CC BY
39
СТРУКТУРА СИММЕТРИЧНОГО КАБЕЛЯ "ДЛИННОГО" ETHERNET
Семенов Андрей Борисович,
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, (НИУ МГСУ), Москва, Россия, andre52.55@mail.ru
Былина Мария Сергеевна,
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, (СПбГУТ), г. Санкт-Петербург, Россия, BylinaMaria@mail.ru
Кандзюба Евгений Владимирович,
Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия, ekandziouba@gmail.com
DOI 10.24411/2072-8735-2018-10232
Ключевые слова: симметричная кабельная цепь, витая пара, экранирование, коэффициент затухания, Fast Ethernet, линейный тракт.
Проанализированы возможности увеличения протяженности линейных трактов, построенных с применением сетевых интерфейсов Fast Ethernet и использующих в качестве среды передачи симметричный кабель. Показано, что основными факторами, ограничивающими протяженность линейного тракта, являются коэффициент затухания и переходное затухание на ближний конец. Проведен анализ степени влияния каждого из этих факторов на протяженность линейного тракта. Установлено, что основным фактором, ограничивающим протяженность тракта, является коэффициент затухания. Представлены выражения для оценки величин отдельных составляющих коэффициента затухания симметричной цепи, характеризующих потери в металлических токопроводя-щих жилах, потери в изоляции, а также потери, обусловленные наличием экрана. Приведены результаты расчета зависимостей коэффициента затухания и волнового сопротивления от частоты для экранированных и неэкранированных симметричных цепей, имеющих одинаковое волновое сопротивление. Показано, что в рассматриваемом частотном диапазоне экранирование симметричных цепей нецелесообразно.
Рассмотрены и проанализированы три способа снижения коэффициента затухания путем изменения конструкции неэкранированной симметричной цепи - увеличение диаметра токопроводящих жил, увеличение волнового сопротивления и увеличение шага скрутки. Показано, что увеличение волнового сопротивления цепи позволяет эффективно снижать ее коэффициент затухания, но применение этого способа ограничено, так как может нарушать согласование цепи и приводить к несовместимости с существующими разъемными соединителями. Показано, что увеличение шага скрутки цепи позволяет уменьшить коэффициент затухания, но приводит к возрастанию помех из-за взаимных влияний. В рассматриваемом частотном диапазоне допустимо увеличение шага скрутки цепи до 15-17 мм с получением выигрыша по коэффициенту затухания до 8%. Показано, что увеличение диаметра токопроводящих жил эффективно уменьшает коэффициент затухания. Максимальный диаметр жилы, при котором сохраняется совместимость с существующими соединителями, составляет 0.8 мм. Проведенные исследования доказали целесообразность применения на линейных трактах Fast Ethernet увеличенной протяженности симметричного кабеля с неэкрани-рованными витыми парами и позволили сформулировать следующие рекомендации по изменению их конструкции: увеличение до 0.64 мм диаметра токопроводящих жил и использование максимально возможного шага скрутки. Внедрение полученных результатов позволит повысить эффективность построения линий связи локальных информационно-телекоммуникационных систем.
Информация об авторах:
Семенов Андрей Борисович, д.т.н., профессор, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, (НИУ МГСУ), Москва, Россия
Былина Мария Сергеевна, к.т.н., доцент, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, (СПбГУТ), г. Санкт-Петербург, Россия
Кандзюба Евгений Владимирович, аспирант, Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия Для цитирования:
Семенов А.Б., Былина М.С., Кандзюба Е.В. Структура симметричного кабеля "длинного" Ethernet // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №2. С. 25-30.
For citation:
Semenov А.В., Bylina M.S., Kandziouba E.V. (2019). Structure of the symmetric cable of "long" Ethernet. T-Comm, vol. 13, no.2, pр. 25-30.
