Mesure d'acceptation et dépannage des systèmes de câblage : Partie 2 - Perte d'insertion

Série de thèmes "Mesure d'acceptation et dépannage des systèmes de câblage".

Dans la première partie de la série "Mesure de réception et dépannage des systèmes de câblage", les bases et les normes pour les mesures de réception ont été expliquées. Dans le cadre de cette série, d'autres thèmes pertinents sont désormais présentés de manière compétente et succincte. Le deuxième article suivant de cette série thématique traite du thème "Perte d'insertion"..

Atténuation du signal sur les paires de fils

A l'aide, j'échoue dans mes longues périodes de perte d'insertion." Un appel à l'aide souvent entendu pour mesurer l'acceptation d'un câblage structuré en cuivre. Afin d'être en mesure de fournir un soutien professionnel dans un tel cas, il faut connaître les bases de cette propriété électrique.

La perte d'insertion (IL) est l'atténuation d'un signal par une ou plusieurs composantes qui sont insérées dans un trajet de signal. La perte d'insertion décrit la relation entre la puissance absorbée et la puissance transmise.

La perte d'insertion est utilisée pour évaluer l'atténuation du signal sur l'ensemble du trajet, du début à la fin de la ligne. La mesure associée sert à déterminer si les valeurs limites requises pour la transmission des signaux de données sont respectées et si la station partenaire peut également reconnaître clairement les signaux. Si la mesure révèle des problèmes de perte d'insertion, il y a plusieurs causes possibles. Il s'agit essentiellement de la longueur et de la qualité de la ligne, exprimées par ses caractéristiques à haute fréquence.

 

Ne tirez pas sur le câble !

La somme de toutes les caractéristiques haute fréquence donne à un câble de données la caractéristique d'un filtre passe-bas, il laisse passer les basses fréquences mieux que les hautes. Cette caractéristique passe-bas limite la largeur de bande de la ligne de transmission et oblige à installer des répéteurs après une certaine longueur de ligne afin de régénérer le signal ou, comme pour les lignes de données, de limiter la longueur de ligne admissible d'une valeur limite soit directement sur la longueur, soit indirectement sur la perte d'insertion maximale.

Les caractéristiques à haute fréquence sont si importantes parce que les câbles en cuivre ne sont pas de simples fournisseurs d'énergie, mais des composants essentiels du chemin de transmission des signaux de données à très haute fréquence. Une surcharge particulièrement mécanique d'une ligne provoque un écart direct par rapport à ses caractéristiques nominales et entraîne une détérioration immédiate des caractéristiques de transmission jusqu'à l'interruption de la communication. D'où le conseil urgent à tous les installateurs de ne jamais "tirer" les câbles de données, mais seulement de les "insérer".

 

Paramètres de mesure Perte d'insertion

La perte d'insertion d'une section de câblage est mesurée dans la gamme de fréquences de la classe de câblage correspondante (par ex. classe EA jusqu'à 500 MHz). Pour ce faire, non seulement une seule fréquence est mesurée comme point de référence, mais l'ensemble du spectre de 1 MHz à la fréquence maximale de l'étalon correspondant est oscillé. Les résultats sont enregistrés à des points de fréquence définis par la norme et sont ensuite utilisés pour l'évaluation. Les valeurs mesurées dépendent de la longueur du câble et de la section du câble utilisé. L'atténuation des paires de fils est le rapport logarithmique du signal introduit dans les paires et du signal arrivant à l'autre extrémité de la section de câble. Des quatre atténuations d'un câble à 8 fils typique, la plus grande valeur est utilisée pour évaluer le chemin de câblage. Ceci a été défini dans les normes correspondantes.

Les certificateurs de câblage d'aujourd'hui affichent également graphiquement les valeurs de mesure totales de toutes les paires de fils et les enregistrent avec tous les points de données.

Etant donné que l'obtention de la perte d'insertion maximale admissible n'est pas liée à une longueur de câble fixe, le paramètre de mesure "Longueur" des normes ISO/CEI et des normes qui en dérivent n'est déterminé qu'à titre indicatif. Dans les normes américaines, par contre, il existe des valeurs limites fixes de succès/échec pour la longueur d'une distance.


