقای خط تولید این کابلها استفاده می‌کنند.

3-روش‌های تحلیل و آنالیز نتایج تست فلوک

بعد از تست کابل شبکه مورد نظر معمولاً از طریق دوروش به آنالیز نتایج تست می‌پردازیم. روش اول که با نام اختصاری HDTDX شناخته می‌شود (high-definition time domain crosstalk) یا آنالیز دامنه هم شنوایی با کیفیت بالا، بیشتر برای تجزیه تحلیل پارامترهای NEXT، می‌پردازد و روش دوم با نام اختصاری HDTDR (high-definition time domain reflectometry) یا تحلیل دامنه بازتاب با کیفیت بالابه بررسی و آنالیز ناهنجاریهای امپدانس و علل برگشت سیگنال می‌پردازد. در واقع پارامترهایی از قبیل افت سیگنال (INZERTION LOSS) و تلفات برگشتی سیگنال (RETURN LOSS) را پردازش می‌کند.

1-3-آنالیزگر HDTDX

همانگونه که اشاره شد برای آنالیز عیب یابی و تشخیص مکان عیب در هنگامی که نتیجه تست در پارامتر NEXT، FALL می‌باشد این انالیزگر را در اتوتست دستگاه فعال و شروع به بررسی آن می‌کنیم.

شکل (1) صفحه انالیزگر HDTDX

در اینجا به بررسی قسمت‌های مختلف صفحه آنالیزگر HDTDX می‌پردازیم:

1-محدوده تنظیم شده برای اندازگیری درصد هم شنوایی

2-محدوده شروع وپایان تست مورد نظر با در نظر گرفتن سوکتها می‌باشد.

3-بزگنمایی نمودار به صورت افقی و عمودی

4-طول کابل مورد تست را نشان می‌دهد

5-مکان نما و فاصله یابی توسط آن (با استفاده از جابجایی مکان نما می‌توان مقادیر مختلف در طول کابل رابررسی نمود)

6-مقدارهمشنوایی اندازگیری شده در نقطه ایی که مکان نما قرار دارد.

7-نمایش نمودار هر زوج به صورت تک زوج

8-بزرگنمایی نمودار

9-برای تنظیم یا پاک کردن نشانگر اندازگیری می‌باشد.

10-نشان دهنده محدوده خرابی در همشنوایی در فرکانس بالا

در سه شکل زیر ناهنجاریهای مربوط به سیگنالهای نویزکه باعث مردود شدن پارامتر  NEXT شده است را با استفاده از آنالیزگر HDTDX بررسی می‌کنیم:

شکل (2) آنالیز سیگنال نویز-  شکلهای( 3-2-1 ) از چپ به راست

در شکل شماره یک با توجه به نحوه گسل ایجاده شده در نمودار آنالیزگر که به طول تقریبی 6 متر می‌باشد می‌توان دریافت که یک پیچش شدید در این محدوده روی کابل اتفاق افتاده است و یا اینکه در محدوده طول تاب زوجها از توازن و یکنواختی خارج شده است.

درشکل شماره 2 گسل ایجاده شده در نمودار آنالیزگر که به طول تقریبی 16 متر می‌باشد که در نزدیکی ریموت اتفاق افتاده است. این گسلهای یکنواخت و ضعیف نویز پذیری زوجها را نشان می‌دهد که می‌تواند ازکشیده شدن کابل و برهم خوردگی طول تاب آنها در این فاصله و یا پیچش ضعیف کابل باشد.

درشکل شماره 3 گسل ایجاده شده در نمودار آنالیزگر در کل طول کابل می‌باشد و این نشان دهنده این است که تولید کابل مشکل دارد (انتخاب طول تاب نامناسب برای تک زوجها و یا طول تاب نامناسب برای مجموعه چهار زوج) و باید کابل دیگری جایگزین گردد.

2-3-آنالیزگر HDTDR

این انالیزگر (تحلیل دامنه بازتاب با وضوح بالا) به بررسی ناهنجاریهای امپدانس (عدم تطابق امپدانس در قسمتهای مختلف کابل) و بازگشت سیگنال می‌پردازد.