(in Russian)
г Г\
Последе ие полтора десятка лет наблюдается бурный количественный рост числа отдельных подсистем, включаемых к сослав информацией цдоелекоммуникационной системы (ИТС) архитектурных объектов различено назначе-них. К традицдовнцм ло&льной вычислительной (ЛВС) и телефонной сетям предприятия добавляется контроле доступа, видео наблюдение, чаеоф икания, управление разнообраз-н ым инженерным оборудованием н г д. Характерными особенностями вновь вводимых подсистем МТС становятся:
ориентация на передачу и коммутацию [P-трафика при выборе технических решений транспортного уровня;
умеренные требования в наст и скоростей передачи, которые не превышают 100 Моит/с в настоящее время и не демонстрируют тренд на рост в обозримой перспективе;
шикая плотность размещения терминальных устройств.
Последнее приводит к высокой популярности централи-ю вал пых структур, значение которых усиливается;
стремлением авторов проекта к физическому отлеле-нпю генерируемого трафика от той его части, которая создается базовыми компонентами ИТС. из соображений зашиты от несанкционированного доступа, обеспечения гарантированного времени доставки сообщения, достижения устойчивости к широковещательным рассылкам и тл;
сложностями физической реализаций и размещения промежуточных распределительных пунктов,
Внедрение новых подсистем ИТС существенно ускоряется. а чатраты па решение в целом заметно налают при ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДЛЯ Их реализации серийного оборудования ЛИС и структурированных кабельных систем (CKCJl При лом. однако, часто требуется увеличение протяженности тракта свыше тех 100 м, которые зафиксированы в су шествую! них Стандартах на используемую технику.
i 1аран1нванне дальности связи может быть обеспечено различными способами. Обращению к популярным волокон-но-оптическнм решениям решает эту залачу, но не всегда целесообразно из-за наличия серьезны * ограничений íí рамках эконом и ч ной, дружественной в эксплуатации н простой в инсталляции электропроводной элементной пазы возможен переход на так называемый «длинный» Ethernet. Нго суть состой в увеличении предельной протяженности тракта та счет;
- использования внутренних резервов еушесгвуюшей техники;
введения дополнительных ограничений на конфшура-
Шно ¡ракга;
использования результатов новых разработок, не затрагивающих суть существующих решений.
Сильная сторона такого подхода - предельная простота имплемечгтании новых подсистем в существующее IITC и минимальная потребность в новой элементной базе.
Функционирование остевого интерфейсu lj'asi lilhemei {IEEE N02 Ju в 2-парнии варианте IGOBase-TX) с заданным качеством достнтется при определенном отношении ей шала к шуму на входе приемника. Для симметричных тргигйй оно полностью Определяется защищенностью кабельной пени ЛСЯ\ от переходной помехи ближнего копна. Для встречного режима работы кабельных цепей ACR-, определяется следующим образом:
Ш» {/) - NEXT(f)~ a{f) L, (i)
где S'EX7\f) - переходное за гу хан не на ближний конец, u(f) - коэффициент злу хан ня кабельной цепи,/ - частота, - длина кабельной цели. Отметим, что коэффициент загу-хания кабельной цеди С КС приняло выражать в дБ/100 м.
И s \ ! ) елелуеэ два пути увеличения дальности связи снижение затухания ia счет уменьшения п(/) н наращивание переходного затухания NEXT. Указанные направления неза-виснмы друг от друга, т.е. в обоснованных случаях и при наличии технической возможности для усиления результирующего эффекта оба подхода допустимо применять одновременно.
Дальнейший анализ про водится с учетом следующих ограничении;
тракт построен по схеме ctirecl connection, в которой иол ключей не терминальных устройств осуществляется без использования информационных розеток фнс. I). широко распространенной во вновь вводимых подсистемах ИТС;
сетевые интерфейсы отвечают стандарту IEEE (Fast Ethernet) и функционируют в полнодунлексном режиме;
для реализации физического уровня канала связи использована элементная база С КС, характеристики которой нормируются стандартом ISO/IEC ] 1Я01 |2|;
роль прототипа выполняет меэхронированная витая пара (ВП) категории Se с номинальным волновым сопротивлением Z = 100 Ом;
с учетом малости длины шнура в структуре direct connection «электрическая» и физическая длины тракпа для Простоты считаются еовпадаювшмн.