Causes des erreurs

Comme nous l'avons déjà mentionné, les erreurs dans le paramètre Perte d'insertion peuvent avoir des causes très diverses. La raison principale d'un échec de cette mesure est simplement que les câbles sont trop longs sur le trajet de transmission. Ensuite, il y a les câbles qui n'ont pas une qualité suffisante (catégorie de puissance trop faible) ou qui sont mesurés par rapport à des normes trop élevées ou qui ont simplement été surchargés pendant l'installation. Exemple de deux erreurs de perte d'insertion dans l'une d'elles voir Figure 1: Câble trop long, toutes les paires en dehors des limites (ligne rouge) et le câble ne suffit pas pour l'étalon de mesure sélectionné, câble CAT7 (600 MHz) contre étalon CAT8 (2 000 MHz).n.

Figure 1 : Exemple de mesure erronée

 


Trop long!

En règle générale, la distance de pose d'un câble AWG 22/23 jusqu'à 90 m a toujours assez de réserve pour transmettre des signaux de données sans aucun problème, les longueurs supérieures à cette valeur peuvent, mais ne doivent plus fonctionner. Si les cordons de raccordement des composants actifs sont déjà dans la ligne, la longueur totale de 100m ne doit pas être dépassée si vous voulez être du bon côté. Cependant, il y a toujours quelques irritations lors de la mesure de longueurs de lignes posées qui sont en fait plus petites que les 90m magiques, mais la mesure de la perte d'insertion est toujours fausse. Ce qui est passionnément souvent mal fait, c'est la spécification de ce qu'on appelle la valeur NVP ou encore le facteur de raccourcissement du câble installé. Cette valeur indique de combien de signaux plus lents que la vitesse de la lumière traversent le câble.

Elle est nécessaire pour rendre la mesure de longueur aussi précise que possible en déterminant le temps de transit des signaux réfléchis. Cette valeur de correction est directement proportionnelle à la valeur mesurée et si elle est réglée trop bas, toutes les longueurs apparaissent plus courtes qu'en réalité et vice versa. Ici se pose la question de savoir comment il se fait que la perte d'insertion échoue, alors que le câble est censé être plus court que le 90m. Cependant, si la valeur NVP avait été réglée correctement, pas trop petite, on aurait vu immédiatement que la longueur a largement dépassé la valeur et donc la cause de l'échec de la perte d'insertion est évidente.

Trop fin!

Récemment, cependant, il y a eu de plus en plus de demandes concernant des erreurs d'amortissement avec des longueurs de câble entre 60m et 90m, les longueurs ont été correctement déterminées, mais ne sont toujours pas mesurées. Cela s'explique par le nombre croissant de câbles de données modernes qui ont été développés spécialement pour les centres de données et qui sont maintenant commercialisés sous de nouveaux noms, principalement dans le domaine domestique. La caractéristique caractéristique de ces câbles est une section transversale plus petite, typiquement une âme fixe avec un diamètre AWG 26. Le diamètre réduit produit des valeurs d'atténuation plus élevées et ne permet que des distances allant jusqu'à environ 60m. Suffisant pour les centres de données et les maisons individuelles, mais souvent trop court pour les environnements de bureau. Mais comme ces câbles sont également adaptés jusqu'à la catégorie 7, ils sont souvent utilisés dans des environnements de bureau où ils ne sont pas conscients de leurs limites.

Les câbles flexibles sont aussi souvent utilisés pour le câblage à court terme ou mobile, mais ont des caractéristiques d'atténuation similaires et ne doivent être utilisés que dans les limites de leur longueur, sinon les problèmes sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus.

Dommage !

Comme tous les composants du câblage passif, les câbles de données sont divisés en catégories de puissance (voir Tableau 1). Celles-ci sont définies par la largeur de bande haute fréquence réalisable. Les catégories communes vont de Cat5e avec une bande passante de 100MHz jusqu'à la catégorie 8 avec une bande passante de 2 000 MHz. Cette classification est également utilisée pour les composants de connexion et, par conséquent, la règle veut que si, par exemple, un chemin de câblage avec une largeur de bande de 500 MHz doit être mis en place pour transmettre jusqu'à 10 Gbit/s Ethernet, au moins des composants de catégorie 6A doivent être utilisés.

