Penosová média (metalická vedení a vlastnosti) Robert Bešák
Mezi telekom. zaízeními se signály penášejí elektromag. vlnami Elektromagnetická vlna Kmitoet f Vlnová délka λ závisí na rychlosti šíení vlny v penosovém prostedí (rychlost šíení ve volném prostoru = 310 8 m/s) λ = c f [ m; m / s, Hz ] 2
3
Typy Metalické Optické Rádiové Každá penosová cesta má nkteré pednosti - vzájemn se doplují ešení záleží na technicko-ekonomickém hledisku Metalické vedení jsou zatím stále nejbžnjšíperspektivními z hlediska využitelné penosové rychlosti se jeví optická vlákna (finann náronjší) ústedna ústedna Internet 4
Telekomunikaní vedení Zjednodušen lze považovat za homogenní vedení s rovnomrn rozloženými elektrickými parametry Homogenní vedení - ve všech svých ástech má stejné elekt. vlastnosti Charakteristika vedeni Primární parametry vedení Sekundární parametry vedení 5
Mrný odpor R [ /km] Mrná induknost L [mh/km] Mrná kapacita C [nf/km] Mrný svod G [S/km] Pro daný typ vedení a danou frekvenci se jedná o konstanty U = I ( R + jωl) I = U ( G + jωc) x x 6
! Charakteristická(vlnová) impedance - Z c Pomr naptí a proudu v libovolném bod homogenního vedení je konstantní a vyjaduje se pomocí Z c (v komplexním tvaru) Z c = U I = U I = R G + + jωl jωc = Z c e jφ c Modul Z c Argument Z c Z c - udává pomr velikosti napové a proudové vlny v každém bod homog. vedení c - udává rozdíl mezi fází napové a proudové vlny v každém bod homog. vedení 7
! Mrná vlnová míra penosu - γ Relativní zmna naptí a proudu v libovolném elementu vedení vztažená na jednotkovou délku je konstantní a nazývá se γ U I γ = = = ( R+ jωl )( G+ jωc ) U x I x = α + Mrný útlum (db/km) jβ Mrný fázový posun (rad/km) β udává zpoždní fáze šíící se vlny na jednotku délky ( zpoždní fáze o 2 nastane ve vzdálenosti 1 délky vlny : Rychlost šíící se fáze postupující harmonické vlny, je dána fázovou rychlostí šíení v f, v f λ = = λ f T = βλ = 2πf β = 2 π λ = ω β [ km / s] 2π β 8
" # $ Telekomunikaní vedení je tvoeno nejastji dvojicí soubžných metalických vodi (m, bronz, hliník nebo ocel) Dle uspoádání vodi Symetrické vedení (dvojice paralelních nebo spirálov stoených vodi) Koaxiální vedení (dvojice souosých vodi) 9
" % Nadzemní vedení Symetrická vedení (vtšinou) Nevýhoda - penosové vlastnosti vedení Závisí na klimatických podmínkách Jsou znan ovlivnny cizími elektromagnetickými poli (silnoproudá vedení, rozhlasové vysílae, elektrospotebie atd.) Kabelová vedení Symetrická vedeníí koaxiální páry Odstraují nevýhody nadzemních vedení Umístny v zemi (v hloubce asi 80 cm) chránna proti mechanickému poškození a proti vlivu klimatických zmn Konstrukce i ásten chrání proti psobení rušivých elektromagnetických polí 10
! & %' & Vodie symetrického kabelového prvku mají vi zemi tém shodné impedance jsou vi zemi symetrické Jádro Mdný vodi Žíla (kabelu) Jádro + izolace Plastová izolace (plná nebo pnová) díve: izolace papír, papír-vzduch nebo styroflex-vzduch (vzduchová mezera dána kordelem - spirálovit vinutý provázek i umlé vlákno) Kabelový prvek Nkolik stoených žil Duše kabelu Sousteuje nkolik kabelových prvk Ochrana duše kabelu Olovný, hliníkový nebo plastový pláš proti vnikání vlhkosti Ocelový pancí proti mechanickému poškození ( zajišuje také elektromag. stínní) 11
! & % & Symetrický pár - dv žíly stoené s uritou délkou skrutu Kížovátyka X tyi žíly stoené se stejnou délkou skrutu, piemž k penosu elektromagnetické vlny se vždy využívá dvojice protilehlých žil DM tyka (Dieselhorst-Martin) Dva páry stáené s jinou délkou skrutu a oba páry jsou stáeny dohromady s další délkou skrutu 12
! & % ( & Místní telefonní kabely V pístupových sítích byly ureny pvodn pro penos hovorových signál (analog. telefonní pípojka) Tvoeny páry i u nás astji tykami stoenými do vrstev i do skupin Složení kabelu Izolace žil polyetylén (PE) PE mže být napnný ( píms vzduchu snižuje mrnou kapacitu) Prmry mdných jader R - 0,4; 0,6 nebo 0,8 mm Jinde - jako v R plus je možné se setkat i s prmry 0,32; 0,5; 0,9 mm V souasnosti je snaha maximáln využít existující metalické páry v místních sítích i pro penos dat vysokými penosovými rychlostmi (nutnost provozovat metalické páry do vysokých kmitot - až desítky MHz) 13
! & % ( &) Uspoádání kabelu obsahujícího 25-tykovou (50-párovou) skupinu tvoenou stoením pti 5-tykových (10-párových) podskupin 14
! &' Konstruovány speciální kabely pro datové sít uvnit budov strukturovaná kabeláž Vlastnosti Penos signál do kmitot stovek MHz na vzdálenost max. 100 m Nkolik kategorií (podle šíky pásma) Kategorie Kategorie CAT5 Urena pro penos do 100 MHz Primárn ureny pro sít LAN s rozhraním Fast Ethernet (100 Mbit/s) Kategorie CAT6 (do 250 MHz) Kategorie CAT7 (do 600 MHz) 15
! &' Pro kabely (se symetrickými páry) pro vnitní instalaci se užívají zkratky STP (Shield Twisted Pair) UTP (Unshield Twisted Pair) Složení kabel Obvykle 4 páry s délkou skrutu menší než u pár pro bžné telefonní pípojky z dvod omezení peslech na vysokých kmitotech Prmr jádra: 0,5 mm Izolace: polyetylén(pe) menší mrná kapacita (a tím útlum) než u izolace z PVC 16
* + & Koaxiální pár prvek koaxiálního kabel Koaxiální pár Vnitní (stedový) vodi prmr d Vnjší vodi (trubka) vnitní prmr D Mdný pásek (tlouška 0,1 až 0,15 mm) Ocelový pásek Zajišují ochranu proti mechanickým deformacím Psobí jako elektromagnetické stínní Dielektrikum - tvoí vzduchová mezera D d souosé umístní obou vodi je zajištno stedícími izolaními disky nebo použitím tzv. balónkové izolace Pomr D/d je volen z hlediska minimálního mrného útlumu koaxiálního páru Pro mdné vodie se vzduchovým dielektrikem je optimální pomr D/d = 3,6 17
* + & Nejrozšíenjší typy v telekomunikacích Malý koaxiální pár (D/d = 4,4/1,2 mm) Stední(standardní) koaxiální pár (D/d = 9,5/2,6 mm) U koaxiálních pár platí: R <L a G <C Z c = L C R C G L α = + β = ω 2 L 2 C LC 18