Тракт direct connection
Риг, t. Структура тракта »ЛЛИНВОГО» Ethernet
I 1редотьная протяженность гракта «длинного» EthemeT, отвечающего введенной модели, »ценнпается как | "51
L
Ж
I
NEXTç-ïSlg
U
\\
m
» j)
ГДс _/(| - частота, на которой заданы значения коэффициента затухания и.- = «(/и) н переходного затухания на близки и й конек SEXT, i = МЕХЦ/н) (эти пара метр] j обычно приводятся для /и = I МГц)./,, - верх Fi ня граничная ^ucioia факта, отлученная из ( I ) но критерию ACR= 0 дЬ. Для кабельной цепи категории íc чае гот а/, Составляет ОКОЛО 70 МГц.
Значения \ЕЛТ., и и,, в значительной степени зависят от конструкции л технологии производсгва кабельной цепи, что влияет на Полагая, что максимально возможные изменений этих величин составляют &NEXTo и Доц. проанализируем возможные изменения Для злого разложим в рял Тейлора {Д£Лот н Aí-u - изменения i™,. обусловленные изменениями NEXTa и tí,-, соответственно);
^ХЕХГ ~
ANEXTUft
прп U|, - СОНМ,
ALa=-
при NEXTfi = const.
Рассмотрим отношение:
NEXT0 -15/d ^
Л
v
ол>
Да0 |
a, i
j
«о
r=
AL
Aoin
^шт
ДЛтаТ„ or0
NEXTlt -15 lg
/ ^ Л A
J в \h JJ
(3)
Л щ Acr0 + —
an
a;,
При переходе от категории 5е к категории 6а согласно IS0/1 ЕС 11801:2017 имеем АА'Е.ХТ0 = 9 дБ (технику категории 8 [4, 5], для которой характерны заметно большие ANEXTq, исключаем из рассмотрения из-за ее явной функциональной избыточности и неудовлетворительных стоимостных показателей)- Для симметричного кабеля СКС известными методами на частоте 1 МГц можно добиться Да,, - —1 дБ/100 м [6]. Тогда для типовых величин NEXT» и do получаем у - 2-3, т.е. уменьшение коэффициента затухания представляет собой приоритетное средство наращивания предельной протяженности трактов «длинного» Ethernet.
Коэффициент затухания симметричной цени определяется потерями:
- в металлических токопроводящих жилах (ТГ1Ж) а,„;
- в диэлектрической изоляции а&
- в экранирующих покрытиях (при их наличии) и может быть представлен в виде:
a = ct„, +o.j + -
Н)
Экранированные конструкции вида x/FTP позволяют увеличить NEXT на 10-20 дБ. С этой точки зрения экранирование заметно эффективнее введения в состав структуры сердечника сепаратора [7].
Рис. 2. Модель экранированной витой пары
Для конкретизации отдельных составляющих потерь экранированной В11 со структурой и/РТР воспользуемся моделью, представленной на рис, 2, Ее основными геометрическими параметрами являются: радиус г ТПЖ. расстояние а между ТПЖ. радиус Л, и толщина с1г экрана. Для и ере хода к и/иТР-структуре достаточно положить Ял оо. В необходимых случаях в дальнейшем используются индексы «»» и «у» или их аналоги «и/ЫТР» и «и/РТР» для неэкранирован-ной и экранированной техники, соответственно.
Для а„, в диапазоне высоких частот при условии гарантированной стандартами малой асимметрии проводов ВП справедливо [8, 9|:
а „=8.68- — = 8.68^ 2Z Z
1 + F{kr)+
G{kr)-{2r/a)2 \-H{kr)-{2r/af
(5)
где /? - погонное сопротивление ТПЖ; У?(| - погонное сопротивление ТПЖ на постоянном токе; С{кг), Н(кг) - специальные функции, представляющие собой комбинации функций Бесселя; А = ^/ЗтгДг.ст. ~ коэффициент вихревых
токов для ТПЖ; о,., - удельная проводимость и магнитная проницаемость материала ТПЖ соответственно; - коэффициент у крутки, учитывающий увеличение полного сопротивления ТПЖ за счет скрутки; X - волновое сопротивление В11, определяемое выражением:
Z =
R + j -2nf ■ L G + j- 2л/ ■ С
(6)
В (6) L, G и С — погонные индуктивность, проводимость и емкость ВП. соответственно,у - мнимая единица.