شکل (3) آنالیزگر HDTDR

در اینجا به بررسی و مونیتورینگ قسمت‌های مختلف صفحه آنالیزگر HDTDR می‌پردازیم:

1- محدوده تنظیم شده برای اندازگیری درصد انعکاس سیگنالها

2-محدوده شروع وپایان تست مورد نظربا در نظر گرفتن سوکتها می‌باشد.

3- بزگنمایی نمودار به صورت افقی و عمودی

4-طول کابل مورد تست را نشان می‌دهد

5-مکان نما و فاصله یابی توسط آن (با استفاده از جابجایی مکان ما می‌توان مقادیر مختلف درصد انعکاس سیگنال در طول کابل رابررسی نمود)

6-مقدار سیگنال منعکس شده در نقطه ایی که مکان نما قرار دارد.

7-نمایش نمودار هر زوج به صورت تک زوج

8-بزرگنمایی نمودار

9-برای تنظیم یا پاک کردن نشانگر اندازگیری می‌باشد.

10- ΔM نشان دهنده محدوده خرابی و درصد بالای انعکاس سیگنال می‌باشد.

در شکلهای زیر عواملی که باعث عدم تطابق امپدانس (افزایش و کاهش) و برگشت سیگنال شده است را با استفاده از آنالیزگر HDTDR بررسی می‌کنیم:

شکل (4) شکلهای( 3-2-1 ) از چپ به راست

شکل( 5-4) از چپ به راست

شکل (5) آنالیز عدم تطابق امپدانس (افزایش و کاهش) و برگشت سیگنال

شکل شماره 1 با توجه نحوه گسل ایجاد شده نشان دهنده درگیری نامناسب یا باز شدن زوج 1 و 2 مثلادرهنگام کیستون زدن در نزدیکی ریموت را نشان می‌دهد که باعث افزایش مثبت امپدانس و برگشت سیگنال شده است. در شکل شماره 2 با توجه به میزان امپدانس منفی برگشت داده شده در سمت ریموت ممکن است بین زوج مورد نظر اتصال کوتاه صورت گرفته باشد. شکل شماره 3 با توجه نحوه گسل ایجاد شده نشان دهنده اینست که کابل در متراژ 33 متری از سمت ابتدا دچار سیم بندی نامناسب شده است با توجه به شرایط سیگنالها در قبل و بعد از متراژ فوق این عدم تطابق امپدانسی ممکن است در اثر له شدگی کابل، تا خوردگی و پیچش شدید کابل دراین متراژ باشد. اگرچه در طول کل کابل ناهمواریهای ضعیف سیگنال نشان دهنده تولید کابل با کیفیت پایین است.در شکل شماره 4 با توجه به اینکه ناهنجاریهای ایجاد شده در امپدانس از متراژ 54 متر کابل شروع شده ابتدا بالا می‌رود و سپس منفی می‌شود ضمن اینکه شرایط سیگنالها در قسمتهای قبل از این متراژ مطلوب می‌باشد، این ناهنجاری‌ها عموماً نشان دهنده رطوبت و حرارت بیش از حد در کابل است. معمولاً تستهایی که بلافاصله بعد از تولید صورت می‌گیرند دارای چنین شرایطی هستند.در شکل شماره 5 حدود 8 متر از کابل در انتهای آن دچار ناهمواریهای سیگنال در اثر تغیرات در امپدانس کابل شده است و در طول این مسیر برگشت ضعیف سیگنال را داریم.

3-3-دستورالعمل‌های آنالیز HDTDR و عیب یابی در کابل شبکه

شکل زیر یک ناهمگونی و شکست در امپدانس را نشان می‌دهد. این ناهنجاری در در سمت Remote اتفاق افتاده است.