Tableau 1 : Relation entre le rendement des composantes et le rendement de la voie ferrée

 

Si un câble d'une catégorie inférieure, par exemple la catégorie 5e (100MHz), est utilisé dans cette configuration, il y a un grand risque de défaillance pendant la mesure, non seulement en perte d'insertion, mais aussi en diaphonie (NEXT) et en réflexion (return loss). Les distances de transmission sont comme la célèbre chaîne, qui n'est aussi forte que son maillon le plus faible. Un composant d'une catégorie trop basse réduit la performance de l'ensemble du parcours. Rarement, mais de temps en temps, l'installateur attrape aussi des câbles d'installation qui ont déjà quitté l'usine défectueux et qui ont d'une manière ou d'une autre survécu au contrôle qualité. Une erreur typique peut se produire avec les câbles S/FTP à double blindage que nous utilisons habituellement. Dans ce cas, pendant l'étape de production de l'enroulement des paires de fils avec la feuille intérieure, la feuille ne s'enroule pas autour de la paire de fils, mais tourne vers l'arrière et donc cette paire de signaux se pose sur le tambour sur une certaine distance sans blindage. Si vous installez maintenant ce câble, vous remarquerez pendant la mesure que les quatre paires de fils n'ont pas toutes la même courbe d'atténuation, mais qu'une paire de fils s'arrache et laisse le paramètre de la perte d'insertion échouer sur de longues distances ou fait tomber le paramètre ACR-F, qui évalue cette synchronisation des atténuations.

Mauvais étalon de mesure !

Cette cause d'erreur est la fonction inverse de la disproportion entre le niveau de mesure et la performance d'un itinéraire décrit ci-dessus. Il arrive parfois que des itinéraires soient testés par rapport à des étalons de mesure pour lesquels ils n'ont pas été conçus et auxquels ils n'ont pas à se conformer. Les erreurs de fonctionnement de l'appareil de mesure ou les erreurs dans la compréhension de la relation entre la classe de performance d'une voie et la catégorie de performance des composants conduisent souvent à de telles erreurs de mesure présumées. Il faut les combattre à l'avance, car les fabricants renommés de composants et d'instruments de mesure proposent des formations de base complètes qui permettent d'éviter de telles erreurs. Dans de tels cas, les valeurs de mesure obtenues dans le logiciel de gestion des données de l'instrument de mesure peuvent parfois aussi être retravaillées et recertifiées par rapport aux normes correctes. En cas d'utilisation d'appareils de mesure dont le logiciel de gestion des données n'offre pas cette fonction, le seul remède consiste à remesurer les distances par rapport à la norme correcte, à condition que le système soit toujours accessible.

Endommagé!

Comme déjà mentionné, les câbles de données sont très allergiques aux erreurs d'installation. Étant donné que la géométrie d'un câble de données est responsable des caractéristiques à haute fréquence, les erreurs d'installation qui modifient la structure mécanique du câble, telles que la traction, la flexion, la compression, entraînent immédiatement des modifications des propriétés électriques de base, telles que la capacité de la paire et donc l'impédance du câble et les paramètres associés. Ces câbles endommagés sont souvent reconnaissables à leur comportement de réflexion. De plus, des erreurs lors de la pose des câbles sur les composants de terminaison peuvent produire des effets similaires et provoquer des erreurs de mesure.

Conclusion

La recommandation générale pour la mesure des troupes qui sont en cours de certification du câblage : Toujours être capable d'isoler rapidement les principales sources d'erreur de vos problèmes de mesure. Dans l'atelier, vous pouvez même établir un parcours de référence à partir des composants et du câble sélectionné et le mesurer à l'aide de votre appareil de mesure, s'il vient d'être étalonné et équipé de nouveaux câbles ou embouts de mesure (précieux). Assurez-vous que vos réglages sur l'appareil sont corrects et que les matériaux utilisés répondent aux exigences souhaitées, et suivez cette route jusqu'au chantier. Lors de l'installation des câbles, veillez à respecter les restrictions de longueur et de position, ne tirez pas ( !), et insérez les câbles. Si vos résultats de mesure se détériorent malgré ces précautions, effectuez une nouvelle mesure sur votre section d'échantillon et comparez le résultat avec le protocole original. Vous pouvez ainsi voir immédiatement si votre système de mesure commence à s'user ou si le système cause des problèmes dus à un problème de lot ou à une qualité de traitement fluctuante. Ayez toujours avec vous un jeu de câbles de mesure ou des embouts neufs afin de ne pas être laissé au sec en cas de panne. De telles choses se produisent généralement lorsque votre concessionnaire est déjà fermé ! Economisez du temps et donc de l'argent grâce à une bonne préparation et à un matériel de rechange. Votre marge bénéficiaire vous en remerciera !

Autor: Alfred Huber Leiter Technik

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