Отметим, что в выражении (5) второй член в скобках учитывает поверхностный эффект, а третий описывает эффект близости.
Дтя кабельной цепи с медными ТПЖ в рабочем частотном диапазоне сетевого интерфейса Fast Ethernet, составляющем от 1 до 70 МГц, на уровне точности, достаточном для выполнения инженерных расчетов, справедливы следующие приближенные соотношения:
ч 42-кг-Ъ „ V2-Аг-1 F(kr) =-> G(kr) = -
8
И (кг) = — 4
Зл/2 - fa—5 42 • кг-\
2л/Г кг
Безразмерный, зависящий от частоты аргумент к-г для ВГ1 с ТПЖ, изготовленными из чистой электротехнической меди, можно рассчитать по приближенному выражению
к-г где ¿=21 м /4с.
Для коэффициента затухания а,;, обусловленного потеря-
ми в изоляции
а(/ =8.68- Z = 8.68л: Z С-rgb- f -
(7)
где /ёб- тангенс угла диэлектрических потерь.
Дня коэффициента затухания и„ обусловленного потерями в экране справедливо соотношение [10]
ау - 4.34
Re(Z.v)
Z
(8)
где 2, - дополнительное полное сопротивление цепи передачи, определяемое наличием экрана и возникающее из-за того, что экран меняет все погонные параметры экранируемой цепи. Степень воздействия экрана на параметры ВП характеризуют коэффициентами экранирования и реакции (или обратного действия) экрана IV,. Дтя цилиндрического экрана, использованного в модели на рис. 2, они равны [10]:
5, = [со^М,)+ 0.5(я, + А:;1 )]1'
Щ=Ш • + к;1 УШ^рм^, (ю)
где А- - ^2/7/7^(7, - коэффициент вихревых токов для экрана, Кх = (//0/ \JlZ~2 + ]к; , О. и р, - удельная проводимость и магнитная проницаемость материала экрана. Для 2, справедливо:
(П)
л/?:
Частота, МГц Неэкранированная ВП U/UTP Экранированная ВП, U/FTP
а, дБ/ 100 м Z, Ом при г„ = Г, при а, ; а„ -i/,
а, дБ/ 100 м ZOm а, дБ/ 100 м ZOm
1 2.32 105.0 2.18 105.2 2.86 106.6
4 4.64 102.1 4.3 102.2 5.66 102.8
10 7.34 101.1 6.78 101.2 8,92 101.5
20 10.4 100.6 9.58 100.7 12.61 100.8
31,25 13.02 ¡00.4 12.00 100.4 15.77 100.5
62.5 18.46 100.1 17.06 100.1 22.36 100.2
100 23.41 100 21.73 ! 00.0 28.38 100.0
Из таблицы 1 также видно, что коэффициент затухания экранированной ВГ1 при 2и-2, на частоте 100 МГц и г„ = г, оказался несколько меньше, чем неэкран ированной. Для объяснения этого эффекта отметим, что изменение коэффициента затухания экранированной ВП по сравнению с неэк-ранированной обусловлено двумя основными факторами:
1) увеличением расстояния между ТГ1Ж. необходимым для выполнения условия 2„ = 2на частоте 100 МГц;
2) обратным действием экрана.
Первый фактор приводит к снижению коэффициента затухания а,,, на величину Да„„ что объясняется уменьшением влияния эффекта близости:
где ы - 2 л/- круговая частота.
В габл. I представлены результаты расчетов коэффициента затухания и и волнового сопротивления Z неэкраниро-ванной U/UTP ВП по выражениям (4)-(7). Расчеты проводились при следующих параметрах ВП: г-г„~ 0.26 мм, е = 2.3, = 1.02. Диаметр изолированной ТПЖ, численно равный расстоянию а между осями Т! 1Ж, определялся таким образом, чтобы на частоте 100 МГц волновое сопротивление (6) BN было равно 100 Ом.
Для сравнения в табл. 1 приведены результаты аналогичных расчетов для двух конструкций экранированной ВП U/FTP:
-с ТПЖ, имеющими радиус r=rs-r„, и экраном с R, - 2.1 мм, ds — 0.1 мм;
- с внешним диаметром, равным внешнему диаметру B11 U/UTP, что с учетом конечной толщины металлизированной пленки экрана обеспечивается при as ~au-ds.