شکل (6) نمودارمردود شدن پارامتر RETURN LOSS

بنابراین بهترین راهکار اینست که نوع و محل مشکل را شناسایی کنیم. ابتدا بدترین زوج شکست را شناسایی می‌کنیم که در اینجا زوج 7 و 8 است. بدترین میزان RL با مقدار 19 دسی بل و مارجین -2 دسی بل در فرکانس 4.9 مگاهرتز اتفاق افتاده است. اگر نمودار را بادقت بیشتری برسی کنیم می‌بینیم که تمام خرابیها در فرکانس زیر 50 مگاهرتز اتفاق افتاده است (در فرکانسهای کمتر از 50 مارجین نزدیک محدوده استاندارد می‌باشد) و این مطلوب نیست. برای ادامه کار از اتوتست وارد تحلیلگر HDTDR می‌شویم. که نتایج در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل (7) نمودارتحلیل HDTDR برای مردود شدن RL

حال در این آنالیزگر بدترین زوج که درواقع دارای بدترین مارجین است مورد بررسی قرار می‌گیرد (زوج 7 و 8). با استفاده از بزرگنمایی تصویر نمودار را با دقت بالا بررسی می‌کنیم. رخدادها و ناهمواریهای موجود در سیگنال نمودار نباید خارج از بازه ±0.8% باشد. بنابراین در بازه ذکر شده رخدادها بررسی می‌شوند تا مشخص گردد چه تعداد از این پیکهای سیگنال از بازه عبور کرده‌اند (نباید بیشتر از حداکثر 4 مورد از بازه عبور کنند) همانطور که از نمودار تحلیلگر پیداست رویدادهای بسیاری از عدم تطابق امپدانس در هر دو جهت منفی و مثبت داریم که تعداد آنهایی که از بازه ذکر شده خارج است بیش از حد نرمال است و این نشان دهنده این موضوع می‌باشد که مشکل ما در کل طول کابل است وبهتر است کابل دیگری جایگزین گردد.

شکل زیر یک ناهمگونی دیگر در امپدانس را نشان می‌دهد. این ناهنجاری در در سمت MAIN اتفاق افتاده است.

شکل (8) نمودارمردود شدن پارامتر RETURN LOSS

در شکل فوق RL به شکل دیگری مردود شده است و اینبار در سمت MAIN است. بدترین شرایط مربوط به زوج 4 و 5 است با مقدار 5.4 دسی بل و مارجین -12.4 دسی بل در فرکانس 42 مگاهرتز. این نتایج در تست، اغلب وجود آب و رطوبت در کابل را نشان می‌دهد در اینصورت اگر نمودار را بررسی کنیم پارامتر RL در هر چهار جفت خراب است و خرابیها در فرکانسهای پایین می‌باشد. حال با تحلیلگر HDTDR به بررسی آن می‌پردازیم که در شکل زیر نمودار آن نشان داده شده است.

شکل (9) نمودارتحلیل HDTDR برای مردود شدن RL

نتایج تحلیگر HDTDR نشان می‌دهد که 6 متر اول کابل رطوبت بسیار بالایی دارد. بنابراین دراین صورت باید کابل تعویض گردد و علت ورود آب به کابل که احتمالاً وجود سوراخ درهنگام روکش زنی است باید مورد بررسی قرار گیرد.

4-3-دستورالعمل‌های آنالیز HDTDX و عیب یابی در کابل شبکه

در شکل زیر بعد از انجام تست مشاهده می‌گردد که پارامتر NEXT مردود شده است.

شکل (10) نمودارمردود شدن پارامتر NEXT

اینبار نیز بدترین زوج را شناسایی می‌کنیم که در این مورد زوجهای 3 و 6 – 4 و 5 می‌باشد. اگر نمودار NEXT را بررسی کنیم بدترین حالت نویز مربوط است به زوج ذکر شده با مقدار 30 دسی بل و مارجین -5.5 دسی بل در فرکانس 245.5 مگاهرتز. بنابراین برای ادامه تحلیلگر HDTDX را بررسی می‌کنیم که در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل (11) نمودارتحلیل HDTDX برای مردود شدن NEXT