\ 1рп расчете обеих конструкций полагалось, что волновое сопротивление (6) ВП на частоте 100 МГц равно 1Ü0 Ом. В первом случае из этого условия определялся диаметр ТПЖ в изоляции, во втором - диаметр TI1Ж без изоляции.
Считалось, что ТПЖ изготовлены из меди с удельным сопротивлением 0.017 Ом мм"/м, а экран из алюминиевой фольга с удельным сопротивлением 0.028 Ом-мм2/м.
Таблица I
Частотная зависимость коэффициента затухания и волнового сопротивления кабелей
Да,. =8.68^- —
да
(
G{kr)-{2rjaf \~H(kr)-{2r/af j
her
(12)
где Аа = а„-а„. Второй фактор приводит к увеличению коэффициента затухания из-за появления составляющей а,. Д-1Я рассматриваемого случая:
Да - Да,
+ а,- <0,
(13)
то есть уменьшение потерь в металле превышает возрастание потерь из-за экранирования.
Из таблицы I также видно, что при — отличие коэффициентов затухания неэкранированной и экранированной ВП минимально (не более 5%). Одновременно экранированная конструкция более чем на 10% проигрывает своему не-экранироваиному аналогу по внешнему диаметру, является более дорогой из-за повышенной материалоемкости, а ее применение требует качественного телекоммуникационного заземления.
Учитывая, что Да мало, для приближенного расчета коэффициента затухания экранированной ВП можно использовать выражение, справедливое для неэкранированной ВП
н
Ä G Z a = am+aj = 8.68[ ^ +
(14)
»E
Из таблицы I видно, что равенство диаметров различных вариантов исполнения кабеля возможно. Однако оно достигается только при более чем 20-процентном ухудшении ключевого для «длинного» Ethernet параметра, которым является коэффициент затухания.
Рис. 3. К расчету зависимости коэффициента удлинения от шага скрутки
Из (13) вытекает два основных пути снижения коэффициента затухания. Во-первых, это уменьшение R за счет наращивания диаметра ТПЖ. Положительный эффект здесь усиливается квадратичной зависимостью Ru от диаметра жилы. Резервы в этом направлении достаточно велики, так как современные IDC-контакты качественно взаимодействуют с ТПЖ диаметром вплоть до 0.8 мм в частотном диапазоне 1-250 МГц [11], что намного превышает потребности сетевых интерфейсов Fast Ethernet.
Суть второго подхода заключается в том, что в линейных трактах на стандартной технике в используемом частотном диапазоне потери в металлических ТПЖ a,„~R/(2Z) превышают потери в диэлектрической изоляции а,/ ~ G-Z/2 примерно на порядок, т.е. достаточна глубокое снижение а возможно наращиванием Z. При этом, однако, положительный эффект от снижения а„, частично демпфируется ростом a,i и появлением затухания из-за рассогласования. Кроме того, по мере увеличения Z очень быстро возникает механическая несовместимость кабеля с элементами разъемных соединителей.
Соотношение (13) показывает также еще одно ограничение по части эффективности увеличения дальности связи наращиванием NEXT. Дня неэкранированных конструкций LAN-кабеля основным способом снижения помех от взаимных влияний является уменьшение шага скрутки h. Уменьшение h сопровождается увеличением длины ТПЖ и ростом их погонного сопротивления, что учитывается в (5) коэффициентом у крутки у. На рисунке 3 показана модель скрученной с шагом h пары проводников. Используя известную формулу для расчета длины винтовой линии, можно получить выражение для коэффициента у крутки:
у = Vl+(тш/й)2 «I + яа/(2Л)г; (15)
В таблице 2 представлены результаты расчета v|> но выражению (14) при различных А, а также выигрыша по коэффициенту затухания на частоте 100 МГц по выражению:
где а/, - коэффициент затухания ВП при h = 1 мм. Расстояние между ТПЖ принималось равным 1 мм. Полагалось, что BII является неэкранироваиной. Также полагалось, что вариации шага скрутки не влияют на значения NEXT (выполняется при /; < 20 мм) и Z. Появление выигрыша 6а на основании (5) означает пропорциональное уменьшение а,„ как главной составляющей коэффициента затухания.
Таблица 2
Коэффициент у крутки и его влияние на коэффициент затухания ВП
Шаг скрутки h, ММ Коэффициент у крутки у Sa, %
7 1.096 0,0
10 1,048 4,6
12 1,033 6,0
15 1,022 7,3
17 1,020 7,8
Выводы
1. Линейный тракт «длинного» Ethernet целесообразно формировать на основе U/ЦТР-кабелей с характеристиками категории 5с.
2. Витые пары этого изделия должны иметь максимально возможный шаг скрутки.
3. Экранированные конструкции невыгодны из-за отсутствия сколько-нибудь значимого выигрыша по коэффициенту затухания и/или существенного проигрыша по массогаба-ритным параметрам.
4. Основным средством увеличения протяженности тракта является снижение коэффициента затухания, для чего целесообразно увеличивать диаметр токо про водящих жил, по меньшей мере, до максимально разрешенного стандартами значения 0.64 мм.
5. Увеличение волнового сопротивления свыше 100 Ом дает значимый положительный эффект, но представляет собой вспомогательное направление улучшения дальности действия сетевого интерфейса «длинного» Ethernet.
Литература
1. Семенов А.Б. Гибридные кабели для нижних уровней информационных систем //11ераая миля. 2018. № 2, С. 18-20.
2. ISO [ЕС ] 1801 Information technology. - Generic cabling for customer premises - lid ilion 2.2. 2011-06. 194 p.
3. Семенов А.Б.. Кандзюба F..В. Перспективы увеличения протяженности симметричного тракта П В кн. Перспективные технологии в средствах передачи информации - ПТСПИ 2017. Т. 2. С. 215-218,
4. Семенов А. Б. С КС категории 8 // Журнал сетевых решений LAN. 2014. №5. С. 52-57.
5. Семенов А.Б.. Макуев А.10.. Фомичев Б.Н. Структурированные кабельные системы категории 8 II Первая миля. 2016. № 5(58). С. 58-62.
6. ГОСТ Р OTT 54429-2011. Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия. М,: Стандарта нформ. 2014. 68 е.
7. Семенов A.b.. Фомиче в Б.Н. Сепараторы ВИТЫХ пар LAN-кабелей II Вестник связи. 2015. № 9. С. 39-41.
8. Ксенофонтов С.Н., Порт нов ЭЛ. Направляющие системы электросвязи. Сборник задач: Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. 268 с.
9 .Андреев В. А.. Порт нов Э.Л.. Кочановскии Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том 1, Теория передачи и влияния. М.: Горячая линия - Телеком, 2009. 424 с.
10. Каден Г. Электромагнитные экраны в высокочастотной технике и технике электросвязи. М.: Государственное энергетическое издательство, 1957.328 с,
I i. Семенов А.Б. Новинки техники СКС на выставке Cebit 2005 // Вестник связи. 2005. № 10. С. 49-52.
STRUCTURE OF THE SYMMETRIC CABLE OF "LONG" ETHERNET
Andrey B. Semenov, professor, Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia,
andre52.55@mail.ru
Maria S. Bylina, assistant professor, The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg state university of communication, Saint-Petersburg, Russia,
BylinaMaria@mail.ru
Evgeny V. Kandziouba, graduate student, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia,
ekandziouba@gmail.com
Abstract
The paper analyzes the possibilities of increasing the length of channels built using Fast Ethernet network interfaces and a balanced cable as the transmission medium. It is shown that the main factors limiting the length of the channel are the attenuation coefficient and near end cross-talk loss coefficient. The analysis of the degree of influence of each of these factors on the length of the channel. It has been established that the main factor limiting the length of the chan-nel is the attenuation coefficient.
Expressions are presented for estimating the values of the individual components of the at-tenuation coefficient of a balanced cables channel, characterizing the losses in metal conductors, insulation losses, as well as losses due to the presence of a shield. The results of the calculation of the dependence of the attenuation coefficient and impedance on the frequency for shielded and unshielded twisted pair cable with the same impedance are presented. It is shown that in the frequency range under consideration, the shielding of symmetrical channel is impractical.