در نمودار آنالیزگر ما دو پالس بلند می‌بینیم یکی در ابتدای کابل (متراژ شروع صفر) ویکی در وسط (در متراژ 6). طول کابل نیز 11 متر می‌باشد. لازم به ذکر است که میزان ناهنجاریهای سیگنال نویز در اتصالات که معمولاً ابتدا و انتهای کابل است نباید بیش از بازه 30% باشد. با بزرگنمایی نمودار می‌توان بازه ذکر شده را تعریف نمود. مشاهده می‌گردد که اتصال ابتدایی کابل بیشتر از 30% است همچنین در 6 متری کابل نیز پیک سیگنال از بازه 30% بیرون زده است که این مطلوب نیست. علاوه بر این ما برخی گسلهای سیگنال نیز بین این دو پالس بلند داریم. این نشان می‌دهد که کابل در این امتداد دچارآسیب دیدگی شده است. (پیچش، تا خوردگی، له شدگی و...) پالس‌های در امتداد کابل در حالت ایده آل نباید بیش از بازه 10% باشند و در صورت وجود نباید تعداد آنها بیش از 4 مورد باشد. که در این مورد با بزرگنمایی نمودار، خروج سیگنال از بازه ذکر شده بیش از 4 مورد است. در مورد بازه 30% که برای اتصالات ذکر شده در صورت خروج از این بازه همانند نمودار فوق (که نشان دهنده خرابی اتصالات کانکتورها و آداپورها می‌باشد) می‌توان آنها را تعویض و مجدد تست را انجام نمود.

در شکل زیر یک مثال دیگر از مردود شدن پارامتر NEXT را می‌بینیم

شکل (12) نمودارمردود شدن پارامتر NEXT

این بار نیز بدترین زوج را شناسایی می‌کنیم که در این مورد نیز زوجهای 3 و 6 – 4 و 5 می‌باشد. اگر نمودار NEXT را بررسی کنیم بدترین حالت نویز مربوط است به زوج ذکر شده با مقدار 28.9 دسی بل و مارجین -6 دسی بل در فرکانس 267 مگاهرتز. بنابراین برای بررسی و پیداکردن مکانی که این اتفاق افتاده است تحلیلگر HDTDX را بررسی می‌کنیم که در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل (13) نمودارتحلیل HDTDX برای مردود شدن NEXT

با بررسی نمودار در می‌یابیم که باز هم بدترین مارجین مربوط به زوجهای 3 و 6 – 4 و 5 است. در اینجا نیز ناهمواری‌های سیگنال‌ها در اتصالات بیش از بازه 30% است بنابراین در گام اول برای تست مجدد، اتصالات باید تعویض گردد و یا اصلاح شود. در گام بعدی همان گونه که در نمودار تحلیلگر پیداست با حرکت مکانما در طول نمودار می‌توان پالسهای زیادی یافت که از بازه مجاز 10% فراتر رفته است در چنین مواردی که نمودار تحلیلگر تست ناهمواریهای زیادی در طول کابل را نشان می‌دهد بهترین توصیه تعویض کابل است چرا که تولید کابل به دلایلی همچون اعمال طول تاب نا مناسب و پیچش بیش ازحد از کیفیت خوبی برخوردار نمی‌باشد. البته قبل از تعویض حتماً باید سایر پارامترهایی که باعث مردود شدن NEXT می‌شوند ودر ابتدا نیز به آنها اشاره شد نیز باید مورد بررسی قرار گیرند.

4-نتیجه گیری 

در این مقاله سعی شده پارامترهای تست و نحوه تحلیل نتایج آنها در تست فلوک برای کابلهای تا فرکانس کاری 250 مگاهرتز مورد بررسی قرار گیرد. کابلهای شبکه مرسوم و متداول برای مصرف در شبکه های اینترنت  که در این بازه فرکانس قرار می گیرند، کابلهای CAT5e  ( 100 مگاهرتز ) و کابلهای CAT6  ( 250 مگاهرتز ) می باشند. نتایج تست و نیز تحلیل و بررسی آنها به تولید کنندگان این کابلها در جهت رفع عیوب مربوط به تولید و بهینه سازی بخشهای مختلف آن و نیز ارتقای کابلها کمک شایانی میکند.