Three ways to reduce the attenuation coefficient by changing the design of an unshielded balanced channel - increasing the diameter of the conductive wires, increasing the impedance and increasing the twisting pitch - are considered and analyzed. It is shown that an increase in the impedance of the channel can effectively reduce its attenuation coefficient, but the applica-tion of this method is limited, since it can disturb the matching of the channel and lead to incom-patibility with existing detachable connectors. It is shown that increasing the twist pitch of the circuit can reduce the attenuation coefficient, but leads to an increase in noise due to mutual influences. In the considered frequency range, it is permissible to increase the twist pitch of the chain to 15-17 mm with a gain in attenuation coefficient up to 8%. It is shown that increasing the diameter of the wires conductor effectively reduces the attenuation coefficient. The maximum diameter of the core, which maintains compatibility with existing connectors, is 0.8 mm.
Studies have shown the feasibility of using extended lengths of balanced cable with un-shielded twisted pairs on Fast Ethernet channel and allowed us to formulate the following rec-ommendations for changing their design: increasing the diameter of conductor to 0.64 mm and using the maximum possible twist pitch.
The implementation of the results will improve the efficiency of building communication lines of local information and telecommunication systems.
Keywords: balanced cable, twisted pair, shielding, attenuation coefficient, Fast Ethernet, channel. References
1. Semenov A.B. (2018). Hybrid cables for lower levels of information systems. First Mile. No. 2, pp. 18-20.
2. ISO IEC 11801 Information technology. Generic cabling for customer premises. Edition 2.2. 2011-06. 194 p.
3. Semenov A.B., Kandzuba E.V. (2017). Prospects for the extension of the symmet-ric linear path. Perspektivnye tekhnologii v sredstvakh peredachi informatcii [Promising technologies in the media], vol. 2, pp. 215-218.
4. Semenov A.B. (2014). Structured cable system of category 8. Zhurnal setevykh reshenii' LAN. No. 5, pp. 52-57.
5. Semenov A.B., Makuev A.Yu., Fomichev B.N. (2016). Structured cable systems of category 8. Last Mile. No. 5(58), pp. 58-62.
6. Federal State Unitary Enterprise "Russian Scientific-Technical Information Centre for Standardization, Metrology And Conformity Assessment" (STANDARTINFORM) (2014), GOST R OTU 54429-2011. Kabeli sviazi simmetrichnye dlia tcifrovykh sistem peredachi. Obshchie tekhnicheskie usloviia [GOST R OTU 54429-2011. Communication cables are sym-metrical for digital transmission systems. General specifications], Moscow, Russian Federation.
7. Semenov A.B., Fomichev B.N. (2015). Separators for twisted pairs of LAN ca-bles. Vestnik svyazi. No. 9, pp. 39-41.
8. Ksenofontov S.N., Portnov E.L. (2004). Napravliaiushchie sistemy elektrosviazi. Sbornik zadach [Telecommunication systems. Collection of tasks]. Moscow: Goriachaia liniia - Telekom.
9. Andreev V.A., Portnov E.L., Kochanovskii' L.N. (2009). Napravliaiushchie sistemy elektrosviazi. Tom 1. Teoriya peredachi i vliyaniya [Telecommunication systems. Vol. 1. Theory of transmission and influence]. Moscow: Goriachaia liniia - Telekom.
10. Kaden G. (1957). Elektromagnitnye ekrany v vysokochastotnoi' tekhnike i tekhnike elektrosviazi [Electromagnetic shields in high-frequency engineering and telecommunications engineering]. Moscow: Gosudarstvennoe energeticheskoe izdatelstvo.
11. Semenov A.B. (2005). Novelties of Structured Cabling Technology at Cebit 2005. Vestnik svyazi. No. 10, pp. 49-52.
Information about authors:
Andrey B. Semenov, professor, Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia
Maria S. Bylina, assistant professor, The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg state university of communication, Saint-Petersburg, Russia Evgeny V. Kandziouba, graduate student, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia
г Г\
